環(huán)境影響評(píng)價(jià)中噴涂廢氣污染物的治理研究

亳州市中環(huán)環(huán)境科技有限責(zé)任公司 魯峰

涂料應(yīng)用過(guò)程中，噴漆室、烘干室、晾干室等區(qū)域均會(huì)產(chǎn)生大量的噴涂廢氣污染物，對(duì)區(qū)域環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。因此，本文以噴涂廢氣污染物為研究對(duì)象，介紹了噴涂廢氣污染物組成及來(lái)源，利用算法，闡述了噴涂廢氣污染物對(duì)環(huán)境的影響。

一、涂料組成及來(lái)源

（一）涂料組成

涂料主要由成膜物質(zhì)（樹脂）、固化劑、稀釋劑（溶劑、助劑）、色料、添加劑等幾種物質(zhì)組成。其中，成膜物質(zhì)主要為基礎(chǔ)材料，顏料是涂料顏色的主要填充物質(zhì)，溶劑為成膜物質(zhì)主要稀釋材料，稀釋劑與涂料溶劑相溶，可以加強(qiáng)涂料分散性、溶解性。

（二）涂料來(lái)源

噴涂廢氣主要來(lái)自調(diào)漆、噴漆、晾干、烘干等過(guò)程，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生于生產(chǎn)中的調(diào)漆室、噴漆室、晾干室和烘干室。其中噴漆室產(chǎn)生的噴涂廢氣污染物主要為漆霧、揮發(fā)性有機(jī)物等，晾干室主要產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物，烘干室主要產(chǎn)生的廢氣為熱分解后殘留溶劑及燃燒廢氣。

二、噴涂廢氣污染物對(duì)環(huán)境的影響

（一）環(huán)境影響評(píng)價(jià)中噴涂廢氣污染物核算方法

在環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中，噴涂性物質(zhì)主要產(chǎn)生的廢氣污染物為揮發(fā)性有機(jī)物。由于苯類物質(zhì)主要作為油性涂料稀釋劑，性質(zhì)較穩(wěn)定，經(jīng)收集后可進(jìn)入凈化處理設(shè)施。因此，最終物料恒算公式為：噴涂廢氣總污染物排放量=有組織排放噴涂廢氣污染物+無(wú)組織排放噴涂廢氣污染物量=投入物料中污染物總量-被處理廢氣污染物量。

（二）噴涂廢氣污染物對(duì)環(huán)境的影響

隨著排放限值標(biāo)準(zhǔn)的提高，廢氣后處理系統(tǒng)也在不斷發(fā)展。為了去除廢氣中的有害污染物，選擇性催化還原已經(jīng)發(fā)展了大約24年。尿素SCR在汽車工業(yè)中應(yīng)用的基本問(wèn)題和挑戰(zhàn)一直是許多學(xué)者研究的課題。尿素SCR作為還原劑，是一種成熟的固定式柴油機(jī)脫硝技術(shù)，目前被認(rèn)為是減少卡車和拖拉機(jī)氮氧化物排放的最有前途的方法。

這種解決方案有好處，但也帶來(lái)了二次排放氨滑移的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)氨直接用作還原劑時(shí)，這是一個(gè)主要問(wèn)題。該解決方案的主要目標(biāo)是提高效率，減少氮氧化物和燃油，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。通過(guò)使用位于SCR催化劑前面和后面的NOx傳感器，ECU在有害污染物處理過(guò)程中監(jiān)測(cè)NOx水平。SCR的主要目的是去除排氣系統(tǒng)中的有害污染物，廢氣用一種叫AdBlue的液體處理[1]。

當(dāng)它們通過(guò)排氣系統(tǒng)時(shí)，催化轉(zhuǎn)化器將有害的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氮和水蒸氣，這些變化是在分子水平上的。首先，在燃油消耗最小的前提下，通過(guò)優(yōu)化噴油和正時(shí)獲得最大的性能和扭矩。隨后，通過(guò)向排氣系統(tǒng)中注入AdBlue來(lái)處理有害廢氣。目前SCR系統(tǒng)通過(guò)對(duì)處理前后NOx濃度和溫度的監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)控制AdBlue的用量，這將最大限度地提高效率，最大限度地減少AdBlue的絕對(duì)使用量。SCR系統(tǒng)由幾個(gè)部分組成，AdBlue油箱位于主油箱旁邊，便于加注和隔離寒冷天氣。供應(yīng)模塊將AdBlue泵送至AdBlue噴油器，劑量模塊在DOC后面注入AdBlue，通過(guò)在SCR催化劑之前向廢氣流中注入AdBlue，可降低NOx。由于廢氣的熱量，阿德蘭被分解成氨和二氧化碳。形成的氨和廢氣流入SCR催化劑，氨與NO和NO2分子發(fā)生反應(yīng)，將NOx分子轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氮?dú)夂退魵狻O的催化還原按式1進(jìn)行，NO2的還原按式2進(jìn)行。排氣系統(tǒng)末端的溫度和氮氧化物傳感器監(jiān)測(cè)排氣，通過(guò)催化劑以確保AdBlue噴射在所有發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下都得到優(yōu)化。SCR系統(tǒng)由ECU電子控制，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、實(shí)際扭矩、排氣溫度、NOx含量和進(jìn)氣濕度等參數(shù)調(diào)節(jié)AdBlue的噴射量。噴射是在滿足以下特定條件后實(shí)現(xiàn)的：冷卻液溫度高于45℃°C、SCR催化劑溫度180以上°C、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)、扭矩負(fù)載為發(fā)動(dòng)機(jī)的20%。在不滿足這些參數(shù)的情況下，由于無(wú)法初始化化學(xué)反應(yīng)，阿德蘭不能被注入[2]。這些變量被歸類為激活參數(shù)。本文通過(guò)對(duì)CAN總線數(shù)據(jù)的讀取，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)，如排氣溫度、燃油消耗量和扭矩負(fù)載，以觀察發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油正時(shí)，主要目的是指出廢氣溫度對(duì)與阿德蘭注射液直接相關(guān)的有害污染物處理的影響。

三、噴涂廢氣污染物的治理對(duì)策

（一）環(huán)境影響評(píng)價(jià)中噴涂廢氣污染物

測(cè)量鏈的結(jié)構(gòu)針對(duì)公路路試，設(shè)計(jì)了用于觀測(cè)參數(shù)監(jiān)測(cè)的測(cè)量鏈。使用帶有OBD連接器的數(shù)據(jù)采集卡的便攜式計(jì)算機(jī)，OBD接頭直接連接在SAEJ196216針接頭上。使用LabView軟件編寫了CAN總線專用代碼的在線讀取程序，這種方法使讀取發(fā)動(dòng)機(jī)上已安裝傳感器的數(shù)據(jù)成為可能。在整個(gè)運(yùn)輸工作周期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的數(shù)據(jù)記錄。運(yùn)輸占空比主要測(cè)試對(duì)象是依維柯STRALIS420EEV卡車，采用第二代SCR技術(shù)廢氣處理系統(tǒng)?？ㄜ嚺鋫淞?13,2kW標(biāo)稱功率和1900Nm扭矩（1050Nm）的發(fā)動(dòng)機(jī)÷1550轉(zhuǎn)/分，發(fā)動(dòng)機(jī)還配備了一個(gè)可變幾何渦輪增壓器，用于重型運(yùn)輸。發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱到工作溫度，大氣壓力平均值為98.6kpa，環(huán)境空氣溫度在-3到11°C之間，在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，自動(dòng)變速器被激活。為了正確的引擎工作負(fù)載，計(jì)劃了特定的跟蹤。運(yùn)輸占空比是在Vy和Vy之間的運(yùn)輸?shù)缆飞蠈?shí)現(xiàn)的?科夫和普羅斯特ě喬夫，這對(duì)燃油消耗量和廢氣溫度有直接影響。此外，由于廢氣溫度波動(dòng)，AdBlue噴射也受到影響。結(jié)果和討論廢氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷過(guò)程結(jié)果的第一部分致力于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、廢氣溫度和燃油消耗等基本參數(shù)之間的相關(guān)性。從整個(gè)運(yùn)輸占空比中選擇各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)[3]可知，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加與油耗的增加是同步的，這兩種狀態(tài)與廢氣溫度相關(guān)。隨著燃燒的增多，由于燃燒過(guò)程中廢氣溫度升高，另一種狀態(tài)描述發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載降低時(shí)的減速過(guò)程。這就帶來(lái)了由于燃油供應(yīng)中斷而導(dǎo)致的燃油消耗量的急劇下降。如果沒(méi)有燃油供應(yīng)，氣缸內(nèi)不會(huì)發(fā)生燃燒，從而導(dǎo)致廢氣溫度降低。這兩種狀態(tài)代表了發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)與道路困難、卡車負(fù)載和天氣條件引起的工作負(fù)載有關(guān)的行為。廢氣溫度對(duì)AdBlue噴射過(guò)程有重要影響，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷對(duì)有害污染物的處理起著至關(guān)重要的作用。AdBlue進(jìn)樣過(guò)程對(duì)于適當(dāng)?shù)倪x擇性催化還原功能來(lái)說(shuō)，AdBlue進(jìn)樣過(guò)程是必不可少的部分。在運(yùn)輸占空比期間，實(shí)現(xiàn)了不同的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。SCR系統(tǒng)的控制單元評(píng)估NOx還原正常功能所需的輸入?yún)?shù)。AdBlue在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加期間的噴射過(guò)程，AdBlue液體不是連續(xù)注入的，原因是SCR催化劑供應(yīng)氨和二氧化碳。SCR催化劑儲(chǔ)存一定量的氨，化學(xué)反應(yīng)需要一定的時(shí)間來(lái)還原NOx。廢氣流經(jīng)SCR催化劑時(shí)，氨含量降低，需要額外的劑量。此外，過(guò)量AdBlue注入會(huì)導(dǎo)致氨直接泄漏到大氣中，從而造成有毒污染。在全負(fù)荷和中等負(fù)荷時(shí)，大部分NOx都會(huì)形成。在減速過(guò)程中，AdBlue注射量明顯受限，這是由于燃料供應(yīng)終止導(dǎo)致燃燒過(guò)程停止造成的。在穩(wěn)定和滿負(fù)荷期間，由于通過(guò)SCR催化劑的廢氣流量較大，AdBlue噴射量幾乎保持不變。特征的開始表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷，高噴射AdBlue，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷顯著降低，伴隨著AdBlue噴射關(guān)閉。盡管所有的發(fā)動(dòng)機(jī)液體都達(dá)到了它們的工作溫度，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，廢氣的溫度在130–205°C之間波動(dòng)，這個(gè)溫度不適合SCR催化劑中化學(xué)反應(yīng)的開始。如果將AdBlue直接注入廢氣的主流，AdBlue就無(wú)法分解為氨和二氧化碳，這將導(dǎo)致廢氣中尿素含量過(guò)高，進(jìn)而造成環(huán)境污染[4]。

（二）苯類揮發(fā)性有機(jī)物治理措施

UV光解設(shè)備利用特制的高能高臭氧UV紫外線光束照射廢氣，裂解工業(yè)廢氣如氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC類，苯、甲苯、二甲苯的分子鏈結(jié)構(gòu)，使有機(jī)或無(wú)機(jī)高分子惡臭化合物分子鏈在高能紫外線光束照射下，降解轉(zhuǎn)變成低分子化合物，如CO2、H2O等。適用條件：反應(yīng)條件為常溫常壓，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并可同時(shí)消除混合污染物（有些情況還具有協(xié)同作用），不會(huì)產(chǎn)生二次污染[5]。具有適用范圍廣、寬譜性、耐高溫、凈化效率比較高、流量范圍寬的特點(diǎn)，尤其適用于其他方法難以處理的多組分惡臭氣體，可以處理低濃度氣體[6]。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，噴涂廢氣污染物對(duì)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量具有較大的危害，相關(guān)環(huán)保部門可利用物料恒算法，對(duì)周邊噴涂廢氣污染物產(chǎn)生量進(jìn)行估測(cè)，判定噴涂廢氣污染物對(duì)周邊環(huán)境的影響，最大限度地降低噴涂廢氣污染物對(duì)環(huán)境的危害，提高涂料生產(chǎn)工藝環(huán)境效益。