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汽车涂装废气处理技术探讨与应用

  
汽车涂装废气处理技术探讨与应用
 
涂装车间是汽车厂的主要污染源,涂装室的废气通常通过排气管直接从高空排放,造成严重的环境污染。针对涂装室风量大、废气浓度低的特点,通过对几种废气处理方法的综合比较,制定了适合涂装室废气处理的方案,并成功应用于某汽车涂装工程。涂装室废气经处理后达到排放标准,经济可行。
 
随着中国工业的快速发展,在经济快速增长的同时,环境问题也日益突出。近年来,汽车制造业发展如火如荼,各大汽车公司纷纷拓展地盘,在全国各地新建生产基地。汽车生产四大流程中,涂装车间是产生诸多“三废”的环节,涂装废气是涂装“三废”的主要部分。因此,如何有效控制汽车行业的空气污染成为一个亟待解决的重要问题。在这种新形势下,为了实现社会的可持续发展,为人民创造更好的生活环境,许多地方政府的环保部门相继颁布了汽车表面涂装的大气污染物排放标准。
 
汽车涂装车间的废气主要来自涂装室、烘干室和烘干室。目前,烘干室的废气在各大汽车厂燃烧,达到排放标准后排放。但涂装室和烘干室的废气基本都是通过排风管道直接从高空排放,没有经过任何处理,不能满足新环保法规的要求。为了适应新标准,许多在建和新建的汽车厂都明确要求涂装废气在排放前进行处理,甚至现有的旧涂装线都提出了涂装废气处理改造的需要,这不仅是企业的责任,也是必须履行的义务。因此,根据涂装废气的特点,制定合理、经济的处理方案显得尤为迫切和重要。本文对涂装废气处理技术的应用进行了探讨。
 
1.废气处理方法
 
汽车涂装过程中,大量的有机溶剂(VOCs)会挥发出涂装室、烘干室和烘干室,严重危害人体健康和生态环境,必须经过处理后才能排放。废气中挥发性有机化合物的处理方法主要有两种:一种是破坏性消除法,如燃烧或催化燃烧法,将挥发性有机化合物转化为CO2和H2O;另一种是回收方法,如吸附、吸收、冷凝和膜分离。
 
1.1燃烧处理方法
 
大多数挥发性有机化合物是易燃的,可以通过热燃烧或催化燃烧进行处理。燃烧法的优点是:VOCs净化效率高,有机废气无需预处理,可靠性高。但其缺点是:废气处理温度高,低浓度低温废气油耗大;净化气的排气温度高,需要设置热回收装置;单个设备的燃烧室风量有限,不仅成本高,而且占地面积大。
 
对于来自干燥室的废气,由于其VOCs的浓度和温度较高(浓度为1000mgCm3,温度为150 ~ 2000°C),且风量不大(废气总量一般不超过5万nm ⅶ),适合燃烧处理。例如,目前,汽车涂装车间被广泛用作蓄热燃烧设备(RTO)或热废气燃烧炉(TNV)。至于涂装室和烘干室的废气,由于浓度和温度低,风量大(一般浓度<300ms/m3,温度<30℃,风量>10万Nm‰),因此采用燃烧处理方式既不经济,也不合理。
 
1.2回收法
 
回收法中,吸收法适用于处理无机气态水溶性污染物,存在废液二次处理的问题;冷凝法和膜分离法适用于处理小流量、高浓度的废气;根据涂装室废气浓度低、温度低、风量大的特点,吸附法更适合处理。
 
采用吸附法处理废气的优点是:对低浓度、大风量的有机废气净化效率高,运行成本低,操作简单。缺点是:需要废气的温度和湿度,特殊情况下需要对废气进行预处理;另外,吸附VOCs后的载体需要输入蓄热处理。
 
2.废气吸附处理工艺
 
2.1吸附剂
 
吸附处理技术的核心是吸附剂的性能。高性能吸附剂应具有孔道均匀、吸附容量大、疏水性好、易于蓄热的特点。目前,在工业应用中,有机废气吸附过程中常用的吸附剂有活性炭和分子筛沸石。
 
活性炭具有孔隙丰富、比表面积大的优点,适用于大多数挥发性有机化合物的吸附和净化。但当废气湿度高于60%时,其吸附效果会大大降低。另外,活性炭材料普遍存在安全性差的问题。用热空气蓄热时,容易着火,蓄热常采用高温蒸汽。但涂装车间涂装间废气的相对湿度RH一般为85% ~ 90%。如果用活性炭吸附,废气需要除湿,蓄热过程复杂,不适用。
 
与活性炭相比,沸石吸附剂的特点是:不燃;耐1000℃,可高温热风蓄热;具有很强的疏水性,当废气湿度RH<90%,表现出很好的VOCs吸附效果。
 
2.2吸附过程
 
根据装置中吸附剂的工作状态,吸附工艺设备可分为固定床、移动床、流化床和转轮式14种。其中固定床不能满足连续吸附的要求。虽然移动床和流化床可以连续吸附,但存在吸附剂磨损和消耗的问题。转轮主体是表面覆盖吸附剂的转轮,分为吸附区、蓄热区和冷却区三个区域。有机废气由鼓风机送至吸附区,VOCs成分被吸附后作为净化气体排出。然后将吸附了VOC的吸附剂转移到蓄热区,在高温空气的作用下,VOC组分被有效脱附,随蓄热空气一起排入燃烧设备进行处理,而吸附剂蓄热后转移到冷却区进行冷却,便于下一步再次进入吸附区对VOC组分进行有效吸附。随着转轮的旋转,吸附剂被周期性地吸附、解吸和冷却,有机废气被净化f3I。因此,旋转吸附工艺可以净化有机废气,实现在线蓄热,设备简单,易于维护,吸附剂损失很小。
 
综上所述,对于涂装车间涂装室的有机废气,采用分子筛沸石吸附剂的旋转吸附工艺是适用的。
 
3.涂装废气处理方案及应用
 
以某汽车涂装车间为例,由于溶剂型清漆工艺,涂装间的废气浓度远高于排放标准,必须经过处理后才允许排放。因此,针对沸石转轮吸附工艺在涂装废气处理中的应用,进行了详细的方案设计。
 
根据废气参数,处理方案选择美国进口品牌沸石吸附转轮产品(规格4200),浓度比为14: 1。浓缩后的废气由三室实时操作系统废气燃烧设备处理。
 
废气处理系统可分为几个部分:废气过滤系统、旋转吸附浓缩系统、废气燃烧系统和余热利用系统。优点主要包括以下几个方面:
 
(1)沸石转轮浓缩的废气和车间干燥室的废气共用一套废气燃烧设备进行处理,降低了设备投资成本。
 
(2)废气进入转轮前经过三级过滤,减少对沸石转轮的污染。
 
(3)由于沸石的吸附效率与废气的温度和湿度密切相关(要求温度≤35℃,相对湿度≤90%),因此RTO的所有热空气都被引入转轮设备的废气El中,以调节废气的温度和湿度。
 
(4)在4)RTO设备的排气管道上增加一套汽水换热装置,用于加热车间的热水,有效节能。
 
目前,该车间已正常生产一年多。经实际验证,清漆废气经吸附轮处理后,VOC浓度由220mg/m3降至20mg/m3,VOC去除效率大于90%;浓缩废气和干燥室废气经RTO设备处理后浓度可降至28mg/m3,完全符合环保要求。
 
4.结束语
 
随着环境问题的日益严重,企业和个人有责任和义务积极努力改善环境,实现经济和社会的健康可持续发展。采用该方案处理涂装车间废气后,设备运行可靠,VOCs总排放量可减少80吨/年,具有重要的社会意义。

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