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涂装废气处理设备方案

来源:http://www.hstdustcollector.com     时间::2017-6-13 17:59:15    
摘要:介绍了涂装过程的废气来源,以及涂装废气的主要处理方式,分析了各种废气处理方法的效率、处理成本。指出应根据废气特点,采取适合的技术方法处理,满足排…...
  涂装废气处理设备方案
摘 要:介绍了涂装过程的废气来源,以及涂装废气的主要处理方式,分析了各种废气处理方法的效率、处理成本。指出应根据废气特点,采取适合的技术方法处理,满足排放标准,保护环境。
涂装车间废气主要是涂料所含有机溶剂和涂膜在烘干固化时的分解物,统称为挥发性有机物(VOC)。随着国家环保法规、节能减排措施的日益完善和加强,如何选择合适的废气处理方式,减少 VOC 排放、提高废热利用,是每个涂装工艺技术人员必须思考的问题。笔者有幸参与涂装项目的规划建设,建议从汽车涂装废气的来源、处理技术进行分析考虑。
1、涂装废气来源和特性:
1.1、喷漆室废气:
根据劳动安全卫生法的规定,涂装工厂喷漆室的风速度应控制在 0.25 ~ 0.35 m/s,排出废气为喷漆挥发的有机溶剂,主要成分为甲苯、二甲苯等,还含有少量未处理完全的漆雾,危害物质为微量的苯、甲苯和二甲苯。其中二甲苯在废气中含量较高,对眼睛及上呼吸道有刺激作用,高浓度时对中枢神经系统有麻醉作用;同时二甲苯在大气中主要通过光解进行转化,转化速度慢,滞留大气时间相对较长,所以涂装车间通常以二甲苯排放浓度和排放速率作为对环境影响的主要依据。
1.2 、晾干间废气:
中涂、面漆的湿漆膜在晾干过程中有机溶剂进行挥发,为防止晾干间的有机溶剂聚集发生爆炸事故,晾干间应进行送排风,风速一般控制在 0.2 m/s 左右,排风废气的成分与喷漆室排风废气的成分相近,但没有漆雾,有机废气的总浓度比喷漆室废气偏大,通常与喷漆室排风混合后集中处理。调漆间、废水处理间也有类似晾干间的有机废气排放。
1.3、烘干室废气:
烘干废气的成分包含有机溶剂、树脂固化、热分解生成物等,电泳涂料与中涂面漆烘干均有废气排出。电泳烘干废气中有机物浓度一般在 500 ~ 1 000mg/m3,中涂面漆烘干废气的主要组成为有机溶剂,烘干废气中总有机物浓度一般在 2 500 mg/m3 左右,都超过了 GB 16297—1996 《大气污染综合排放标准》的废气浓度限值要求,必须处理达标后才能排放。电泳涂料烘干废气的有机物浓度虽然比面漆烘干废气低一些,但其恶臭物质(如甲乙酮肟)的浓度更大,嗅觉更易察觉,更应该进行处理。

2、废气的处理方法:
2.1、喷漆室、晾干间废气处理方法:
  喷漆室、晾干间、调漆间和废水处理间的废气,属于低浓度、大流量常温废气,废气的浓度一般在排放限值以内,涂装工厂都采取集中单点、高空排放的办法,排放高度符合 GB 16297—1996 规定。
  国外有的涂装企业对喷漆室和晾干间的废气进行处理,需几种废气处理方法结合进行处理。如吸附转轮(ADW)方法:先利用特定的固体材料(如活性炭、沸石)的特性将气体或蒸汽吸附在其表面,随后进行解吸,浓缩的废气采用催化燃烧或蓄热式热力燃烧的方法进行处理。该处理方式对大风量的废气处理成本较高,目前国内基本没有应用。
  只有从源头采用静电喷涂机器人、中低压喷枪、高固体分涂料或水性涂料等技术提高涂装效率,才是减少喷漆室、晾干间废气排放有效、可行的途径。

2.2、烘干室废气处理方法:

电泳、中涂面漆的烘干室排出的废气一般都含有油烟,且属于中高浓度、高温废气,适合采用燃烧的方法处理,使有机污染物转换成无害的 CO2 与 H2O。

2.2.1RTO 蓄热式氧化法:
  蓄热式氧化法(regenerative thermal oxidation,简称 RTO)利用高效蓄热材料(如陶瓷),通过废气气流的程序切换,将燃烧废气的废热贮存在蓄热材料中,用于下一阶段进入的废气预热,提高废气进气温度,与天然气在燃烧室进行充分的混合、燃烧,生成 CO2、H2O。
  燃烧温度可达 760 ~ 800 ℃,逗留时间约 1 s,有机废气的处理效率可达 99%,废热回收效率可达 95%以上,运行能耗较低。RTO 工作原理见图 1。
  东风日产乘用车花都涂装线、奇瑞汽车涂装一车间都采用 RTO 集中处理涂装烘干废气,能完全满足排放法规要求,但由于 RTO 废气处理设备一次性投资较高,对废气流量较小的废气处理不经济。

2.2.2TAR 回收式热力燃烧法:
  TAR 燃烧炉是一种以天然气为热源的燃烧炉、并与 VOC 废气净化燃烧装置合二为一的焚烧炉。从烘干室排出的 160 ℃含 VOC 的废气,经焚烧炉的废气热交换器加热到 500 ℃左右,再经过燃烧喷嘴四周与天然气一道喷燃,燃烧室内温度达 760 ℃左右。此时废气中的 VOC 在 760 ℃可完全净化,VOC 和 CO 的含量降低。燃烧后的 760 ℃烟道气经废气热交换器降温到450 ℃,供给烘干室多个热交换器加热烘干室的循环空气。最后经换热器加热供烘干室的新鲜空气,然后排出。TAR 的工作原理见图 2。
图2 TAR的工作原理

图2 TAR的工作原理

如德国杜尔公司承建的奇瑞汽车涂装二车间、涂装三车间都采用 TAR 烘干炉,涂装的废气处理与热利用效率均较高,但目前国内 TAR 烘干炉运行不稳定,引进的 TAR 烘干炉成本较高。

2.2.3、四元体直接燃烧法:
  国内的部分涂装线采用了一种与 TAR 相近的,将烘干废气作助燃空气引到燃烧室中燃烧,即烘干加热与废气燃烧“四元体”。根据部分零部件涂装企业调查,“四元体”对废气处理有一定效果,但废气处理方式效果不充分,处理后的废气经常不能满足 GB 16297 要求,主要原因是进入燃烧室的废气没有经过预热达不到反应温度,混合气体燃烧停留时间短于反应所需时间,所以现行的“四元体”废气处理效果有待完善。

2.2.4、RCO 蓄热式催化氧化法:
  蓄热式催化氧化设备(RCO)一般采用钯、铂作为催化剂,可将大多数有机废气的氧化温度降到 315 ℃左右,该催化燃烧系统较适用于采用电加热的场合,目前存在的问题是避免催化剂中毒失效。
  该设备反应原理:在催化氧化过程中,通过催化剂表面的吸附作用,使反应物分子富集于催化剂表面,通过催化剂降低活化能的作用,加快了氧化反应的进行,提高了氧化反应的速率。在特定催化剂的作用下,废气中的有机污染物在较低的起燃温度条件下,发生无焰氧化燃烧,氧化分解为 CO2 和 H2O,并放出大量热能。其反应过程为:
2.2.4	RCO 蓄热式催化氧化法  蓄热式催化氧化设备(RCO)一般采用钯、铂作为催化剂,可将大多数有机废气的氧化温度降到 315 ℃  左右,该催化燃烧系统较适用于采用电加热的场合,目前存在的问题是避免催化剂中毒失效。  该设备反应原理:在催化氧化过程中,通过催化剂表面的吸附作用,使反应物分子富集于催化剂表面,通过催化剂降低活化能的作用,加快了氧化反应的进行,提高了氧化反应的速率。在特定催化剂的作用下,废气中的有机污染物在较低的起燃温度条件下,发生无焰氧化燃烧,氧化分解为 CO2 和 H2O,并放出大量热能。其反应过程为:

1

!"#

m

Cn Hm + n +

m O2

nCO2 )+    H2O) + ’(

4

*

+

2


RCO 系统与传统的 RTO 系统相比,具有工作温度低、助燃燃料消耗少等特点,经济上更具优势。但从一些用户的使用经验来看,对一般面漆烘干废气,通过增加废气过滤等措施,可以保证催化剂的寿命在 3 ~ 5年,而电泳漆烘干废气,容易引起催化剂中毒,所以对电泳漆烘干废气的处理,催化燃烧方式应谨慎使用。

   2.2.5、其他:
  涂装废气处理方法还包括吸附处理法、生物处理法、冷凝法等,由于吸附材料再生、效率较低等问题,目前在涂装工厂应用较少,本文不做探讨。
   2.2.6 废气处理方式比较废气处理方式比较见表 1。

1 废气处理方式比较

 

名  称

3

- 1

处理效率 /%

废热回收率 /%

设备投资

缺  点

综合评价

废气处理最大流量 /m·h

RTO 蓄热式氧化法

10 000~40 000

99

90

设备投资大,不适用产量较

较好

小生产线

TAR 直接燃烧法

1 50020 000

99

95

较高

设备投资较大

四元体直接燃烧法

500

较低

处理效率差处理量小

RCO 蓄热式催化氧化法

7 50012 000

99

99

催化剂易中毒,处理含复杂

较差

成分废气时效果不理想



3 、结语:
  节能减排既是涂装技术发展方向,也是涂装企业的责任 随着国内外对环境质量的要求不断提高,挥发。性有机废气的治理日趋严格。涂装技术人员应根据废气特点,分析各种废气处理方法的效率、成本,采取适合的技术方法处理,满足排放标准,保护环境。

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