汽车制造废气处理解决方案

【喷漆废气概述】

喷漆工艺广泛应用于机械、汽车、电气设备、家电、船舶、家具等行业。

汽车涂装车间要对工件进行漆前处理、电泳和喷漆。涂漆工序包括喷漆、流平和烘干,在这些工序中会产生有机废气(VOCs)及过喷漆雾,故而这些工艺都需要进行喷漆房废气处理。【废气处理】

【喷漆废气成分】

喷漆原料—油漆涂料由不挥发份和挥发份组成,不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质,挥发份稀释剂是用来稀释油漆,达到漆物表面光滑美观的目的。

油漆喷涂过程中主要产生漆雾和有机废气污染,油漆在高压作用下雾化成微粒,在喷涂时,部份油漆未到达喷漆物表面,随气流弥散从而形成漆雾;有机废气来自稀释剂的挥发,有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面,在喷漆和固化过程将全部释放形成有机废气(有文献报道可达上百种挥发性有机物,分别属于烷烃、环烷烃、烯烃、芳香类化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物)。

(1)、喷漆室废气

为维持喷涂的作业环境,根据劳动安全卫生法的规定,喷涂作业时,喷漆室内应连续换风,换风速度应控制在(0.25～1)m/s的范围内。喷漆室换风排气废气的主要组成为喷漆挥发的有机溶剂,其主要成分为芳香烃(三苯及非甲烷总烃类)、醇醚类、酯类有机溶剂,由于喷漆室的排风量很大,所以排出的有机废气总浓度很低,通常在100mg/m3左右。另外,喷漆室的排气中经常还含有少量未处理完全的漆雾,特别是干式漆雾捕集喷漆室,排气中漆雾较多,可能成为废气处理的障碍,废气处理前必须预处理。

(2)、流平室废气

面漆在喷涂之后烘干之前,要进行流平晾置,湿漆膜在晾置过程中有机溶剂挥发,为防止晾置室内有机溶剂聚集发生爆炸事故,晾置室应连续换风,换风速度一般控制在0.2m/s左右,排风废气的成分与喷漆室排风废气的成分相近,但不含漆雾,有机废气的总浓度比喷漆室废气偏大,根据排风量大小不同,一般在喷漆室废气浓度的2倍左右,可达到300mg/m3,通常与喷漆室排风混合后集中处理。另外,调漆间、面漆污水循环水池也要排放类似的有机废气。

(3)、烘干废气

烘干废气的成分比较复杂,除包含有机溶剂、部分增塑剂或树脂单体等挥发成分,还包含热分解生成物、反应生成物。电泳底漆与溶剂型面漆烘干均有废气排出,但其成分与浓度差别较大。

【喷漆废气的危害】

来自喷漆室、晾置室、调漆间、面漆污水处理间的废气,为低浓度、大流量常温废气,污染物的主要组成为芳香烃、醇醚类、酯类有机溶剂。对照《大气污染综合排放标准》,这些废气的浓度一般在排放限值以内,为应对标准中排放速率要求,多数汽车厂采取高空排放的办法。这种办法虽然可以满足目前排放标准,但废气实质上是未经处理稀释排放,一条大型的车身涂装线每年排放的气体污染物总量可能高达数百吨,对大气造成的危害非常严重。

漆雾中的有机溶剂—苯、甲苯、二甲苯等属强毒性溶剂,作业时散发至车间空气中,工人经呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒,主要引起中枢神经及造血系统的损害,短期吸入高浓度(1500mg/m3以上)的苯蒸气,即可引起再生障碍性贫血,经常吸入低浓度的苯蒸气也会引起呕吐、神智不清等神经症状。

【汽车制造涂装废气治理】

汽车涂装喷漆废气因VOCs浓度较低,排放温度低的特性一般采用活性炭吸附法进行处理,这是一种成熟、有效、设备成本较低的工艺方法。我公司运用了一种活性炭吸附催化一体设备,其原理是目采用吸附浓缩+催化燃烧组合工艺,活性炭对VOCs吸附浓缩,脱附后可重复使用,脱附下来的浓缩VOCs通过催化剂电加热实现低温燃烧,达到处理污染物的目的,燃烧热风循环使用于活性炭脱附,达到节能目的。

汽车工业的涂装废气主要来源是喷漆、烘干、储漆调漆间。烘干废气的VOCs浓度高,一般采用蓄热式热力焚烧直接处理;喷漆废气,包括流喷漆室、流平室、储调漆间废气,其浓度相对较低,通过排气筒高空排放,因国家环保要求日趋升级,环保部门已明确提出喷漆废气必须经过处理后才能排放。

有机废气处理多采用两种处理方式,一种是化学燃烧,一种是物理吸附。化学燃烧需要废气中的VOCs(挥发性有机化合物)含量达到一定浓度,喷漆废气经过了漆雾捕集,浓度较低,不具备直接燃烧条件,因此一般采用物理吸附方案。吸附处理技术的核心是吸附剂的性能,高性能的吸附剂应具有均匀孔道、较大的吸附容量、良好的疏水性以及容易再生等特性。目前在工业应用中,有机废气吸附处理工艺最常用的吸附剂是活性炭和分子筛沸石两种。“沸石浓缩转轮吸附+催化燃烧”是近年来国外引进的新技术,沸石具有耐高温(1000℃),不可燃,对湿度的适应性较大RH<90%)等特点,使用寿命长,不过其一次性投入成本高;“活性炭吸附/脱附+催化燃烧”工艺较为成熟,结构简单,安全可靠,缺点是活性炭使用寿命短,运行成本较高。

汽车制造涂装线有机废气产生量相对较小,结合成本考虑,使用的是一种活性炭吸附催化一体设备。【VOC有机废气处理】

废气处理技术原理

(有机废气吸附催化一体设备)由活性炭吸附和催化燃烧脱附两个基本原理设计的。即使用活性炭对送进来的废气进行物理吸附,从而达到降低VOCs浓度的目的;当活性炭吸附达到饱和时,对其进行热气流冲刷脱附,使其恢复活性,达到循环使用的目的,对脱附下来的高浓度VOCs被加热燃烧处理。

废气处理工艺流程

前端为过滤装置,过滤级数为2级,其中一级过滤为漆雾过滤器,二级过滤为初效过滤棉。经过过滤后有机废气进入吸附箱(活性炭组成),经过时VOCs被吸附。本套设备包含3个吸附箱(可交替使用)。当设备使用一段时间后,活性炭快达到饱和时停止吸附操作,用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生。脱附下来的有机物(已被浓缩,浓度较原来提高几十倍)送入催化燃烧室进行电加热,燃烧转化成CO2和H2O排出。当有机废气浓度达到2000PPm以上时,有机废气在催化床可维持自然,不用外加热,燃烧后的尾气一部份通过烟囱排出大气,大部份送往吸附床,用于活性炭的脱附再生。这样可能满足燃烧和脱附所需热能,达到节能的目的,再生后的活性炭用于下次吸附。在脱附时,净化操作可用另一个吸附床进行,既适合于连续操作,也适合于间断操作。

其工艺流程图如图所示:

废气处理设备特点

项目采用吸附浓缩+催化燃烧组合工艺,活性炭对VOCs吸附浓缩,脱附后可重复使用,脱附下来的浓缩VOCs通过催化剂电加热实现低温燃烧,达到处理污染物的目的,燃烧热风循环使用于活性炭脱附,达到节能目的。设备具体特性如下:

a)项目设置了三个吸附床,可同时使用也可以交替使用,目的在于一个吸附床进行脱附操作时,另外两个可以正常进行吸附操作。

b)吸附箱采用抽屉式结构,装填方便、便于更换。采用新型的活性炭吸附材料——蜂窝状活性炭,与粒状相比具有优越的动力学性能。极适合于大风量下使用。由于其比重为条形活性炭纤维的8-10倍,再生前吸附有机溶剂可以达到活性炭总重量的25%,具有使用寿命长,吸附系统运行阻力低,净化效率高等特点。蜂窝活性炭主要技术参数如表2所示:

c)催化燃烧室采用陶瓷蜂窝体的贵金属催化剂,阻力小,活性高,当有机蒸汽浓度达到2000PPm以上时,可维持自燃,加热时间大约1小时左右电加热自行停止,不用外加热,节约能耗。【催化燃烧装置】

d)燃烧后的尾气一部份排出大气,大部份再送回吸附箱,用于活性炭的脱附,热能又能实现循环使用,达到节能的目的。

e)整个系统实现了全封闭循环,加热方式采用电加热,过程中不产生二次污染。

f)设备采用微机集中控制系统,设备运行、操作过程实现全自动化。具有自动顺序启动、运行、切换、停机功能,能实现定时吸附、脱附功能。脱附过程中,当加热室内的温度超过设定的参数时电加热装置自动停止;当加热室的温度低于设定数值时,加热装置启动加热;当脱附出口气流温度升高,超过设定的数值时,模拟阀开启补新风;当脱附出口气流温度下降,低于设定的数值时,模拟阀关闭;当催化燃烧室的温度超过设定数值时,旁通阀打开;当催化燃烧室的温度低于设定数值时,旁通阀关闭。

g)活性炭的燃点相对较低,自燃的风险大,因此设备消防是关键且是必须的。本设备的吸附床内设置有温度检测装置和自动喷淋装置,当吸附床内温度大于90℃(吸附)或180℃(脱附)时,启动喷淋装置,防止活性炭自燃,确保设备安全。

废气处理设备效果

废气排放执行国家《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表3中的(国家二级,排气筒标高15m)标准:设备投入使用后有机污染物去除率≥90%。

活性炭吸附/脱附+催化燃烧工艺是目前汽车涂装喷漆废气处理应用最多的一种工艺,其性能稳定,结构简单,成熟可靠,经济环保。本项目采用的吸附催化一体设备就是在基本工艺原理不变的前提下优化了使用功能,简化了操作程序,提高了安全性能,降低了能耗水平,对于同类行业有一定借鉴意义。

→具体废气工况，需进行有针对性的参数汇总，工艺评估和方案设计，具体请联系我公司技术人员，进行相应的交流和解答。