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噴漆涂裝廢氣處理方案

2021-08-19 11:15:50

一、噴漆涂裝廢氣成分分析:

1.噴漆廢氣的形成及主要成分

噴漆工藝廣泛應用于機械、汽車、電氣設備、家電、船舶、家具等行業。

噴漆原料——油漆涂料由不揮發份和揮發份組成,不揮發份包括成膜物質和輔助成膜物質,揮發份稀釋劑是用來稀釋油漆,達到漆物表面光滑美觀的目的。

油漆噴涂過程中主要產生漆霧和有機廢氣污染,油漆在高壓作用下霧化成微粒,在噴涂時,部份油漆未到達噴漆物表面,隨氣流彌散從而形成漆霧;有機廢氣來自稀釋劑的揮發,有機溶劑不會隨油漆附著在噴漆物表面,在噴漆和固化過程將全部釋放形成有機廢氣(有文獻報道可達上百種揮發性有機物,分別屬于烷烴、環烷烴、烯烴、芳香類化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物)。

2.汽車涂裝廢氣的來源與特性

汽車涂裝車間要對工件進行漆前處理、電泳和噴漆。涂漆工序包括噴漆、流平和烘干,在這些工序中會產生有機廢氣(VOCs)及過噴漆霧,故而這些工藝都需要進行噴漆房廢氣處理。

(1)噴漆室廢氣

為維持噴涂的作業環境,根據勞動安全衛生法的規定,噴涂作業時,噴漆室內應連續換風,換風速度應控制在(0.25~1)m/s的范圍內。噴漆室換風排氣廢氣的主要組成為噴漆揮發的有機溶劑,其主要成分為芳香烴(三苯及非甲烷總烴類)、醇醚類、酯類有機溶劑,由于噴漆室的排風量很大,所以排出的有機廢氣總濃度很低,通常在100mg/m3左右。另外,噴漆室的排氣中經常還含有少量未處理完全的漆霧,特別是干式漆霧捕集噴漆室,排氣中漆霧較多,可能成為廢氣處理的障礙,廢氣處理前必須預處理。

(2)晾置室廢氣

面漆在噴涂之后烘干之前,要進行流平晾置,濕漆膜在晾置過程中有機溶劑揮發,為防止晾置室內有機溶劑聚集發生爆炸事故,晾置室應連續換風,換風速度一般控制在0.2m/s左右,排風廢氣的成分與噴漆室排風廢氣的成分相近,但不含漆霧,有機廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大,根據排風量大小不同,一般在噴漆室廢氣濃度的2倍左右,可達到300mg/m3,通常與噴漆室排風混合后集中處理。另外,調漆間、面漆污水循環水池也要排放類似的有機廢氣。

(3)烘干廢氣

烘干廢氣的成分比較復雜,除包含有機溶劑、部分增塑劑或樹脂單體等揮發成分,還包含熱分解生成物、反應生成物。電泳底漆與溶劑型面漆烘干均有廢氣排出,但其成分與濃度差別較大。

二、噴漆廢氣的危害:

分析可知,來自噴漆室、晾置室、調漆間、面漆污水處理間的廢氣,為低濃度、大流量常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類、酯類有機溶劑。對照《大氣污染綜合排放標準》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內,為應對標準中排放速率要求,多數汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前排放標準,但廢氣實質上是未經處理稀釋排放,一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達數百噸,對大氣造成的危害非常嚴重。

漆霧中的有機溶劑——苯、甲苯、二甲苯等屬強毒性溶劑,作業時散發至車間空氣中,工人經呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒,主要引起中樞神經及造血系統的損害,短期吸入高濃度(1500mg/m3以上)的苯蒸氣,即可引起再生障礙性貧血,經常吸入低濃度的苯蒸氣也會引起嘔吐、神智不清等神經癥狀。

三、噴漆涂裝廢氣處理方法選擇:

選擇有機的處理方法,總體上應考慮以下因素:有機污染物的類型及其濃度、有機的排氣溫度和排放流量、顆粒物含量以及需要達到的污染物控制水平。

1、噴漆常溫的處理 

來自噴漆室、晾置室、調漆間和面漆污水處理間的廢氣為低濃度、大流量的常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類和酯類有機溶劑。對照GB16297《大氣污染綜合排放標準》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內,為應對標準中的排放速率要求,多數汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前的排放標準,但廢氣實質上是未經處理稀釋排放,一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達數百噸,對大氣造成的危害非常嚴重。

為從根本上減少廢氣污染物的排放,可以聯合利用幾種廢氣處理方法進行處理,但大風量的廢氣處理成本很高。目前,國外較為成熟的方法是,先將濃縮(用吸附-脫附轉輪將總量濃縮15倍左右),以減少需處理的總量,再采用破壞性方法對濃縮的廢氣進行處理。國內也有類似的方法,先采用吸附法(活性碳或沸石作吸附劑)對低濃度、常溫噴漆廢氣進行吸附,用高溫氣體脫附,濃縮的廢氣采用催化燃燒或蓄熱式熱力燃燒的方法進行處理。低濃度、常溫噴漆廢氣的生物處理方法正在研發之中,國內現階段的技術尚不成熟,但值得關注。為真正減少涂裝廢氣公害,還需從源頭上解決問題,如采用靜電旋杯等手段提高涂料的利用率、發展水性涂料等環保涂料等。

2、烘干廢氣處理

烘干廢氣屬于中、高濃度的高溫廢氣,適合采用燃燒的方法處理。燃燒反應都有3個重要參數:時間、溫度、擾動,也即燃燒3T條件。廢氣處理的效率實質上是燃燒反應的充分程度,取決于燃燒反應的3T條件控制。RTO可以控制燃燒溫度(820~900℃)和逗留時間(1.0~1.2s),并保證必要的擾動(空氣與有機物充分混合),的處理效率可達99%,并且廢熱率高,運行能耗較低。日本及國內的多數日資汽車廠通常采用RTO對烘干(底漆、中涂、面漆烘干)廢氣進行集中處理。例如,東風日產乘用車花都涂裝線采用RTO集中處理涂裝烘干廢氣效果很好,完全滿足排放法規要求。但由于RTO廢氣處理設備一次性投資較高,用于廢氣流量較小的廢氣處理時不經濟。

對于已建成的涂裝生產線,需增加廢氣處理設備時,可采用催化燃燒系統和蓄熱式熱力燃燒系統。催化燃燒系統投資小、燃燒能耗低。

一般來說,采用把/鉑作為催化劑可將氧化大多數有機廢氣的溫度降到315℃左右。催化燃燒系統可以用于一般的烘干廢氣處理,特別適用于烘干電源采用電加熱的場合,存在的問題是如何避免催化劑中毒失效。從一些用戶的使用經驗來看,對一般的面漆烘干廢氣,通過增加廢氣過濾等措施,可以保證催化劑的壽命為3~5年;電泳漆烘干廢氣容易造成催化劑中毒,所以電泳漆烘干廢氣的處理應慎重采用催化燃燒方式。在東風商用車車身涂裝線的廢氣處理改造過程中,電泳底漆烘干廢氣采用RTO法處理、面漆烘干廢氣采用催化燃燒方式處理,使用效果良好。

四、噴漆涂裝廢氣處理工藝:

噴涂行業廢氣處理方案主要用于噴漆房廢氣處理、家具廠廢氣處理、機械制造業廢氣處理、護欄廠廢氣處理、汽車制造及汽車4S店噴漆房廢氣處理。目前存在多種處理工藝,如:冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、吸附法、生物法和離子法等。

1、水噴淋法+活性炭吸附脫附+催化燃燒

利用噴淋塔除去漆霧和可溶于水的物質,再經過干式過濾器,進去活性炭吸附裝置,等活性炭吸附滿的時候,再脫附(脫附方法有蒸汽脫附、電加熱脫附、氮氣脫附),將脫附之后的氣體(濃度較原來提高幾十倍)由脫附風機進入催化燃燒裝置燃燒,燃燒成二氧化碳和水,后排出。

2、水噴淋+活性炭吸附脫附+冷凝回收法

利用噴淋塔除去漆霧和可溶于水的物質,再經過干式過濾器,進去活性炭吸附裝置,等活性炭吸附滿的時候,再脫附(脫附方法有蒸汽脫附、電加熱脫附、氮氣脫附),將處理后的廢氣吸附濃縮后冷凝,冷凝液經分離回收有價值的有機物。該法用于濃度高、溫度低、風量小的廢氣處理。但此法投資大、能耗高、運行費用大,噴漆廢氣中的“三苯”及其它廢氣濃度一般低于300mg/m3,濃度低,風量大(汽車制造業噴漆車間的風量常在10萬級以上),且由于汽車涂裝廢氣中有機溶劑的成分復雜,回收的溶劑難以處理利用,并易產生二次污染,所以涂裝廢氣處理中一般不采用此法。

3、廢氣吸附法

噴漆廢氣處理吸附可分為化學吸附和物理吸附,但“三苯”廢氣化學活性低,一般不采用化學吸收。物理吸收液吸收較少的揮發性,它吸收的成分具有較高的親和力的加熱,冷卻和再利用分析飽和吸收。該方法用于排氣量,低溫度,低濃度。安裝復雜,投資大,吸收液的選擇更加困難,有兩個污染

4、活性碳吸附+UV光催化氧化設備

(1):直接通過活性炭直接吸附有機氣體,達到凈化率95%,設備簡單,投資小,操作方便,但需要經常更換活性碳,低濃度污染物,無恢復。(2)吸附法:有機氣體在活性炭吸附,活性炭飽和空氣解吸和再生。

5、活性炭吸附+低溫等離子設備

先經過活性炭吸附后,再用低溫等離子設備處理廢氣后,將處理后達標的氣體排出,離子法是利用等離子Plasma(ION等離子體)降解有機廢氣、祛除惡臭、殺滅細菌、病毒、凈化空氣是國際上比較的高新技術,國內外專家稱之為21世紀環境科學四大技術之一。該技術的關鍵是通過高壓脈沖介質阻擋放電的形式產生大量活性離子氧(等離子體),將氣體激活,產生各種活性自由基,如OH、HO2、O等,對苯、甲苯、二甲苯、氨氣、烷烴類等有機廢氣發生降解、氧化等復雜的物理和化學反應,且副產物無毒,避免二次污染。該技術具有能耗極低,占地空間小,運行維護簡單等特點,特別適用多種組分氣體的處理。


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