涂裝車間作為汽車工廠的主要污染源,其噴漆室的廢氣通常采用排氣筒直接高空排放,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。針對(duì)噴漆室廢氣風(fēng)量大、濃度低的特點(diǎn),通過(guò)幾種廢氣處理方式的綜合對(duì)比,制定出適用于噴漆室廢氣處理的方案,并在某汽車涂裝項(xiàng)目中成功運(yùn)用,噴漆室廢氣經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)濟(jì)可行。
伴隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展,在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí),環(huán)境問(wèn)題也日益凸顯出來(lái)。近年來(lái),汽車制造業(yè)發(fā)展得如火如荼,各大汽車公司都在全國(guó)各地開(kāi)疆拓土,建設(shè)新的生產(chǎn)基地。汽車生產(chǎn)的四大工藝中,涂裝車間是產(chǎn)生“三廢”多的環(huán)節(jié),其中涂裝廢氣是涂裝“三廢”中的主要部分。因此,如何有效治理汽車工業(yè)大氣污染已經(jīng)成為亟待解決的重要問(wèn)題。在這種新形勢(shì)下,為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,為人民創(chuàng)造更好的生存環(huán)境,許多地方政府的環(huán)保部門已經(jīng)針對(duì)汽車行業(yè)陸續(xù)出臺(tái)了汽車表面涂裝大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
汽車涂裝車間的廢氣主要來(lái)源于噴漆室、晾干室和烘干室。目前,烘干室的廢氣在各大汽車工廠都是經(jīng)過(guò)焚燒處理,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再排放的。然而,噴漆室和晾干室的廢氣則基本都是通過(guò)排氣筒直接高空排放,未經(jīng)任何處理,不能滿足新的環(huán)保法規(guī)要求。為了適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn),目前許多在建和新建的汽車工廠已經(jīng)明確要求對(duì)噴漆廢氣進(jìn)行處理后再排放,甚至對(duì)現(xiàn)有的老舊涂裝線也提出對(duì)噴漆廢氣處理的改造需求,這既是企業(yè)的責(zé)任,也是必須履行的義務(wù)。因此,針對(duì)噴漆廢氣的特點(diǎn),制定出合理、經(jīng)濟(jì)的處理方案就顯得尤為緊迫和重要。本文就是針對(duì)噴漆廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。
1廢氣處理方式
汽車涂裝工藝過(guò)程中,噴漆室、晾干室和烘干室會(huì)有大量有機(jī)溶劑(VOCs)揮發(fā)出來(lái),通過(guò)廢氣系統(tǒng)排到車間外,會(huì)嚴(yán)重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境,必須處理后再排放。廢氣中VOCs的處理方法主要有兩類:一類是破壞性消除法,如焚燒或催化燃燒法等,將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2和H2O;另一類是回收法,如吸附法、吸收法、冷凝法和膜分離法。
1.1燃燒處理法
大部分的VOCs都是可燃的,可以通過(guò)熱力燃燒或催化燃燒方式進(jìn)行處理。采用燃燒法處理的優(yōu)點(diǎn)是:VOCs凈化效率高,有機(jī)廢氣不需要預(yù)處理,可靠性高。但其缺點(diǎn)是:廢氣處理溫度高,對(duì)于低濃度、低溫度廢氣,燃料耗能大;凈化后氣體排放溫度高,需要設(shè)置熱回收裝置;單臺(tái)設(shè)備的燃燒室處理風(fēng)量有限,對(duì)于大風(fēng)量廢氣,不僅造價(jià)很高,而且占地面積大。
對(duì)于烘干室的廢氣,由于其VOCs濃度和溫度較高(濃度為1000mgCm3,溫度在150~2000C),且風(fēng)量不大(總廢氣量一般不超過(guò)5萬(wàn)NmⅦ),適宜采用燃燒方式進(jìn)行處理,比如,目前汽車涂裝車間應(yīng)用為廣泛的蓄熱式焚燒設(shè)備(RTO)或熱力式廢氣焚燒爐(TNV)。而對(duì)于噴漆室和晾干室廢氣,由于其濃度和溫度較低,風(fēng)量較大(一般濃度<300ms/m3,溫度<30℃,風(fēng)量>10萬(wàn)Nm‰),因此采用燃燒處理方式既不經(jīng)濟(jì),也不合理。
1.2回收處理法
回收處理方式中,吸收法適用于處理無(wú)機(jī)氣態(tài)水溶性污染物,且存在廢液的二次處理問(wèn)題;冷凝法和膜分離法適用于處理小流量、高濃度廢氣;針對(duì)噴漆室廢氣濃度和溫度低、風(fēng)量大的特點(diǎn),比較適合采用吸附法進(jìn)行處理。
采用吸附法處理廢氣的優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)廢氣凈化效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是:對(duì)廢氣的溫度和濕度有要求,特殊情況需要對(duì)廢氣進(jìn)行預(yù)處理;另外,吸附VOCs后的載體需要進(jìn)項(xiàng)再生處理。
2廢氣吸附處理工藝
2.1吸附劑
吸附處理技術(shù)的核心是吸附劑的性能,高性能的吸附劑應(yīng)具有均勻孔道、較大的吸附容量、良好的疏水性以及容易再生等特性。目前在工業(yè)應(yīng)用中,有機(jī)廢氣吸附處理工藝常用的吸附劑是活性炭和分子篩沸石兩種。
活性炭具有孔穴豐富、比表面積大的優(yōu)點(diǎn),適用于大部分VOCs的吸附凈化,但是當(dāng)廢氣濕度>60%時(shí),其吸附效果會(huì)大大降低。另外,活性炭材料普遍存在安全性較差的問(wèn)題,當(dāng)采用熱空氣再生時(shí),易發(fā)生著火現(xiàn)象,其再生多采用高溫水蒸汽。而涂裝車間的噴漆室廢氣相對(duì)濕度RH一般為85%~90%,如果采用活性炭吸附,需要對(duì)廢氣進(jìn)行除濕預(yù)處理,而且再生工藝復(fù)雜,因此不適用。
相對(duì)于活性炭,沸石吸附劑的特性為:不可燃;耐溫1000℃,可用熱空氣高溫再生;有較強(qiáng)的疏水性,當(dāng)廢氣濕度RH<90%I對(duì),表現(xiàn)出很好的VOCs吸附效果。
2.2吸附工藝
按吸附劑在裝置內(nèi)的工作狀態(tài),可將吸附工藝設(shè)備分為固定床、移動(dòng)床、流化床和轉(zhuǎn)輪式14】。其中,固定床不能滿足連續(xù)吸附的要求。移動(dòng)床和流化床雖可以連續(xù)吸附,但存在吸附劑的磨損和消耗問(wèn)題。轉(zhuǎn)輪式吸附工藝如圖1所示。轉(zhuǎn)輪主體為一個(gè)表面用吸附劑覆蓋的旋轉(zhuǎn)輪,劃分為三個(gè)區(qū)域:吸附區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)。有機(jī)廢氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)送人吸附區(qū),VOCs成分被吸附后,成為凈化氣體排出。然后,吸附了VOC的吸附劑轉(zhuǎn)入再生區(qū),在高溫空氣的作用下,VOC成分被有效脫附,隨再生空氣排入焚燒設(shè)備處理,而吸附劑獲得再生后轉(zhuǎn)入冷卻區(qū)進(jìn)行降溫,便于下一步再次進(jìn)人吸附區(qū)有效吸附VOC成分。隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng),吸附劑周期性進(jìn)行吸附、脫附和冷卻,實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)廢氣的凈化f3I。因此,采用轉(zhuǎn)輪式吸附工藝,可以凈化有機(jī)廢氣,在線實(shí)現(xiàn)再生,設(shè)備簡(jiǎn)單易維護(hù),而且吸附劑的損耗極少。
綜上所述,針對(duì)涂裝車間的噴漆室有機(jī)廢氣,采用分子篩沸石吸附劑的轉(zhuǎn)輪式吸附工藝為適用。
3噴漆廢氣處理方案及應(yīng)用
以某汽車涂裝車間為例,由于采用溶劑型清漆工藝,其噴漆室廢氣濃度遠(yuǎn)高于排放標(biāo)準(zhǔn),必須處理后才允許排放。因此,針對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪吸附工藝在噴漆廢氣處理中的應(yīng)用,做了詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)。該車間噴漆廢氣參數(shù)如表l所示。
針對(duì)廢氣參數(shù),在處理方案中選用了一臺(tái)美國(guó)進(jìn)口品牌的沸石吸附轉(zhuǎn)輪產(chǎn)品(規(guī)格4200),濃縮比為14:1。濃縮后廢氣采用三室RTO廢氣焚燒設(shè)備進(jìn)行處理。方案原理如圖2所示。
該廢氣處理系統(tǒng)可分為幾個(gè)部分:廢氣過(guò)濾系統(tǒng)、轉(zhuǎn)輪吸附濃縮系統(tǒng)、廢氣焚燒系統(tǒng)及余熱利用系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾方面:
(1)經(jīng)沸石轉(zhuǎn)輪濃縮后的廢氣與來(lái)自車間的烘干室廢氣共用一套廢氣焚燒設(shè)備(RTO)進(jìn)行處理,減少設(shè)備投資成本。
(2)廢氣進(jìn)入轉(zhuǎn)輪之前經(jīng)過(guò)三級(jí)過(guò)濾,減少對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪的污染。
(3)由于沸石的吸附效率與廢氣溫濕度有很大關(guān)系(要求溫度≤35℃,相對(duì)濕度≤90%),因此在轉(zhuǎn)輪設(shè)備的廢氣人El引入一路來(lái)自RTO的熱空氣,用于調(diào)節(jié)廢氣溫濕度。
(4)RTO設(shè)備的排氣管路增加一套汽水換熱裝置,用于加熱車間熱水,有效節(jié)能。
目前該車間已經(jīng)正常生產(chǎn)一年多時(shí)間,通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證,清漆廢氣經(jīng)吸附轉(zhuǎn)輪處理后,其VOC濃度由原來(lái)的220mg/m3降至20mg/m3,VOC去除效率大于90%;濃縮后廢氣和烘干室廢氣經(jīng)RTO設(shè)備處理后的廢氣濃度可降至28mg/m3,*環(huán)保要求。
4結(jié)束語(yǔ)
隨著環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,企業(yè)和個(gè)人都有責(zé)任、有義務(wù)做出積極的努力改善環(huán)境,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。采用本方案對(duì)涂裝車間噴漆廢氣進(jìn)行處理后,設(shè)備運(yùn)行可靠,VOCs排放總量可以減少80噸/年,具有非常重要的社會(huì)意義。
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