隨著國內經濟的高速發展,人們對于汽車的需求也越來越大,從而引發汽車工業發展,并逐漸成為重要的支柱產業。為了滿足日益增長的汽車消費需求,各汽車廠商積極投入到擴大產能的行列中,希望抓住我國汽車行業發展的歷史機遇,紛紛在各地上馬建設整車項目。與此同時,人們對于環境尤其是空氣質量的關注度越來越高,霧霾、PM2.5、AQI空氣質量指數已成為天氣預報的內容,而年空氣優良天數也成為各級工作業績的重要考核指標。
涂裝車間是整車項目中的一部分,在汽車涂裝過程中,由于需要使用涂料,通常被認為是一個污染大戶,是產生污染物較多的一個環節,包括廢氣、廢水和廢渣。因此,如何治理汽車涂裝生產中的廢氣已成為函待解決的重要問題。目前各地方都相繼出臺了針對汽車表面涂裝中物排放標準以及揮發性物排污收費實施辦法,在制度建立和經濟效益兩方面雙管齊下,即從立法上企業減少揮發性廢氣的排放,做到合法排放;同時從經濟利益角度引導企業主動減少排放。
涂裝車間產生廢氣的主要來源有噴漆室、揮發室和烘房。烘房廢氣的特點是風量小、,一般采用高溫氧 化焚燒處理,在高溫條件下揮發性物氧 化分 解,產生的熱量作為烘房所需的熱源,凈化后的空氣可以達到和地方發布的排放標準。而噴漆室產生的廢氣由于風量大、濃度低,在滿足法規的情況下一般都采用高空直接排放,從而造成嚴重的環境污染。近幾年,許多地方相繼出臺了地方法規,對廢氣排放制定了嚴苛的標準。為滿足這些要求,部分噴漆室所排放的廢氣也進行治理。
汽車涂裝車間通常采用的漆霧處理方式有2種,一種是傳統濕式文丘里噴漆室,另外一種是干式或半干式噴漆室。
由于干式或半干式噴漆室在節能減排方面,近幾年已被各廠家普遍選用。不同的噴漆室形式下,排風風量、溫濕度、廢氣濃度以及排風中的顆粒物都有很大的區別,具體比較。
汽車涂裝噴漆室廢氣具有風量大、濃度低的特點。如果采用直接燃燒處理,成本比較高,因此通常采用吸附的方法進行處理,即采用吸附轉輪進行濃縮,濃縮后變為、風量低的氣體,然后采用高溫焚燒氧 化處理。
而這些參數的不同對后續廢氣處理方案的設計會產生很大的影響。
活性炭一般適用于大部分VOC的吸附凈化,但在實際工業應用中,其對需處理的廢氣有較高的相對濕度要求,通常小于50%左右;而且活性炭存在困難、吸附性能受水氣影響大、吸附飽和時在熱氣流過程中性較差、易發生火災等缺陷。筆者所在單位在20世紀90年代末曾經試驗過一套采用活性炭纖維的轉輪,在調試過程中就發生設備自燃,也驗證了活性炭在涂裝車間噴漆室廢氣處理應用中并不適用。
沸石分子篩的特性為:有較強的疏水性,對原始廢氣的相對濕度要求較低,而且不可燃、、高溫簡單易行、維護方便。因此,非常適合用于處理汽車涂裝車間的噴漆室和晾干室廢氣。
從轉輪脫附區過來的廢氣首先在熱氧 化焚燒爐內的光管式換熱器內被高溫潔凈氣體預先加熱至450~500℃,然后流過燃燒器,較終進入燃燒室,加熱到約730℃,使污染物氧 化。此過程中需要的熱能一部分由廢氣中的溶劑提供,根據廢氣中的溶劑含量,所需的補充熱能以其他燃料如氣形式供應。因燃燒室內存在相當大的湍流,經過滯留時間后污染物被氧 化分 解。熱潔凈氣體流從反應室流入廢氣預熱器中,預熱器中的大部分熱能換熱到冷的廢氣上。
采用沸石作為吸附介質的轉輪系統組成,來自噴漆室的廢氣首先經過過濾,因為廢氣中的顆粒物會堵塞沸石分子篩,從而影響吸附過程。因此在沸石轉輪前需要安裝空氣過濾器,以去除這些顆粒,保護沸石分子篩。過濾系統的級別通常和噴漆室的形式有關。沸石轉輪的作用是將廢氣從大風量濃縮到小風量中。濃縮后的小風量廢氣,可以地被熱氧 化爐焚燒處理。吸附的意思是溶劑分子在被稱作“吸附介質”的“活性”物質上富集,類似于海綿,吸附介質將溶劑氣體吸收進來。然后,通過高溫小風量氣流對其加熱,將物分子溫度升高至200℃左右,加劇其分子間的不規則運動,轉輪無法繼續捕捉后,物分子將隨氣流全部從轉輪內部帶出。
沸石轉輪的基材由蜂窩狀的陶瓷纖維片組成,而作為吸附介質的疏水性沸石采用的燒結工藝覆蓋在基材的表面,轉輪的吸附和脫附是一個連續的運轉過程,即轉輪一直在旋轉。因此它被分為了3個區域:吸附區、脫附區和冷卻區,每個區域間相互隔離。含大部分VOC的廢氣在經過轉輪吸附區的時候被吸附在轉輪上,變成潔凈的氣體排出。在脫附區域,附著在轉輪上的VOC被連續的高溫脫附氣體從反方向解吸出來。的 VOC氣體從轉輪上脫離后被送到焚燒爐高溫氧 化焚燒處理。
轉輪中熱脫附區接著被轉到了冷卻區,原先的小部分廢氣被引入到該區對轉輪進行冷卻處理,然后被送到脫附熱交換器進行升溫,在換熱器中,這部分氣體與焚燒爐出口的高溫潔凈氣體進行熱交換并成為高溫的脫附氣體。