奉賢有機廢氣處理設(shè)備供應(yīng)商 隨著國內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對于汽車的需求也越來越大，從而引發(fā)汽車工業(yè)飛速發(fā)展，并逐漸成為重要的支柱產(chǎn)業(yè)。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(chǎn)能的行列中，希望抓住中國汽車行業(yè)發(fā)展的歷史機遇，紛紛在各地上馬建設(shè)整車項目。與此同時，人們對于環(huán)境尤其是空氣質(zhì)量的關(guān)注度越來越高，霧霾、PM2.5、AQI空氣質(zhì)量指數(shù)已成為天氣預(yù)報*的內(nèi)容，而年空氣優(yōu)良天數(shù)也成為各級工作業(yè)績的重要考核指標(biāo)。
    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(rèn)為是一個污染大戶，是產(chǎn)生污染物的一個環(huán)節(jié)[1]，包括廢氣、廢水和廢渣。因此，如何有效治理汽車涂裝生產(chǎn)中的廢氣已成為亟待解決的重要問題。目前各地方都相繼出臺了針對汽車表面涂裝中有機物排放標(biāo)準(zhǔn)以及揮發(fā)性有機物排污收費實施辦法，在制度建立和經(jīng)濟效益兩方面雙管齊下，即從立法上確保企業(yè)必須減少揮發(fā)性有機廢氣的排放，做到合法排放;同時從經(jīng)濟利益角度引導(dǎo)企業(yè)主動減少排放。
    1涂裝車間噴漆室廢氣凈化方案設(shè)計
    1.1涂裝車間有機廢氣概述
    涂裝車間產(chǎn)生有機廢氣的主要來源有噴漆室、揮發(fā)室和烘房。噴漆室和烘房廢氣的產(chǎn)生及排放見圖1所示。烘房廢氣和噴漆室廢氣參數(shù)對比見表1。烘房廢氣的特點是風(fēng)量小、濃度高，一般采用高溫氧化焚燒處理，在高溫條件下?lián)]發(fā)性有機物氧化分解，產(chǎn)生的熱量作為烘房所需的熱源，凈化后的空氣可以達(dá)到國家和地方發(fā)布的排放標(biāo)準(zhǔn)。而噴漆室產(chǎn)生的有機廢氣由于風(fēng)量大、濃度低，在滿足國家法規(guī)的情況下一般都采用高空直接排放，從而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。近幾年，許多地方相繼出臺了地方法規(guī)，對有機廢氣排放制定了更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。為滿足這些要求，部分噴漆室所排放的有機廢氣也必須進(jìn)行有效治理。
    1.2涂裝車間噴漆室形式
    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(tǒng)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(jié)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(fēng)風(fēng)量、溫濕度、廢氣濃度以及排風(fēng)中的顆粒物都有很大的區(qū)別，具體比較見表2。
    而這些參數(shù)的不同對后續(xù)廢氣處理方案的設(shè)計會產(chǎn)生很大的影響。
    1.3廢氣凈化技術(shù)方案設(shè)計
    1.3.1吸附材料選取
    汽車涂裝噴漆室廢氣具有風(fēng)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(jìn)行處理，即采用吸附轉(zhuǎn)輪進(jìn)行濃縮，濃縮后變?yōu)闈舛雀?、風(fēng)量低的氣體，然后采用高溫焚燒氧化處理。吸附材料目前有活性炭和分子篩沸石，這2種吸附劑的特性對比見表3。
    活性炭一般適用于大部分VOCs的吸附凈化，但在實際工業(yè)應(yīng)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;而且活性炭存在再生困難、吸附性能受水氣影響大、吸附飽和時在熱氣流再生過程中安全性較差、易發(fā)生火災(zāi)等缺陷。筆者所在單位在20世紀(jì)90年代末曾經(jīng)試驗過一套采用活性炭纖維的轉(zhuǎn)輪，在調(diào)試過程中就發(fā)生設(shè)備自燃，也驗證了活性炭在涂裝車間噴漆室廢氣處理應(yīng)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、耐溫高、高溫再生簡單易行、維護(hù)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。
    為了達(dá)到較理想的處理效率，沸石分子篩對所處理廢氣的相對濕度和溫度通常有一定要求，圖2為某沸石轉(zhuǎn)輪制造廠商所提供的濃縮轉(zhuǎn)輪試驗數(shù)據(jù)覆蓋圖，藍(lán)色區(qū)域為數(shù)據(jù)覆蓋范圍，同時也是廠家推薦使用工況，因此所處理的廢氣其相對濕度和溫度要盡可能在藍(lán)色區(qū)域范圍內(nèi)。
    目前廣泛采用的廢氣燃燒處理裝置有蓄熱式氧化爐RTO或熱氧化爐TNV/TAR，本文主要以熱氧化爐為例，典型的熱氧化爐結(jié)構(gòu)如圖3所示。
    從轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)過來的高濃度廢氣首先在熱氧化焚燒爐內(nèi)的光管式換熱器內(nèi)被高溫潔凈氣體預(yù)先加熱至450~500℃，然后流過燃燒器，進(jìn)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(jù)廢氣中的溶劑含量，所需的補充熱能以其他燃料如天然氣形式供應(yīng)。因燃燒室內(nèi)存在相當(dāng)大的湍流，經(jīng)過一定滯留時間后有機污染物被氧化分解。熱潔凈氣體流從反應(yīng)室流入廢氣預(yù)熱器中，預(yù)熱器中的大部分熱能換熱到更冷的廢氣上。
    1.3.3沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)基本技術(shù)方案
    采用沸石作為吸附介質(zhì)的轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)組成如圖4所示，來自噴漆室的廢氣首先經(jīng)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(zhuǎn)輪前需要安裝空氣過濾器，以去除這些顆粒，保護(hù)沸石分子篩。過濾系統(tǒng)的級別通常和噴漆室的形式有關(guān)。沸石轉(zhuǎn)輪的作用是將有機廢氣從大風(fēng)量濃縮到小風(fēng)量中。濃縮后的小風(fēng)量廢氣，可以高效地被熱氧化爐焚燒處理。吸附的意思是有機溶劑分子在被稱作“吸附介質(zhì)”的“活性”物質(zhì)上富集，類似于海綿，吸附介質(zhì)將有機溶劑氣體吸收進(jìn)來。然后，通過高溫小風(fēng)量氣流對其加熱，將有機物分子溫度升高至200℃左右，加劇其分子間的不規(guī)則運動，轉(zhuǎn)輪無法繼續(xù)捕捉后，有機物分子將隨氣流全部從轉(zhuǎn)輪內(nèi)部帶出。
    沸石轉(zhuǎn)輪的基材由蜂窩狀的陶瓷纖維片組成，而作為吸附介質(zhì)的疏水性沸石采用特殊的燒結(jié)工藝覆蓋在基材的表面，轉(zhuǎn)輪的吸附和脫附是一個連續(xù)的運轉(zhuǎn)過程，即轉(zhuǎn)輪一直在旋轉(zhuǎn)。因此它被分為了3個區(qū)域：吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，每個區(qū)域間相互隔離。含大部分VOCs的廢氣在經(jīng)過轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)的時候被吸附在轉(zhuǎn)輪上，變成潔凈的氣體排出。在脫附區(qū)域，附著在轉(zhuǎn)輪上的VOCs被連續(xù)的高溫脫附氣體從反方向解吸出來。高濃度的VOCs氣體從轉(zhuǎn)輪上脫離后被送到焚燒爐高溫氧化焚燒處理。
    轉(zhuǎn)輪中熱脫附區(qū)接著被轉(zhuǎn)到了冷卻區(qū)，原先的小部分廢氣被引入到該區(qū)對轉(zhuǎn)輪進(jìn)行冷卻處理，然后被送到脫附熱交換器進(jìn)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(jìn)行熱交換并成為高溫的脫附氣體。
    奉賢有機廢氣處理設(shè)備供應(yīng)商
    2.1干式噴漆室廢氣處理技術(shù)方案應(yīng)用
    以本公司在江蘇省某工廠涂裝車間為例，采用無中涂工藝，即水性色漆和雙組分溶劑型清漆工藝，同時采用杜爾公司Dry-Scrubber石灰石干式噴漆室，由于車身內(nèi)、外表面99.99%采用機器人自動噴涂，因此85%的空氣循環(huán)使用，其噴漆室的排風(fēng)濃度高于當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)，必須處理后才允許排放。因此，針對轉(zhuǎn)輪吸附濃縮和焚燒工藝在噴漆廢氣處理中的應(yīng)用，設(shè)計了詳細(xì)的方案。該車間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和排風(fēng)參數(shù)見表4。
    根據(jù)以上廢氣參數(shù)，經(jīng)分析和理論計算，相關(guān)方案見圖5和表5，經(jīng)過計算選用2套直徑為4250mm的沸石轉(zhuǎn)輪，可以滿足江蘇地方排放標(biāo)準(zhǔn)。
    由于來自干式噴漆室的廢氣顆粒排放小于0.1mg/m3，所以只要再經(jīng)過2道過濾即F7和F9，即可去除廢氣中的顆粒物，確保顆粒物不會進(jìn)入轉(zhuǎn)輪而造成堵塞。然后這些大風(fēng)量、低濃度的廢氣被沸石有效吸附處理后變?yōu)楦蓛舻臍怏w，而吸附在轉(zhuǎn)輪上的有機溶劑被高溫氣體脫附后變?yōu)楦邼舛?、低風(fēng)量的氣體，通過高溫焚燒氧化處理后轉(zhuǎn)化為潔凈氣體進(jìn)行排放。脫附后的沸石經(jīng)過冷卻后重新進(jìn)入吸附區(qū)進(jìn)行有機溶劑吸附。詳細(xì)流程見圖6所示?？紤]到熱交換器后的氣體溫度高于200℃，因此設(shè)計了余熱回收裝置，確保系統(tǒng)更加節(jié)能。
    設(shè)備調(diào)試投入運行后，根據(jù)GB/T16157—1996和GB16297—1996對廢氣凈化設(shè)備的進(jìn)口濃度和處理后的潔凈氣體進(jìn)行檢測，檢測因子包括非甲烷總烴、苯系物和TVOCs，檢測時間為8h，取樣3次/h，檢測數(shù)據(jù)如圖7~8所示。
    進(jìn)口面漆1線色漆和清漆廢氣中苯系物濃度范圍為60~185mg/m3，進(jìn)口面漆2線色漆和清漆廢氣中苯系物濃度范圍為66~177mg/m3，經(jīng)過廢氣凈化裝置處理后出口濃度范圍為5.9~11.1mg/m3，苯系物平均去除效率>90%。
    進(jìn)口面漆1線色漆和清漆廢氣中TVOCs濃度范圍為215~476mg/m3，進(jìn)口面漆2線色漆和清漆廢氣中TVOCs濃度范圍為256~445mg/m3，經(jīng)過廢氣凈化裝置處理后TVOCs出口濃度范圍為14.9~25.1mg/m3，TVOCs平均去除效率>90%。
    從檢測數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過處理后的潔凈空氣苯系物濃度小于20mg/m3，TVOCs濃度小于30mg/m3，均符合江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB32/2862—2016《表面涂裝(汽車制造業(yè))揮發(fā)性有機物排放標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)要求，標(biāo)準(zhǔn)限值見表6。
    2.2濕式噴漆室廢氣處理技術(shù)方案
    以本公司在上海某工廠涂裝車間為例，由于該車間建設(shè)比較早，采用傳統(tǒng)溶劑型工藝，漆霧經(jīng)過文丘里水洗裝置處理后通過70m高煙囪排放。雖然該噴漆室排放滿足國家排放法規(guī)，但是無法滿足2017年1月1日開始實施的地方排放法規(guī)要求，因此必須進(jìn)行凈化處理才能排放。針對轉(zhuǎn)輪吸附濃縮和焚燒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。該車間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和中涂、面漆排風(fēng)參數(shù)見表7。
    根據(jù)以上廢氣參數(shù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)輪廠家的分析和理論計算，設(shè)計出廢氣治理方案(見圖9)，相關(guān)計算見表8。
    經(jīng)過計算選用5套直徑為4500mm的沸石轉(zhuǎn)輪，可以達(dá)到當(dāng)?shù)氐胤脚欧艠?biāo)準(zhǔn)。
    來自濕式噴漆室的廢氣中顆粒物為3mg/m3，所以首先經(jīng)過4道過濾，包括G4、F5、F7、F9去除廢氣中的顆粒物，以免這些顆粒物進(jìn)入轉(zhuǎn)輪造成堵塞。廢氣進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)后，大風(fēng)量、低濃度的廢氣被沸石有效吸附處理后變?yōu)楦蓛舻臍怏w，而吸附在轉(zhuǎn)輪上的有機溶劑被高溫氣體脫附后變?yōu)楦邼舛?、低風(fēng)量的氣體，這部分高濃度的廢氣一部分被引入到轉(zhuǎn)輪入口，以提高入口的廢氣濃度，這樣可以減少焚燒處理設(shè)備的裝機容量以及能源的耗量。通過高溫焚燒處理后轉(zhuǎn)為潔凈氣體進(jìn)行排放，脫附后的沸石轉(zhuǎn)輪經(jīng)過冷卻后重新進(jìn)入吸附區(qū)進(jìn)行有機溶劑吸附。
    設(shè)備投入運行后進(jìn)行了監(jiān)測，入口NMHC平均濃度為135mg/m3，經(jīng)過廢氣凈化裝置處理后排放平均濃度為0.6mg/m3，處理效率為>90%。從檢測數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過處理后的潔凈空氣NMHC濃度小于30mg/m3，均符合上海地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/859—2014《汽車制造業(yè)(涂裝)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)要求，標(biāo)準(zhǔn)限值見表9。
    3結(jié)語
    為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，需要在工業(yè)生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)都盡量減少污染物使用量，同時在污染物排放末端要進(jìn)行凈化處理，以盡量減少污染物排放。采用本方案對涂裝車間噴漆室的廢氣進(jìn)行處理后，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，大大減少了VOCs排放總量，具有較大的社會效益。