工藝技術(shù):噴漆涂裝廢氣處理方案詳解
工藝技術(shù):噴漆涂裝廢氣處理方案詳解摘要
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(yè)。 噴漆原料油漆涂料由不揮發(fā)份和揮發(fā)份組成,不揮
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(yè)。
噴漆原料——油漆涂料由不揮發(fā)份和揮發(fā)份組成,不揮發(fā)份包括成膜物質(zhì)和輔助成膜物質(zhì),揮發(fā)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(chǎn)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(fā),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(fā)性有機物,分別屬于烷烴、環(huán)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(chǎn)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。
?。?)噴漆室廢氣
為維持噴涂的作業(yè)環(huán)境,根據(jù)勞動安全衛(wèi)生法的規(guī)定,噴涂作業(yè)時,噴漆室內(nèi)應連續(xù)換風,換風速度應控制在(0.25~1)m/s的范圍內(nèi)。噴漆室換風排氣廢氣的主要組成為噴漆揮發(fā)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(jīng)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(fā),為防止晾置室內(nèi)有機溶劑聚集發(fā)生爆炸事故,晾置室應連續(xù)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(jù)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(diào)漆間、面漆污水循環(huán)水池也要排放類似的有機廢氣。
?。?)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(fā)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(diào)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(nèi),為應對標準中排放速率要求,多數(shù)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(zhì)上是未經(jīng)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(shù)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(yè)時散發(fā)至車間空氣中,工人經(jīng)呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒,主要引起中樞神經(jīng)及造血系統(tǒng)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(jīng)常吸入低濃度的苯蒸氣也會引起嘔吐、神智不清等神經(jīng)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(diào)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(nèi),為應對標準中的排放速率要求,多數(shù)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(zhì)上是未經(jīng)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(shù)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(lián)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(zhuǎn)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(nèi)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(fā)之中,國內(nèi)現(xiàn)階段的技術(shù)尚不成熟,但值得關(guān)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(fā)展水性涂料等環(huán)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(shù):時間、溫度、擾動,也即燃燒3T條件。廢氣處理的效率實質(zhì)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(nèi)的多數(shù)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(chǎn)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(guī)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(jīng)濟。
對于已建成的涂裝生產(chǎn)線,需增加廢氣處理設備時,可采用催化燃燒系統(tǒng)和蓄熱式熱力燃燒系統(tǒng)。催化燃燒系統(tǒng)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(shù)有機廢氣的溫度降到315℃左右。催化燃燒系統(tǒng)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(jīng)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(yè)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(yè)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(射流混動塔)+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(zhì),再經(jīng)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、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(fā)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
3、活性碳吸附+UV光催化氧化設備
?。?):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(jīng)常更換活性碳,低濃度污染物,無恢復。
?。?)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。
4、活性炭吸附+低溫等離子設備
先經(jīng)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(shù),國內(nèi)外專家稱之為21世紀環(huán)境科學四大技術(shù)之一。該技術(shù)的關(guān)鍵是通過高壓脈沖介質(zhì)阻擋放電的形式產(chǎn)生大量活性離子氧(等離子體),將氣體激活,產(chǎn)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(fā)生降解、氧化等復雜的物理和化學反應,且副產(chǎn)物無毒,避免二次污染。該技術(shù)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。
總結(jié)
現(xiàn)在市面上有很多種處理方法,為了達到國家和地方的處理標準,通常我們會選幾種處理方法組合起來處理廢氣,要選用符合自己實際的處理工藝進行處理。
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