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汽车涂装有机废气减排策略及处理工艺

发布时间:2022-04-03 17:44 作者:原创 浏览:234

  汽车涂装论文第六篇:汽车涂装有机废气减排策略及处理工艺

  摘要:现阶段,在汽车制造以及维修行业中,涂装属于关键工序,因该生产环节会产生大量的废气,因此,本文对涂装废气治理进行了分析和研究。我国在《大气污染防治法》与《环境保护法》以及其他环保法律不断实施的过程中,对于废气处理以及环境质量方面的要求逐渐提高,所以,汽车行业应采用科学的方法与技术来减少涂装废气的产生,降低VOCs的排放,以达到改善环境的目的。

  关键词:汽车涂装;有机废气;处理方法;

  Abstract:At present, painting is a key process in automobile manufacturing and maintenance industry, because a lot of waste gas will be produced in the production process, therefore, this paper analyzes and studies the treatment of waste gas from painting.In the process of implementing the law of air pollution prevention and control, the law of environmental protection and other environmental protection laws in China, the requirements for waste gas treatment and environmental quality have been gradually raised, the automobile industry should adopt scientific methods and technologies to reduce the emission of coating waste gas and VOCs, so as to improve the environment.

  涂装废气污染物主要包括喷漆过程中产生有机溶剂与漆雾以及干燥挥发过程中产生的有机溶剂等。对于涂装废气,一般是原料中的有机试剂在喷装、晾干和涂膜过程中产生的反应物,即VOC,主要包括二甲苯以及甲苯等物质。现阶段,汽车企业开始将废气处置设备安装到涂装线中,以保证废气达到相关规范要求后才可以进行排放[1]。

  1 涂装废气概述

  涂装废气的来源主要是在使用清洗剂、面涂、中涂等环节中产生大量的VOCs。一般在生产车间,如烘干室、调漆间、晾置室、喷漆室等都会产生大量废气,但由于生产车间不同,其废气组分也存在一定差异。

  涂装废气存在一定的危害性。例如,在涂装工艺中,VOCs成分主要包括乙酸丁酯、乙酸乙酯、芳香烃以及其他VOCs物质。其中,喷装涂料中的有机溶剂具有较强毒性,其喷装过程中二甲苯以及甲苯等物质会挥发到车间各个角落,危害周边环境以及操作人员。其也是强烈致癌物之一,若是人体吸入量较大,则会引发肺气肿、胸痛以及呛咳等呼吸道疾病。同时,有机废气还会造成酸雨、雾霭等现象,会严重影响人们身体健康,严重时会引发昏迷、抽搐等问题。若是苯蒸气吸入浓度超出1 500 mg/m?,则会造成再生障碍性贫血问题。因此,相关企业有义务合理制定减排措施,以有效控制废气排放,减少有害物质对周边环境以及人体健康造成的危害[2]。

  2 涂装废气减排策略

  2.1 积极引进环保涂料

  环保材料是指满足国家环境要求的涂料,具有零污染、节能、VOCs含量低等特点。环保涂料通常包括粉末涂料、水性涂料以及溶剂涂料等几大类型。其中,溶剂涂料的主要成分是醇、酯、二甲苯以及甲苯等物质,其以VOCs形式不断挥发;水性涂料的溶剂水比重超出85%,并含有少量有机溶剂;粉末涂料包括添加剂、颜料以及聚合物等物质。其在进行喷装活动时会产生少量VOCs,不会严重危害环境,与液体涂料相比,粉末涂料的VOCs含量非常低。随着HJ/T293—2006文件的颁布与落实,水性涂料开始不断替代溶剂型涂料,因其活性炭墙材、硅藻泥产品等不会危害环境[3]。

  2.2 强化涂装工艺水平

  机械喷装、人工喷装以及人工涂刷等喷涂工艺都会对VOCs的排放量以及喷漆的利用率产生一定的影响,所以,目前已开始广泛使用自动涂装工艺。在应用这种工艺过程中,通过合理设计、调整风速等工艺充分强化喷装效率,以降低有机废气的产生量。现阶段,使用高压无气喷枪以及静电旋杯等较为先进的工艺进行持续优化,并淘汰落后设备,以进一步控制有机废气的排放。此外,在进行汽车制造以及维修工作时,应该选择除油工艺和磷化工艺等无污染、节能降耗工艺。

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  3 喷装废气的处理工艺

  3.1 蓄热式热力氧化技术

  该技术(RTO)具有节能、环保特点,在低浓度与中浓度有机废气的处理中具有广泛应用。其特点是在浓度为1.0×10-4~2.0×10-2范围内,且低浓度以及大风量条件下具有良好的适用性。该技术操作成本较低,如废气浓度超出4.5×10-4时,则不需要添加辅助燃料。同时,具有较高净化率,如RTO的两床式型号净化率超出98%,三床式型号净化率为99%,还不会形成氮氧化物以及其他二次污染问题,自动化控制水平较好,具有较高的安全性。

  RTO装置主要是通过热氧化法对低浓度与中浓度的有机废气进行处理,应用陶瓷蓄热床换热器进行热量回收。其主要包括控制系统、燃烧室、陶瓷蓄热床以及自动控制阀等部件。其工艺特点为:蓄热床底部控制阀连接排气总管与进气总管,并借助换向阀实现交替换向目标,可以将蓄留燃烧室形成的气体进行热量,并对有机废气进行预热处理,通过陶瓷材料实现热量吸收以及释放。当其预热到760℃以上时,燃烧室中的有机废气会发生氧化反应,从而产生水与二氧化碳,以实现有机废气的净化目的。

  3.2 蓄热式催化燃烧技术

  该技术(RCO)的工艺原理是,在1 000~10 000 mg/m?的中浓度与高浓度有机废气处理中可以直接应用,其在热回收率要求高的场合中具有良好的适用性,在同一生产线中也具有良好的适用性。但由于产品之间存在一定的差异,导致废气处理成本变化较大。该技术在烘干线以及需要热回收的企业中特别适用,可将回收能源作为烘干线的生产能量,进而实现节约能源的目标。

  RCO属于典型气-固相反应,实质为深度氧化反应(活性氧参与)。其特点是在进行催化氧化时,催化剂会对反应物分子进行充分吸附,减少活化能,促使氧化反应速度加快,有效强化氧化反应速率;基于特定催化剂,在250~300℃低起燃温度条件下,能够形成无焰氧化燃烧反应,分解成水与二氧化碳,同时释放热能。

  在工业生产中,有机废气主要借助引风机向旋转阀输入,借助旋转阀分开出口气体与进口气体。其借助陶瓷材料对气体进行预热,进而实现热交换与储备热量等目的,温度满足催化层开展催化氧化反应所需温度,会氧化分解部分污染物。之后通过加热区升温,让其保持在规定温度范围内,再进入催化层实现催化氧化,生产水与二氧化碳,释放热能。催化氧化之后,气体会进入到陶瓷材料层中,实现热能回收,并借助旋转阀向大气中进行排放,净化之后的气温比处理前温度略高。系统可以自动切换以及连续运转,借助旋转阀运转,各个陶瓷填充层都实现加热、冷却以及净化等目的,充分回收热量。

  3.3 活性炭吸附工艺/脱附净化设备

  活性炭可以对低浓度、大风量的有机物进行吸附,吸附剂选择蜂窝活性炭,其融合了催化燃烧、浓缩VOC、脱附再生以及吸附净化等原理,最终实现空气净化的目标。其工艺流程为:在活性炭吸附达到饱和状态后,借助热空气脱附促使活性炭再生,之后向催化燃烧床输送浓缩有机物,形成水与二氧化碳,再借助热交换器对冷空气进行加热,并排放部分气体,同时,借助活性炭进行脱附再生,实现废热利用以及节能目标。脱附装置主要包括:阀门、风机、阻燃器、吸附床以及预滤器等。

  3.4 沸石轮转吸附/脱附净化设备

  沸石的成分主要包括铝与硅,其吸附能力较为突出,可作为吸附剂使用。沸石轮转吸附主要是借助沸石孔径在有机污染物方面具有良好的吸附能力与脱附能力等,将大风量以及低浓度VOC废气转化为高浓度与小风量的气体。其优点是能够减少终端处理装置工作成本。该装置能持续进行吸附以及脱附等操作,因沸石两侧采用特制密封装置,可划分为冷却区、解吸区以及吸附区三个区域。系统在运行时,沸石轮转连续、低速转动,并旋转通过以上三个区域。

  沸石装置属于浓缩器,在进行有机溶剂废气处理之后,会划分为两部分,即高浓度有机溶剂再生空气与洁净空气。其中,洁净空气能够借助空调通风设施实现循环使用,而高浓度VOC气体的浓度是处理前VOC浓度的10倍。在气体浓缩之后,借助TNV等设备进行焚烧处理,所产生的热量能够为沸石轮转以及烘干室提供能量,充分利用热量,实现节能减排目标。

  该技术主要特点是吸附率高、脱附率高、使用期限长、维护便捷以及结构简单等,而且是用模块化与预组模式设计整体系统,空间需求较小,还可以提供无人化和持续性操作。

  4 结语

  现阶段,我国逐步加强提高环境质量工作,其中有机废气治理工作已稳步展开,而无公害涂装是涂装技术未来的发展方向。相关企业在开展喷装生产工作时,应积极应用环保涂料、强化工艺水平以有效减少废气产生量,确保达到国家相关排放标准,进而实现环保目标,为建立和谐社会,为人们改善生活环境提供保障。

  参考文献

  [1]陈刚.传统溶剂型乘用车涂装线挥发性有机物废气末端治理方案浅析[J].机电技术, 2020(2):45-48.

  [2]林宣乐.汽车涂装喷漆室有机废气净化技术方案及应用[J]现代涂料与涂装, 2017,20(5):41-46.

  [3]李晓琳,邢汶平浅谈汽车涂装车间废气治理技术[J]现代涂料与涂装, 2017 ,20(7):23-26+57.

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