目前，各地方政府都相繼出臺(tái)了針對(duì)汽車表面涂裝中有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)以及揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)實(shí)施辦法，在制度建立和經(jīng)濟(jì)效益兩方面雙管齊下，即從立法上確保企業(yè)減少揮發(fā)性有機(jī)廢氣的排放，做到合法排放;同時(shí)從經(jīng)濟(jì)利益角度引導(dǎo)企業(yè)主動(dòng)減少排放。

1涂裝行業(yè)VOCs排放概述

涂裝過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)主要有甲基異丁基酮、乙酸正丁酯、正丁醇、乙二醇、丁醚、甲苯、二甲苯、苯等。涂裝車間產(chǎn)生有機(jī)廢氣的主要來源有噴漆室、揮發(fā)室和烘房。烘房廢氣的特點(diǎn)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(jī)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(jī)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，許多地方政府相繼出臺(tái)了地方法規(guī)，對(duì)有機(jī)廢氣排放制定了更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，大部分地區(qū)要求VOCs排放濃度低于30 mg/m3。為滿足這些要求，部分噴漆室所排放的有機(jī)廢氣也進(jìn)行治理。

2涂裝行業(yè)VOCs廢氣治理方案

針對(duì)噴漆室和烘房廢氣排放的特點(diǎn)，西安昱昌采用漆霧過濾+沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+旋轉(zhuǎn)式RTO的技術(shù)方案對(duì)涂裝行業(yè)廢氣進(jìn)行治理，如圖1所示。因?yàn)閲娖崾覐U氣中含有漆霧顆粒，且濕度較大，所以將噴漆廢氣和烘干廢氣一起參與過濾和濃縮，噴漆廢氣經(jīng)過和高溫烘干廢氣混合后，由于溫度升高使得氣體相對(duì)濕度下降，節(jié)省了的設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用，又使進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式RTO的廢氣量大幅降低;濃縮后的廢氣通過旋轉(zhuǎn)式RTO經(jīng)過氧化裂解后，產(chǎn)生的熱量一部分供RTO自運(yùn)行，余熱通過換熱器將熱量供給給烘房進(jìn)行烘干和沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行脫附使用;另外在烘干廢氣和噴漆廢氣濕度偏高的情況下，還可以將RTO氧化分解后的高溫氣體引入，達(dá)到降低廢氣濕度的目的。圖1即為即為漆霧過濾預(yù)處理+沸石吸附濃縮輪轉(zhuǎn)+旋轉(zhuǎn)式RTO系統(tǒng)的原理圖。

圖1 漆霧過濾預(yù)處理+沸石吸附濃縮輪轉(zhuǎn)+旋轉(zhuǎn)式RTO系統(tǒng)的原理圖

2.1 漆霧過濾預(yù)處理

漆霧過濾裝置的作用是廢氣中的漆霧顆粒，對(duì)廢氣進(jìn)行預(yù)處理。大部分的漆霧顆粒介于10-100 μm之間，也有相當(dāng)比例的微粒介于3-10μm之間，如圖2所示。在此方案中對(duì)廢氣進(jìn)行三級(jí)過濾，為岱創(chuàng)過濾DPA干式漆霧過濾+F7過濾+F9過濾，如圖3所示。岱創(chuàng)過濾DPA干式漆霧過濾器對(duì)微粒直徑≥10μm的小漆霧過濾99.8%，F(xiàn)7過濾器對(duì)微粒直徑≥1μm的漆霧過濾效率為99%＞E≥70%，F(xiàn)9過濾器對(duì)微粒直徑≥0.5μm的漆霧過濾效率為99%＞E≥90%。通過過濾預(yù)處理，確保1 μm以上的雜質(zhì)不會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪堵塞，影響其工作性能。

圖2 漆霧預(yù)處理:三級(jí)過濾

圖3 漆霧中不同粒徑大小油漆顆粒所占的體積百分?jǐn)?shù)

2.2 沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪

沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪由中心軸承與轉(zhuǎn)體組成，轉(zhuǎn)體由疏水性沸石吸附介質(zhì)與陶瓷纖維制成。轉(zhuǎn)輪裝有耐VOCs腐蝕、的材料制成的氣體密封墊，將轉(zhuǎn)輪隔離成三個(gè)區(qū)域:吸附處理區(qū)、脫附區(qū)、冷卻區(qū)。轉(zhuǎn)輪以較低的速度連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，廢氣由風(fēng)機(jī)吹入轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)，處理后的潔凈空氣排入大氣，當(dāng)輪子吸附后轉(zhuǎn)到脫附區(qū)，高溫廢氣(180-200 ℃)使被吸附的VOCs脫附，后轉(zhuǎn)入冷卻區(qū)，降溫后繼續(xù)進(jìn)行吸附，如圖4所示。

圖4 沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪原理圖

沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪的技術(shù)特點(diǎn):

(1)特別適用于處理大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣，凈化效率穩(wěn)定;

(2)轉(zhuǎn)輪低壓損、無吸附損耗、對(duì)于高沸點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)氣體，也能夠處理;

(3)沸石轉(zhuǎn)輪由無機(jī)氧化物組成，具有不燃性，使用;

(4)轉(zhuǎn)輪熱穩(wěn)定性，反復(fù)通過加熱脫附來實(shí)現(xiàn)，使用壽命可達(dá)到10年左右;

(5)噴漆廢氣和烘干廢氣一起參與吸附濃縮，使進(jìn)入RTO處理的廢氣量大幅降低且節(jié)約能耗，大大節(jié)省了RTO設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。

另外活性炭也可作為廢氣的吸附劑，但在工業(yè)應(yīng)用中，其對(duì)廢氣有較高的濕度要求，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(shí)在熱氣流過程中性較差、易發(fā)生火災(zāi)等缺陷。如表1即為沸石轉(zhuǎn)輪與蜂窩活性炭吸附濃縮裝置對(duì)比。

2.3 旋轉(zhuǎn)式RTO

旋轉(zhuǎn)式RTO，也稱旋轉(zhuǎn)式式氧化爐。其原理是在高溫下將可燃廢氣氧化成對(duì)應(yīng)的氧化物和水，從而凈化廢氣，并回收廢氣分解時(shí)所釋放出來的熱量，廢氣分解到99%以上，熱回收到95%以上。

旋轉(zhuǎn)式RTO主要由燃燒室、陶瓷填料床和旋轉(zhuǎn)閥等組成。爐體分成12個(gè)室，5個(gè)室進(jìn)廢氣、5個(gè)室出凈化氣，1個(gè)室清掃，1個(gè)室起隔離作用。廢氣分配閥由電機(jī)帶著連續(xù)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在分配閥的作用下，廢氣緩慢在12個(gè)室之間連續(xù)切換。圖5為旋轉(zhuǎn)式RTO原理圖。

圖5 旋轉(zhuǎn)式RTO原理圖

旋轉(zhuǎn)式RTO是第三代RTO，較傳統(tǒng)的床式RTO，其主要優(yōu)點(diǎn)有:

(1)旋轉(zhuǎn)式RTO散熱面積小，12個(gè)室交替工作緩沖，節(jié)約能耗;

(2)12個(gè)室一起工作，氣流分配，凈化效率高;

(3)采用旋轉(zhuǎn)閥，進(jìn)氣、排氣連續(xù)，管道壓力波動(dòng)小，廢氣不倒灌，車間氣味小。

3. 結(jié)語

為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shí)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(duì)涂裝車間廢氣進(jìn)行處理后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可大大減少了VOC排放總量，具有較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。