喷漆废气处理来源与特性及处理工艺

汽车涂装是汽车制造过程中产生“三废”z多的环节,其中涂装废气是涂装“三废”的主要部分。由于人们对废气危害认识不够,喷漆废气处理技术不够成熟,废气处理成本较高等原因,涂装废气经常未经处理直接排放。

这些废气未经处理排入大气,在一定条件下会形成光化学污染,影响大气质量,影响动植物生长和人类的健康。某些有毒VOC废气有致残、致畸、致癌作用,对长q暴露其中的人体造成严重伤害。

为此,各国颁布了相应的法令,限制该类气体的排放,我国于1997年颁布并实施的GB16297《大气污染综合排放标准》,限定了33种污染物的排放限值,其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机溶剂(VOC);另外我国于1994年颁布并实施的GB14554《恶臭污染物排放标准》分年限规定了八种恶臭污染物的一次z大排放限值、复合恶臭物质的臭气浓度限值及无组织排放源的厂界浓度限值;2006年刚颁布实施的HJ/T293《清洁生产标准 汽车制造业(涂装)》中明确了环境管理指标,强调了油漆烘干室的脱臭装置。

近年,随着人们环保意识提高,环保法规不断完善与执法力度不断提高,主流汽车厂在新建涂装线中采用了废气处理设备,对老的涂装线也在逐步补充废气处理装置,废气经过处理后达标排放。针对不同的涂装废气,不同的厂家采用了不同的方法,处理的效果与成本也不尽相同,下面就汽车涂装废气处理技术进行初浅的分析探讨。

涂装废气的来源与特性

1、喷漆室废气

为维持喷涂的作业环境,根据劳动安q卫生法的规定,喷涂作业时,喷漆室内应连续换风,换风速度应控制在(0.25~1)m/s的范围内。喷漆室换风排气废气的主要组成为喷漆挥发的有机溶剂,其主要成分为芳香烃、醇醚类、酯类有机溶剂,由于喷漆室的排风量很大,所以排气的有机废气总浓度很低,通常在100mg/m3以下。另外,喷漆室的排气中经常还含有少量未处理完q的漆雾,特别是干式漆雾捕集喷漆室,排气中漆雾较多,可能成为废气处理的障碍,废气处理前必须预处理q

2、晾置室废气

面漆在喷涂之后烘干之前,要进行流平晾置,湿漆膜在晾置过程中有机溶剂挥发,为防止晾置室内有机溶剂聚集发生爆炸事故,晾置室应连续换风,换风速度一般控制在0.2m/s左右,排风废气的成分与喷漆室排风废气的成分相近,但不含漆雾,有机废气的总浓度比喷漆室废气偏大,根据排风量大小不同,一般在喷漆室废气浓度的2倍左右,通常与喷漆室排风混合后集中处理。另外,调漆间、面漆循环水池也要排放类似的有机废气。

3、烘干废气

烘干废气的成分比较复杂,除包含有机溶剂、部分增塑剂或树脂单体等挥发成分,还包含热分解生成物、反应生成物。电泳底漆与溶剂型面漆烘干均有废气排出,但其成分与浓度差别较大。

电泳涂料尽管属于水性涂料,但其烘干废气中仍含有较多的有机成分,除其溶剂中含有少量的醇醚类有机物外,还包含烘干过程中的热分解生产物,如醛酮类小分子,另外,电泳烘干废气中还主要包含封闭异氰酸酯固化剂解封反应产生的小分子,如甲乙酮肟和多种醇醚类混合物,电泳烘干过程中通常有10%左右的烘干减量,主要也是由于封闭剂的释放。

电泳烘干废气中的总有机物浓度一般在500~1000mg/m3,c过了《大气污染综合排放标准》的废气浓度限值要求,所以必须处理达标后才能排放。以前,在部分涂装厂与涂装设备公司中存在一定误解,认为电泳底漆属水性涂料,烘干废气中有机物的浓度很低,可以不经处理排放,有许多涂装厂,仅有面漆烘干废气处理,没有电泳底漆烘干废气处理。

另一方面,电泳底漆烘干废气的有机物浓度虽然比面漆烘干废气低一些,但其恶臭物质,如甲乙酮肟,浓度更大,为满足《恶臭污染物排放标准》,消除恶臭物质的扰民影响,电泳底漆烘干废气甚z更应该处理。

溶剂型面漆烘干废气的主要组成为面漆溶剂,成分与喷漆室废气相近,另含有少量增塑剂、树脂单体或固化反应产生的有机小分子等挥发成分。溶剂型面漆烘干废气中总有机物浓度一般在2500mg/m3左右,c过了《大气污染综合排放标准》的废气浓度限值要求,所以必须处理达标后才能排放。

涂装废气的处理工艺

1、催化燃烧法

催化燃烧法的原理是通过催化剂的作用,降低燃烧反应的活化性,使有机废气中的有机物在较低温度下迅速氧化成水和二氧化碳,以较低的燃烧能耗达到治理的目的。

催化燃烧法优点:起始燃烧温度较低(250-400℃);燃烧不受碳氢化合物浓度的限制,可以处理多种混合气体;基本上不会造成二次污染,燃烧反应的有害副产物氮氧化物的产生量很小;简便易行,设备投资较少。

催化燃烧法缺点:催化剂易中毒和不耐高温。当所处理的有机废气中含有的焦油、油烟、粉尘、铅化合物和硫、磷、卤族元素的化合物等物质达到一定含量时,催化剂的活性就会大大降低。一般都采用前处理的办法,预先除掉有毒物质,但此法会从另一方面增加成本。

2、直接燃烧法

直接燃烧法是利用燃烧器将废气加热z燃烧温度以上,使有机污染物转换成无害的CO2和H2O。为提高废气处理的温度,减少燃料消耗,采用直接燃烧法处理废气时,通常将燃烧后的废气与燃烧前的废气进行热交换,热交换与废热利用的形式各有不同,常见的直接燃烧形式有RTO(蓄热式热力燃烧系统)。

RTO利用高效的蓄热材料,通过废气气流的程序切换,将燃烧废气的废热贮存在蓄热材料中,用于下一阶段进入的废气预热,提高废气进气温度,回收废热,进出口废气平均温差30-50℃,废热回收效率可达95%以上。

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