張冬軍

【摘 要】汽車涂裝車間生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢氣，這不僅對生態(tài)環(huán)境造成破壞，還會威脅人們的生命安全。下面文章就對汽車涂裝車間噴涂廢氣處理展開分析和探討，希望能夠盡量緩解我國汽車涂裝過程中所產(chǎn)生的廢氣污染問題，為人們提供一個和諧、健康的生態(tài)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】汽車涂裝；涂裝車間；車間噴涂；廢氣處理

隨著社會的不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在人們越來越關(guān)心我們賴以生存的地球。近兩年，汽車整車廠周圍的居民投訴量與日俱增，國家出臺了新環(huán)保法、大氣保護(hù)法等，部分地區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺，環(huán)境保護(hù)已然提升到了國家發(fā)展戰(zhàn)略層面的新高度。為支撐國家重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃，我司作為環(huán)保急先鋒，立即著手對汽車整車涂裝車間有機(jī)廢氣VOC進(jìn)行治理。有機(jī)污染物種類繁多，特性各異，因此相應(yīng)采用的治理方法也各不相同，常用的有：冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、吸附法等。涂裝生產(chǎn)線噴漆室排放氣體主要為烴類、醇類、酯類、丙二醇類、二甲苯等物質(zhì)等。

一、廢氣處理設(shè)備簡介

廢氣處理設(shè)備工作原理：車間廢氣調(diào)溫調(diào)濕后經(jīng)過濾器過濾，送到轉(zhuǎn)輪進(jìn)行濃縮過濾排放，用高溫空氣對吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOC進(jìn)行高溫脫附，脫附后高濃度氣體在高溫環(huán)境下進(jìn)行焚燒處理。汽車涂裝車間是廢氣產(chǎn)生的主要來源，目前普遍采取的廢氣處理方式是沸石轉(zhuǎn)輪濃縮和高濃度VOC焚燒處理方式。現(xiàn)場一般采用“沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+TAR”和“沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+RTO”的設(shè)備形式。根據(jù)涂裝車間廢氣量、廢氣濃度及場地的約束，現(xiàn)場布局形式各不相同。

二、涂裝工藝現(xiàn)狀

汽車制造廠四大工藝車間中，涂裝車間的工藝流程最長、技術(shù)最復(fù)雜、自動化程度最高，同時三廢的排放量也最大。涂裝車間的能耗占60%、VOC排放占95%、CO2排放占60%。因此降低涂裝車間的VOC排放量，就能有效降低整車制造廠的VOC廢氣排放水平。涂裝工藝過程包括前處理、電泳、PVC、色漆、清漆、空腔注蠟等，其中色漆和清漆噴涂中使用量最大的一類油漆材料為芳香烴溶劑，此外酯類、醇類和酮類溶劑使用量較多，是涂裝車間VOC的主要來源，并通過噴漆和烘干工序產(chǎn)生排放。傳統(tǒng)油漆噴涂包括三道工序，依次為中涂、底漆和清漆噴涂。隨著技術(shù)改進(jìn)、工藝優(yōu)化以及材料性能提升，中涂工序逐漸被取消。底漆材料分為溶劑型漆和水性漆，基本成分包括溶劑、樹脂、顏料和添加劑，但各成分所占比例不同。我國汽車行業(yè)在水性漆技術(shù)的發(fā)展上雖然落后于國外，但隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)厲，為滿足環(huán)保要求，溶劑型漆逐漸被水性漆取代。目前國內(nèi)車企新建涂裝車間的色漆噴涂均采用水性漆。我國在1996年頒布了《GB16297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了33種大氣污染物（包括VOC）的排放限值。

三、汽車涂裝車間噴涂廢氣處理

（一）活性碳吸附+催化燃燒法

含有機(jī)物的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)的作用，經(jīng)過漆霧過濾器再經(jīng)過活性炭吸附層，有機(jī)物質(zhì)被活性炭特有的作用力截留在其內(nèi)部，潔凈氣體排出；經(jīng)過一段時間后，活性炭達(dá)到飽和狀態(tài)時，停止吸附，此時有機(jī)物已被濃縮在活性炭內(nèi)。催化凈化裝置內(nèi)設(shè)加熱室，啟動加熱裝置，進(jìn)入內(nèi)部循環(huán)，當(dāng)熱氣源達(dá)到有機(jī)物的沸點(diǎn)時，有機(jī)物從活性炭內(nèi)脫附出來，進(jìn)入催化室進(jìn)行催化分解成CO2和H2O，同時釋放出能量。利用釋放出的能量再進(jìn)入吸附床脫附時，此時加熱裝置完全停止工作，有機(jī)廢氣在催化燃燒室內(nèi)維持自燃，尾氣再生，循環(huán)進(jìn)行，直至有機(jī)物完全從活性炭內(nèi)部分離，至催化室分解?；钚蕴康玫搅嗽偕?，有機(jī)物得到催化分解處理，理論設(shè)計處理效率約為90%。

（二）沸石轉(zhuǎn)輪濃縮法

沸石轉(zhuǎn)輪部分依據(jù)功能分3個區(qū)—吸附區(qū)、脫附區(qū)、冷卻區(qū)。驅(qū)動電機(jī)通過鏈條傳動帶動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整沸石轉(zhuǎn)輪的處理效率。吸附區(qū)將車間廢氣進(jìn)行過濾處理，利用沸石轉(zhuǎn)輪的吸附性將廢氣中的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、異丙醇和醚類等吸附在轉(zhuǎn)輪中，達(dá)標(biāo)氣體經(jīng)過濾后直接排放；轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)在200℃左右高溫風(fēng)反吹作用下轉(zhuǎn)輪中沸石分子與VOC分子間的范德華力和靜電吸引力被破壞，VOC被濃縮成原來5～20倍的高濃度氣體；冷卻區(qū)通過低溫風(fēng)將轉(zhuǎn)輪溫度冷卻下來進(jìn)行下一階段的廢氣吸附。

（三）廢氣燃燒回收熱爐

廢氣燃燒回收熱爐能夠?qū)U棄輸送至預(yù)熱器進(jìn)行熱量交換，廢氣經(jīng)過加熱以后逐步分解為二氧化碳和水，并且利用廢棄燃燒回收熱力爐所產(chǎn)生的熱量新鮮空氣加熱，能夠使得排煙溫度減少至240度以下。廢氣燃燒回收熱力爐能夠?qū)⒂袡C(jī)廢氣的處理與向涂裝車間提供熱能兩者合一，既能夠保障涂裝車間廢氣的處理，也能夠為裝車間工藝提供熱量，達(dá)到節(jié)能減排的目的，并且節(jié)約投資成本。就單一設(shè)備來說，廢氣燃燒回收熱力爐能夠?qū)⒆陨懋a(chǎn)生的熱量提供給其他設(shè)備使用，使得節(jié)能與環(huán)保之間相互結(jié)合，并且在設(shè)備運(yùn)行過程中，方便對設(shè)備進(jìn)行控制和利用。為了提高熱量利用效率，可采用多級熱力回收的方式，并且維護(hù)成本比較低，具有極強(qiáng)的綠色經(jīng)濟(jì)與環(huán)保作用，在未來擁有廣闊的市場發(fā)展前景。

（四）廢氣的除濕、預(yù)過濾處理法

高濕度廢氣對于沸石轉(zhuǎn)輪的吸附效率有著直接的影響。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用和多次試驗，廢氣的相對濕度低于80%時，沸石轉(zhuǎn)輪對VOCs的吸附效率可穩(wěn)定保持在90%以上，但當(dāng)廢氣相對濕度大于90%時，對于某些VOCs組分，沸石轉(zhuǎn)輪的吸附效率下降至80%左右。若使用水性涂料，廢氣中實(shí)際相對濕度可能過高，因此，為保證廢氣中相對濕度低于80%，可將廢氣溫度提高從而降低廢氣的相對濕度。通常車輛涂裝VOCs廢氣處理系統(tǒng)，入口廢氣溫度約30℃，如果入口溫度提高約2℃，大約可使入口廢氣的相對濕度降低15%。因此，即使車間廢氣的相對濕度達(dá)到100%，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪時的相對濕度也可降低至85%以下，但在實(shí)際的工業(yè)化應(yīng)用中，宜將進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪的廢氣入口溫度提高至較車間混合廢氣溫度高3℃以上較為安全可靠。其次，由于車輛涂裝廢氣中含有少量漆霧等顆粒雜質(zhì)，為避免影響轉(zhuǎn)輪的吸附效率，通常預(yù)過濾采用初、中、高效組合過濾技術(shù)用于除顆粒雜質(zhì)，但預(yù)過濾設(shè)計應(yīng)盡量減少中、高效過濾器的更換頻次，以降低設(shè)備的運(yùn)行成本。

（五）沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+焚燒法

沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+高溫焚燒法采用沸石轉(zhuǎn)輪將大風(fēng)量，低濃度廢氣轉(zhuǎn)化為高濃度低風(fēng)量氣體，從而能選擇較小的焚燒爐對高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)行焚燒。在低溫條件下，有機(jī)廢氣通過沸石轉(zhuǎn)盤，有機(jī)物被吸附在沸石轉(zhuǎn)盤上，分出一部分氣流量（約1/20）進(jìn)入冷卻區(qū)，冷卻區(qū)氣體進(jìn)入換熱器被加溫到180℃到200℃，然后高溫氣體反向回到沸石轉(zhuǎn)盤，將有機(jī)物脫附下來，濃度可做到原來的25倍以上。在700℃-800℃溫度下，將濃縮后的有機(jī)廢氣裂解為清潔的CO2和H2O，從而到達(dá)無害化排放。廢氣通過提升閥被提升到燃燒室進(jìn)行燃燒，有機(jī)物處理效率99%以上。

四、結(jié)語

環(huán)保已成為我國現(xiàn)階段汽車涂裝工業(yè)的發(fā)展趨勢，也必將為我們帶來巨大的社會效益。目前我司選擇的沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+焚燒方式是世界一流的涂裝噴漆室廢氣處理工藝，具有安全、高效、高熱能利用率，廢氣排放可以滿足最為苛刻的歐洲環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林宣樂.汽車涂裝噴漆室有機(jī)廢氣凈化技術(shù)方案與應(yīng)用[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2017（5）：41-46.

[2]張金妹.淺談汽車涂裝有機(jī)廢氣處理方法[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2015（12）：65-67.

[3]吳濤.汽車涂裝面臨的挑戰(zhàn)及其技術(shù)發(fā)展動態(tài).汽車工藝與材料，2014（1）.1-5