浅谈一种废气处理节能技术

张灿生

摘 要：近年来，国家不断加强节能减排的工业要求，推进绿色低碳的经济发展。各行各业，积极响应国家的号召。汽车行业作为支柱型产业，更是率先响应号召，相继推入大量的研发资源，涌现出许多节约能耗技术。文章将详细介绍一种应用于汽車生产系统涂装车间的喷漆废气处理及能源回收的组合技术。

关键词：废气;节能

中图分类号：U445.58+5  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）14-184-02

Abstract： In recent years， National industrial requirements for energy conservation and emission reduction， Promote green and low-carbon economic development. All walks of life， Actively respond to the call of the country. Automobile industry as a pillar industry， It was also the first to respond to the call， A lot of R&D resources had been invested in succession， Many energy saving technologies had emerged. In this paper， a combined technology of paint exhaust gas treatment and energy recovery applied in the paint shop of automobile production system was introduced in detail.

Keywords： Exhaust gas; Energy -saving

CLC NO.： U445.58+5  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）14-184-02

引言

汽车涂装作为汽车制造四大工艺之一，因其工艺特殊性，为给车身涂上缤纷的、饱满的、闪亮的彩妆，涂装车间必须严格控制前处理、电泳、喷涂、烘干、强冷等必需的工艺参数，为此制热、制冷能源费用居高不下，所以涂装车间是汽车制造过程中能源消耗大户，怎样节省生产线运行能耗，降低生产成本，提高产品竞争力，即如何控制涂装车间能耗显得尤为重要。在新建汽车涂装车间规划时，在项目中如何最大化的节能减排也是重要考量指标之一。本文将浅谈一种涂装喷漆废气处理与溴化锂制冷系统组合起来的节能技术，可以有效降低涂装车间排放至环境的气体污染，同时降车间整体的能源消耗。文中在规划设计、案例分析、与传统废气处理系统比较等方面进行了分析。

1 规划设计

在传统喷涂设备设计中，喷漆室送风以全新风模式为主，这种模式的喷漆废气未经过多次循环利用，直接送往废气处理系统进行处理后排放。这种模式有诸如废气风量非常大、VOC含量较低但总量很大、新风空调能耗极大、设备投资较大等缺点。如何解决以上缺点，降低废气处理风量显得尤为重要，随着工艺及材料技术的发展，大量喷涂机器人被应用，以替代人工喷涂，车身内、外表面喷涂已全部由机器人旋杯喷涂完成，其对风速要求也相应降低，而循环风技术正好满足此工艺要求，因此近年来全新风模式慢慢被循环风模式所取代。在循环风的模式下，送往废气处理系统的总废气风量大幅减小，同时VOC的浓度较高。

通过配套吸附转轮，可以将待处理废气提纯为更高浓度的小风量气体，使得焚烧设备的规格大幅减小，同时降低天燃气、电能的消耗，大大降低了设备投资及运行成本，而燃烧后排出的高温气体，设计采用一套溴化锂机组，将余热转化为冷源，补充供应涂装车间设备的冷量需求。

通过这样的一套组合系统，在尽量降低废气处理系统成本的同时，通过多级热回收系统从高温的洁净尾气中回收热量，反馈至涂装车间能源再利用，尽可能的减少能源的损失，提高能源使用效率。

2 案例分析

以某公司涂装车间为例，该车间喷漆线送风采用新风与循环风相结合的方式供给，在满足工艺需求条件下，既保障操作人员的健康环境，又能大大节约能源消耗。喷漆段为内、外表面全部采用机器人自动喷涂，送风采用循环风的方式供给，检查段及晾干段采用新风的方式供给。循环风空调机组通过回风管从喷漆室底部抽取部分经文丘里处理后喷漆废气，经漆雾过滤、表冷、加热、中效等功能段后将净化后的循环风分别送至内表面、外表面喷涂段，新风空调机组从室外取风，经初效、表冷、加热、加湿、二次加热、中效等功能段后将净化后的新风从喷漆室顶部分别送至检查补喷段及晾干段，废气经高压风机送往废气处理设备进行处理。待处理的废气经过浓缩转轮提高浓度后，经过充分燃烧，高温烟气再送往溴化锂机组进行能源转换，转化为冷源，以供应车间闪干强冷设备，原理图如图1。

该车间采用循环风的模式下，废气总排气量约150000 m3/h，仅为传统全新风模式的1/4。送往废气处理系统的VOC浓度约为300mg/m3。为进一步提升VOC浓度，减少待焚烧处理气体的体积，本系统配套一台1：18浓缩比的沸石转轮，吸附效率92%，可以将绝大部分VOC浓缩至约8500m3/h的废气中，此部分高浓度废气VOC含量高达5.4g/m3，在焚烧炉（PAI）内高温环境下氧化分解时，可以释放出大量热量。

PAI炉膛出口的洁净气体温度超过500℃，为最大化将此部分气体的余热利用，本系统配备一套溴化锂机组。在溴化锂发生器中吸收高温气体的余热，溴化锂稀溶液中水分蒸发，变为浓溶液后返回到吸收器中，由于溴化锂极易溶于水，浓溶液将吸收蒸发器中的冷剂蒸汽，重新变为稀溶液。蒸发器中接近真空状态，水在极低的温度下（4℃）可蒸发，冷剂水滴落在换热铜管上将吸收管内流体的热量，汽化为冷剂蒸汽，从而达到给换热铜管内流体制冷的效果。溴化锂机组输出的冷水则可以用于涂装车间，以供应闪干强冷设备，极大提高能源的利用率。

整套系统集成废气处理、余热回收、供应闪干于一体，且闪干系统与废气处理系统可以同步运行，节能与减排实现双赢。

3 与常规废气处理系统比较

应用于汽车涂装车间的废气处理系统通常为：浓缩吸附转轮+RTO+换热器。

RTO设备的特点在于有多个蓄热室，在放热、吸热间按序不停切换。这样的特性使得RTO设备适应于较低浓度，中等风量的系统中。如浓缩后的气体VOC含量较高，则会出现系统过热的情况，必须通过旁通管路向外散热。以某公司涂装车间为例，浓缩后的气体浓度约5.4g/m3，远远超过RTO的适用范围，必须采用旁通管路从炉膛内直接引出760℃左右的高温气体进行散热，这样也就造成了能源的浪费。

当然也可通过增大RTO设备的型号，调整前端吸附转轮的浓缩比，使得待处理的高VOC浓度的气体体积流量增大一倍，以强行达到降低VOC浓度的目的。但这样设计，不仅会导致RTO设备本体变大，前端管路、风机、配套的换热器等都会变大，整套系统的投资成本将会增大一倍有余。同时，由于RTO设备出口的洁净气体温度不高，也会使得进一步的余热回收变得更为困难，会降低能源利用率，造成能源浪费。

通过以上比较分析，综合考虑采用浓缩吸附转轮+PAI+溴化锂的组合更为高效、节能。

4 结语

节能降耗是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择，实现可持续发展，必然要求节能降耗。随着经济和社会的快速发展，国家不断强化各项节能降耗政策落实，节能降耗成效巨大。节能降耗不仅是企业提升自身竞争力的重要手段，也是企业必须履行的社会责任。汽车产业是国民经济重要的支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥重要着重要作用。近年来，随着节能降耗技术不断进步，在汽车新项目规划阶段响应国家环保、节能的号召，切实落实节能减排的要求，采用新工艺、新设备、新技术，必将为企业带来更大的效益，提升产品竞争力。本文在规划设计、案例分析、与传统处理方式对比中浅谈了一种涂装喷漆废气处理与溴化锂制冷系统组合起来的节能技术，可以有效降低涂装车间排放至环境的气体污染，同时降车间整体的能源消耗，以供大家参考。