集装箱制造VOCs废气治理

2020-11-27王忠

商品与质量 2020年17期

王忠

寰宇东方国际集装箱（青岛）有限公司山东青岛 266000

集装箱的生产流程主要包括：开卷下料→打砂抛丸→预处理→冲压冷加工→部装焊接→总装焊接→二次打砂→喷漆→烘干→美妆→出箱等工序。在这些工序中产生VOCs废气的工序主要有预处理、喷漆及烘干工段。在生产过程中，用大量油漆喷涂到钢板表面，起到防腐、耐磨及美观的作用。油漆中含有大量稀释剂，稀释剂的主要成分包括甲苯、二甲苯、丁醇、甲基异丁基酮、100#溶剂油等有机溶剂物，这些有机物在生产过程中产生的废气排放形成VOCs的主要成分，如果未经处理大量排放到环境中，会给环境及人类健康带来极大的危害。

1 VOCs有机废气的危害与现状

1.1 VOCs有机废气排放的危害

VOCs有机废气源于煤、石油等燃料燃烧以及喷漆、涂料、塑料等化工品的生产过程，如果这些废气不经处理任意排放到空气中，会对环境带来很大的危害，挥发物质会与空气中的二氧化氮结合形成臭氧，其产生的光化学烟雾和刺激性气味会刺激眼睛与呼吸道，并损伤心肺功能与肝脏等重要人体器官，如果长期置于挥发性有机废气中，甚至会导致癌变，对人体健康产生巨大的威胁。对动植物的生长也会造成严重的破坏[1]。

1.2 VOCs有机废气治理现状

目前，VOCs有机废气的排放越来越受到人们的关注，许多国家相继出台法律法规来限制VOCs有机废气的排放。由于工业企业的废气处理技术比较落后，一些企业因为国家出台的相关政策才安装废气处理设备，实际上并没有达到应有的治理效果。为了提高经济效益，减少投入，有些企业引进的治理设备与技术也相对落后与陈旧，使废气处理不彻底，且容易造成二次污染。传统的VOCs有机废气处理技术在实际应用中有较大限制，它们在高浓度与中浓度的VOCs有机废气治理中效果较好，对于低浓度的VOCs有机废气处理，其效果相对较差。要对VOCs有机废气的治理不断创新，积极引进国外先进技术，形成切实有效、实用性强的处理技术与方法理念，以加强对空气污染的整治工作。

2 集装箱制造VOCs废气治理

2.1 钢板预处理工段

钢板预处理是指在生产集装箱的过程中，整卷钢板经开卷、下料、打砂抛丸后对钢板表面进行喷涂或者辊涂的过程。在这一工艺段中，因全程采用自动化控制，因此针对废气的收集，可将房体做成相对密闭形式，用较小的风量进行抽风排气，废气中VOCs浓度会在1200-2500mg/m3之间，使用热氧化技术进行综合处理。

热氧化技术即在高温下将无回收价值、有毒、有害的VOCs完全氧化成CO2和H2O的过程。热氧化技术按工艺不同可分为直接燃烧、蓄热氧化法、多孔介质燃烧

（1）直接燃烧法。是直接将VOCs作为燃料或助辅燃料的方法，VOCs浓度足够高时优先考虑此法，浓度低需进行浓缩或添加助辅燃料方可进一步处理。直接燃烧法技术成熟，但热量回收效率仅有40%～65%，而且燃烧室内温度高（700～1 000℃），易产生NOx、二英和卤素氧化物等污染物，因此对设计和操作过程要求较严格。

（2）蓄热氧化法。蓄热氧化法在直燃法的基础上增加了蓄热体进行预热和回热。蓄热氧化法包括蓄热热力学氧化(RTO)和蓄热热力学催化氧化(RCO)，两者都使用2个或多个的含有高比热[800～1 000 J/(kg·K)]介质的蓄热层，RCO与RTO不同的是在蓄热层上增加了以贵金属、过渡金属为主的催化床层，可使燃烧温度降低至200～400℃。废气停留时间、炉内温度和湍流(“3T”)是影响蓄热氧化法的主要因素，目前研究多以CFD仿真模拟技术对工艺参数进行优化以提高技术的稳定性。处理效率高达99%;对于浓度＞60000 mg/m3的VOCs，为保证气流均匀分布和传热效率应过渡至5室或以上的RTO/RCO，同时应提高换气阀的灵敏度[2]。

2.2 整箱喷涂车间

集装箱经总装焊接完成、经过二次打砂后，需对内、外表面进行喷涂。按喷涂工艺分为底漆、内面漆、中间漆和外面漆4道油漆。根据集装箱的生产特点，为避免废气对周边环境的影响，整个生产线为封闭式，每个喷涂房排风量在12000-15000m3/h，喷涂房内以自动喷漆为主，每个喷房有10-15把喷枪。使用集装箱整箱喷涂生产线的废气是大风量低浓度的有机废气。针对这种有机废气的治理，一般采用沸石转轮吸附+RTO工艺进行治理。RTO是在设备中的蓄热室内将含VOCs废气升温到760℃之上，使VOCs氧化分解为CO2和H2O。处理后的高温废气流经蓄热室，使得其内部的特制陶瓷蓄热体被加热升温，由此蓄积热量，可以用来预热随后进入的新鲜待处理废气，从而达到回收反应热以及节省燃料消耗的目的。活性炭存在寿命短、不稳定、受水气影响大、难脱附高沸点有机物、热气流再生过程中易发生火灾等缺点，沸石具有均匀微孔，其孔径与一般有机分子大小相当，具有耐高温、不可燃、良好的热稳定性和水热稳定性等优点。在净化效率方面和安全风险方面：沸石转轮的性能要优于蜂窝活性炭。同时，喷涂废气组分中含有二甲苯、三甲苯和苯甲醇等沸点高于120℃的高沸点组分，针对此类高沸点有机化合物，沸石转轮吸附浓缩性能明显优于蜂窝活性炭吸附浓缩[3]。