关于汽车涂装烘干过程有机废气处理方法探讨

王静洁　马金环　王瑞玺

摘  要：汽車涂装生产线是汽车制造过程中产生“三废”最多的环节，其中涂装废气是涂装“三废”的主要部分。涂装车间的废气主要是涂料中含有的有机溶剂和涂膜在喷涂及烘干时的分解物，统称为挥发性有机化合物（VOC），其成分主要有甲苯和二甲苯。这些成分是目前公认的强烈致癌物，对人的健康和生活环境有害，并且有恶臭，人如果长期吸入低浓度的有机废气，会引发咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿等慢性呼吸道疾病。除此之外，有机废气对光化学烟雾、酸雨的形成起着非常重要的作用。

关键词：汽车涂装;废气处理，RTO，沸石转轮;

一、涂装车间有机废气概述

涂装车间产生有机废气的主要来源有喷漆室、挥发室和烘房。烘房废气的特点是风量小、浓度高，一般采用高温氧化焚烧处理，在高温条件下挥发性有机物氧化分解，产生的热量作为烘房所需的热源，净化后的空气可以达到国家和地方发布的排放标准。而喷漆室产生的有机废气由于风量大、浓度低，在满足国家法规的情况下一般都采用高空直接排放，从而造成严重的环境污染。近几年，许多地方政府相继出台了地方法规，对有机废气排放制定了更严苛的标准。为满足这些要求，部分喷漆室所排放的有机废气也必须进行有效治理。汽车涂装车间通常采用的漆雾处理方式有2 种，一种是传统湿式文丘里喷漆室，另外一种是干式或半干式喷漆室。由于干式或半干式喷漆室在节能减排方面效果显著，近几年已被各厂家普遍选用。不同的喷漆室形式下，排风风量、温湿度、废气浓度以及排风中的颗粒物都有很大的区别。

二、汽车涂装烘干过程有机废气处理方法

1.蓄热式热力氧化技术（RTO）。蓄热式热氧化器（ RTO）是一种用于处理中低浓度挥发性有机废气的节能型环保装置。适用于大风量、低浓度，适用于有机废气浓度其操作费用低，有机废气浓度RTO 装置不需添加辅助燃料;净化率高，两床式RTO 净化率能达到98% 以上，三床式RTO 净化率能达到99% 以上，并且不产生NOX 等二次污染;全自动控制，操作简单，安全性高。蓄热式热氧化器采用热氧化法处理中低浓度的有机废气，用陶瓷蓄热床换热器回收热量。由陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室和控制系统等组成。主要特征是：蓄热床底部的自动控制阀分别与进气总管和排气总管相连，蓄热床通过换向阀交替换向，将由燃烧室出来的高温气体热量蓄留，并预热进入蓄热床的有机废气，蓄热床采用陶瓷蓄热材料吸收、释放热量;预热到一定温度（≥760 ℃）的有机废气在燃烧室燃烧发生氧化反应，生成CO2 和H2O，得到净化。典型的两床式RTO 主体结构为1 个燃烧室、2个陶瓷填料床和4 个切换阀组成。该装置中的蓄热式陶瓷填充床换热器可使热能得到最大限度的回收，热回收率大于95% ;处理有机废气时不用或使用很少的燃料。回收热能后通过旋转阀排放到大气中，净化后排气温度仅略高于废气处理前的温度。系统连续运转、自动切换。通过旋转阀工作，所有的陶瓷填充层均完成加热、冷却、净化的循环步骤，热量得以回收。工艺流程简单、设备紧凑、运行可靠;净化效率高，一般均可达98%以上;与RTO 相比燃烧温度低;一次性投资低，运行费用低，其热回收效率一般均可达85%以上;整个过程无废水产生，净化过程不产生NOX 等二次污染;RCO 净化设备可与烘房配套使用，净化后的气体可直接回用到烘房利用，达到节能减排的目的。

2.喷漆室、晾干室有机废气的治理。喷漆室、晾干室排出的气体为低浓度、大流量常温废气，污染物的主要组成为芳香烃、醇醚类、酯类有机溶剂。目前，国外较为成熟的方法是：先将有机废气浓缩以减少需处理的有机废气总量，先采用吸附法（活性炭或沸石作吸附剂）对低浓度常温喷漆废气进行吸附，用高温气体脱附，浓缩的废气采用催化燃烧或蓄热式热力燃烧的方法进行处理。活性炭吸附-脱附净化装置采用蜂窝状活性炭为吸附剂，结合吸附净化、脱附再生并浓缩VOC 和催化燃烧的原理，即将大风量、低浓度的有机废气通过蜂窝状活性炭吸附以达到净化空气的目的，当活性炭吸附饱和后再用热空气脱附使活性炭得到再生，脱附出浓缩的有机物被送往催化燃烧床进行催化燃烧，有机物被氧化成无害的CO2 和H2O，燃烧后的热废气通过热交换器加热冷空气，热交换后降温的气体部分排放，部分用于蜂窝状活性炭的脱附再生，达到废热利用和节能的目的。整套装置由预滤器、吸附床、催化燃烧床、阻燃器、相关的风机、阀门等组成。活性炭吸附-脱附净化装置根据吸附和催化燃烧2 个基本原理设计，采用双气路连续工作，1 个催化燃烧室，2 个吸附床交替使用。先将有机废气用活性炭吸附，当快达到饱和时停止吸附，然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生;脱附下来的有机物已被浓缩（浓度较原来提高几十倍）并送往催化燃烧室催化燃烧成CO2 及水蒸气排出。当有机废气的浓度达到有机废气在催化床可维持自燃，不用外加热。燃烧后的尾气一部分排入大气，大部分被送往吸附床，用于活性炭再生。这样可满足燃烧和吸附所需的热能，达到节能的目的。再生后的可进入下次吸附;在脱附时，净化操作可用另一个吸附床进行，既适合于连续操作，也适合于间断操作。技术性能及特点：性能稳定，结构简便，安全可靠，节能省力，无二次污染;设备占地面积小，质量轻，极适用于大风量下使用;吸附有机物废气的活性炭床，用催化燃烧后的废气进行脱附再生，脱附后的气体再送催化燃烧室进行净化，不需外部能量，节能效果显著。缺点：活性炭使用寿命短，运行成本高。

3.沸石转轮吸附-脱附净化装置。沸石的主要成分为：硅、铝，具有吸附能力，可作为吸附剂使用;沸石转轮就是利用沸石特定孔径对于有机污染物具有吸附、脱附能力的特性，使原本具低浓度、大风量的VOC 废气，经沸石转轮浓缩转换成小风量、高浓度的气体，可以降低后端终处理设备的运行成本。其装置特性适合处理大流量、低浓度、含多种有机成分的废气。缺点是前期投资高。沸石转轮吸附-净化装置是一种可连续进行吸附和脱附操作的气体净化装置。沸石转轮两侧由特制的密封装置分成3 个区域：吸附区、解吸（再生）区及冷却区域。该系统的工作过程是：沸石转轮以较低的速度连续转动，循环通过吸附区和解吸（再生）区及冷却区域;低浓度、大风量的废气连续不断地通过转轮的吸附区时，废气中的VOC 被转轮的沸石吸附，被吸附净化后的气体直接排放;轮子吸附的有机溶剂随着转轮的转动被送到解吸（再生）区，再用小风量热风连续地通过解吸区，被吸附到转轮上的VOC 在解吸区受热脱附实现再生，VOC 废气随热风一起排出;转轮转至冷却区域进行冷却降温后可重新进行吸附，随着转轮的不断转动，吸附、解吸、冷却循环进行，确保废气处理持续稳定的运行。

结束语：

为了保护生态环境，实现经济社会的可持续发展，需要在工业生产中的各环节都尽量减少污染物使用量，同时在污染物排放末端要进行净化处理，以尽量减少污染物排放。通过对汽车涂装车间的废气进行处理，大大减少了VOC 排放总量，具有较大的社会效益。

参考文献：

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