汽車項目涂裝廢氣處理技術

導讀：介紹了汽車項目涂裝車間各種生產(chǎn)廢氣的處理方式和技術特點，并總結了技術原理、設備投資和生產(chǎn)運行成本等方面的對比分析結果，提出了選擇建議。

介紹了汽車項目涂裝車間各種生產(chǎn)廢氣的處理方式和技術特點，并總結了技術原理、設備投資和生產(chǎn)運行成本等方面的對比分析結果，提出了選擇建議。

0 引言

隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴格，人們對于汽車生產(chǎn)過程中的廢氣處理要求也是越來越嚴格。對于汽車項目而言，涂裝車間是產(chǎn)生廢氣的主要部門，選擇合適的處理技術和設備，不僅要滿足環(huán)境保護的相關法規(guī)要求，而且要經(jīng)濟適用，這是項目設計過程中面臨的重要課題。

1 生產(chǎn)廢氣處理方式綜述

生產(chǎn)綱領為年產(chǎn)5 000輛以上的汽車項目中，涂裝車間一般含陰極電泳底漆和中涂、面漆、彩條漆及罩光漆噴涂工藝，涂裝工序在噴涂和烘干過程中會產(chǎn)生對環(huán)境有害的有機廢氣，這些有機廢氣中成分復雜，主要含有二甲苯等芳香烴和其他非甲烷總烴，另外還含有醇、酯類有機物質(zhì)。

有機廢氣的處理技術可分為分解技術和吸附技術兩大類，其中分解技術主要指燃燒技術、催化氧化技術、生物降解技術以及低溫等離子技術等。通常情況下單獨使用一種處理方法難以達到凈化要求，實際工程中往往采用兩種或多種技術組合才能達到較好的處理效果。

2 廢氣處理技術的分析比較

2.1 噴漆廢氣處理

噴漆廢氣通常排風風量大而且其中的有機廢氣濃度低，一般不易于直接處理，需要先將廢氣濃縮，然后再進行處理，達標后排放。

目前的廢氣處理技術中，采用比較多的方式有“活性炭吸附+催化燃燒”和“沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO”。

2.1.1 活性炭吸附+催化燃燒

“活性炭吸附+催化燃燒”處理技術是指前端采用活性炭吸附濃縮，后端采用催化燃燒處理的方法。活性炭吸附濃縮一般采用吸附性能好、氣流阻力小的蜂窩結構活性炭作為吸附介質(zhì)，噴漆室排出的噴漆廢氣通過活性炭吸附床與活性炭充分接觸吸附、凈化，然后經(jīng)小風量熱氣流進行脫附后，活性炭獲得再生，同時生成小風量、高濃度的有機廢氣。高濃度的有機廢氣進入后端，通過催化燃燒法進行處理。

催化燃燒法是通過使用催化劑，在一定的溫度條件下，通過催化劑的作用將有機成分氧化分解成CO2和H2O，并釋放出熱量的過程。催化燃燒爐由預熱段、加熱段和催化床組成，廢氣進入催化燃燒爐，預熱到反應溫度，然后通過催化床進行催化分解，最終生成CO2和H2O，催化后的熱氣體與冷的廢氣進行換熱降溫后經(jīng)過排氣筒達標排放。

優(yōu)點：設備投資較少，以處理10萬m3廢氣計算，設備投資約需200萬元。

缺點：活性炭和催化劑使用壽命較短，一般兩年即需更換。運行過程中需要風機供電和催化處理部分電加熱預熱及維持運行，考慮更換材料費用，綜合運行成本相對較高，每天約需1 000元（每10萬m3廢氣）。

2.1.2 沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+催化燃燒RTO廢氣處理系統(tǒng)是通過“吸附→脫附→濃縮”的連續(xù)變溫過程，將低濃度、大風量有機廢氣轉(zhuǎn)化成高濃度、小流量的濃縮氣體，從而便于后續(xù)的處理。

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪采用沸石作為吸附介質(zhì)，吸附、脫附效果好，濃縮比大，適合處理成分復雜的有機廢氣。鑒于沸石成分的穩(wěn)定性，相對而言優(yōu)點很突出，比如不易燃燒（活性炭在高溫下容易燃燒），消防安全性更好；比如吸附老化進程時間長（活性炭老化失效時間較短，要求更新的頻率較高），因此可連續(xù)運行的時間較長，且脫附后剩余濃度比較穩(wěn)定，更利于生產(chǎn)運行和控制。沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附的結構包括處理區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，工作時，隨著吸附轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動，形成一個連續(xù)吸附、脫附的循環(huán)工作過程。含揮發(fā)性有機化合物（VOC）的廢氣先通過過濾裝置，過濾掉廢氣中漆霧顆粒和水分，送到沸石轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)被轉(zhuǎn)輪中的吸附劑所吸附，凈化后氣體從轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)排出。吸附于沸石轉(zhuǎn)輪中的VOC在脫附區(qū)（也是再生區(qū)）經(jīng)小風量熱氣流進行脫附后，沸石吸附介質(zhì)獲得再生，同時生成小風量、高濃度的有機廢氣，送到后端RTO 中進行熱分解處理。

RTO即蓄熱式熱氧化器，在燃燒室內(nèi)將有機廢氣加熱至一定溫度（≥760 ℃），使廢氣中的有機物分解成CO2和H2O，達標高空排放；通過陶瓷蓄熱體將有機廢氣氧化分解產(chǎn)生的高溫氣體中的能量進行熱交換回收，再通過熱交換將新鮮的有機廢氣進行加熱分解，實現(xiàn)熱量循環(huán)利用，這樣就可以減少甚至不使用額外的燃氣或燃料來為廢氣分解提供熱量，實現(xiàn)能量節(jié)約、循環(huán)利用的目的。陶瓷蓄熱體熱回收效率可高達95%以上，在所處理的有機物濃度足夠高時，回收氧化產(chǎn)生的氣體余熱可以維持燃燒室的溫度，就可以消耗少量甚至不需消耗額外的燃料，實現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能的雙重目標。

優(yōu)點：沸石介質(zhì)為無機氧化物，不燃，安全性高；設備運行費用低，效率高、安全性好；過濾材料使用壽命較長，一般可使用10年左右。運行過程中需要風機供電和天然氣預熱及維持運行，運行費用每天不到100元（每10萬m3廢氣）。

缺點：設備投資較大，以處理10萬m3廢氣計算，設備投資約需600萬元。

2.2 烘干廢氣處理

烘干廢氣有風量小、有機廢氣濃度高的特點，一般可以直接處理，選擇采用TAR（廢氣焚燒爐）或RTO即蓄熱式熱氧化器進行處理。

2.2.1 TAR（廢氣焚燒爐）

TAR即廢氣焚燒爐，是將廢氣的加熱與高溫氧化分解組合為一體的設備。烘干室有機廢氣從烘干室排除來后經(jīng)過熱交換進行預熱，升溫到350 ~ 420 ℃，經(jīng)過混合通道進入到烘干設備加熱單元的燃燒器火焰區(qū)，在650 ~ 760 ℃溫度的火焰作用下，廢氣中有機成分分解為CO2和H2O，與燃燒煙氣混合，然后通過一系列熱交換器進行熱交換，對煙氣進行降溫，同時將熱量用來加熱烘干設備的熱空氣；換熱后的煙氣混合物達標高空排放。

一般情況下，烘干設備設置1臺TAR作為加熱單元，再設置多臺三元體進行換熱，給烘干設備供熱；另外設置1臺新風換熱器，為烘干設備進出口端部的風幕提供熱量。

2.2.2 RTO（蓄熱式熱氧化器）

RTO即蓄熱式熱氧化器，上文已述。

2.2.3 TAR與RTO比較

1）流程

RTO系統(tǒng)是幾個烘爐廢氣集中送至蓄熱式RTO焚燒爐焚燒，直接排空，廢氣排空溫度較高。烘干室供熱由四元體單獨提供。

TAR系統(tǒng)的設計通常是單獨供熱，每臺烘干室單獨設置加熱單元和換熱單元，有機廢氣通過燃燒器火焰區(qū)直接焚燒后產(chǎn)生熱量，燃氣火焰形成的熱量混合后直接通過換熱單元給設備提供熱量。汽車涂裝中的烘干室通常采用三元體換熱作為換熱熱備。

2）成本

單臺RTO要比TAR設備投資成本高，但RTO運行過程消耗的燃氣要比TAR低很多，TAR因為要滿足烘干爐加熱需要，需要不間斷地消耗天然氣。

3）適用性

電泳烘干基本可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，采用TAR系統(tǒng)，造價低，運行過程中更加節(jié)能，適合單個烘干爐使用，可同時實現(xiàn)廢氣處理與加熱功能。

噴漆烘干基本上為間歇式生產(chǎn)

設備分布較為分散，單個烘干爐廢氣排量較少，采用RTO系統(tǒng)僅用于處理廢氣，可以幾個烘干爐共用1套設備，既可減少設備投資，也可減少運行成本。

3 結語

為滿足相關環(huán)保排放要求，結合汽車生產(chǎn)工藝特點，一般采取如下廢氣處理措施：

1）底漆采用陰極電泳工藝，車身在水性溶液中通過電流作用完成底漆涂覆工作。電泳槽液中有機溶劑含量很低，但通常會將親水性的有機溶劑（中、高沸點的酯和醇系溶劑）加入槽液添加劑的配方中，這樣在使用過程中可以提高涂料的水溶性并且增加電泳槽液的分散穩(wěn)定性，含量一般不超過2% ~ 3%。生產(chǎn)過程中隨著槽液揮發(fā)，會有少量有機廢氣排出，因含量較低，一般不作特殊處理，通過電泳槽上排氣風機、排氣筒高出車間屋面排到大氣。

2）車身涂裝中涂采用水性涂料，水性漆噴漆廢氣VOC含量較低，采用大風量稀釋后通過排氣筒高空排放；面漆和清漆采用溶劑型雙組分涂料，噴漆廢氣中VOC含量相對較高，采用“漆霧過濾+除濕+吸附+催化燃燒”方式處理達標后，高空排放。

3）電泳烘干室產(chǎn)生的有機廢氣采用TAR廢氣焚

燒爐直接燃燒法進行處理。

4）中涂、面漆、彩條漆及罩光漆噴漆烘干室廢氣采用RTO進行處理后達標排放。