活性炭吸附濃縮-催化氧化裝置在某涂裝生產(chǎn)線(xiàn)廢氣凈化系統中的應用
本文章針對活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置在處理涂裝有機廢氣領(lǐng)域的應用問(wèn)題進(jìn)行介紹 ,結合某案例：生產(chǎn)線(xiàn)由于建設初期未設計凈化裝置,漆霧與VOCs廢氣經(jīng)過(guò)一級漆霧過(guò)濾棉凈化后,通過(guò)下排風(fēng)地溝、引風(fēng)機及排氣筒直接排入大氣中,造成廠(chǎng)區及周邊環(huán)境污染。根據涂裝廢氣相關(guān)技術(shù)手冊及治理工程經(jīng)驗,結合噴漆廢氣的排放特點(diǎn),企業(yè)在原有排風(fēng)系統的基礎上進(jìn)行環(huán)保改造。設計采用了活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置凈化技術(shù),改造后車(chē)間內作業(yè)環(huán)境得到顯著(zhù)改善,噴漆廢氣排放濃度低于現行國家標準,系統凈化效率達95%以上,滿(mǎn)足當地環(huán)保要求。該項研究表明,在涂裝生產(chǎn)線(xiàn)正常工況條件下,活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置具有凈化效率高、無(wú)二次污染等技術(shù)優(yōu)勢,適宜在該領(lǐng)域廣泛應用。
一、噴漆廢氣治理技術(shù)
1.1噴漆廢氣產(chǎn)生來(lái)源
目前，噴漆工藝已廣泛應用于機械、汽車(chē)、船舶、家具、電子等各個(gè)行業(yè)。工業(yè)噴漆工藝中所采用的涂料由固份與揮發(fā)份組成，其中固份主要包括醇酸樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚酯等成膜物質(zhì)以及平流劑、增塑劑等助劑;揮發(fā)份主要包括溶劑與稀釋劑，一般常用的溶劑以醇類(lèi)、脂肪烴類(lèi)、醚類(lèi)、脂類(lèi)、芳香烴類(lèi)為主。噴漆工序中產(chǎn)生的有機廢氣來(lái)自有機溶劑與稀釋劑的揮發(fā)，由于有機溶劑不會(huì )隨油漆附著(zhù)在噴漆件表面，在噴涂與固化過(guò)程中將全部揮發(fā)出來(lái)形成濃度水平不等的有機廢氣。
工業(yè)噴漆根據自動(dòng)化程度可劃分為人工噴漆與機械臂噴漆，傳統的人工噴漆工藝即作業(yè)人員手持噴槍對噴漆物表面進(jìn)行噴漆，該方式涂層的均勻性、涂膜質(zhì)量穩定性以及涂料利用率與操作工人技術(shù)水平關(guān)系較大，且作業(yè)人員始終在噴漆室內活動(dòng)，對個(gè)體防護要求較高。近年來(lái)隨工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機械臂自動(dòng)噴涂已逐漸應用于電氣、電子、家電等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。與人工噴漆相比，機械臂噴涂顯著(zhù)提高了噴漆作業(yè)效率，可每天多班連續工作，且采用PLC系統對涂層厚度、噴劑使用量均可精準控制，噴漆效果較好。由于作業(yè)人員僅在噴漆控制室進(jìn)行遠程操作，避免工人與噴漆污染物的直接接觸。我國正在大力推廣自動(dòng)連續化機械噴涂線(xiàn)技術(shù)，但由于建設成本相對較高、設備運行維護工作相對復雜，目前國內中小企業(yè)仍以人工噴漆作業(yè)為主。
1.2噴漆廢氣成分及特點(diǎn)
噴漆廢氣的成分主要為苯、甲苯、二甲苯、乙烷、庚烷、甲基乙基酮、乙酸乙酯、四氯化碳等，其中，苯系物危害較大，為主要污染物質(zhì)。除了以上氣態(tài)污染物，噴漆廢氣還含有一定量漆霧(固份成膜物質(zhì))、環(huán)境粉塵等。噴漆廢氣具有如下特點(diǎn)：①根據使用的油漆種類(lèi)不同，廢氣物質(zhì)組成及含量各不相同。根據固份比例以及溶劑類(lèi)型，目前市面上的油漆一般分為高固份漆、低固份漆、油性漆與水性漆等;②噴漆廢氣中含有較多細小黏稠的油漆顆粒物，不易稀釋?zhuān)讓е挛讲牧系亩氯?③噴漆廢氣VOCs污染物揮發(fā)性強，產(chǎn)生源擴散面積較大，必須在封閉空間內才能有效控制與收集，處理風(fēng)量需根據封閉空間體積、控制截面面積、控制風(fēng)速、換氣次數等參數確定;④?chē)娖釓U氣內污染物質(zhì)一般不溶于水，傳統噴漆水簾柜存在清渣、污水處理等方面的困難;⑤噴漆廢氣VOCs排放濃度隨有機溶劑或助劑添加量的多少有所變化，一般在50—300mg/m³，屬于大氣量低濃度VOCs有機廢氣。
1.3常用噴漆廢氣治理技術(shù)
我國噴漆廢氣治理行業(yè)發(fā)展較晚，技術(shù)基礎相對薄弱，目前市場(chǎng)上采用的治理工藝主要采用水旋/漆霧過(guò)濾棉預處理后，進(jìn)入固定吸附床、以及介質(zhì)阻擋放電裝置等設備進(jìn)行凈化。吸附法(活性炭固定床)是最簡(jiǎn)單有效的一種噴漆廢氣深度治理技術(shù)，該項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是凈化設備結構簡(jiǎn)單、投資成本低、運營(yíng)維護較方便，特別是針對中低濃度的VOCs有較高的凈化效率。但該技術(shù)的缺點(diǎn)也較為突出，由于活性炭吸附容量有限、用于吸附的填料需定期更換，且更換周期相對較短，導致運行成本較高。隨著(zhù)VOCs有機廢氣治理技術(shù)的發(fā)展，部分大型汽車(chē)噴漆企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)RTO蓄熱式焚燒爐凈化工藝，并采用沸石轉輪等新型吸附裝置。該工藝優(yōu)點(diǎn)是凈化效率較高，焚燒溫度達800℃時(shí)VOCs凈化效率可達99%以上。缺點(diǎn)是設備造價(jià)高昂、系統控制復雜、蓄熱陶瓷塊風(fēng)阻大及運行費用高等。通過(guò)對以上各類(lèi)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較，結合目前國內涂裝行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，本文提出的活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置，作為一種VOCs深度處理新技術(shù)，在該凈化領(lǐng)域有較為廣闊的應用前景。
二、活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置的應用研究
2.1活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置凈化過(guò)程
通過(guò)對現場(chǎng)生產(chǎn)設施的分析與測量，針對該噴漆生產(chǎn)線(xiàn)設計采用活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置凈化噴漆VOCs有機廢氣，漆霧采用2級預處理凈化，即采用噴漆車(chē)間地溝鋪設漆霧過(guò)濾折板紙+漆霧過(guò)濾棉進(jìn)行無(wú)塵處理。催化氧化裝置選用鉑金貴金屬催化劑，為了使溫控準確，采用電加熱方式提供熱源，凈化工藝流程。
2.2活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置設備
活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置主要由干式預過(guò)濾器、蜂窩活性炭吸附箱、催化燃燒室、脫附風(fēng)機系統、進(jìn)出風(fēng)管道及閥門(mén)控制組構成?？紤]到設備運輸及安裝簡(jiǎn)便，采用模塊式框架結構。
2.3活性炭吸附濃縮一催化氧化裝置凈化工藝影響因素與對策
活性炭吸附—催化氧化裝置協(xié)同凈化系統在凈化過(guò)程中，影響處理效果的主要因素有：
(1)顆粒物濃度。當噴漆廢氣中含有較多顆粒物時(shí)，該工藝對預過(guò)濾材料、過(guò)濾面積、更換周期都有較高要求，確保進(jìn)入活性炭吸附濃縮段內顆粒物幾乎被清除，才能*活性炭吸附性能不受影響。一般采用噴淋塔配合干式過(guò)濾棉進(jìn)行預處理。
(2)進(jìn)口溫度。當噴漆廢氣混入烘干等高溫廢氣時(shí)，活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置需考慮降溫措施，*進(jìn)人活性炭吸附濃縮段廢氣溫度低于40℃，溫度過(guò)高將直接影響活性炭填料的吸附性能，一般可采用水冷或風(fēng)冷降溫措施。
(3)催化氧化床溫度。催化氧化床溫度宜控制在350～400℃，溫度過(guò)低VOCs催化氧化反應不*，溫度過(guò)高則能耗較大，運行費用過(guò)高。為*較高的凈化效率及較低的能耗，可采用熱交換器進(jìn)行換熱節能。
三、項目改造后的凈化效果
活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置投入運行后，噴漆有機廢氣凈化系統的放濃度低于20mg/m³(非甲烷總烴計)，符合國家現行排放標準。凈化系統運行前后VOCs排放濃度檢測結果見(jiàn)表。
結語(yǔ)
采用活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置對涂裝生產(chǎn)線(xiàn)有機廢氣進(jìn)行深度處理，凈化效率遠高于濕式洗滌、低溫等離子體、光氧催化等處理工藝，同時(shí)避免了單純固定床吸附帶來(lái)的填料頻繁更換問(wèn)題，且建設及運行成本遠低于RTO、TO等工藝，適用于處理低濃度大氣量的涂裝廢氣，在該領(lǐng)域有較為廣闊的應用前景。