汽車涂裝車間噴涂廢氣處理的建議

張冬軍

【摘 要】汽車涂裝車間生產過程中會產生大量的廢氣，這不僅對生態環境造成破壞，還會威脅人們的生命安全。下面文章就對汽車涂裝車間噴涂廢氣處理展開分析和探討，希望能夠盡量緩解我國汽車涂裝過程中所產生的廢氣污染問題，為人們提供一個和諧、健康的生態環境。

【關鍵詞】汽車涂裝；涂裝車間；車間噴涂；廢氣處理

隨著社會的不斷進步與科學技術的不斷發展，現在人們越來越關心我們賴以生存的地球。近兩年，汽車整車廠周圍的居民投訴量與日俱增，國家出臺了新環保法、大氣保護法等，部分地區地方標準相繼出臺，環境保護已然提升到了國家發展戰略層面的新高度。為支撐國家重點區域大氣污染防治“十二五”規劃，我司作為環保急先鋒，立即著手對汽車整車涂裝車間有機廢氣VOC進行治理。有機污染物種類繁多，特性各異，因此相應采用的治理方法也各不相同，常用的有：冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、吸附法等。涂裝生產線噴漆室排放氣體主要為烴類、醇類、酯類、丙二醇類、二甲苯等物質等。

一、廢氣處理設備簡介

廢氣處理設備工作原理：車間廢氣調溫調濕后經過濾器過濾，送到轉輪進行濃縮過濾排放，用高溫空氣對吸附在轉輪上的VOC進行高溫脫附，脫附后高濃度氣體在高溫環境下進行焚燒處理。汽車涂裝車間是廢氣產生的主要來源，目前普遍采取的廢氣處理方式是沸石轉輪濃縮和高濃度VOC焚燒處理方式。現場一般采用“沸石濃縮轉輪+TAR”和“沸石濃縮轉輪+RTO”的設備形式。根據涂裝車間廢氣量、廢氣濃度及場地的約束，現場布局形式各不相同。

二、涂裝工藝現狀

汽車制造廠四大工藝車間中，涂裝車間的工藝流程最長、技術最復雜、自動化程度最高，同時三廢的排放量也最大。涂裝車間的能耗占60%、VOC排放占95%、CO2排放占60%。因此降低涂裝車間的VOC排放量，就能有效降低整車制造廠的VOC廢氣排放水平。涂裝工藝過程包括前處理、電泳、PVC、色漆、清漆、空腔注蠟等，其中色漆和清漆噴涂中使用量最大的一類油漆材料為芳香烴溶劑，此外酯類、醇類和酮類溶劑使用量較多，是涂裝車間VOC的主要來源，并通過噴漆和烘干工序產生排放。傳統油漆噴涂包括三道工序，依次為中涂、底漆和清漆噴涂。隨著技術改進、工藝優化以及材料性能提升，中涂工序逐漸被取消。底漆材料分為溶劑型漆和水性漆，基本成分包括溶劑、樹脂、顏料和添加劑，但各成分所占比例不同。我國汽車行業在水性漆技術的發展上雖然落后于國外，但隨著環保法規的日趨嚴厲，為滿足環保要求，溶劑型漆逐漸被水性漆取代。目前國內車企新建涂裝車間的色漆噴涂均采用水性漆。我國在1996年頒布了《GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準》，規定了33種大氣污染物（包括VOC）的排放限值。

三、汽車涂裝車間噴涂廢氣處理

（一）活性碳吸附+催化燃燒法

含有機物的廢氣經風機的作用，經過漆霧過濾器再經過活性炭吸附層，有機物質被活性炭特有的作用力截留在其內部，潔凈氣體排出；經過一段時間后，活性炭達到飽和狀態時，停止吸附，此時有機物已被濃縮在活性炭內。催化凈化裝置內設加熱室，啟動加熱裝置，進入內部循環，當熱氣源達到有機物的沸點時，有機物從活性炭內脫附出來，進入催化室進行催化分解成CO2和H2O，同時釋放出能量。利用釋放出的能量再進入吸附床脫附時，此時加熱裝置完全停止工作，有機廢氣在催化燃燒室內維持自燃，尾氣再生，循環進行，直至有機物完全從活性炭內部分離，至催化室分解。活性炭得到了再生，有機物得到催化分解處理，理論設計處理效率約為90%。

（二）沸石轉輪濃縮法

沸石轉輪部分依據功能分3個區—吸附區、脫附區、冷卻區。驅動電機通過鏈條傳動帶動轉輪旋轉，通過調整轉輪的轉速調整沸石轉輪的處理效率。吸附區將車間廢氣進行過濾處理，利用沸石轉輪的吸附性將廢氣中的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、異丙醇和醚類等吸附在轉輪中，達標氣體經過濾后直接排放；轉輪脫附區在200℃左右高溫風反吹作用下轉輪中沸石分子與VOC分子間的范德華力和靜電吸引力被破壞，VOC被濃縮成原來5～20倍的高濃度氣體；冷卻區通過低溫風將轉輪溫度冷卻下來進行下一階段的廢氣吸附。

（三）廢氣燃燒回收熱爐

廢氣燃燒回收熱爐能夠將廢棄輸送至預熱器進行熱量交換，廢氣經過加熱以后逐步分解為二氧化碳和水，并且利用廢棄燃燒回收熱力爐所產生的熱量新鮮空氣加熱，能夠使得排煙溫度減少至240度以下。廢氣燃燒回收熱力爐能夠將有機廢氣的處理與向涂裝車間提供熱能兩者合一，既能夠保障涂裝車間廢氣的處理，也能夠為裝車間工藝提供熱量，達到節能減排的目的，并且節約投資成本。就單一設備來說，廢氣燃燒回收熱力爐能夠將自身產生的熱量提供給其他設備使用，使得節能與環保之間相互結合，并且在設備運行過程中，方便對設備進行控制和利用。為了提高熱量利用效率，可采用多級熱力回收的方式，并且維護成本比較低，具有極強的綠色經濟與環保作用，在未來擁有廣闊的市場發展前景。

（四）廢氣的除濕、預過濾處理法

高濕度廢氣對于沸石轉輪的吸附效率有著直接的影響。根據實際生產中的應用和多次試驗，廢氣的相對濕度低于80%時，沸石轉輪對VOCs的吸附效率可穩定保持在90%以上，但當廢氣相對濕度大于90%時，對于某些VOCs組分，沸石轉輪的吸附效率下降至80%左右。若使用水性涂料，廢氣中實際相對濕度可能過高，因此，為保證廢氣中相對濕度低于80%，可將廢氣溫度提高從而降低廢氣的相對濕度。通常車輛涂裝VOCs廢氣處理系統，入口廢氣溫度約30℃，如果入口溫度提高約2℃，大約可使入口廢氣的相對濕度降低15%。因此，即使車間廢氣的相對濕度達到100%，進入轉輪時的相對濕度也可降低至85%以下，但在實際的工業化應用中，宜將進入沸石轉輪的廢氣入口溫度提高至較車間混合廢氣溫度高3℃以上較為安全可靠。其次，由于車輛涂裝廢氣中含有少量漆霧等顆粒雜質，為避免影響轉輪的吸附效率，通常預過濾采用初、中、高效組合過濾技術用于除顆粒雜質，但預過濾設計應盡量減少中、高效過濾器的更換頻次，以降低設備的運行成本。

（五）沸石濃縮轉輪+焚燒法

沸石濃縮轉輪+高溫焚燒法采用沸石轉輪將大風量，低濃度廢氣轉化為高濃度低風量氣體，從而能選擇較小的焚燒爐對高濃度有機廢氣進行焚燒。在低溫條件下，有機廢氣通過沸石轉盤，有機物被吸附在沸石轉盤上，分出一部分氣流量（約1/20）進入冷卻區，冷卻區氣體進入換熱器被加溫到180℃到200℃，然后高溫氣體反向回到沸石轉盤，將有機物脫附下來，濃度可做到原來的25倍以上。在700℃-800℃溫度下，將濃縮后的有機廢氣裂解為清潔的CO2和H2O，從而到達無害化排放。廢氣通過提升閥被提升到燃燒室進行燃燒，有機物處理效率99%以上。

四、結語

環保已成為我國現階段汽車涂裝工業的發展趨勢，也必將為我們帶來巨大的社會效益。目前我司選擇的沸石濃縮轉輪+焚燒方式是世界一流的涂裝噴漆室廢氣處理工藝，具有安全、高效、高熱能利用率，廢氣排放可以滿足最為苛刻的歐洲環保標準。

【參考文獻】

[1]林宣樂.汽車涂裝噴漆室有機廢氣凈化技術方案與應用[J].現代涂料與涂裝，2017（5）：41-46.

[2]張金妹.淺談汽車涂裝有機廢氣處理方法[J].現代涂料與涂裝，2015（12）：65-67.

[3]吳濤.汽車涂裝面臨的挑戰及其技術發展動態.汽車工藝與材料，2014（1）.1-5