汽車涂裝有機廢氣處理方法

鄧學文

（廣東藍龍環境科技有限公司，廣東 東莞 523000）

涂裝廢氣污染物主要包括噴漆過程中產生有機溶劑與漆霧以及干燥揮發過程中產生的有機溶劑等。對于涂裝廢氣，一般是原料中的有機試劑在噴裝、晾干和涂膜過程中產生的反應物，即VOC，主要包括二甲苯以及甲苯等物質。現階段，汽車企業開始將廢氣處置設備安裝到涂裝線中，以保證廢氣達到相關規范要求后才可以進行排放[1]。

1 涂裝廢氣概述

涂裝廢氣的來源主要是在使用清洗劑、面涂、中涂等環節中產生大量的VOCs。一般在生產車間，如烘干室、調漆間、晾置室、噴漆室等都會產生大量廢氣，但由于生產車間不同，其廢氣組分也存在一定差異。

涂裝廢氣存在一定的危害性。例如，在涂裝工藝中，VOCs成分主要包括乙酸丁酯、乙酸乙酯、芳香烴以及其他VOCs物質。其中，噴裝涂料中的有機溶劑具有較強毒性，其噴裝過程中二甲苯以及甲苯等物質會揮發到車間各個角落，危害周邊環境以及操作人員。其也是強烈致癌物之一，若是人體吸入量較大，則會引發肺氣腫、胸痛以及嗆咳等呼吸道疾病。同時，有機廢氣還會造成酸雨、霧靄等現象，會嚴重影響人們身體健康，嚴重時會引發昏迷、抽搐等問題。若是苯蒸氣吸入濃度超出1500 mg/m3，則會造成再生障礙性貧血問題。因此，相關企業有義務合理制定減排措施，以有效控制廢氣排放，減少有害物質對周邊環境以及人體健康造成的危害[2]。

2 涂裝廢氣減排策略

2.1 積極引進環保涂料

環保材料是指滿足國家環境要求的涂料，具有零污染、節能、VOCs含量低等特點。環保涂料通常包括粉末涂料、水性涂料以及溶劑涂料等幾大類型。其中，溶劑涂料的主要成分是醇、酯、二甲苯以及甲苯等物質，其以VOCs形式不斷揮發；水性涂料的溶劑水比重超出85%，并含有少量有機溶劑；粉末涂料包括添加劑、顏料以及聚合物等物質。其在進行噴裝活動時會產生少量VOCs，不會嚴重危害環境，與液體涂料相比，粉末涂料的VOCs含量非常低。隨著HJ/T293—2006文件的頒布與落實，水性涂料開始不斷替代溶劑型涂料，因其活性炭墻材、硅藻泥產品等不會危害環境[3]。

2.2 強化涂裝工藝水平

機械噴裝、人工噴裝以及人工涂刷等噴涂工藝都會對VOCs的排放量以及噴漆的利用率產生一定的影響，所以，目前已開始廣泛使用自動涂裝工藝。在應用這種工藝過程中，通過合理設計、調整風速等工藝充分強化噴裝效率，以降低有機廢氣的產生量。現階段，使用高壓無氣噴槍以及靜電旋杯等較為先進的工藝進行持續優化，并淘汰落后設備，以進一步控制有機廢氣的排放。此外，在進行汽車制造以及維修工作時，應該選擇除油工藝和磷化工藝等無污染、節能降耗工藝。

3 噴裝廢氣的處理工藝

3.1 蓄熱式熱力氧化技術

該技術（RTO）具有節能、環保特點，在低濃度與中濃度有機廢氣的處理中具有廣泛應用。其特點是在濃度為1.0×10-4～2.0×10-2范圍內，且低濃度以及大風量條件下具有良好的適用性。該技術操作成本較低，如廢氣濃度超出4.5×10-4時，則不需要添加輔助燃料。同時，具有較高凈化率，如RTO的兩床式型號凈化率超出98%，三床式型號凈化率為99%，還不會形成氮氧化物以及其他二次污染問題，自動化控制水平較好，具有較高的安全性。

RTO裝置主要是通過熱氧化法對低濃度與中濃度的有機廢氣進行處理，應用陶瓷蓄熱床換熱器進行熱量回收。其主要包括控制系統、燃燒室、陶瓷蓄熱床以及自動控制閥等部件。其工藝特點為：蓄熱床底部控制閥連接排氣總管與進氣總管，并借助換向閥實現交替換向目標，可以將蓄留燃燒室形成的氣體進行熱量，并對有機廢氣進行預熱處理，通過陶瓷材料實現熱量吸收以及釋放。當其預熱到760 ℃以上時，燃燒室中的有機廢氣會發生氧化反應，從而產生水與二氧化碳，以實現有機廢氣的凈化目的。

3.2 蓄熱式催化燃燒技術

該技術（RCO）的工藝原理是，在1000～10000 mg/m3的中濃度與高濃度有機廢氣處理中可以直接應用，其在熱回收率要求高的場合中具有良好的適用性，在同一生產線中也具有良好的適用性。但由于產品之間存在一定的差異，導致廢氣處理成本變化較大。該技術在烘干線以及需要熱回收的企業中特別適用，可將回收能源作為烘干線的生產能量，進而實現節約能源的目標。

RCO屬于典型氣-固相反應，實質為深度氧化反應（活性氧參與）。其特點是在進行催化氧化時，催化劑會對反應物分子進行充分吸附，減少活化能，促使氧化反應速度加快，有效強化氧化反應速率；基于特定催化劑，在250～300 ℃低起燃溫度條件下，能夠形成無焰氧化燃燒反應，分解成水與二氧化碳，同時釋放熱能。

在工業生產中，有機廢氣主要借助引風機向旋轉閥輸入，借助旋轉閥分開出口氣體與進口氣體。其借助陶瓷材料對氣體進行預熱，進而實現熱交換與儲備熱量等目的，溫度滿足催化層開展催化氧化反應所需溫度，會氧化分解部分污染物。之后通過加熱區升溫，讓其保持在規定溫度范圍內，再進入催化層實現催化氧化，生產水與二氧化碳，釋放熱能。催化氧化之后，氣體會進入到陶瓷材料層中，實現熱能回收，并借助旋轉閥向大氣中進行排放，凈化之后的氣溫比處理前溫度略高。系統可以自動切換以及連續運轉，借助旋轉閥運轉，各個陶瓷填充層都實現加熱、冷卻以及凈化等目的，充分回收熱量。

3.3 活性炭吸附工藝/脫附凈化設備

活性炭可以對低濃度、大風量的有機物進行吸附，吸附劑選擇蜂窩活性炭，其融合了催化燃燒、濃縮VOC、脫附再生以及吸附凈化等原理，最終實現空氣凈化的目標。其工藝流程為：在活性炭吸附達到飽和狀態后，借助熱空氣脫附促使活性炭再生，之后向催化燃燒床輸送濃縮有機物，形成水與二氧化碳，再借助熱交換器對冷空氣進行加熱，并排放部分氣體，同時，借助活性炭進行脫附再生，實現廢熱利用以及節能目標。脫附裝置主要包括：閥門、風機、阻燃器、吸附床以及預濾器等。

3.4 沸石輪轉吸附/脫附凈化設備

沸石的成分主要包括鋁與硅，其吸附能力較為突出，可作為吸附劑使用。沸石輪轉吸附主要是借助沸石孔徑在有機污染物方面具有良好的吸附能力與脫附能力等，將大風量以及低濃度VOC廢氣轉化為高濃度與小風量的氣體。其優點是能夠減少終端處理裝置工作成本。該裝置能持續進行吸附以及脫附等操作，因沸石兩側采用特制密封裝置，可劃分為冷卻區、解吸區以及吸附區三個區域。系統在運行時，沸石輪轉連續、低速轉動，并旋轉通過以上三個區域。

沸石裝置屬于濃縮器，在進行有機溶劑廢氣處理之后，會劃分為兩部分，即高濃度有機溶劑再生空氣與潔凈空氣。其中，潔凈空氣能夠借助空調通風設施實現循環使用，而高濃度VOC氣體的濃度是處理前VOC濃度的10倍。在氣體濃縮之后，借助TNV等設備進行焚燒處理，所產生的熱量能夠為沸石輪轉以及烘干室提供能量，充分利用熱量，實現節能減排目標。

該技術主要特點是吸附率高、脫附率高、使用期限長、維護便捷以及結構簡單等，而且是用模塊化與預組模式設計整體系統，空間需求較小，還可以提供無人化和持續性操作。

4 結語

現階段，我國逐步加強提高環境質量工作，其中有機廢氣治理工作已穩步展開，而無公害涂裝是涂裝技術未來的發展方向。相關企業在開展噴裝生產工作時，應積極應用環保涂料、強化工藝水平以有效減少廢氣產生量，確保達到國家相關排放標準，進而實現環保目標，為建立和諧社會，為人們改善生活環境提供保障。