惠州废气处理技术之涂装中的应用浅析

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鉴于当前环保要求日益严格，涂装废气末端治理日渐明晰。工程机械涂装线的废气主要来自调漆室、喷漆室、流平室、烘干室和污水处理间的废气。这些废气的浓度一般在排放限制值内，为应对标准中的排放速率要求，高空排放是众多工程机械制造商通常采取的方法。虽然目前可以满足环保排放要求，但是高空排放实质上就是废气没有做任何处理的直接排放，对大气环境危害较大[1]。
1   废气处理工艺对比
由于废气的种类比较多，处理的方法也各不相同，冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法等是国内比较常用的方法；生物法、低温等离子法等是近几国外研发出来一种新技术、新工艺，以下对各工艺作简要对比介绍。
1.1  冷凝回收法
这种方法要求废气物中的有机物的浓度较高，一般在几万甚至几十万ppm，对于低浓度有机废气此法不适用。它的基本原理是涂装线排除的废气物经过冷凝器冷凝，然后再将冷凝后的冷凝液进行分离，分离出可回收且有价值的有机物。
1.2  吸收法
化学吸收和物理吸收是吸收法的两种形式，但是化学吸收应用比较少，因为绝大多数废气物都不能采用化学吸收。物理吸收主要应用在中高浓度的废气，它的原理：废气物经过物力吸收后排放到大气中，当物理吸收的吸收液饱和后，要进行经解析或精馏后可以重新利用。本法的二次污染问题较难解决且净化效果不理想[1]。
1.3  直接燃烧法
直接燃烧法的工艺比较简单，较适用在高浓度的废气治理中。它的原理是：利用燃料将收集到的废气混合物进行加热，将其加热到700~800℃，并停留0.3～0.5s，在高温下可燃的有害物质方可分解变为无害物质。
1.4  催化燃烧法
本法是把废气加热到200～300℃经过催化床催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水，达到净化目的。该法适用于高温、中高浓度的有机废气治理，国内外已有广泛使用的经验，效果良好。该法是治理有机废气的有效方法之一，但对于低浓度、大风量的有机废气治理存在设备投资大、运行成本较高的缺点[2]。
1.5  吸附法
1)直接活性炭吸附法
这种方法设备比较简单、投资较小，它是将涂装线排除的有机废气，经过活性炭的进行吸附，吸附率在90%以上。此方法活性炭达到饱和后无法进行再生，需要对其进行定期更换，方可净化效果。更换时会导致装卸、运输等过程中造成二次污染，活性炭成本比较高且饱和活性炭需要处理机构处理，处理费用较高，因此其直接活性炭吸附的运行成本相当高。
2)吸附—回收法
该法利用过热蒸汽反吹吸附饱和的吸附剂进行脱附再生，蒸汽与脱附出来的有机气体经冷凝、分离，可回收有机液体。该法净化效率较高，但要求提供必要的蒸汽量。另外有机溶剂与水的分离不很，得到的混合液体品质不高，组份较为复杂，这些有机液体无法直接用到生产中，要再采用蒸馏、精馏、萃取等多道程序处理。
3)新型吸附—催化燃烧法
此方法主要解决低浓度、大风量废气物的处理，它综合了吸附法和催化燃烧法两者的优点。它的基本原理是：低浓度的涂装线废气物，先通过新型活性炭进行吸附，饱和后给其通入热空气进行加热，将有机废气从活性炭中脱附出来，这时废气物就从低浓度变成了高浓度废气物，然后将这些高浓度的废气物，再送入到催化燃烧床燃烧。这种方法正在得到推广及认可，是比较实用废气处理效果比较好的一种方法[2]。

2  推荐工艺
以山推股份推土机事业部涂装线废气为研究对象，废气处理源为喷涂时废气由液态的漆雾和气态的挥发性有机物两部分组成，漆雾颗粒微小、黏度大、易黏附于物质表面，净化有机废气前先除漆雾；挥发性有机物大多难溶于水；排放不连续：主要集中在喷涂作业时间段，不作业时废气浓度很低。
此次处理废气有风量大、有机物浓度低、含一定粘性漆雾及颗粒粉尘等特点。结合同行业中的成功实践经验，采用“组合式过滤器+活性炭吸附+脱附催化燃烧再生”工艺来治理有机废气，此工艺是利用催化燃烧反应热能脱附吸附在活性炭内有机溶剂[3]。
3  工作原理
本着安全、节能、方便、可靠、经济的原则，预防废气中含有少量粉尘颗粒。有机废气经组合干式过滤器，去除废气中的漆雾粉尘及颗粒物，以防活性碳微孔被堵塞，延长活性炭的使用周期，然后将符合吸附条件的有机废气送入活性炭吸附箱进行吸附净化，净化后的洁净气体由主排风机排入大气中。吸附装置配有备用吸附箱1套，当活性炭吸附饱和后通过控制阀门切换至催化燃烧脱附状态；脱附再生系统采用在线脱附再生，即吸附过程为连续式处理工艺，在备用吸附装置投入使用同时，饱和吸附箱则进行脱附工作，脱附后活性炭箱预备至下次循环使用。
4  技术特点
1）整个系统设备实现了净化、脱附过程自动化，与回收类有机废气净化装置相比，无须配备压缩空气等附加能源，运行过程不产生二次污染，设备投资及运行费用低；
2）使用特殊成型的蜂窝状活性炭作为吸附材料，由于其比重为条形活性炭纤维的8-10倍，再生前吸附有机溶剂可以达到活性炭总重量的25%，具有使用寿命长，吸附系统运行阻力低，净化等特点；
3）设备占地面积小、重量较轻，吸附床滤料采用堆砌式结构，装填方便，更换容易；
4）采用贵金属钯、铂载在蜂窝状陶瓷上作催化剂，具有使用寿命长，分解温度低，脱附预热时间短，能耗低；催化燃烧率达97%以上。
5）采用PLC控制系统，设备运行、操作过程实现自动化，运行过程安全稳定、可靠。 江苏金弘润环保设备有限公司
6）在活性炭吸附床前采用过滤器过滤小颗粒物，净化，确保吸附装置的使用寿命。
5 工艺流程
本装置工艺流程为：预处理（过滤）——吸附浓缩——解吸脱附——催化燃烧的工艺流程，详细工艺流程见图1所示。


系统由7个活性炭吸附器（6吸1脱），1个催化燃烧床构成，将各条生产线中的所有排气管合并连接引至净化设备，各个支管上安装一只手动调节阀，配比调节风量；在吸附净化装置与废气进口之间安装一套预处理设备，去除废气中的UV漆雾，从而避免活性炭微孔被堵塞，然后送入活性炭吸附箱进行吸附净化，当任一活性炭吸附器接近饱和时，系统将自动切换到备用活性炭吸附器（此时饱和活性炭吸附器停止吸附操作），然后用热气流对饱和活性炭吸附器进行解吸脱附，将有机物从活性炭上脱附下来。在脱附过程中，有机废气已被浓缩,浓度较原来提高几十倍，达2000mg/m3以上，浓缩废气送到催化燃烧装置，后被分解成CO2与H2O排出。
完成解吸脱附后，活性炭吸附器进入待用状态，待其他活性炭吸附器接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对饱和活性炭吸附器进行解吸脱附，如此循环工作。后净化后的洁净气体由主排风机排入大气中。
6 结论
鉴于当前环保要求日益严格，VOCs末端治理日渐明晰，除了选用水性、高固含、喷粉等低VOCs含量涂料，或者采用机器人喷涂工艺、静电喷涂工艺等喷涂技术外。还有就是废气处理技术的应用，由于废气处理技术的种类非常多，且没有一个详细的介绍。本文通过对比分析国内常用废气处理技术及国外新兴处理技术，给初始接触者一个指导作用。并结合实际应用情况对应用比较成熟的“组合式过滤器+活性炭吸附+脱附催化+燃烧再生”进行了详细的介绍。
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