工藝技術:噴漆塗裝(zhuāng)廢氣處理方案

有機廢氣對(duì)光化學煙霧、酸雨的形成起著非常重要的作用。為減少塗料中的VOC,開發了水性(xìng)塗料和粉末塗料,但水性塗料中仍含有一定(dìng)比例的有機溶劑。為此,各國頒布了相應的法令,限製該類氣體的排放,我國於(yú)1997年頒布並實施的(de)GB16297《大氣汙染綜(zōng)合排放標準》,限定了33種汙染物的排放限值,其中包(bāo)括苯、甲苯、二甲苯等揮發性(xìng)有機溶劑。近年來(lái),隨著人們環保意識提(tí)高,環保法規不斷完善與執(zhí)法力度不斷提(tí)高,汽車生產廠在新建塗裝線中需配置廢(fèi)氣處理設(shè)備,對老的塗裝線也在逐步補充廢(fèi)氣處理裝置,廢氣(qì)經過處(chù)理達標後才能排放。針對不同(tóng)的塗裝(zhuāng)廢氣,不同的廠家采用了不同的方(fāng)法,下麵就汽車塗裝廢氣(qì)處(chù)理技術進行(háng)初淺的分析探討。
根據汽車(chē)塗裝生(shēng)產工藝,塗裝廢氣主要來自於噴塗、幹燥過程。所排(pái)放的汙染物主要為:噴漆(qī)時產生的漆(qī)霧和有機溶劑,幹燥揮發時產生的有機溶劑。漆霧主要來自於(yú)空氣噴(pēn)塗(tú)作業中溶劑型塗料飛散的部分,其成分與所使用的塗料一致。有機溶(róng)劑主要來自於塗料(liào)使(shǐ)用過程中的溶劑、稀釋劑,絕(jué)大部分屬揮發性排放,其主要的(de)汙染物為二甲苯、苯、甲苯等。故塗裝中排放的有害廢氣的主要發生源(yuán)為噴漆(qī)室、晾幹室、烘幹(gàn)室。


2、汽車生產線廢氣處理(lǐ)方法
 

塗裝VOCs廢氣處理解決(jué)方案
2.1烘幹過(guò)程(chéng)有機廢氣的(de)治理方案
電泳、中塗、麵塗烘(hōng)幹室排出的氣體屬於高溫、高濃度廢(fèi)氣,適合采用焚燒的方法進行處(chù)理。目前烘幹(gàn)過程常用(yòng)的廢氣處理(lǐ)措施有(yǒu):蓄熱式熱力氧化技術(RTO)、蓄熱式催化燃燒技術(RCO)、TNV回收式熱力焚燒係統
2.1.1蓄熱式熱力氧化技術(RTO)
蓄(xù)熱式熱氧化器(RegenerativeThermalOxidizer,簡稱RTO)是一種用於處理中(zhōng)低濃度揮發性有機廢氣(qì)的節能型環保裝置。適用於大風量、低濃度,適用於有機廢氣(qì)濃(nóng)度(dù)在100PPM—20000PPM之間。其操作費用低,有機廢氣濃度在450PPM以上時,RTO裝置不需添加輔助(zhù)燃料;淨化率高,兩床式RTO淨化率能達到(dào)98%以上,三床式RTO淨化率能達到99%以上,並且不產生NOX等二次汙染;全(quán)自動控(kòng)製、操作簡單;安全性高。
蓄熱式熱氧化器(qì)采用熱氧化法處理中低濃度的有機廢氣,用陶(táo)瓷蓄(xù)熱床換熱器回(huí)收熱量。由陶瓷(cí)蓄熱床、自動控製閥、燃燒室(shì)和(hé)控(kòng)製係統(tǒng)等組成。主(zhǔ)要特征是:蓄熱床底部的自動控製閥分別與進氣總管和排氣(qì)總管(guǎn)相(xiàng)連,蓄熱床通過換(huàn)向閥交(jiāo)替(tì)換向,將(jiāng)由燃燒室(shì)出來的高溫氣體熱量蓄留,並預熱進入蓄熱床的有機廢氣,蓄熱床采用陶瓷蓄熱(rè)材料吸收、釋放熱量;預熱到(dào)一(yī)定溫度(≥760℃)的(de)有機廢(fèi)氣在燃燒(shāo)室燃(rán)燒(shāo)發生氧化反應,生成二氧化碳和水,得到淨化。典型(xíng)的兩床式RTO主體結構一個燃燒室(shì)、兩個(gè)陶瓷填(tián)料床和四個切換閥組成(見下圖)。該裝(zhuāng)置中的蓄熱式陶瓷填充床換熱器可使熱能得到(dào)大限度的回收,熱回(huí)收率大於95%;處理有機(jī)廢氣時不用(yòng)或使用很少的燃料(liào)。
優點:在處理大流量低濃度的有機廢氣時,運行成本非常低。
缺點:較高的一次性投資,燃燒溫度較(jiào)高,不適合處(chù)理高濃度的有機廢氣,有很多運動部件,需要較多的維護工作(zuò)。
2.1.2蓄熱式催化燃燒技術(RCO)
蓄熱式催化燃燒裝置(RegenerativeCatalyticOxidizer簡稱RCO)直接應(yīng)用於中高濃度(1000mg/m3—10000mg/m3)的有機廢氣淨化。RCO處(chù)理(lǐ)技術特別適用於熱回收率需求高的場合,也適用於(yú)同一生產線上,因產品不(bú)同,廢(fèi)氣成分(fèn)經常發生變化或廢氣濃(nóng)度波動較大的場合。尤其適用於需要熱能回(huí)收的企業或烘幹線廢氣(qì)處理,可將能源回收用(yòng)於烘幹線(xiàn),從而達到(dào)節約能源的目的。
蓄熱式催化燃燒治理技術是典型的(de)氣-固相(xiàng)反應,其實質是活性氧參與的深度氧化作用。在催化氧化過(guò)程中,催化劑表麵的吸(xī)附作用使反應物分子富集於催化劑表麵,催(cuī)化劑降低活化能的作(zuò)用加快了氧化反應的進行,提高了氧化反應的速率。在(zài)特定催化劑的作用下,有機物在較低的起燃溫度(dù)下(250~300℃)發生無焰氧(yǎng)化燃燒(shāo),氧化(huà)分解為CO2和水。並放出大量熱能。
RCO裝置主要(yào)由爐體、催化(huà)蓄熱體、燃燒係(xì)統、自控係統、自動閥門等幾個係統構成。在工業生產過程中(zhōng),排放的有機尾氣通過引風機進入設備的旋轉閥,通(tōng)過選轉閥將進口氣體和出(chū)口氣體完全分開。氣體首先通過陶瓷材料層1預熱後發(fā)生熱量的儲備和熱交換,其溫度(dù)幾乎達到催化層進行催化(huà)氧化所設定的溫度,這時其中部分汙染物(wù)氧(yǎng)化分解;廢氣繼續通過加熱區(可采(cǎi)用(yòng)電(diàn)加熱方式(shì)或天然氣加熱方式)升(shēng)溫,並維持在設定溫度;其(qí)再進入催化層完成催化氧化反應,即反應生成CO2和H2O,並釋放大量的熱量,以達到預期的處理效果。經(jīng)催化氧化後(hòu)的氣體進入陶(táo)瓷材料層2,回收熱能後通過旋轉閥(fá)排放到大氣中,淨化後排氣溫度僅略高於廢氣處理(lǐ)前(qián)的溫度。係統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉、自動切(qiē)換。通過旋轉閥工作,所有的陶瓷填充層(céng)均完成加(jiā)熱、冷卻、淨化的循環步驟,熱量(liàng)得以回收(shōu)。
優點(diǎn):工藝流程簡單、設備緊湊、運行可靠;淨化效率高,一般(bān)均(jun1)可達98%以上;與RTO相比(bǐ)燃燒溫度低;一次性投(tóu)資低,運行費(fèi)用低,其熱回收(shōu)效率一般均可達85%以上;整個過程(chéng)無廢水產生,淨化過程不產生NOX等二次汙染;RCO淨化(huà)設備可與烘房(fáng)配套使用,淨化後(hòu)的氣體可直(zhí)接回用到烘房利用(yòng),達到節能減排的目的(de);
缺(quē)點:催化燃燒裝置(zhì)僅適用含低沸點有機成分、灰分含量低(dī)的有機廢氣的處理,對含油煙等粘性物質的廢氣處理則不宜采用,催(cuī)化劑宜中毒;處(chù)理有機廢氣濃度(dù)在20%以下(xià)。
2.1.3TNV回收式(shì)熱力焚燒係統
回收式(shì)熱力焚燒(shāo)係統(德語ThermischeNachverbrennung簡稱TNV)是利用燃氣或燃油直接燃燒加熱含有機溶劑(jì)的廢(fèi)氣,在高溫(wēn)作用下,有機(jī)溶(róng)劑分子(zǐ)被氧化分解為CO2和水,產生的高溫煙氣通過配套的多級換熱裝置(zhì)加熱生產過程需要的空氣或熱水,充分回收利用(yòng)氧化分解有機廢氣時(shí)產生的熱能,降低整個係統(tǒng)的能耗。因此(cǐ),TNV係統是生產過程需要(yào)大量熱(rè)量時,處理含有機溶劑(jì)廢氣高(gāo)效、理想的處理方式,對於新建塗裝生產線,一般采用(yòng)TNV回收式熱力焚燒係統。
TNV係統由三大部分組成:廢氣預熱及焚燒係統、循(xún)環風供熱係統、新風換熱係統。該係(xì)統中的廢氣焚燒集中供熱裝置是TNV的核心部分,它由爐體、燃燒室、換熱器、燃燒機(jī)及主煙道調節閥等組成。其工作過(guò)程為:用一台高壓頭風機將有機廢氣從烘幹室內抽出,經過(guò)廢氣焚燒集中供熱裝置的內置換熱器預熱後,到達燃燒(shāo)室內,然後再通過燃燒機加熱,在高溫下(750℃左右)將有機廢氣進行氧化分解,分(fèn)解後的有機廢(fèi)氣變成CO2和水。產生的(de)高溫煙(yān)氣通過爐內的換熱器和主煙氣管道排出,排出的煙氣(qì)對烘(hōng)幹室的循環(huán)風進行加熱,為烘幹(gàn)室提供所需的熱量。在係統末端設置新風換(huàn)熱裝置(zhì),將係統餘熱進行後(hòu)回收,將烘幹室補充的新風用煙(yān)氣加熱後送入烘幹室。另外,在(zài)主煙(yān)氣管道上還設置有電動調(diào)節閥(fá),用於調節裝置(zhì)出口的煙氣溫度,終排放(fàng)的煙(yān)氣溫度可以控製在160℃左右。
廢氣焚燒(shāo)集中供熱裝置的(de)特點包括:有機廢氣在燃燒室的逗留時間為1~2s;有機廢氣分解率大於99%;熱回收率可達(dá)76%;燃燒器(qì)輸出的調節比可達26∶1,高可達40∶1。
缺點:在處理低濃度有機廢氣時,運行成本較高;管式熱交換器隻(zhī)是在連續運行時(shí),才有較長的壽命。
2.2噴漆室、晾幹室有機(jī)廢氣的治理方案
噴漆室、晾幹(gàn)室排出(chū)的氣體為低濃度、大流量常溫廢氣,汙染物的主要組成為(wéi)芳香烴、醇醚類、酯(zhǐ)類有機溶劑。目前,國外(wài)較為(wéi)成熟的方法是:先將有機廢氣(qì)濃縮以減少需處理的有機廢氣總量,先(xiān)采(cǎi)用吸附法(活性碳或沸(fèi)石作(zuò)吸附劑)對低濃度常溫噴漆廢氣(qì)進行吸附,用高溫(wēn)氣體(tǐ)脫附,濃縮的廢氣采用催化燃(rán)燒或蓄熱式熱力燃燒的方法進行處理。
2.2.1活性炭吸附--脫附淨化裝置(zhì)
采用蜂窩(wō)狀活性炭為吸(xī)附劑,結合吸附淨化(huà)、脫附再生並濃縮VOC和(hé)催化燃燒的原理,即將大風量、低濃度的有機廢(fèi)氣通過蜂窩狀活性炭吸(xī)附以達(dá)到淨化空氣的目的,當(dāng)活(huó)性炭(tàn)吸附飽和後再(zài)用(yòng)熱空(kōng)氣脫附使活性炭得到再生,脫附出(chū)濃縮的有機(jī)物被送往催化燃燒床進行催化燃燒(shāo),有機物被氧化成無(wú)害的CO2和H20,燃燒後的熱廢(fèi)氣通過熱交(jiāo)換器加熱冷空氣,熱交換後降溫的氣體部分排放,部分用於蜂窩狀活性炭的脫(tuō)附再(zài)生,達到廢熱利用和節能的目的。整套裝置由預(yù)濾器、吸附床、催化燃燒床、阻燃器(qì)、相關的風機、閥門等(děng)組成。
活性(xìng)炭吸附--脫附淨化裝置根據吸附和催化燃燒兩個(gè)基本原理設計,采用雙氣(qì)路(lù)連續(xù)工(gōng)作,一個催化燃燒室,兩(liǎng)個吸附床交替使用。先將有機廢氣用活性炭吸附,當快達(dá)到飽和時停止吸附,然後用熱氣流將有機物從活性炭(tàn)上脫附下來使(shǐ)活性炭再生(shēng);脫(tuō)附下來的有(yǒu)機物已被濃(nóng)縮(濃度較原來提高幾十倍)並送往催化燃燒室催化燃燒成二氧化碳及水蒸氣排出。當有機廢氣的濃度達到2000PPm以(yǐ)上時,有機廢氣在催化床可維持自(zì)燃,不用外加熱。燃燒後的尾氣一部分排入大(dà)氣,大部分被送往吸(xī)附床,用於活性炭再生。這樣可(kě)滿足燃燒和吸附所(suǒ)需的熱能,達到節能的目(mù)的。再生後的可進入下次吸附;在脫附時,淨化操作可用另一個吸附床進行(háng),既適合於連續操作,也適合於間斷操作。
技術性能及特點:性能穩定,結構(gòu)簡便,安全可靠,節能省力,無二次汙染。設備占(zhàn)地麵積小,重(chóng)量輕(qīng)。極適用於大風量下(xià)使用。吸附有機物廢氣的活性炭床,用催(cuī)化燃燒(shāo)後的廢氣進行脫附再生,脫(tuō)附後的氣體再(zài)送催化燃燒室進行淨化,不需外部能量,節能效果顯著(zhe)。缺點是,活性炭使用壽命短,運行成本高。
2.2.2沸石轉輪(lún)吸附--脫附淨(jìng)化裝置
沸石的主要成分為:矽、鋁,具有吸附能力,可作為吸附(fù)劑使用(yòng);沸石轉輪就是利用沸石特定(dìng)孔徑對於有機汙染物具有吸附、脫附能力的特性,使原本具低濃度、大風量的VOC廢氣,經沸石轉輪濃縮轉換成小風量、高濃度的(de)氣體,可以(yǐ)降低後端終處理設備的運行成本。其裝置特性適合處(chù)理大流量、低濃度、含多種有機成分的廢氣。缺點是前期投資高(gāo)。
沸石轉輪吸附-淨化裝(zhuāng)置是一種可連續進行吸附(fù)和脫附操作的(de)氣體(tǐ)淨化裝(zhuāng)置。沸石轉輪兩側由特製(zhì)的(de)密(mì)封裝置分(fèn)成三個區域:吸附區、解吸(再生)區及冷卻區域。該係統的工作過程是:沸石轉輪以較低的速度連(lián)續轉動,循環通過吸附區和解吸(再生)區及冷卻區域;低濃度、大風量的廢氣連續不斷地通過轉輪的吸(xī)附區(qū)時,廢氣中的VOC被轉輪的沸石吸附,被吸附淨化後的(de)氣(qì)體直(zhí)接排放;輪子吸(xī)附的有機溶劑隨著轉輪的轉動被送到解吸(再生)區,再用小風量熱風連續地通過解吸區(qū),被吸附到轉輪上的VOC在解吸區受熱脫附實現再生,VOC廢氣(qì)隨熱風一起排出(chū);轉輪轉至冷卻區(qū)域進行冷卻降溫後可重(chóng)新進行吸附,隨著轉輪(lún)的不(bú)斷轉動,吸附、解吸、冷卻循(xún)環進行(háng),確保廢氣處理持續穩定的運行(háng)。
沸石轉輪裝置實(shí)質上是一個濃縮器,經過轉(zhuǎn)輪處理(lǐ)後的含有機溶劑的廢氣被分成兩個(gè)部分:可以直接排放的潔淨空氣和含(hán)高濃(nóng)度有機溶劑(jì)的(de)再(zài)生空氣。可(kě)以直接排放的潔淨空氣(qì),可以進入噴漆空調(diào)通風係統進行循環使用;高濃度的VOC氣體,其濃度大約為進入係統前VOC濃度的10倍左右,濃縮後的氣體再通過TNV回收式熱力焚燒係統(或其他設備)進行高溫焚燒處理,焚燒產生(shēng)的熱(rè)量分別為烘(hōng)幹室供熱和(hé)沸石轉輪脫附供熱,熱量被充分利用,達到節能減排的效果。
技術性能(néng)及特點:結(jié)構簡單,維護方便,使用壽命長;高吸(xī)、脫附效率,使原本高風量、低濃度的VOCs廢(fèi)氣,轉換成低風量、高濃度的廢氣,降低後端終(zhōng)處理設備的成本;沸石轉輪吸附VOC所產生(shēng)的壓降極低,可(kě)大大減少電力能耗;整體(tǐ)係統采預組及模塊化設計,具備了小的空間需求,且提供了持續性及無人(rén)化的操(cāo)控模式;經過轉輪濃縮後的廢氣,可達到國(guó)家排放標準(zhǔn);吸附劑使用不可燃性疏水沸石,使(shǐ)用更安全;缺(quē)點是一次性投資較高。


3、結語
 
減少塗裝公害既(jì)是塗裝技術發展方(fāng)向,也是塗裝行業(yè)的責任。隨著國內對環境質量的要求不斷提高,揮發性有機廢氣的治理工作正逐步開展。對汽車塗裝廢氣,應根據不同特點,分析不同處理方法的處(chù)理效果與處理成本,采取切實有效的技(jì)術方法處(chù)理,滿足排放標準,保護(hù)地球環境,創建和諧(xié)社(shè)會。標準集團(香港)有限公司專業提供除塵布袋、工業(yè)廢(fèi)氣處(chù)理設備、VOCs治理回收循環再利用設(shè)備(bèi)及其技術,幫助企(qǐ)業做好環保節能減排,詳(xiáng)細方案可隨時來電谘詢。
 
 
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