噴漆涂裝廢氣成分分析:
1.噴漆廢氣的形成及主要成分
噴漆工藝廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電氣設(shè)備、家電、船舶、家具等行業(yè)。
噴漆原料——油漆涂料由不揮發(fā)份和揮發(fā)份組成,不揮發(fā)份包括成膜物質(zhì)和輔助成膜物質(zhì),揮發(fā)份稀釋劑是用來稀釋油漆,達(dá)到漆物表面光滑美觀的目的。
油漆噴涂過程中主要產(chǎn)生漆霧和有機(jī)廢氣污染,油漆在高壓作用下霧化成微粒,在噴涂時,部份油漆未到達(dá)噴漆物表面,隨氣流彌散從而形成漆霧;有機(jī)廢氣來自稀釋劑的揮發(fā),有機(jī)溶劑不會隨油漆附著在噴漆物表面,在噴漆和固化過程將全部釋放形成有機(jī)廢氣(有文獻(xiàn)報道可達(dá)上百種揮發(fā)性有機(jī)物,分別屬于烷烴、環(huán)烷烴、烯烴、芳香類化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物)。
2.汽車涂裝廢氣的來源與特性
汽車涂裝車間要對工件進(jìn)行漆前處理、電泳和噴漆。涂漆工序包括噴漆、流平和烘干,在這些工序中會產(chǎn)生有機(jī)廢氣(VOCs)及過噴漆霧,故而這些工藝都需要進(jìn)行噴漆房廢氣處理。
(1)噴漆室廢氣
為維持噴涂的作業(yè)環(huán)境,根據(jù)勞動安全衛(wèi)生法的規(guī)定,噴涂作業(yè)時,噴漆室內(nèi)應(yīng)連續(xù)換風(fēng),換風(fēng)速度應(yīng)控制在(0.25~1)m/s的范圍內(nèi)。噴漆室換風(fēng)排氣廢氣的主要組成為噴漆揮發(fā)的有機(jī)溶劑,其主要成分為芳香烴(三苯及非甲烷總烴類)、醇醚類、酯類有機(jī)溶劑,由于噴漆室的排風(fēng)量很大,所以排出的有機(jī)廢氣總濃度很低,通常在100mg/m3左右。另外,噴漆室的排氣中經(jīng)常還含有少量未處理*的漆霧,特別是干式漆霧捕集噴漆室,排氣中漆霧較多,可能成為廢氣處理的障礙,廢氣處理前必須預(yù)處理。
(2)晾置室廢氣
面漆在噴涂之后烘干之前,要進(jìn)行流平晾置,濕漆膜在晾置過程中有機(jī)溶劑揮發(fā),為防止晾置室內(nèi)有機(jī)溶劑聚集發(fā)生爆炸事故,晾置室應(yīng)連續(xù)換風(fēng),換風(fēng)速度一般控制在0.2m/s左右,排風(fēng)廢氣的成分與噴漆室排風(fēng)廢氣的成分相近,但不含漆霧,有機(jī)廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大,根據(jù)排風(fēng)量大小不同,一般在噴漆室廢氣濃度的2倍左右,可達(dá)到300mg/m3,通常與噴漆室排風(fēng)混合后集中處理。另外,調(diào)漆間、面漆污水循環(huán)水池也要排放類似的有機(jī)廢氣。
(3)烘干廢氣
烘干廢氣的成分比較復(fù)雜,除包含有機(jī)溶劑、部分增塑劑或樹脂單體等揮發(fā)成分,還包含熱分解生成物、反應(yīng)生成物。電泳底漆與溶劑型面漆烘干均有廢氣排出,但其成分與濃度差別較大。
噴漆廢氣的危害:
分析可知,來自噴漆室、晾置室、調(diào)漆間、面漆污水處理間的廢氣,為低濃度、大流量常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類、酯類有機(jī)溶劑。對照《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內(nèi),為應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)中排放速率要求,多數(shù)汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前排放標(biāo)準(zhǔn),但廢氣實(shí)質(zhì)上是未經(jīng)處理稀釋排放,一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達(dá)數(shù)百噸,對大氣造成的危害非常嚴(yán)重。
漆霧中的有機(jī)溶劑——苯、甲苯、二甲苯等屬強(qiáng)毒性溶劑,作業(yè)時散發(fā)至車間空氣中,工人經(jīng)呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒,主要引起中樞神經(jīng)及造血系統(tǒng)的損害,短期吸入高濃度(1500mg/m3以上)的苯蒸氣,即可引起再生障礙性貧血,經(jīng)常吸入低濃度的苯蒸氣也會引起嘔吐、神智不清等神經(jīng)癥狀。
上海噴漆車間廢氣處理設(shè)備廢氣處理方法選擇:
選擇有機(jī)的處理方法,總體上應(yīng)考慮以下因素:有機(jī)污染物的類型及其濃度、有機(jī)的排氣溫度和排放流量、顆粒物含量以及需要達(dá)到的污染物控制水平。
1、噴漆常溫的處理
來自噴漆室、晾置室、調(diào)漆間和面漆污水處理間的廢氣為低濃度、大流量的常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類和酯類有機(jī)溶劑。對照GB16297《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內(nèi),為應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)中的排放速率要求,多數(shù)汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前的排放標(biāo)準(zhǔn),但廢氣實(shí)質(zhì)上是未經(jīng)處理稀釋排放,一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達(dá)數(shù)百噸,對大氣造成的危害非常嚴(yán)重。
為從根本上減少廢氣污染物的排放,可以聯(lián)合利用幾種廢氣處理方法進(jìn)行處理,但大風(fēng)量的廢氣處理成本很高。目前,國外較為成熟的方法是,先將濃縮(用吸附-脫附轉(zhuǎn)輪將總量濃縮15倍左右),以減少需處理的總量,再采用破壞性方法對濃縮的廢氣進(jìn)行處理。國內(nèi)也有類似的方法,先采用吸附法(活性碳或沸石作吸附劑)對低濃度、常溫噴漆廢氣進(jìn)行吸附,用高溫氣體脫附,濃縮的廢氣采用催化燃燒或蓄熱式熱力燃燒的方法進(jìn)行處理。低濃度、常溫噴漆廢氣的生物處理方法正在研發(fā)之中,國內(nèi)現(xiàn)階段的技術(shù)尚不成熟,但值得關(guān)注。為真正減少涂裝廢氣公害,還需從源頭上解決問題,如采用靜電旋杯等手段提高涂料的利用率、發(fā)展水性涂料等環(huán)保涂料等。
2、烘干廢氣處理
烘干廢氣屬于中、高濃度的高溫廢氣,適合采用燃燒的方法處理。燃燒反應(yīng)都有3個重要參數(shù):時間、溫度、擾動,也即燃燒3T條件。廢氣處理的效率實(shí)質(zhì)上是燃燒反應(yīng)的充分程度,取決于燃燒反應(yīng)的3T條件控制。RTO可以控制燃燒溫度(820~900℃)和逗留時間(1.0~1.2s),并保證必要的擾動(空氣與有機(jī)物充分混合),的處理效率可達(dá)99%,并且廢熱率高,運(yùn)行能耗較低。日本及國內(nèi)的多數(shù)日資汽車廠通常采用RTO對烘干(底漆、中涂、面漆烘干)廢氣進(jìn)行集中處理。例如,東風(fēng)日產(chǎn)乘用車花都涂裝線采用RTO集中處理涂裝烘干廢氣效果很好,*排放法規(guī)要求。但由于RTO廢氣處理設(shè)備一次性投資較高,用于廢氣流量較小的廢氣處理時不經(jīng)濟(jì)。
對于已建成的涂裝生產(chǎn)線,需增加廢氣處理設(shè)備時,可采用催化燃燒系統(tǒng)和蓄熱式熱力燃燒系統(tǒng)。催化燃燒系統(tǒng)投資小、燃燒能耗低。
一般來說,采用把/鉑作為催化劑可將氧化大多數(shù)有機(jī)廢氣的溫度降到315℃左右。催化燃燒系統(tǒng)可以用于一般的烘干廢氣處理,特別適用于烘干電源采用電加熱的場合,存在的問題是如何避免催化劑中毒失效。從一些用戶的使用經(jīng)驗(yàn)來看,對一般的面漆烘干廢氣,通過增加廢氣過濾等措施,可以保證催化劑的壽命為3~5年;電泳漆烘干廢氣容易造成催化劑中毒,所以電泳漆烘干廢氣的處理應(yīng)慎重采用催化燃燒方式。
上海噴漆車間廢氣處理設(shè)備:
水噴淋+活性炭吸附脫附+冷凝回收法
利用噴淋塔除去漆霧和可溶于水的物質(zhì),再經(jīng)過干式過濾器,進(jìn)去活性炭吸附裝置,等活性炭吸附滿的時候,再脫附(脫附方法有蒸汽脫附、電加熱脫附、氮?dú)饷摳剑?,將處理后的廢氣吸附濃縮后冷凝,冷凝液經(jīng)分離回收有價值的有機(jī)物。該法用于濃度高、溫度低、風(fēng)量小的廢氣處理。但此法投資大、能耗高、運(yùn)行費(fèi)用大,噴漆廢氣中的“三苯”及其它廢氣濃度一般低于300mg/m3,濃度低,風(fēng)量大(汽車制造業(yè)噴漆車間的風(fēng)量常在10萬級以上),且由于汽車涂裝廢氣中有機(jī)溶劑的成分復(fù)雜,回收的溶劑難以處理利用,并易產(chǎn)生二次污染,所以涂裝廢氣處理中一般不采用此法。
洗滌塔
洗滌塔一般為立式噴淋洗滌填料塔,內(nèi)部噴頭和填料層交替分布。填料具有較大的比表面積,用于增加兩種流體間的接觸面積。廢氣由底部進(jìn)入,經(jīng)填料層和除霧器后,由頂部排出。液體被水泵送到噴頭噴出,向下降落,經(jīng)填料層回到水箱。廢氣中的雜質(zhì)粘附在填料上,后在水流作用下進(jìn)入水箱,達(dá)到截留目的。水箱中的雜質(zhì)需定期清理,污水需定期排放。
此處設(shè)立洗滌塔的目的主要是去除漆霧和降低氣溫。
活性炭
活性炭是一種多孔性的含碳物質(zhì),它具有高度發(fā)達(dá)的孔隙構(gòu)造,活性炭的多孔結(jié)構(gòu)為其提供了大量的表面積,能與氣體(雜質(zhì))充分接觸,從而賦予了活性炭所*的吸附性能,使其非常容易達(dá)到吸收收集雜質(zhì)的目的。就像磁力一樣所有的分子之間都具有相互引力。正 因?yàn)槿绱?,活性炭孔壁上的大量的分子可以產(chǎn)生強(qiáng)大的引力,從而達(dá)到將有害的雜質(zhì)吸引到孔徑中的目的。
不是所有的活性炭都能吸附有害氣體,只有當(dāng)活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)略大于有害氣體分子的直徑,能夠讓有害氣體分子*進(jìn)入的情況下(過大或過小都不行)才能達(dá)到很好的吸附效果。當(dāng)吸附載體飽和后需要再生處理。