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涂裝行業

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我國機械產品噴涂通常采用的是溶劑型涂料,每年可造成近350萬噸的揮發性有機化合物(VOCs)排放到大氣環境中,污染浪費非常嚴重。


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涂裝相關研究報告

生產和應用過程中會造成環境危害:如VOC排放、甲醛及重金屬殘留、游離TDI揮發等。我國已經制定了一系列強制性的涂料國標,其中僅2009年就制修訂了以《GB24408-2009建筑用外墻涂料中有害物質限量》為代表的5個強制性涂料標準。在這樣監管嚴格的形勢下,加強涂料技術創新、開發升級環保涂料是發展的大勢所趨。同時對使用常規溶劑涂料的用戶需加強VOCs處理技術創新。

我國涂裝工藝及設備發展較快。在環保、節能減排和資源利用率方面差距較大。很多涂裝線VOC排放量不達標,我國雖是汽車生產大國,但還不是強國,汽車涂裝也不例外。

1.汽車涂裝生產過程中所產生的揮發性有機化合物(簡稱VOCs)的排放,是大氣污染防治的重點,國家及地方環保部門針對汽車生產的特殊性,出臺了越來越嚴格的排放標準。2015版江蘇省《表面涂裝(汽車制造業)揮發性有機物排放標準》中明確規定:汽車涂裝生產線的噴漆室和烘干室應安裝VOCs污染治理設備,且烘干室VOCs廢氣處理效率應當在90%以上,并對涂裝VOCs排放限值做出了明確規定


(見表一):


表一 排氣筒VOCs排放限值

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2 汽車涂裝VOCs排放概算

汽車涂裝生產中的VOCs來源于涂料中的溶劑,主要通過噴漆、油漆晾干(水性漆預烘干)和烘干工序產生排放。烘干工序產生的有機廢氣,由于VOCs濃度和溫度較高,可直接進入焚燒爐(TNV)或者蓄熱式熱力焚化爐(RTO)處理,凈化率可達到98%以上。而噴漆室排出的廢氣,由于風量大、VOCs濃度低、濕度大,常規的過濾、吸附等工藝措施難以有效處理,目前,國內大多數的汽車涂裝車間都不作處理,與晾干區的廢氣一起經集中排氣筒,直接高空排放。

以生產節拍為16JPH,采取3C2B水性漆工藝的廂式商用車涂裝為例,中涂漆及底面漆為水性漆,罩光清漆為1K溶劑型。水性漆預烘干產生的廢氣直排,清漆晾干區的排風補至噴漆室循環利用,再與噴漆室的廢氣一起經集中排氣筒排放;中涂及面漆烘干區廢氣經RTO凈化處理后排放。其VOCs排放速率概算見表二;噴漆室風量及VOCs排放濃度概算見表三:

表二 涂裝VOCs排放速率概算

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 表三 噴漆室風量及VOCs排放濃度概算

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根據概算:集中排氣筒的VOCs排放速率36.6Kg/h,排放濃度76.2mg/m3,均超過了排放標準。其中清漆噴漆室及晾干區的VOCs排放量達到了31.4Kg/h,占到了排放總量的86%。由此可見,即使采取水性漆工藝,使用常規配套的溶劑型清漆,仍具有較多的VOCs排放,為了達到排放要求,需要對清漆噴涂段的廢氣進行凈化處理。

目前,對于大風量、低濃度的有機廢氣,常規有效的方法是通過蓄熱式熱力焚化爐(RTO)來進行處理。其工作原理是:系統將有機廢氣加熱升溫至750℃以上,在燃燒室內停留0.7~1.0s,使廢氣中的有機污染物氧化分解,成為無害的C02和H2O。廢氣燃燒產生的熱量被蓄熱體“貯存”起來,用于預熱新進入的有機廢氣,從而節省廢氣升溫所需要的燃料消耗,降低運行成本。RTO的處理風量一般低于100000m3/h,廢氣VOCs處理濃度為1000~20000mg/m3,當廢氣濃度低于1500mg/m3時,廢氣燃燒產生的熱量較少,設備需額外增加較多的燃料消耗,用于對新進入的有機廢氣升溫。而需處理的清漆噴涂段廢氣總排風量達到176000m3/h,VOCs濃度僅有178.6mg/m3,由此可見,RTO設備并不直接適用于這樣的廢氣處理。

近年來,一種適合處理高流量(大風量)、低濃度、高濕度、多成分VOCs廢氣的凈化設備——沸石轉輪濃縮系統,在歐美及日本等經濟發達國家的汽車涂裝廢氣處理方面取得了較多的應用和良好的效果。

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系統設備由兩大主要部分所組成,即疏水性沸石轉輪串連蓄熱式焚化爐。它的工作原理是利用沸石分子篩所具備的的高吸附性能,對有機廢氣進行吸附濃縮,再由RTO設備凈化處理濃縮后的有機廢氣。

全套設備主要由以下部分組成:廢氣過濾器、沸石轉輪、排氣風機、RTO焚化系統、熱交換器、自動控制系統。

目前,大型號的單只沸石轉輪,廢氣處理量可達到100000m3/h,能夠將廢氣中的VOCs濃度提高5~20倍。

沸石濃縮轉輪系統特別適用于處理大風量、低濃度的有機廢氣,凈化效率穩定、VOCs去除率達到90%以上。

轉輪低壓損、無吸附損耗、對于高沸點的揮發性有機氣體,也能夠能有效處理。

沸石轉輪由無機氧化物組成,具有不燃性,使用安全。

轉輪熱穩定性極高,反復通過加熱脫附來實現再生,理論使用壽命可達到10年左右。

濃縮后進入RTO處理的廢氣風量小,故可以與烘房共享一套RTO設備,減少了設備投資,降低了RTO運行能耗。

沸石轉輪可適應較高濕度的有機廢氣吸附,對于濕式噴漆室廢氣處理,可減少除濕的設備投資及運行能耗。

可采取單只或多只轉輪并聯組合的方式,以適應不同風量的廢氣處理。

我公司借鑒國外先進的工藝技術,經多年研發,對材料改進,創造出國內首臺真正意義上的濃縮轉輪

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除了有技術之外,還有足夠的VOCs治理經驗,面對含有任何成分的廢氣,都能做出精準完善的方案,確保方案的可執行性,并且達標排放。

隨著國家對大氣污染防治的要求越來越嚴格,汽車涂裝VOCs排放限值必然將逐年下調,對于涂裝噴漆室廢氣排放的治理迫在眉睫。沸石濃縮轉輪技術,是現有技術條件下,處理大風量、低濃度、高濕度有機廢氣的選擇,在汽車涂裝廢氣治理中的應用將會越來越廣泛。


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