涂装生产线上的VOCs治理技术解析

前沿导读

为了减少VOCs的排放量，汽车企业在应用喷涂机器人、提高水性漆使用量、采用高固体分溶剂型涂料、回收有机溶剂、处理烘干系统废气等方面做了努力，但由于清漆仍无水性涂料、法规日趋严格等因素，部分企业的VOCs排放仍会超标，因此需要对喷漆室废气在排放前进一步处理。



喷漆室废气处理方案

汽车涂装产生的有机废气特点是废气量大，VOCs浓度较低，如果直接采用热力焚烧氧化处理燃料消耗很大，不环保经济，目前行业应用较多的净化方法是转轮吸附浓缩及热力焚烧系统，热力焚烧一般有2种形式，回收式热力焚烧系统(TNV)和蓄热式热力焚烧系统(RTO)，系统利用“吸附→脱附→浓缩焚化”等3个连续过程，处理高流量、低污染物浓度及含多种VOCs的废气。废气处理系统包括空气预热干燥段、空气过滤器、沸石浓缩转轮(废气浓缩比为(10~15)∶1)、加压风机(变频)、解附气体预热器、废气焚烧炉、内部管道系统、支撑钢构及电控系统等。



针对涂装车间VOCs排放现状和废气排放量，提出的喷漆室废气处理方案为：驾驶室涂装线、塑料件涂装线、总装车间底盘整体喷漆涂装线分别增加废气处理量为370000m3/h、420000m3/h、480000m3/h的转轮吸附浓缩及热力焚烧系统系统，以及相应的风机改造、相关排风管道改造、补加电动联动风阀、补加相关电控等。

△技术推广
废气浓缩焚烧系统的工艺流程



废气浓缩焚烧系统主要由吸附浓缩转轮和热力焚烧系统组成。转轮由若干单元拼接而成，每个单元由沸石吸附介质和卷制烧结而成的陶瓷基体组成，沸石吸附介质即疏水性沸石分子筛膜是吸附VOCs的关键。转轮上有耐高温柔软材料制成的密封垫，用于分开处理废气及处理后释出干净气体。密封垫将蜂巢状沸石转轮隔离产生吸附区与脱附区，为提升转轮的吸附处理能力，在两区之间加一冷却区，吸附区面积较大，脱附区与冷却区面积较小，有时为特殊需求也可分为更多的串联区。吸附转轮由一组电动驱动，转轮转动可变频控制，控制为2~6r/h。值得注意的是，转轮厂家通常需要根据废气中的污染物成分来配制转轮，并通过输入浓缩比、转轮转速等运行参数以及进气湿度、进气浓度、进气流速等参数计算得出转轮最佳运行条件。

热力焚烧一般有2种形式，回收式热力焚烧系统(TNV)和蓄热式热力焚烧系统(RTO)。我公司驾驶室涂装线、塑料件涂装线废气浓缩焚烧系统采用TNV形式，总装车间底盘整体喷漆涂装线采用RTO形式。

这里以底盘整体喷漆线转轮吸附浓缩及蓄热式热力焚烧系统(RTO)为例介绍其工作原理和工艺流程。喷漆室温度为20~35℃，喷漆室排放的有机废气经过水旋结构处理后，排放出的废气相对湿度能达到100%，而沸石转轮的最佳吸附条件为温度40℃、相对湿度75%，需要通过干燥风机向混风箱内引入冷却风(温度110~140℃)，调节引入风量的大小，实现对废气温度、湿度的调节，达到沸石转轮工作的最佳条件。废气经过混风箱调节后，由于喷漆室废气中存在会导致沸石转轮阻塞和失效的杂质、颗粒物等，为保证转轮吸附效率和使用寿命，对喷漆室废气进行过滤处理后才能进入系统。

废气经过两道过滤(T4、F9过滤器)后进入疏水性沸石所组成的转轮，VOC被吸附在转轮的吸附区上，经过处理后的洁净气体在洁净风机的作用下排入烟筒，最终进入大气。脱附区的气体来源于室外新风，新风经板式换热器和混风器2次加热，在混风器内引入RTO上室体的气流，调节脱附气体温度，达到脱附要求的180~220℃，板式换热器的作用是充分利用RTO系统产生的余热，实现对能源利用的最大化。在高温作用下，有机分子气体与沸石分子间的范德华力和静电吸引力被破坏，VOC脱附，脱附后的废气污染物浓为初始浓度的5~20倍，在废气风机的作用下，进入RTO系统进一步焚烧处理，焚烧温度在760℃以上，使废气中的VOC彻底分解为水和二氧化碳，焚烧处理后的洁净气体高空排放。

RTO系统的工作原理

底盘整体喷漆线废气浓缩焚烧系统RTO的核心是氧化室和蓄热室，分别提供氧化反应所需要的反应时间和温度条件，RTO设备主要由上室体、下室体、风阀、加热系统、风机、超温泄放装置等组成。利用陶瓷热交换填料的热特性快速吸收热气(燃烧处理后的净化气)的热量，用于冷气的升温，填料交替性地分别与热气或冷气相互接触，降低燃料的消耗量，节约能源。RTO设备共有3个蓄热室，在下室体通过切换阀的动作，使上室体3个蓄热室轮流处于进气放热、吹扫净化、排气蓄热状态，循环往复，连续工作。

RTO系统包括停机模式、吹扫模式、升温模式、待机模式、废气处理模式5个状态。在由于停机、故障等因素造成停机之后，系统将回到初始位置，再次启动RTO，首先进入吹扫模式，吹扫掉整个系统的可燃气体，吹扫结束后系统自动转换到加热模式，利用新鲜空气燃烧加热到系统运行温度，随后系统进入待机模式，等待进行废气处理，当废气引入信号被激活，同时RTO系统准备完成时，RTO进入废气处理模式，开始处理脱附后的高浓度废气。