汽车涂装车间喷涂废气处理的建议

张冬军

【摘 要】汽车涂装车间生产过程中会产生大量的废气，这不仅对生态环境造成破坏，还会威胁人们的生命安全。下面文章就对汽车涂装车间喷涂废气处理展开分析和探讨，希望能够尽量缓解我国汽车涂装过程中所产生的废气污染问题，为人们提供一个和谐、健康的生态环境。

【关键词】汽车涂装；涂装车间；车间喷涂；废气处理

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，现在人们越来越关心我们赖以生存的地球。近两年，汽车整车厂周围的居民投诉量与日俱增，国家出台了新环保法、大气保护法等，部分地区地方标准相继出台，环境保护已然提升到了国家发展战略层面的新高度。为支撑国家重点区域大气污染防治“十二五”规划，我司作为环保急先锋，立即着手对汽车整车涂装车间有机废气VOC进行治理。有机污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同，常用的有：冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法等。涂装生产线喷漆室排放气体主要为烃类、醇类、酯类、丙二醇类、二甲苯等物质等。

一、废气处理设备简介

废气处理设备工作原理：车间废气调温调湿后经过滤器过滤，送到转轮进行浓缩过滤排放，用高温空气对吸附在转轮上的VOC进行高温脱附，脱附后高浓度气体在高温环境下进行焚烧处理。汽车涂装车间是废气产生的主要来源，目前普遍采取的废气处理方式是沸石轉轮浓缩和高浓度VOC焚烧处理方式。现场一般采用“沸石浓缩转轮+TAR”和“沸石浓缩转轮+RTO”的设备形式。根据涂装车间废气量、废气浓度及场地的约束，现场布局形式各不相同。

二、涂装工艺现状

汽车制造厂四大工艺车间中，涂装车间的工艺流程最长、技术最复杂、自动化程度最高，同时三废的排放量也最大。涂装车间的能耗占60%、VOC排放占95%、CO2排放占60%。因此降低涂装车间的VOC排放量，就能有效降低整车制造厂的VOC废气排放水平。涂装工艺过程包括前处理、电泳、PVC、色漆、清漆、空腔注蜡等，其中色漆和清漆喷涂中使用量最大的一类油漆材料为芳香烃溶剂，此外酯类、醇类和酮类溶剂使用量较多，是涂装车间VOC的主要来源，并通过喷漆和烘干工序产生排放。传统油漆喷涂包括三道工序，依次为中涂、底漆和清漆喷涂。随着技术改进、工艺优化以及材料性能提升，中涂工序逐渐被取消。底漆材料分为溶剂型漆和水性漆，基本成分包括溶剂、树脂、颜料和添加剂，但各成分所占比例不同。我国汽车行业在水性漆技术的发展上虽然落后于国外，但随着环保法规的日趋严厉，为满足环保要求，溶剂型漆逐渐被水性漆取代。目前国内车企新建涂装车间的色漆喷涂均采用水性漆。我国在1996年颁布了《GB16297-1996大气污染物综合排放标准》，规定了33种大气污染物（包括VOC）的排放限值。

三、汽车涂装车间喷涂废气处理

（一）活性碳吸附+催化燃烧法

含有机物的废气经风机的作用，经过漆雾过滤器再经过活性炭吸附层，有机物质被活性炭特有的作用力截留在其内部，洁净气体排出；经过一段时间后，活性炭达到饱和状态时，停止吸附，此时有机物已被浓缩在活性炭内。催化净化装置内设加热室，启动加热装置，进入内部循环，当热气源达到有机物的沸点时，有机物从活性炭内脱附出来，进入催化室进行催化分解成CO2和H2O，同时释放出能量。利用释放出的能量再进入吸附床脱附时，此时加热装置完全停止工作，有机废气在催化燃烧室内维持自燃，尾气再生，循环进行，直至有机物完全从活性炭内部分离，至催化室分解。活性炭得到了再生，有机物得到催化分解处理，理论设计处理效率约为90%。

（二）沸石转轮浓缩法

沸石转轮部分依据功能分3个区—吸附区、脱附区、冷却区。驱动电机通过链条传动带动转轮旋转，通过调整转轮的转速调整沸石转轮的处理效率。吸附区将车间废气进行过滤处理，利用沸石转轮的吸附性将废气中的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、异丙醇和醚类等吸附在转轮中，达标气体经过滤后直接排放；转轮脱附区在200℃左右高温风反吹作用下转轮中沸石分子与VOC分子间的范德华力和静电吸引力被破坏，VOC被浓缩成原来5～20倍的高浓度气体；冷却区通过低温风将转轮温度冷却下来进行下一阶段的废气吸附。

（三）废气燃烧回收热炉

废气燃烧回收热炉能够将废弃输送至预热器进行热量交换，废气经过加热以后逐步分解为二氧化碳和水，并且利用废弃燃烧回收热力炉所产生的热量新鲜空气加热，能够使得排烟温度减少至240度以下。废气燃烧回收热力炉能够将有机废气的处理与向涂装车间提供热能两者合一，既能够保障涂装车间废气的处理，也能够为装车间工艺提供热量，达到节能减排的目的，并且节约投资成本。就单一设备来说，废气燃烧回收热力炉能够将自身产生的热量提供给其他设备使用，使得节能与环保之间相互结合，并且在设备运行过程中，方便对设备进行控制和利用。为了提高热量利用效率，可采用多级热力回收的方式，并且维护成本比较低，具有极强的绿色经济与环保作用，在未来拥有广阔的市场发展前景。

（四）废气的除湿、预过滤处理法

高湿度废气对于沸石转轮的吸附效率有着直接的影响。根据实际生产中的应用和多次试验，废气的相对湿度低于80%时，沸石转轮对VOCs的吸附效率可稳定保持在90%以上，但当废气相对湿度大于90%时，对于某些VOCs组分，沸石转轮的吸附效率下降至80%左右。若使用水性涂料，废气中实际相对湿度可能过高，因此，为保证废气中相对湿度低于80%，可将废气温度提高从而降低废气的相对湿度。通常车辆涂装VOCs废气处理系统，入口废气温度约30℃，如果入口温度提高约2℃，大约可使入口废气的相对湿度降低15%。因此，即使车间废气的相对湿度达到100%，进入转轮时的相对湿度也可降低至85%以下，但在实际的工业化应用中，宜将进入沸石转轮的废气入口温度提高至较车间混合废气温度高3℃以上较为安全可靠。其次，由于车辆涂装废气中含有少量漆雾等颗粒杂质，为避免影响转轮的吸附效率，通常预过滤采用初、中、高效组合过滤技术用于除颗粒杂质，但预过滤设计应尽量减少中、高效过滤器的更换频次，以降低设备的运行成本。

（五）沸石浓缩转轮+焚烧法

沸石浓缩转轮+高温焚烧法采用沸石转轮将大风量，低浓度废气转化为高浓度低风量气体，从而能选择较小的焚烧炉对高浓度有机废气进行焚烧。在低温条件下，有机废气通过沸石转盘，有机物被吸附在沸石转盘上，分出一部分气流量（约1/20）进入冷却区，冷却区气体进入换热器被加温到180℃到200℃，然后高温气体反向回到沸石转盘，将有机物脱附下来，浓度可做到原来的25倍以上。在700℃-800℃温度下，将浓缩后的有机废气裂解为清洁的CO2和H2O，从而到达无害化排放。废气通过提升阀被提升到燃烧室进行燃烧，有机物处理效率99%以上。

四、结语

环保已成为我国现阶段汽车涂装工业的发展趋势，也必将为我们带来巨大的社会效益。目前我司选择的沸石浓缩转轮+焚烧方式是世界一流的涂装喷漆室废气处理工艺，具有安全、高效、高热能利用率，废气排放可以满足最为苛刻的欧洲环保标准。

【参考文献】

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[2]张金妹.浅谈汽车涂装有机废气处理方法[J].现代涂料与涂装，2015（12）：65-67.

[3]吴涛.汽车涂装面临的挑战及其技术发展动态.汽车工艺与材料，2014（1）.1-5