汽車涂裝車間涂裝 廢氣處理系統規劃中,應滿足環保標準的前提下考慮相關設備的節能措施,如:車間噴漆室、閃蒸干燥室可采用循環風方式進行熱回收利用,廢氣焚燒裝置宜采用RTO設備。通過以上有效措施,可以減少廢氣處理量,提高廢氣中VOCs的濃度,降低系統的初期投資和運行能耗,提高噴漆質量 廢氣處理該系統的規劃具有一定的指導意義。
隨著國內工業的快速發展和人民生活水平的提高,國家政府和人民越來越重視環境問題,加大了對環境污染排放的控制力度。同時,環保和低碳是未來經濟增長的主要方式。中國把節能減排提到了戰略高度。
汽車涂裝和汽車制造業的污染源和能耗較大,涂裝車間的主要大氣污染物為VOCs、苯、二甲苯等,我國汽車涂裝行業的大氣污染排放經歷了三個階段,排放要求也越來越嚴格。隨著環保要求的提高,近20年來,汽車涂裝行業采用新型環保涂裝材料、新工藝、新設備,打造低VOCs、低碳、無害化的“綠色涂裝車間”。
2010年以來,隨著霧霾現象的嚴重,環境問題越來越受到重視。廣東、揚州、重慶、上海相繼出臺了《汽車制造(涂裝)大氣污染排放標準》。上海市規定,自2017年1月1日起,非甲烷總烴排放濃度限值不超過30mg/m3,單位涂裝面積VOCs排放量不超過35g/M2,并規定了其他相關排放指標。隨著地方標準的頒布,新建涂裝車間和已投產的涂裝車間需要對不合格的涂裝廢氣分別進行處理。目前,噴漆廢氣中VOCs的處理主要是通過沸石轉輪濃縮后送入氧化焚燒裝置進行處理, 廢氣處理該系統的主要能源需求是天然氣和電力。滿足環境保護要求的同時,對整個系統的節能措施進行規劃也是重要的研究課題。
1油漆 廢氣處理系統介紹
涂裝車間廢氣處理系統的工作對象是涂裝間廢氣,不符合排放標準。對于水性涂料車間,如果閃蒸干燥室的廢氣不符合排放標準,也可采用該系統進行處理。廢氣處理系統由三個子系統組成:廢氣過濾系統、沸石濃縮轉輪和熱氧化燃燒系統。其主要工作原理是:噴漆廢氣通過轉輪前,需要經過過濾系統進行多級過濾去除廢氣中的顆粒物,再通過沸石濃縮轉輪。通過轉輪后,廢氣量將濃縮到原來的1/8-1/25,廢氣中的VOCs濃度也增加到原來的8-25倍。VOCs濃度高的廢氣送氧化焚燒裝置730℃以上燃燒,最終形成清潔氣體排放。為保證沸石轉輪的處理效果,進口廢氣溫度不宜超過35℃。
經沸石轉輪系統處理后,廢氣的VOCs處理效率可達90%-95%,高濃度VOCs廢氣經熱氧化焚燒系統處理后,VOCs處理效率可達98.0%-99.5%。
2節能措施規劃與分析
廢氣處理系統的規劃中,噴漆室中使用循環風可以降低噴漆室的能耗,降低廢氣的處理能力,提高廢氣經轉輪濃縮后的濃度,從而降低廢氣處理系統的運行能耗。另外,閃蒸干燥室的熱回收利用、廢氣焚燒爐采用RTO設備、廢氣的熱回收利用等都是廢氣處理系統規劃中有效的節能措施。
2.1噴漆室循環風方式
目前國內先進的噴漆車間中,少數采用干噴漆室,干噴漆室一般采用循環風方式,但多數噴漆車間為濕噴漆室。濕式噴漆室多采用新風送風方式,即噴漆室各區域送風直接排至噴漆煙囪,特別是濕式噴漆室水性漆車間和噴漆室區域能耗大,廢氣的設備投資和運行能耗大治療裝置明顯增加。
規劃廢氣處理系統時,噴漆室可采用循環風技術。目前,濕式噴漆室內有兩種循環風方式。一是噴漆部分的循環風方式。其原理是將噴涂線調平補傷區域的送風回流到外噴涂機器人的噴涂段,以減少外噴涂段的新風量。該模式循環風量小,可適當減少噴漆室新風量,減少噴漆室向廢氣處理裝置排放的廢氣量。當外部噴涂段為機器人,內部噴涂段為手動時,通常使用。二是全循環空氣噴涂方式。噴漆線送風由新風空調和循環空調組成。室外噴涂和內噴涂機器人部分由循環空調供應。循環空調送風由調平段、補漆段、氣封段回風和外噴段排風的循環風組成。外噴涂和內噴涂均為機器人噴涂的情況下,可大大降低噴漆室和廢氣處理系統的投資和運行能耗。
2.2閃蒸干燥室熱回收利用
水性涂料車間油漆與清漆之間設有低溫閃蒸干燥室,排氣溫度一般為70℃-80℃。熱水或天然氣主要用于空氣加熱。車身涂裝完成后經過閃干室,大量含廢氣的VOCs通過循環排放到大氣中。經檢測,廢氣中VOCs含量已超過地方標準排放要求。如果直接送入廢氣焚燒系統進行燃燒處理,廢氣中VOCs濃度較低,將消耗大量天然氣。如果與來自噴漆室的廢氣混合,混合廢氣的溫度會更高,導致廢氣濃度轉輪故障。為了避免影響轉輪的使用壽命,降低閃蒸干燥區的能耗,可利用閃蒸干燥室排出的廢氣熱量對閃蒸干燥段的新鮮空氣進行加熱。
閃蒸干燥室廢氣溫度約80℃。閃蒸干燥新風經板式換熱器換熱后,閃蒸干燥新風溫度可提高20~30℃,熱能可循環利用。同時閃蒸干燥室廢氣溫度約為45℃-55℃。廢氣濃縮轉輪前與噴漆廢氣混合后,只有噴漆室的廢氣增加到2℃-4℃。該方法能有效降低混合廢氣溫度和混合廢氣相對濕度,避免廢氣濕度過高對沸石轉輪使用壽命的影響。
2.3廢氣焚燒爐的選擇
濃縮廢氣焚燒爐通常有兩種形式:RTO和焦油。其原理是通過高溫燃燒將廢氣中的VOCs分解成CO2和H2O,最終形成清潔氣體直接排放。由于RTO和tar設備的結構不同,其出口排放溫度也不同。RTO出口潔凈氣溫度可達110℃~130℃,焦油出口潔凈氣溫度可達320℃~350℃。通常,當使用RTO設備時,解吸氣體由獨立的加熱箱加熱。如果焚燒爐采用焦油設備,可利用焦油出口的高溫對解吸氣體進行加熱,使換熱后的潔凈氣體達到200℃—220℃。
通過比較RTO裝置和焦油裝置的最終排放溫度,可以降低廢氣處理系統的能耗。
2.4其他相關節能降耗措施
廢氣處理裝置安裝使用后,RTO排放的110℃-130℃高溫氣體大部分由車間直接排放。如果將氣體通過換熱器加熱到其他介質中,長時間后會換熱器中形成揮發性有機化合物的冷凝,導致換熱器的換熱效率降低,冷凝物處理困難。氣體可通過附近管道送至漆渣清除區,使漆渣干燥,降低漆渣含水率,降低漆渣處理成本。
另外,用內噴涂機器人代替人工噴涂是噴涂行業的發展趨勢。內噴涂機器人的噴涂率一般為45%-65%,手動噴涂的噴涂率為35%-40%。內噴涂機器人可以減少油漆材料的消耗。內噴機器人噴漆室風速為0.35-0.4m/s,手動噴漆室風速一般為0.5m/s,連續內噴機器人噴漆室比手動內噴室短,可采用全循環風方式,因此采用內噴涂機器人噴漆車,除了有效降低噴漆室的運行成本外,還大大降低了噴漆廢氣處理系統的投資和運行成本。
3規劃案例分析
以年產27萬輛的涂裝車間為例,車間采用水性漆3c2b工藝,清漆采用溶劑型漆,噴漆室采用濕噴漆室,送風新鮮。通過計算和檢測分析,該車間漆閃干燥室的排放量不達標,有必要對漆閃干燥排放進行處理。
噴漆室由外噴涂機器人部分、內噴涂手動部分、手動補漆部分和調平部分組成。最終排放到煙囪的清漆為42萬m3/h,排放溫度約為25℃。閃蒸干燥室排放量17000m3/h,排放溫度80℃左右。廢氣總量約43.7萬m3/h,混合溫度26.8℃。清漆廢氣計算濃度約為155mg/m3,故廢氣處理設計采用3套過濾系統和3套沸石轉輪,濃度比為20:1,目前RTO廢氣焚燒系統進風量約為25000m3/h,噴漆室調平段、補漆段的氣源回用于噴漆室
以上
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