淺談汽車涂裝VOC廢氣治理技術(shù)

近幾年，環(huán)境問題已成為影響中國發(fā)展的主要問題。十九大明確指出，環(huán)境問題事關(guān)滿足人民日益增長的美好生活需要，事關(guān)全面建成小康社會，事關(guān)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和美麗中國建設(shè)。目前，我國VOC排放量粗略估算已達到2500噸，已成為世界上VOC排放總量最大的國家。為加快改善環(huán)境空氣質(zhì)量，國務(wù)院發(fā)布《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，其中將工業(yè)涂裝行業(yè)作為VOC排放重點行業(yè)。

2、汽車涂裝廢氣特點及處理工藝

涂裝車間生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量VOC廢氣，其特點是濃度低，風(fēng)量大。若采用常規(guī)焚燒法治理廢氣，會產(chǎn)生高昂的運行費用。沸石轉(zhuǎn)輪和活性炭均是將低濃度大風(fēng)量的VOC氣體濃縮成高濃度小風(fēng)量的裝置，沸石轉(zhuǎn)輪與活性炭使用條件和原理相似，但沸石轉(zhuǎn)輪諸多性能都優(yōu)于活性炭。沸石轉(zhuǎn)輪與活性炭對比見表1所列。

故目前涂裝車間廢氣治理工藝普遍采取沸石轉(zhuǎn)輪搭配焚燒法進行廢氣治理。在焚燒法中，RTO與傳統(tǒng)催化燃燒、直燃式熱氧化爐（TO）相比，具有更高的熱效率（≥95%）、運行成本低等特點。“沸石轉(zhuǎn)輪+RTO”的組合已成為大型汽車涂裝廠的主流處理工藝。

3、處理設(shè)施及工藝介紹

廢氣在進入沸石轉(zhuǎn)輪之前，需先進入預(yù)處理系統(tǒng)對廢氣進行過濾，其主要目的是將廢氣中的顆粒物去除掉，防止顆粒物堵塞沸石轉(zhuǎn)輪減少沸石轉(zhuǎn)輪的使用壽命。同時，對于汽車涂裝廠排氣后端通常使用濕式過濾對漆渣進行處理，導(dǎo)致廢氣的相對濕度高。當(dāng)相對濕度大于85%時，沸石轉(zhuǎn)輪對廢氣的處理能力會下降，所以預(yù)處理系統(tǒng)中需增加除濕裝置，將廢氣的相對濕度降低到70%以下。

3.2 沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)

沸石轉(zhuǎn)輪是一種可連續(xù)進行吸附和脫附操作的氣體凈化裝置,兩側(cè)由密封裝置分成三個區(qū)域：吸附區(qū)、脫附區(qū)及冷卻區(qū)域。

沸石轉(zhuǎn)輪以較低的速度連續(xù)轉(zhuǎn)動，低濃度、大風(fēng)量的VOC廢氣連續(xù)不斷地通過轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)時，廢氣中的VOC成份被轉(zhuǎn)輪的沸石吸附，吸附凈化后的氣體達標(biāo)直接排放；轉(zhuǎn)輪吸附的有機溶劑隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動被送到脫附區(qū)，RTO熱輸出混風(fēng)后180-220℃通過脫附區(qū)，將VOC廢氣排出至RTO；轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)至冷卻區(qū)域進行冷卻降溫后可重新進行吸附（冷卻風(fēng)變?yōu)?20℃左右），隨著轉(zhuǎn)輪的不斷轉(zhuǎn)動，吸附、解吸、冷卻循環(huán)進行，確保廢氣處理持續(xù)穩(wěn)定的運行。

3.3 RTO系統(tǒng)

RTO (Regenerative Thermal Oxidizer,簡稱RTO),蓄熱式氧化爐。其原理是在高溫（＞760 ℃）下將廢氣中的有機物（VOC)氧化成對應(yīng)的二氧化碳和水，從而凈化廢氣，并回收廢氣分解時所釋放出來的熱量。RTO主要有三種形式：兩室RTO、三室RTO和旋轉(zhuǎn)RTO。三種形式各有優(yōu)缺點，下面以三室RTO為例進行說明。

沸石轉(zhuǎn)輪脫附產(chǎn)生的高濃度廢氣通過RTO風(fēng)機進入RTO內(nèi)進行焚燒，使廢氣中的VOC高溫分解為CO2和H2O。

RTO每個蓄熱室依次經(jīng)過蓄熱-放熱-吹掃的過程，循環(huán)往復(fù)，連續(xù)工作；蓄熱室"放熱"后，利用氧化室的潔凈氣體對該蓄熱室進行吹掃，將蓄熱床層中未反應(yīng)的廢氣送回主風(fēng)機入口，待吹掃完成后進入"蓄熱"程序。

工藝氣體在通過入口的過程中從一室體接收蓄熱體的熱量升溫。然后在氧化室中氧化。氧化后，處理后的高溫氣體在通過出口的過程中將熱量釋放到三室體蓄熱體中。釋放熱能后，處理后的氣體排放。

三室體在過程1中蓄熱體被加熱儲存了熱能，閥門切換氣流，第三室體成為“入口”。從一室體引入未經(jīng)處理的氣體，將被吹掃返回到工藝氣體中，以避免在開關(guān)切換期間排放未經(jīng)處理的氣體。

凈化未處理氣體后，一室體成為出口。為了保持熱介質(zhì)的熱平衡，閥門定期重復(fù)切換循環(huán)。在下室體通過切換閥的動作，使上室體各個蓄熱室輪流處于進氣放熱、吹掃凈化和排氣蓄熱狀態(tài)；VOC在高溫下，完成氧化反應(yīng)，生成CO2和H2O，放出熱量。

4、應(yīng)用案例

5、結(jié)語

目前，國家已開展VOC整治專項執(zhí)法行動，嚴(yán)厲打擊違法排污行為，同時多地已經(jīng)出臺在線VOC監(jiān)測法規(guī)，要求各企業(yè)安裝VOC在線監(jiān)測設(shè)備并與當(dāng)?shù)丨h(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，環(huán)保局實時監(jiān)測各企業(yè)排放情況，對超標(biāo)排放企業(yè)依法處理，確保到2020年VOC排放總量較2015年下降10%以上。沸石轉(zhuǎn)輪和RTO兩種工藝結(jié)合作為汽車涂裝車間后處理設(shè)備使用，可有效減少VOC廢氣的排放。根據(jù)現(xiàn)場實際工況條件合理選型設(shè)計，最終VOC排放量將遠遠小于國家及地方標(biāo)準(zhǔn)，此舉不僅可以減少企業(yè)所交排污費，使企業(yè)合規(guī)合法生產(chǎn)，同時使企業(yè)承擔(dān)起相應(yīng)社會責(zé)任。