活性炭吸附濃縮-催化氧化裝置在某涂裝生產線廢氣凈化系統中的應用
本文章針對活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置在處理涂裝有機廢氣領域的應用問題進行介紹 ,結合某案例：生產線由于建設初期未設計凈化裝置,漆霧與VOCs廢氣經過一級漆霧過濾棉凈化后,通過下排風地溝、引風機及排氣筒直接排入大氣中,造成廠區及周邊環境污染。根據涂裝廢氣相關技術手冊及治理工程經驗,結合噴漆廢氣的排放特點,企業在原有排風系統的基礎上進行環保改造。設計采用了活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置凈化技術,改造后車間內作業環境得到顯著改善,噴漆廢氣排放濃度低于現行國家標準,系統凈化效率達95%以上,滿足當地環保要求。該項研究表明,在涂裝生產線正常工況條件下,活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置具有凈化效率高、無二次污染等技術優勢,適宜在該領域廣泛應用。
一、噴漆廢氣治理技術
1.1噴漆廢氣產生來源
目前，噴漆工藝已廣泛應用于機械、汽車、船舶、家具、電子等各個行業。工業噴漆工藝中所采用的涂料由固份與揮發份組成，其中固份主要包括醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯等成膜物質以及平流劑、增塑劑等助劑;揮發份主要包括溶劑與稀釋劑，一般常用的溶劑以醇類、脂肪烴類、醚類、脂類、芳香烴類為主。噴漆工序中產生的有機廢氣來自有機溶劑與稀釋劑的揮發，由于有機溶劑不會隨油漆附著在噴漆件表面，在噴涂與固化過程中將全部揮發出來形成濃度水平不等的有機廢氣。
工業噴漆根據自動化程度可劃分為人工噴漆與機械臂噴漆，傳統的人工噴漆工藝即作業人員手持噴槍對噴漆物表面進行噴漆，該方式涂層的均勻性、涂膜質量穩定性以及涂料利用率與操作工人技術水平關系較大，且作業人員始終在噴漆室內活動，對個體防護要求較高。近年來隨工業自動化技術的發展，機械臂自動噴涂已逐漸應用于電氣、電子、家電等多個行業領域。與人工噴漆相比，機械臂噴涂顯著提高了噴漆作業效率，可每天多班連續工作，且采用PLC系統對涂層厚度、噴劑使用量均可精準控制，噴漆效果較好。由于作業人員僅在噴漆控制室進行遠程操作，避免工人與噴漆污染物的直接接觸。我國正在大力推廣自動連續化機械噴涂線技術，但由于建設成本相對較高、設備運行維護工作相對復雜，目前國內中小企業仍以人工噴漆作業為主。
1.2噴漆廢氣成分及特點
噴漆廢氣的成分主要為苯、甲苯、二甲苯、乙烷、庚烷、甲基乙基酮、乙酸乙酯、四氯化碳等，其中，苯系物危害較大，為主要污染物質。除了以上氣態污染物，噴漆廢氣還含有一定量漆霧(固份成膜物質)、環境粉塵等。噴漆廢氣具有如下特點：①根據使用的油漆種類不同，廢氣物質組成及含量各不相同。根據固份比例以及溶劑類型，目前市面上的油漆一般分為高固份漆、低固份漆、油性漆與水性漆等;②噴漆廢氣中含有較多細小黏稠的油漆顆粒物，不易稀釋，易導致吸附材料的堵塞;③噴漆廢氣VOCs污染物揮發性強，產生源擴散面積較大，必須在封閉空間內才能有效控制與收集，處理風量需根據封閉空間體積、控制截面面積、控制風速、換氣次數等參數確定;④噴漆廢氣內污染物質一般不溶于水，傳統噴漆水簾柜存在清渣、污水處理等方面的困難;⑤噴漆廢氣VOCs排放濃度隨有機溶劑或助劑添加量的多少有所變化，一般在50—300mg/m³，屬于大氣量低濃度VOCs有機廢氣。
1.3常用噴漆廢氣治理技術
我國噴漆廢氣治理行業發展較晚，技術基礎相對薄弱，目前市場上采用的治理工藝主要采用水旋/漆霧過濾棉預處理后，進入固定吸附床、以及介質阻擋放電裝置等設備進行凈化。吸附法(活性炭固定床)是最簡單有效的一種噴漆廢氣深度治理技術，該項技術的優點是凈化設備結構簡單、投資成本低、運營維護較方便，特別是針對中低濃度的VOCs有較高的凈化效率。但該技術的缺點也較為突出，由于活性炭吸附容量有限、用于吸附的填料需定期更換，且更換周期相對較短，導致運行成本較高。隨著VOCs有機廢氣治理技術的發展，部分大型汽車噴漆企業開始引進RTO蓄熱式焚燒爐凈化工藝，并采用沸石轉輪等新型吸附裝置。該工藝優點是凈化效率較高，焚燒溫度達800℃時VOCs凈化效率可達99%以上。缺點是設備造價高昂、系統控制復雜、蓄熱陶瓷塊風阻大及運行費用高等。通過對以上各類技術優缺點的分析比較，結合目前國內涂裝行業生產特點，本文提出的活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置，作為一種VOCs深度處理新技術，在該凈化領域有較為廣闊的應用前景。
二、活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置的應用研究
2.1活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置凈化過程
通過對現場生產設施的分析與測量，針對該噴漆生產線設計采用活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置凈化噴漆VOCs有機廢氣，漆霧采用2級預處理凈化，即采用噴漆車間地溝鋪設漆霧過濾折板紙+漆霧過濾棉進行無塵處理。催化氧化裝置選用鉑金貴金屬催化劑，為了使溫控準確，采用電加熱方式提供熱源，凈化工藝流程。
2.2活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置設備
活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置主要由干式預過濾器、蜂窩活性炭吸附箱、催化燃燒室、脫附風機系統、進出風管道及閥門控制組構成?？紤]到設備運輸及安裝簡便，采用模塊式框架結構。
2.3活性炭吸附濃縮一催化氧化裝置凈化工藝影響因素與對策
活性炭吸附—催化氧化裝置協同凈化系統在凈化過程中，影響處理效果的主要因素有：
(1)顆粒物濃度。當噴漆廢氣中含有較多顆粒物時，該工藝對預過濾材料、過濾面積、更換周期都有較高要求，確保進入活性炭吸附濃縮段內顆粒物幾乎被清除，才能*活性炭吸附性能不受影響。一般采用噴淋塔配合干式過濾棉進行預處理。
(2)進口溫度。當噴漆廢氣混入烘干等高溫廢氣時，活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置需考慮降溫措施，*進人活性炭吸附濃縮段廢氣溫度低于40℃，溫度過高將直接影響活性炭填料的吸附性能，一般可采用水冷或風冷降溫措施。
(3)催化氧化床溫度。催化氧化床溫度宜控制在350～400℃，溫度過低VOCs催化氧化反應不*，溫度過高則能耗較大，運行費用過高。為*較高的凈化效率及較低的能耗，可采用熱交換器進行換熱節能。
三、項目改造后的凈化效果
活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置投入運行后，噴漆有機廢氣凈化系統的放濃度低于20mg/m³(非甲烷總烴計)，符合國家現行排放標準。凈化系統運行前后VOCs排放濃度檢測結果見表。
結語
采用活性炭吸附濃縮—催化氧化裝置對涂裝生產線有機廢氣進行深度處理，凈化效率遠高于濕式洗滌、低溫等離子體、光氧催化等處理工藝，同時避免了單純固定床吸附帶來的填料頻繁更換問題，且建設及運行成本遠低于RTO、TO等工藝，適用于處理低濃度大氣量的涂裝廢氣，在該領域有較為廣闊的應用前景。