.噴漆廢氣的形成及主要成分
噴漆工藝廣泛應用于機械、汽車、電氣設備、家電、船舶、家具等行業。
噴漆原料——油漆涂料由不揮發份和揮發份組成,不揮發份包括成膜物質和輔助成膜物質,揮發份稀釋劑是用來稀釋油漆,達到漆物表面光滑美觀的目的。
油漆噴涂過程中主要產生漆霧和有機廢氣污染,油漆在高壓作用下霧化成微粒,在噴涂時,部份油漆未到達噴漆物表面,隨氣流彌散從而形成漆霧;有機廢氣來自稀釋劑的揮發,有機溶劑不會隨油漆附著在噴漆物表面,在噴漆和固化過程將全部釋放形成有機廢氣(有文獻報道可達上百種揮發性有機物,分別屬于烷烴、環烷烴、烯烴、芳香類化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物)。
2.涂裝廢氣的來源與特性
涂裝車間要對工件進行漆前處理、電泳和噴漆。涂漆工序包括噴漆、流平和烘干,在這些工序中會產生有機廢氣(VOCs)及過噴漆霧,故而這些工藝都需要進行噴漆房廢氣處理。
(1)噴漆室廢氣
為維持噴涂的作業環境,根據勞動安全衛生法的規定,噴涂作業時,噴漆室內應連續換風,換風速度應控制在(0.25~1)m/s的范圍內。噴漆室換風排氣廢氣的主要組成為噴漆揮發的有機溶劑,其主要成分為芳香烴(三苯及非甲烷總烴類)、醇醚類、酯類有機溶劑,由于噴漆室的排風量很大,所以排出的有機廢氣總濃度很低,通常在100mg/m3左右。另外,噴漆室的排氣中經常還含有少量未處理*的漆霧,特別是干式漆霧捕集噴漆室,排氣中漆霧較多,可能成為廢氣處理的障礙,廢氣處理前必須預處理。
(2)晾置室廢氣
面漆在噴涂之后烘干之前,要進行流平晾置,濕漆膜在晾置過程中有機溶劑揮發,為防止晾置室內有機溶劑聚集發生爆炸事故,晾置室應連續換風,換風速度一般控制在0.2m/s左右,排風廢氣的成分與噴漆室排風廢氣的成分相近,但不含漆霧,有機廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大,根據排風量大小不同,一般在噴漆室廢氣濃度的2倍左右,可達到300mg/m3,通常與噴漆室排風混合后集中處理。另外,調漆間、面漆污水循環水池也要排放類似的有機廢氣。
(3)烘干廢氣
烘干廢氣的成分比較復雜,除包含有機溶劑、部分增塑劑或樹脂單體等揮發成分,還包含熱分解生成物、反應生成物。電泳底漆與溶劑型面漆烘干均有廢氣排出,但其成分與濃度差別較大。
噴漆廢氣的危害:
分析可知,來自噴漆室、晾置室、調漆間、面漆污水處理間的廢氣,為低濃度、大流量常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類、酯類有機溶劑。對照《大氣污染綜合排放標準》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內,為應對標準中排放速率要求,多數汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前排放標準,但廢氣實質上是未經處理稀釋排放,一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達數百噸,對大氣造成的危害非常嚴重。
涂裝/噴漆車間廢氣處理設備 : 漆霧中的有機溶劑——苯、甲苯、二甲苯等屬強毒性溶劑,作業時散發至車間空氣中,工人經呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒,主要引起中樞神經及造血系統的損害,短期吸入高濃度(1500mg/m3以上)的苯蒸氣,即可引起再生障礙性貧血,經常吸入低濃度的苯蒸氣也會引起嘔吐、神智不清等神經癥狀。
噴漆涂裝廢氣處理方法選擇:
選擇有機的處理方法,總體上應考慮以下因素:有機污染物的類型及其濃度、有機的排氣溫度和排放流量、顆粒物含量以及需要達到的污染物控制水平。
1、噴漆常溫的處理
來自噴漆室、晾置室、調漆間和面漆污水處理間的廢氣為低濃度、大流量的常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類和酯類有機溶劑。對照GB16297《大氣污染綜合排放標準》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內,為應對標準中的排放速率要求,多數汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前的排放標準,但廢氣實質上是未經處理稀釋排放,一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達數百噸,對大氣造成的危害非常嚴重。
為從根本上減少廢氣污染物的排放,可以聯合利用幾種廢氣處理方法進行處理,但大風量的廢氣處理成本很高。目前,國外較為成熟的方法是,先將濃縮(用吸附-脫附轉輪將總量濃縮15倍左右),以減少需處理的總量,再采用破壞性方法對濃縮的廢氣進行處理。國內也有類似的方法,先采用吸附法(活性碳或沸石作吸附劑)對低濃度、常溫噴漆廢氣進行吸附,用高溫氣體脫附,濃縮的廢氣采用催化燃燒或蓄熱式熱力燃燒的方法進行處理。低濃度、常溫噴漆廢氣的生物處理方法正在研發之中,國內現階段的技術尚不成熟,但值得關注。為真正減少涂裝廢氣公害,還需從源頭上解決問題,如采用靜電旋杯等手段提高涂料的利用率、發展水性涂料等環保涂料等。
2、烘干廢氣處理
烘干廢氣屬于中、高濃度的高溫廢氣,適合采用燃燒的方法處理。燃燒反應都有3個重要參數:時間、溫度、擾動,也即燃燒3T條件。廢氣處理的效率實質上是燃燒反應的充分程度,取決于燃燒反應的3T條件控制。RTO可以控制燃燒溫度(820~900℃)和逗留時間(1.0~1.2s),并保證必要的擾動(空氣與有機物充分混合),的處理效率可達99%,并且廢熱率高,運行能耗較低。日本及國內的多數日資汽車廠通常采用RTO對烘干(底漆、中涂、面漆烘干)廢氣進行集中處理。例如,東風日產乘用車花都涂裝線采用RTO集中處理涂裝烘干廢氣效果很好,*排放法規要求。但由于RTO廢氣處理設備一次性投資較高,用于廢氣流量較小的廢氣處理時不經濟。 涂裝/噴漆車間廢氣處理設備
對于已建成的涂裝生產線,需增加廢氣處理設備時,可采用催化燃燒系統和蓄熱式熱力燃燒系統。催化燃燒系統投資小、燃燒能耗低。
一般來說,采用把/鉑作為催化劑可將氧化大多數有機廢氣的溫度降到315℃左右。催化燃燒系統可以用于一般的烘干廢氣處理,特別適用于烘干電源采用電加熱的場合,存在的問題是如何避免催化劑中毒失效。從一些用戶的使用經驗來看,對一般的面漆烘干廢氣,通過增加廢氣過濾等措施,可以保證催化劑的壽命為3~5年;電泳漆烘干廢氣容易造成催化劑中毒,所以電泳漆烘干廢氣的處理應慎重采用催化燃燒方式。在東風商用車車身涂裝線的廢氣處理改造過程中,電泳底漆烘干廢氣采用RTO法處理、面漆烘干廢氣采用催化燃燒方式處理,使用效果良好。