【行业动态】浅谈汽车涂装车间废气治理技术

摘要：近年来,全国多地大气污染严重,空气质量差,雾霾、酸雨、光化学污染严重。在汽车涂装车间生产过程中会产生大量废气,因此涂装废气的治理日益得到关注和重视。重点介绍了汽车涂装车间废气的来源、废气特点、治理方法以及使用效果等,并结合工程实例进行了分析。

0引言

自2012年以来，我国各大城市雾霾及PM2.5造成的健康恐慌引发了公众关注，近期持续的严重雾霾污染让我们认识到大气污染仍处于加重期。VOCs(大气重要污染源)排放巨大，增加迅猛，尚未得到有效控制。

我国为加强大气污染治理力度，开始采取严厉的治理措施，改善环境质量。研究表明，工业排放和汽车尾气是雾霾污染中最主要的危害源，其中汽车涂装是大气污染治理的关键行业之一。

为加强VOCs治理力度，各地相继颁布了严苛的地方VOCs排放标准，其中上海标准最为严格，要求VOCs排放浓度≤30mg/m，。按照此标准，结合涂装生产线的工艺流程、应用涂料等因素分析，部分废气排放点不能达标，需增加废气治理装置。各地排放标准如图1所示。

《大气污染防治行动计划》中提出：将挥发性有机物纳入排污费征收范围，加大排污费征收力度，提高排污费征收标准，做到应收尽收，2015年10月1日试点开始实施。各省、自治区、直辖市可以根据本地区实际情况增加VOCs排污收费试点行业，并制定试点行业VOCs排污收费办法，具体收费标准如图2所示。为减少后期VOCs缴纳费用，降低企业成本，必须从根源减少废气排放量，加强废气治理，降低VOCs排放浓度。

目前新建项目环评要求较为严格，针对涂装线，除要求使用水性漆外,还要求对涂装废气进行治理，且在环评批复中明确废气处理方式。

综上所述，涂装车间废气治理已势在必行！

1.涂装车间废气来源及特性

涂装车间废气主要包括喷漆废气和烘干废气，其中喷漆废气包含在喷漆室、流平室和调漆间中产生的废气。

1.1喷漆室废气

喷漆废气是指在喷涂过程中产生的可押发性有机物，其有害成分主要是芳香烃、醇醚类和酯类有机溶剂，如甲苯、二甲苯等。另外，由于喷漆室的排风中经常含有少置未处理完全的漆雾，占喷漆总M的1%右，因此喷漆废气中还含有颗粒物。漆废气浓度。传统工艺中，由于排放量差异较大，一般流平室废气浓度是喷漆室废气浓度的2倍左右，通常与喷漆室排风混合后集中处理。另外，调漆间也排放类似的有机废气。

《劳动安全卫生法》对喷涂作业环境要求较为严格。一般要求机器人喷涂段垂直风速为0.3 m/S，人T 喷涂段垂直风速为0.5 m/s,因此喷漆室的排风坫很大,一条年产24万辆的涂装线，喷漆室的总排风M约为100万所以排放废气中有机物总浓度很低，通常在100 mg/m3以下。

近年来，随着涂装工艺进一步优化，空调循环风技术逐渐成熟并得到广泛应用，采用该技术町以将人工喷涂段的排风回用至自动喷涂段，如果喷涂线的自动化程度较高，无人T.喷涂,全部采用机器人喷涂（内喷机器人+外喷机器人）,则喷漆室可冋用大ft风ft，大大减少废气排放s, m同时废气排放浓度会成倍增长。

以江淮汽车新港项目采用循环风技术为例，该生产线可回用70%的风爾，即喷漆室补30%的新风，排放废气浓度约为400mg

1.2流平室废气

车身喷涂之后即进人流平室，流平时间约为7 min。由于湿膜在流平过程中会产生VCJC,因此，为防止流平室内的有机溶剂聚集达到煤炸极限，需设置送排风装置,垂直风速要求0.2 m/s左右。

流平室排放废气的成分与喷漆室排放废气的成分相近，但不含漆雾(颗粒物），有机废气的总浓度大漆废气浓度。传统工艺中，由于排放量差异较大，一般流平室废气浓度是喷漆室废气浓度的2倍左右，通常与喷漆室排风混合后集中处理。另外，调漆间也排放类似的有机废气。

1.3烘干室废气

涂装烘干室产生的废气量大，废气浓度高，且成分复杂，这是由于涂料绝大多数的VOCs都是在高温烘烤阶段产生的，因此涂装烘干室的废气治理非常关键。烘干室废气的成分主要有甲苯、二甲苯、非甲烷总烃，除此之外，还包含部分增塑剂或树脂单体等挥发物、热分解生产物和反应生成物。同时，烘干废气中含有恶臭物质(甲乙酮肟)，为满足GB14554{恶臭污染物排放标准》，消除恶臭物质的扰民影响，涂装烘干废气必须进行处理。

一条生产纲领为24万辆的涂装线，烘干炉废气量约为5万m3/h，浓度为500～l000mg/m3，远远超过标准要求，必须经过处理才能达标排放。

2.涂装车间废气治理技术简介

涂装废气治理主要有减少废气排放和喷漆废气进行治理两方面。

2.1减少废气排放

2.1.1使用环保型涂料

环保型涂料就是不使用或少量使用有机溶剂的涂料，如水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等。粉末涂料基本上不排放有害废气，近年发展迅速，江淮汽车已将粉末涂料成功应用于车厢喷涂，目前生产线已量产。采用粉末涂料，可大大减少车厢喷涂过程中的废气排放量，节约废气治理设备投资和运行成本。

由于近年环保问题凸显，国家强力推行水性漆的应用，目前新建生产线环评均要求使用水性漆，水性漆已普及到各涂装行业。水性漆的主要成分是水，溶剂含量为20%。25%，远远低于溶剂型涂料。使用水性漆，可以从根源上减少废气中VOCs的排放量。各种涂料的VOCs含量比较见表l所列。

2.1.2提高涂料利用率，减少涂料使用量

汽车涂装过程中常以喷涂形式使用涂料，在喷涂过程中产生较多漆雾，漆雾是喷漆废气中的颗粒物来源，因此，提高涂料利用率可以大大降低废气中的颗粒物，降低废气处理难度。不同喷涂方法的涂料利用率见表2所列。

由表2可以看出，只有采用大容量低压空气喷枪或静电喷涂才能满足至少65%的涂料利用率。除此之外，采用机器人喷涂也可以提高涂料利用率，目前国内涂装行业正在推行内喷机器人，即整条涂装线喷涂实现无人化，全部使用机器人喷涂，极大地提高了涂料的利用率。

2.1.3采用循环风技术，减少废气排放量

喷漆系统是汽车车身涂装车间能耗最大的系统，喷漆系统能耗占涂装车间总能耗的48%左右，因此如何降低喷漆系统的能耗，尤其是喷漆调温、调湿的能耗，是涂装工艺环节节能减排的关键所在。

近几年在国内部分德系、美系、日系汽车工厂中开始采用空调循环风技术，该技术主要是用于降低喷漆系统的能源消耗。

全自动喷漆室排风再循环可分为干式再循环和湿空气再循环。从漆前准备段、风幕、晾干室等区段排出的空气含湿量不高，仅过滤就可循环利用，或经干式漆雾捕捉装置处理过的喷漆室排风，因其洁净度(O_3mg/m3)已达标，可直接循环利用，统称为干式再循环，而经湿式(水洗式)漆雾捕集装置处理过的喷漆室排风含水量增加，需除湿调温后才能循环利用，故称为湿空气再循环。通过使用空调循环风技术，喷漆室空调新风风量可降低60%以上。

2.2喷漆废气治理

涂装喷漆废气治理通常采用2种方法：一是“活性炭吸附+催化燃烧”，二是“沸石浓缩转轮吸附+高温燃烧法(RTO/TNV)”，前者适用于小风量(小于10万m3/h)，后者适用于大风量(大于10万m3/h)。

1)活性炭吸附法

活性炭作为涂装车间的废气吸附剂已经有很多年的应用经验。活性炭价格便宜，表面有疏水性，比表面积(500～1200m2，g)大，因而具有优异的吸附|生能，可使有机溶剂吸附在其表面，吸附饱和后，采用100℃左右的热空气进行脱附，脱附过程中被吸附的气体解析出来。

由于具有疏水性表面的分子筛(沸石)价格昂贵，在以去除有机溶剂为目的的场合，活性炭是最适宜的吸附剂。涂装喷漆废气治理如采用活性炭吸附法，常规采用活性炭吸附与催化燃烧(脱附)相结合的处理工艺。它是根据吸附(效率高)和催化燃烧(节能)2个基本原理设计的，即吸附浓缩一催化燃烧法，该工艺采用多个活性炭吸附箱连续工作，且各吸附箱之间可交替使用。

吸附：含有机物的废气通过引风机，经过活性炭吸附箱，VOCs吸附在活性炭内部，吸附后洁净气体高空排放至室外;经过一段时间(约6d)后，活性炭达到饱和状态，停止吸附，此时有机物已被浓缩在活性炭内。

脱附：启动催化净化装置内的加热装置，热风进入内部循环，当热风达到有机物的沸点(不高于120℃)时，有机物从活性炭内解析出来，进入催化室进行催化分解成CO2和H2O，同时释放出热量。释放出的热量在进人吸附床脱附时，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。

2)沸石转轮吸附法

喷漆室废气属于大风量、低浓度的有机混合气体，目前此类废气主流治理方式为“沸石转轮吸附浓缩+高温焚烧净化”，处理后的废气直接达标排放。

待处理的喷漆室有机混合废气经引风机作用，先经过预处理过滤装置去除废气中的粉尘及杂质部分，否则直接吸附会堵塞沸石的微缩孔，从而影响吸附效果，甚至失效，经过初步过滤后，相对纯净的有机废气进入沸石转轮吸附装置进行吸附净化处理，有机物质被沸石转轮特有的作用力截留在其内部，洁净气体排出，经过一段时间吸附后，沸石转轮达到饱和状态，转轮自动转动进入冷却和高温脱附区域。

沸石转轮脱附出来的高浓度废气直接进入RTO蓄热式焚烧炉进行焚烧净化处理，废气焚烧后的氧化室高温气体与脱附废气通过热交换器进行热交换，使脱附废气换热(温度控制在150—200oC)后进入转轮脱附区进行脱附，沸石中的有机物受到热空气加热后从沸石中挥发出来，此时脱附出来的废气属于高浓度、小风量、高温度的有机废气，直接进入RTO焚烧炉氧化后释放出大量能量，有机物利用自身氧化燃烧释放出的热量维持自燃，如果脱附废气浓度足够高，RTO正常使用需要很少的天然气甚至不需要天然气，做到真正的节能环保，同时，整套装置安全、可靠、无二次污染，具体工作原理如图3所示。