催化燃燒在汽車涂裝噴漆廢氣處理中的應(yīng)用

汽車工業(yè)的涂裝廢氣主要來源是噴漆、烘干、儲漆調(diào)漆間。烘干廢氣的VOCss濃度高，一般采用蓄熱式熱力焚燒直接處理；噴漆廢氣，包括流噴漆室、流平室、儲調(diào)漆間廢氣，其濃度相對較低，通過排氣筒高空排放，因國家環(huán)保要求日趨升級，環(huán)保部門已明確提出噴漆廢氣必須經(jīng)過處理后才能排放，所以探討這部分噴漆廢氣如何進(jìn)行處理的。

有機廢氣處理多采用兩種處理方式，一種是化學(xué)燃燒，一種是物理吸附?；瘜W(xué)燃燒需要廢氣中的VOCs（揮發(fā)性有機化合物）含量達(dá)到一定濃度，噴漆廢氣經(jīng)過了漆霧捕集，濃度較低，不具備直接燃燒條件，因此一般采用物理吸附方案。吸附處理技術(shù)的核心是吸附劑的性能，高性能的吸附劑應(yīng)具有均勻孔道、較大的吸附容量、良好的疏水性以及容易再生等特性。目前在工業(yè)應(yīng)用中，有機廢氣吸附處理工藝最常用的吸附劑是活性炭和分子篩沸石兩種。“沸石濃縮轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒”是近年來國外引進(jìn)的新技術(shù)，沸石具有耐高溫(1000℃)，不可燃，對濕度的適應(yīng)性較大RH<90％)等特點，使用壽命長，不過其一次性投入成本高；“活性炭吸附／脫附+催化燃燒”工藝較為成熟，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，缺點是活性炭使用壽命短，運行成本較高。

柴油發(fā)動機公司因其涂裝線有機廢氣產(chǎn)生量相對較小，結(jié)合成本考慮，使用的是一種活性炭吸附催化一體設(shè)備。

2排放特性

柴油發(fā)動機公司采用的活性炭吸附催化一體，其應(yīng)用范圍針對的是發(fā)動機涂裝車間噴漆室、流平室、儲漆調(diào)漆間產(chǎn)生的廢氣。

廢氣主要成分為苯、甲苯、二甲苯等有機混合物；廢氣總量為55000m3/h；VOCs濃度為350mg/m3；廢氣溫度≤40℃。

3吸附催化一體設(shè)備

3.1原理

本項目（有機廢氣吸附催化一體設(shè)備）由活性炭吸附和催化燃燒脫附兩個基本原理設(shè)計的。即使用活性炭對送進(jìn)來的廢氣進(jìn)行物理吸附，從而達(dá)到降低VOCs濃度的目的；當(dāng)活性炭吸附達(dá)到飽和時，對其進(jìn)行熱氣流沖刷脫附，使其恢復(fù)活性，達(dá)到循環(huán)使用的目的，對脫附下來的高濃度VOCs被加熱燃燒處理。

3.2工藝流程

前端為過濾裝置，過濾級數(shù)為2級，其中一級過濾為漆霧過濾器，二級過濾為初效過濾棉。經(jīng)過過濾后有機廢氣進(jìn)入吸附箱（活性炭組成），經(jīng)過時VOCs被吸附。本套設(shè)備包含3個吸附箱（可交替使用）。當(dāng)設(shè)備使用一段時間后，活性炭快達(dá)到飽和時停止吸附操作，用熱氣流將有機物從活性炭上脫附下來使活性炭再生。脫附下來的有機物（已被濃縮，濃度較原來提高幾十倍）送入催化燃燒室進(jìn)行電加熱，燃燒轉(zhuǎn)化成CO2和H2O排出。當(dāng)有機廢氣濃度達(dá)到2000PPm以上時，有機廢氣在催化床可維持自然，不用外加熱，燃燒后的尾氣一部份通過煙囪排出大氣，大部份送往吸附床，用于活性炭的脫附再生。這樣可能滿足燃燒和脫附所需熱能，達(dá)到節(jié)能的目的，再生后的活性炭用于下次吸附。在脫附時，凈化操作可用另一個吸附床進(jìn)行，既適合于連續(xù)操作，也適合于間斷操作。

3.3設(shè)備參數(shù)

3.4設(shè)備特性

項目采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝，活性炭對VOCs吸附濃縮，脫附后可重復(fù)使用，脫附下來的濃縮VOCs通過催化劑電加熱實現(xiàn)低溫燃燒，達(dá)到處理污染物的目的，燃燒熱風(fēng)循環(huán)使用于活性炭脫附，達(dá)到節(jié)能目的。設(shè)備具體特性如下：

a）項目設(shè)置了三個吸附床，可同時使用也可以交替使用，目的在于一個吸附床進(jìn)行脫附操作時，另外兩個可以正常進(jìn)行吸附操作。

b）吸附箱采用抽屜式結(jié)構(gòu)，裝填方便、便于更換。采用新型的活性炭吸附材料——蜂窩狀活性炭，與粒狀相比具有優(yōu)越的動力學(xué)性能。極適合于大風(fēng)量下使用。由于其比重為條形活性炭纖維的8-10倍，再生前吸附有機溶劑可以達(dá)到活性炭總重量的25%，具有使用壽命長，吸附系統(tǒng)運行阻力低，凈化效率高等特點。

c）催化燃燒室采用陶瓷蜂窩體的貴金屬催化劑，阻力小，活性高，當(dāng)有機蒸汽濃度達(dá)到2000PPm以上時，可維持自燃，加熱時間大約1小時左右電加熱自行停止，不用外加熱，節(jié)約能耗。

d）燃燒后的尾氣一部份排出大氣，大部份再送回吸附箱，用于活性炭的脫附，熱能又能實現(xiàn)循環(huán)使用，達(dá)到節(jié)能的目的。

e）整個系統(tǒng)實現(xiàn)了全封閉循環(huán)，加熱方式采用電加熱，過程中不產(chǎn)生二次污染。

f）設(shè)備采用微機集中控制系統(tǒng)，設(shè)備運行、操作過程實現(xiàn)全自動化。具有自動順序啟動、運行、切換、停機功能，能實現(xiàn)定時吸附、脫附功能。脫附過程中，當(dāng)加熱室內(nèi)的溫度超過設(shè)定的參數(shù)時電加熱裝置自動停止；當(dāng)加熱室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時，加熱裝置啟動加熱；當(dāng)脫附出口氣流溫度升高，超過設(shè)定的數(shù)值時，模擬閥開啟補新風(fēng)；當(dāng)脫附出口氣流溫度下降，低于設(shè)定的數(shù)值時，模擬閥關(guān)閉；當(dāng)催化燃燒室的溫度超過設(shè)定數(shù)值時，旁通閥打開；當(dāng)催化燃燒室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時，旁通閥關(guān)閉。

g）活性炭的燃點相對較低，自燃的風(fēng)險大，因此設(shè)備消防是關(guān)鍵且是必須的。本設(shè)備的吸附床內(nèi)設(shè)置有溫度檢測裝置和自動噴淋裝置，當(dāng)吸附床內(nèi)溫度大于90℃(吸附)或180℃（脫附）時，啟動噴淋裝置，防止活性炭自燃，確保設(shè)備安全。

4實施效果

廢氣排放執(zhí)行國家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）表3中的（國家二級，排氣筒標(biāo)高15m）標(biāo)準(zhǔn)：

設(shè)備投入使用后有機污染物去除率≥90%，具體檢測數(shù)據(jù)如表4所示：

活性炭吸附／脫附+催化燃燒工藝是目前汽車涂裝噴漆廢氣處理應(yīng)用最多的一種工藝，其性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，成熟可靠，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。本項目采用的吸附催化一體設(shè)備就是在基本工藝原理不變的前提下優(yōu)化了使用功能，簡化了操作程序，提高了安全性能，降低了能耗水平，對于同類行業(yè)有一定借鑒意義。

來源：《汽車實用技術(shù)》

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