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喷烤漆行业废气处理方案

出处:www.yxhykj168.com  分类:行业资讯  发布:2019-10-21 8:54:23  阅读:(70)
摘要:
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本文对喷烤漆行业废气主要污染因子是苯、甲苯、二甲苯等有害气体,通过实例说明喷烤漆行业废气处理方案。有机废气处理设备常见的产生等离子体的方法是气体放电,所谓气体放电是指通过某种机制使一电子从气体原子或分子中电离出来,形成的气体媒质称为电离气体,如果电离气由外电场产生并形成传导电流,这种现象称为气体放电。根据放电产生的机理、气体的压j源性质以及电极的几何形状、气体放电等离子体主要分为以下几种形式:①辉光放电;③ 介质阻挡放电;④射频放电;⑤ 微波放电。

  一、概述
在汽车、摩托车、自行车、轮船、飞机、家用设备、机械设备、建材及家具等行业中,需要对其表面进行喷漆或烤漆处理,以达到装饰、美观和防腐等功效。涂料在施工和固化过程中,需要使用大量有机溶剂,这些挥发性的有机物在使用过程中会释放出来,并排放到大气中,有机废气中的挥发性有机物称为VOCs(VolatileOrganicCompounds),大多数有机物为毒性危险的空气污染物,不但对人们的身体健康造成直接危害,对人们赖以生存的大气也同样造成破坏。

  二、喷烤漆行业有机废气的特点和危害
1.废气的特点
喷烤漆行业的废气,废气量大,浓度高,含有的有机物种类多,一般烤漆行业的废气含有三苯、醇类、酮类、醚类、酯类等有机物。
2.废气的危害
喷烤漆行业的废气中含有的有机物种类多,其中以“三苯”含量高,危害大,苯、甲苯和二甲苯(dimethylbenzene)都为无色、有芳香气味的,沸点为80.1oc,是挥发性有机物,都具有易挥发、易燃的特性。
苯被质量卫生组织(WHO)国际癌症研究(research)中心(IARC)确认为高毒致癌物质。急性毒作用,主要对中枢神经系统,慢性主要作用于造血组织及神经系统,但若造血功能完全破坏,可发生致命的颗粒性白细胞消失症,并引起白血病。对皮肤也有刺激作用。苯、甲苯和二甲苯是以蒸气状态存在于空气中,中毒作用一般是由于吸入蒸气或皮肤吸收所致。由于苯属芳香烃类,使人一时不易警觉其毒性。如果长期接触一定浓度的甲苯、二甲苯会引起慢性中毒,可出现头痛、失眠、精神萎靡、记忆力减退等神经衰弱症。甲苯、二甲苯对生殖功能亦有一定影响,并导致胎儿先天性缺陷(即畸)。对皮肤和粘膜刺激性大,对神经系统损害比苯强,长期接触还有引起膀胱癌的可能。
同时,由于喷烤漆行业使用的油漆具有粘附性,如高浓度的漆雾如不加以治理,随风扩散,粘附在建筑物上,影响(influence)其美观,沉降在花草树木中,将影响植物的光合作用。

  三、有机废气源强
根据某喷烤漆行业企业提供的有关技术资料(Means),排放点排放的废气量及废气中苯、甲苯、二甲苯浓度见表1:


  四、设计目标
本工程有机废气经治理后,能达到《表面涂装(汽车制造业)挥发性有机化合物排放标准》(DB44/816—2010),排放标准具体指标见表2。

  五、喷烤漆行业废气处理工艺选择
1.活性炭吸附法
活性炭吸附是目前最广泛使用的回收技术,其原是利用吸附剂(粒状活性炭和活性炭纤维)的多孔结构,将废气中的VOCs捕获。将含VOCs的有机废气通过活性炭床,其中的VOCs被吸附剂吸附,废气得到净化而排人大气。当炭吸附达到饱和后,对饱和的炭床进行脱附再生;通入水蒸气加热炭层,VOCs被吹脱放出,并与水蒸汽形成蒸汽混合物,一起离开炭吸附床。用冷凝器冷却蒸汽混合物,使蒸汽冷凝为液体。若VOCs为水溶性的,则用精馏将液体混合物提纯;若为水不溶性,则用沉析器直接回收VOCs。炭吸附技术主要用于VOCs浓度小于5000ppm的情况。适于喷漆、印刷和粘合剂(Bonding agent)等温度不高,湿度不大,排气量较大的场合。
活性炭吸附系统常用来处理气量200~100000m/h,浓度范围在2O一5000ppm的气体。设备的尺寸取决于气量和浓度。活性炭吸附系统的投资费用不高,操作灵活,运行成本与其他方法相比通常也较低。再生可采用热空气、水蒸气或热氮气(Nitrogen)进行。再生产生的浓污染气体需进一步采用冷凝、热力燃烧、催化燃烧等方法处理。由于此时处理的是小气量的浓缩气流,故二级处理的费用大大减低。活性炭在使用和再生的过程中会不断地损失其吸附容量,因此在使用一定时间后需全部更换。
纤维活性炭由于其微孔直接面向气流,表现出良好的吸附、脱附性能,因而可采用较短的吸附、脱附周期。voc废气处理设备在用多孔性固体物质处理流体混合物时,流体中的某一组分或某些组分可被吸表面并浓集其上,此现象称为吸附。吸附处理废气时,吸附的对象是气态污染物,气固吸附。被吸附的气体组分称为吸附质,多孔固体物质称为吸附剂。另外,由于炭纤维较普通活性炭的金属含量低(约少50%~90%),对卤代氢的催化作用小,不会造成会引起腐蚀作用的水解作用,也不会出现炭床闷烧现象。
2.吸收法
吸收法系利用液体(吸收液)之溶解作用,以去除排气中可溶解之成分。在污染控制(control)上系利用吸收操作选择性,去除某些具污染性的气体成分,以达到减少污染排放的目的。伴随溶质之废气从吸收塔塔底进入,而吸收剂从塔顶进入进行吸收接触。自塔顶流出的气体为经处理过的干净气体,可径行排放或导人其它单元处理,而从塔底流出的液体则送入再生单元再生使用。
吸收塔依据(yī jù)所产生的气液交界面的型态可区分为三类,即薄膜式吸收塔(FilmAbsorber)、喷射式吸收塔(JetAbsorber)、泡沫和液滴式吸收塔(BubbleandDrop-Absorber)。至于工业上常用之吸收设备有喷雾塔、文式洗涤塔、填充塔、板状塔等数种。一般处理含有机物之废气使用填充塔或板状塔。其中填充塔通常被用于处理含腐蚀性物质或有起泡/阻塞倾向之液体,或使用板状塔时会产生过压降者。板状塔常用于需要内部冷却(IntemalCooling)或因吸收剂流量较低以致无法完全润湿填充物之情况下,因此通常会用在大规模吸收操作。废气进入吸收塔后,吸收剂由上往下与废气接触,将废气中可溶于吸收剂之成份吸收出来,而处理过后的干净气体则由塔顶流出。由塔底流出之吸收剂可由汽提回收VOCs成份后,重复进入填充塔使用或进入处理厂中处理。
3.冷凝法
冷凝是一种将排放气体的温度降低至沸点之下,以凝结气态物质的物理程序,普遍应用于原料或产品之分离及纯化,也可作为初步控制挥发性有机物之用。冷凝分离效率在50~85%之间,冷凝最适于大型冷冻储槽排放回收之用,因为冷凝只改变物质的相态,而不会影响其成份,而且程序简单,如果排放气流中有机物质纯度高,则不须精细控制。排放气体的流量(单位:立方米每秒)上限约为55Nm/min,流量过高或气流中含有大量无法冷凝的气体时,冷凝器的热交换面积需求过大,不符合经济(jīng jì)价值。
针对有机物最常用的冷凝器为管壳式热交换器(Shen—TubeHeatExchanger),冷凝液体(冷媒)由管中通过,气体由壳部分通过,在管外遇冷凝结。非接触性管壳式冷凝器是有机蒸气冷凝最常用的设备,冷凝气体的选择视凝结温度而异,冷却(cooling)水是最低廉的防冻冷却液,但其用途受温度限制。有机物之排放处理(chǔ lǐ)用冷凝器很少使用冷却水,因为排放气体的压力约为常压(1大气压),一般挥发性有机物质的凝结点多低于冷却水温度(摄氏25度一4JD度之间),必须使用冰水、冰盐水、或氟氯碳化物一类的冷冻剂。
4.热焚化法
热焚化原理是将废气直接在高温的火焰下燃烧,其所含的挥发性有机物经由激烈氧化,转化成二氧化碳和水。热焚化炉通常具有耐火材衬里并在炉端设有燃烧器,进流废气和燃烧空气在预混室内充分混合,然后进入燃烧室焚化。炉体的设定温度和滞留时间是决定去除效率的主要因素,其随废气组成和含量多寡而异,通常设计炉温约在700~800℃,滞留时间约0.5秒。至于欲处理气体中的氧气含量在10%以下或一氧化碳浓度太高时,则需要在800℃以上的处理温度。
热焚化法最大优点是去除挥发性有机物的效果良好(正常操作可达98%)且操作容易。其缺点是因高温操作,燃料消耗量大,燃料费用(expense)可观;且因高温燃烧时,易生成氮氧化物(NOx)的第二次公害;若处理气体中含有硫、卤素等成份,其燃烧氧化时硫氧化物(SOx)和卤化物等有害气体会同时排出,所以排气处理装置及炉体设计时须予注意,通常得配合洗涤塔等设备以避免造成二次污染排放。在安全的考虑下,排放流体VOCs浓度一般限制(limit)于LEL(低爆炸限值)的25%,因此,当VOCs的浓度高时,必须加以稀释。
5.生物处理法
针对有机臭味及挥发性有机物质所衍生的空气污染,以生物技术处理,具有高效率且低成本的优点,极具市场竞争力。适用于含VOCs废气处理

  (1)生物滤床法
生物滤床法系污染物质由气相传输至湿润之生物膜中,被固定在填料表面的微生物进行氧化分解作用,使污染物转化为水、二氧化碳及无害的盐类,故无二次污染问题,滤床的主要填充物质包含生物膜所依附的固体外,尚包括营养盐、分散度改良剂及酸碱度缓冲剂等。生物滤床法具有设备及操作费用低廉的优点,但是滤料易产生干化及酸化,必需置换且持久性不佳,是其不好的地方。

  (2)生物滴滤塔法
生物滴滤塔法其生物作用原理与生物滤床法类似,但其塔中填充物多为木材、陶瓷及塑料等物质,此外还包含循环水系统以控制(control)pH值变化及去除生成的盐类。voc废气治理设备在上升过程中与来自塔顶的吸收剂逆流接触,净化后的气体由塔顶排出。吸收了 VOCs的吸收剂通过热交换器后,进入汽提塔顶部,在温度高于吸收温度或压力低于吸收压力的条件下解吸。解吸后的吸收剂经过溶剂 冷凝器冷凝后回到吸收塔。解吸出的VOCs气体经过冷凝器、气液分离器后以较纯的VOCs气体离开汽提塔,被回收利用。该工艺适合于VOCs浓度较高、温度较低的气体净化,其他情况下需要作相应的工艺调整。污染物质被循环液体吸收捕集传输进入生物膜后,被固定于生物膜上的微生物分解。由于生物滴滤塔法的操作条件较为复杂且需自动监控系统控制,故设备费用较高。但其塑料等材质所构成的滤床将使其压损低于滤床法,且无滤料酸化或干化的置换问题,为其优点。但当有机负荷过高时,易形成生物厌气状态与剥落等问题,是其缺点。因此,石化工厂在选择处理中低浓度的有机废气时,可进一步评估生物处理技术之可行性。

  六、处理工艺选定
上述各种有机废气去除技术、设备费、可能产生二次公害及优缺点列于表6:

根据项目实际情况,由于喷烤漆处理工程中排放的有机废气具有较大的回收价值,所以不采用破坏性方法。活性炭吸附法已普遍用于许多VOCs的回收,在制鞋、喷漆、印刷、电子等行业中有机废气的回收非常有效。
从表6可见,VOCs的处理方案取决于许多因素,包括VOCs的性质和浓度,进人物流的流量,回收效率等污染物的回收价值等。对于成分较复杂,风量较大的喷烤漆废气,活性炭吸附是目前较好的方法。
选择活性炭吸附法处理喷烤漆有机废气有如下特点:
1.活性炭吸附法适用范围(fàn wéi)广,对大多数有机物均
有较高的吸附率,对废气成分较多的喷烤漆废气处理
效率较高。
2.投资费用和运行费用不高,维护简单。
3.操作控制简单、安全、运行稳定可靠。
七、结语
通过分析喷烤漆行业废气的特点,比较各种有机废气处理技术的原理、使用范围及其优缺点,相对来说,活性炭吸附对处理喷烤漆行业有机废气有很好的处理效果,是一种较成熟、实用的方法。

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