01 引言
我國(guó)VOCs排放源主要包括工業源、生活源和移動源等。其中，工業源是最主要的排放源，排放貢獻率高達55.5%;而工業塗裝(zhuāng)工序則是VOCs工業源的重要組成部分(fēn)，其排放量占整個工業源的20%以上。鑒于工業塗裝(zhuāng)涉及行業廣，包括汽車(chē)制造與維修、船舶制造、集裝(zhuāng)箱制造、家具制造、通信設備及其他(tā)電(diàn)子終端産品制造、通用(yòng)設備制造、專用(yòng)設備制造和電(diàn)氣機械及器材制造等行業;VOCs排放量大，且排放富含芳香烴和含氧有機物(wù)等光化學(xué)反應活性大、毒性高的物(wù)質(zhì)，對空氣質(zhì)量影響較大;此外工業塗裝(zhuāng)使用(yòng)溶劑型塗料的比例高達75%，控制上遊塗料産品，減排潛力巨大。因此，我國(guó)應對工業塗裝(zhuāng)VOCs污染予以重點控制，在政策上有要求、有引導、在技(jì )術上有支撐、有保障，在管理(lǐ)上有突破、有提高。在2019年國(guó)家生态環境部下發的《重點行業揮發性有機物(wù)治理(lǐ)方案》通知中，将塗裝(zhuāng)行業作(zuò)為(wèi)重點行業，要求企業切實提升末端治理(lǐ)水平，因此，如何經濟、穩定、高效地去除塗裝(zhuāng)工藝中産生的VOCs，是近幾年研究的課題。
02 塗裝(zhuāng)行業常見VOCs廢氣處理(lǐ)方法
目前常見的VOCs廢氣處理(lǐ)方法有：燃燒法、吸附法、冷凝法、化學(xué)氧化法、低溫等離子法、光催化氧化法和生物(wù)降解法等。在生态環境部頒發的《塗裝(zhuāng)工業污染防治可(kě)行技(jì )術指南》中，推薦使用(yòng)吸附法、燃燒法、冷凝法或其中的組合工藝進行處理(lǐ)。在實際應用(yòng)過程中，根據企業實際産污情況，企業對工程匹配情況可(kě)合理(lǐ)選擇工藝。
03塗裝(zhuāng)行業廢氣處理(lǐ)工程實例
1、項目概況
武漢某汽車(chē)飾件塗裝(zhuāng)工藝在生産過程中大量使用(yòng)油性油漆有機溶劑，污染物(wù)主要是油漆和溶劑揮發産生的有機污染物(wù)，主要成分(fēn)為(wèi)乙酸乙酯及苯類(甲苯、二甲苯等)。原使用(yòng)蜂窩活性碳吸附設備進行淨化處理(lǐ)，由于處理(lǐ)效率較低(約60%)以及吸附飽和後需定期更換蜂窩活性碳，産生危廢也需處理(lǐ);本次對環保設備進行提升改造，更換一套新(xīn)淨化設備。
2、廢氣處理(lǐ)工藝介紹
本裝(zhuāng)置工作(zuò)過程可(kě)分(fēn)為(wèi)4個工藝段，洗滌塔，幹式過濾階段，纖維氈活性碳吸附階段，纖維氈活性碳脫附再生階段。
2-1 洗滌塔
車(chē)間排出的廢氣由進入洗滌塔裝(zhuāng)置，有機廢氣通過洗滌塔時，廢氣中的顆粒物(wù)(漆霧)可(kě)有效的被洗滌塔中的水霧及環保球有效攔截，氣體(tǐ)組分(fēn)和顆粒物(wù)組分(fēn)分(fēn)開，進入到下級處理(lǐ)器進行處理(lǐ)。
2-2 幹式過濾階段
車(chē)間排出的廢氣由進入洗滌塔裝(zhuāng)置後，有機廢氣此時還含有水霧及微量的漆霧，利用(yòng)幹式過濾裝(zhuāng)置中的擋水闆及除霧器去除水氣，再來利用(yòng)初效及袋式過濾器攔截微量的漆霧，将氣體(tǐ)組分(fēn)和顆粒物(wù)組分(fēn)再次分(fēn)離，進入到下級處理(lǐ)器進行處理(lǐ)。
2-3 纖維氈活性碳吸附階段
車(chē)間排出的廢氣由前置工藝處理(lǐ)後進入活性碳吸附箱，有機廢氣通過活性碳層時，廢氣中的有機組分(fēn)被吸引到活性碳的微孔中并濃集保持其中，有機組分(fēn)從而與其組分(fēn)分(fēn)開，其它組分(fēn)氣體(tǐ)(潔淨氣體(tǐ))經風機排空。
2-4 纖維氈活性碳再生階段
活性碳使用(yòng)一段時間，吸附了一定量的溶劑後，因吸附量逐漸增加會降低或失去吸附能(néng)力，此時活性碳需脫附再生，再生後活性碳重新(xīn)恢複吸附功能(néng)，活性碳才可(kě)繼續使用(yòng)。再生時，先通過預熱對燃燒室進行升溫，當溫度達到起燃溫度後切換至脫附路線(xiàn)對活性碳吸附箱進行脫附再生處理(lǐ)。
具體(tǐ)工藝流程圖如圖1所示。
3、工程設計
3-1 廢氣氣量及處理(lǐ)說明
根據企業原有設備以及收集效果反饋，該印刷生産線(xiàn)排氣量約為(wèi)40,000m³/h，根據原排氣管道檢測數據統計，廢氣處理(lǐ)設備進口VOCs濃度約為(wèi)100～300mg/m³。
3-2 廢氣排放标準
項目廢氣排放标準執行DB33/2146-2018《工業塗裝(zhuāng)工序大氣污染物(wù)排放标準》排放标準規定。排放要求如下：非甲烷總烴(乙酸乙酯等)≦40mg/m³,排放速率≦1.5kg/h。
3-3廢氣處理(lǐ)流程
塗裝(zhuāng)廢氣先進入洗滌塔洗滌、幹式過濾設備，然後經過纖維氈活性碳吸附箱1,2,3吸附處理(lǐ)，處理(lǐ)後的廢氣經吸附風機和排氣筒排放。此時催化燃燒爐進行預熱，待達到乙酸乙酯催化起燃溫度260℃時，開啓相應閥門、脫附風機。空氣經換熱器加熱到約100℃對活性碳吸附箱4進行脫附，脫附出來的廢氣進入催化燃燒爐的電(diàn)加熱器加熱至起燃溫度260℃後，催化燃燒反應形成二氧化碳(CO2)及水蒸氣(H2O)。燃燒過的廢氣經過換熱器進行熱量回收後經脫附風機排放至排氣筒(煙囪)。
3-4廢氣處理(lǐ)設備組成
3-4-1幹式過濾箱。最大處理(lǐ)風量為(wèi)40,000m³/h，尺寸約為(wèi)4.15m*2.57m*2.04m，内置擋水闆及除霧器，兩道過濾裝(zhuāng)置，分(fēn)别為(wèi)初效過濾G4和袋式過濾F8。生産車(chē)間為(wèi)潔淨車(chē)間，該設備的主要用(yòng)途是去除可(kě)能(néng)進入廢氣管道中的粉塵顆粒物(wù)(漆霧)，防止堵塞活性碳吸附劑，影響吸附效果。
3-4-2 纖維氈活性碳吸附箱。采用(yòng)固定床纖維氈活性碳吸附，單個處理(lǐ)能(néng)力為(wèi)13,333m³/h，采用(yòng)三吸一脫。纖維氈活性碳裝(zhuāng)填數量為(wèi)25支/箱體(tǐ)，氣體(tǐ)通過纖維氈活性碳的速度約為(wèi)0.2m/s，停留時間約為(wèi)1.5s。每天吸附24h達全天運行，碳箱再生周期為(wèi)1～1.5h。碳箱采用(yòng)80K岩棉進行保溫。
3-4-3 催化燃燒設備。最大處理(lǐ)風量為(wèi)1,333m³/h，包括一套換熱器，高效過濾室，燃燒加熱室(内含電(diàn)加熱器，催化劑)，溫度檢測器等。催化床催化劑空速為(wèi)10,000h-1，進入催化床廢氣濃度約為(wèi)500～1,500mg/m³左右，視噴塗狀況而定。設備采用(yòng)陶瓷棉及岩棉進行保溫。
3-4-4 管道。管道采用(yòng)鍍鋅材質(zhì)，催化床及活性碳吸附設備之間的管道進行保溫，選用(yòng)玻璃棉材料，外包鍍鋅闆。
3-4-5 風機。本套系統含2組風機，全部使用(yòng)變頻控制;分(fēn)别為(wèi)吸附主風機1台(風量Q=40,000m³/h，風壓P=1,800Pa，功率N=45KW)，脫附燃燒風機2台(風量Q=1,333m³/h，風壓P=2,500Pa，功率N=3.7KW)。
3-4-6 電(diàn)控系統。本系統使用(yòng)大量氣動閥共18個，消防用(yòng)電(diàn)磁閥4隻，溫度計7支，固定式VOCs傳感器檢測儀1套，實現系統自動運行，所有操作(zuò)通過PLC反饋到操作(zuò)屏上，同時在車(chē)間設置操作(zuò)分(fēn)屏，方便操作(zuò)。
3-4-7 安(ān)全系統。本系統催化床與活性碳吸附設備之間安(ān)裝(zhuāng)防火風閥，管道安(ān)裝(zhuāng)洩爆門，活性碳吸附箱配置洩壓閥及消防水滅火裝(zhuāng)置。在利用(yòng)VOCs傳感器自動控制同時設置其他(tā)安(ān)全冗餘措施。
04 運行結果
1、污染物(wù)監測數據
項目正常運行後，對設備不同運行時段進行了長(cháng)達數周的監控，并委托當地第三方認證公司使用(yòng)規範的檢測儀對進出口VOCs濃度指标進行檢測。主要檢測值如表1所示。
非甲烷總烴的去除率效果達到90%以上。
2、投資與運行費用(yòng)
項目投資主要是纖維氈活性碳吸附設備，過濾器，風機，催化燃燒床，通風管道，脫附燃燒管道，自控系統等的設備和安(ān)裝(zhuāng)，該項目總投資約190萬元。系統運行費用(yòng)主要是設備消耗電(diàn)力上，處理(lǐ)廢氣量40,000m³/h，每天24h，。電(diàn)耗約為(wèi)120KW*h，電(diàn)價按1.0元/(KW*h)，即處理(lǐ)1m³廢氣的電(diàn)費為(wèi)0.003元
05 結語
廢氣處理(lǐ)設施提标改造後，整體(tǐ)去除率在90%以上，2018年投入使用(yòng)後，該汽車(chē)飾件塗裝(zhuāng)廢氣污染排放得到大幅削減，廠區(qū)環境氣味明顯改善，目前已無臭氣投訴事件。