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廢氣處理離不開微納米氣泡發生器
對汽車涂裝流水線廢氣處理設備的選型技術要求進行了說明,在前期對設備選型進行了方案、設備形式優化,避免后期生產運行中可能發生的一些難以解決的問題,消除了產品質量隱患、減少了設備故障、降低安全風險、降低投資成本,在設備選型階段,通過方案優化尋求了高性價比、質量好、安全系數高的設備.
0引言
環境污染日益嚴重，環保法規、標準加嚴，我國對汽車廠涂裝車間廢氣排放提出了更加嚴格的要求，如2014年7月31日天津市發布了DB12/524—2014《工業企業揮發性有機物排放控制標準》，標準規定見表1所列。
從表1可以看出，第二階段的VOCs總量限值、排放濃度、排放速率較第一階段指標要求更加嚴格，而相比原有的國家標準，有機廢氣的排放指標更加明確、要求也更加嚴格。根據天津市最新法規要求，無論通過理論計算還是實際測量，無論是傳統的3C2B還是新型的水性漆免中涂工藝，都無法達到排放指標的要求。為了達到排放要求，國內大部分汽車廠在新建涂裝車間或在舊車間基礎上都已開始著手配置噴漆廢氣處理系統，為尋求高性價高、質量好、安全系數高的設備，設備選型時應進行技術方案策劃及技術細節分析。
1涂裝車間廢氣來源及特點
汽車涂裝車間廢氣主要是涂料所含的有機溶劑和涂膜在烘干時的分解物，統稱為揮發性有機物（VOCs），對人的健康和生活環境有害，并且有惡臭。VOCs的成分排出量隨所使用的涂料品種、使用量、使用條件等的變化而有差異。涂裝車間廢氣主要發生源為噴漆室、晾干室和烘干室三者的排氣，其具體來源及特點見表2所列。
2廢氣處理量計算
2.1烘干室廢氣處理量
烘干室廢氣產生量及計算方法見GB/T14443—2006《涂裝作業安全規程涂層烘干室安全技術規定》。
2.2晾干室及噴漆室廢氣處理量
噴漆室各工位段（色漆、清漆等）主要有害物質（苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴）排放速率及濃度根據以下情況分別計算。
1）若為改造項目，可直接利用專用設備在排放口進行各污染物濃度精確測量，根據風機風量及濃度推算排放速率；
2）若為新建項目，可先按照式⑴、⑵、⑶分別進行苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴排放速率初步核算。
4）晾干室與清漆噴漆室一般為同一套送排風裝置，將其廢氣處理量與清漆噴漆室廢氣處理量合并計算，故不進行單獨計算。
3廢氣處理方法
涂裝廢氣處理方法具有代表性的有直接燃燒法、催化燃燒法、吸附法、吸收法，廢氣處理方法及特點見表3所列，各種廢氣處理方式對比見表4所列。
烘干室的廢氣一般還有油煙，且廢氣濃度較高，宜采用直接燃燒法處理；噴漆室、晾干室廢氣濃度低、排放量大，宜采用濃縮焚燒處理。處理裝置的選定還需考慮具體排出廢氣的濃度和風量，結合項目實際狀況綜合分析，確定最終方案。
4廢氣處理系統選型
以某15萬臺/a產能汽車涂裝車間廢氣處理系統選型為例，介紹廢氣處理系統選型關鍵技術要求及注意事項。
4.1項目信息
生產綱領：15萬臺/a；生產班制：每班工作8h，2班制，全年工作245d，設計最大產能為43JPH；涂裝工藝：水性漆免中涂；廢氣處理方式為“轉輪濃縮+RTO焚燒”；項目其他信息見表5~7所列。
4.2廢氣處理系統選型技術要求
4.2.1沸石轉輪濃縮系統
1）根據項目產能、涂料參數、涂料消耗等信息計算，廢氣排放速率及濃度如表8所列。噴漆線VOCs排放濃度為408.24mg/m3；考慮到理論計算的不確定性，噴漆室排放濃度按照500mg/m3進行轉輪選型；考慮到濃縮完成后VOCs濃度應低于爆炸下限的25%，轉輪濃縮比按照13∶1選型，濃縮完成后VOCs濃度為6.5g/m3（此濃度考慮烘干線不運行時，噴漆廢氣濃度造成RTO超溫）。
2）因為烘干線廢氣中含有高沸點物質，且烘干高溫廢氣與噴漆室廢氣混合后會由于冷凝析出油污，對轉輪沸石造成損害，故烘干廢氣不進行濃縮處理，直接進入RTO進行焚燒處理。
3）沸石轉輪濃縮系統中沸石填充為模塊化沸石填充，當局部出現故障時，可對局部沸石模塊進行更換。
4）沸石轉輪濃縮系統設置為溫度在線監測，當轉輪溫度達到設定報警值時，系統立即發出報警，原始有機廢氣自動切換為應急模式。
5）沸石轉輪濃縮系統設置為壓力在線監測，當轉輪前后壓差達到設定報警值時，系統立即發出報警，原始有機廢氣自動切換為應急模式。
6）沸石轉輪濃縮系統轉輪速度在線監測，并對轉輪安裝限速器，確保轉輪速度控制在設定范圍，當轉輪轉速達到設定限值時，系統立即發出報警，原始有機廢氣自動切換為應急模式。
7）沸石轉輪設置停止運行監測裝置，轉輪停止轉動時，系統立即發出報警，原始有機廢氣自動切換為應急模式。
8）沸石轉輪濃縮系統應預留檢修口，檢修口內口尺寸宜不小于1000mm（L）×700mm（W），檢修門上宜設置玻璃觀察口，觀察窗玻璃宜采用5mm厚雙層夾膠玻璃，檢修口區域安裝有維修照明燈。
9）沸石轉輪濃縮系統應采取隔熱防護，保溫的厚度要保證設備外表面溫度不得高于周圍環境空氣溫度15℃，表面所有點溫度都不得超過60℃。
10）沸石轉輪設備前后預留有機廢氣取樣口（檢測口），取樣口應設置在方便人員操作的位置。
11）沸石轉輪應具備高溫清洗功能，定期進行高溫清洗，去除沸石轉輪中殘留的難揮發性（高沸點）物質。
12）沸石轉輪應配置水清洗設施，在高溫清洗時，當出風溫度超過進風溫度20℃時，系統自動停止高溫清洗，啟動水清洗系統，防止沸石轉輪發生悶燃現象。
4.2.2廢氣新風溫濕度調節系統
為保證廢氣的凈化效率，氣體進入轉輪的溫度≤35℃，相對濕度≤80%，文丘里式噴漆廢氣溫濕度（溫度約20℃，相對濕度約90%）無法滿足要求，可考慮將噴漆廢氣進行加熱，在溫度提升的前提下，降低相對濕度，可將部分RTO出口風（約110℃）或轉輪冷卻區出風（約110℃）引入轉輪前與噴漆廢氣新風混合，在沸石轉輪設備前設置溫濕度檢測元件，通過PLC自動控制，調節RTO出口管路上閥門開度，調節進轉輪前廢氣溫濕度。
4.2.3廢氣過濾系統
1）噴漆室排風進入轉輪前宜設置四級過濾（漆霧氈、G4、F7、F9，前三級過濾可根據需要進行過濾精度調整，最后一級過濾應采用F9級），過濾箱設置照明、檢修門、踏臺等。
2）過濾器室體、框架及地板宜采用06Cr19Ni10不銹鋼制作。
3）過濾器室體、框架、壁板應采用滿焊的結構，確保不漏風。
4）過濾器設排水口，排水應順暢，保證過濾器室體內無積水。
5）在廢氣過濾器前端預留廢氣取樣口，取樣口應設置在方便取樣的位置。
6）每級過濾器前后宜設置壓差變送器，當過濾系統壓力達到設定報警值時，報警系統發出報警信號，提醒操作人員更換過濾袋。
7）烘干廢氣在進入RTO前應設置高溫過濾器，過濾器等級宜為G3或G4。
4.2.4脫附換熱系統
1）沸石轉輪的脫附溫度通常為180～220℃，脫附加熱可采用混風加熱形式，可將RTO高溫煙氣與轉輪冷卻區排風（或轉輪吸附區排風）通過混合罐混合后用于轉輪脫附，采用自動閥控制混風溫度。
2）混合罐后應配置溫度在線監測系統，具備超溫報警功能。
3）混合罐后應設置高溫過濾器，防止系統中雜質進入轉輪。
4.2.5廢氣焚燒系統（RTO）
1）RTO參數：RTO結構宜為三蓄熱室塔式結構，VOCs去除率≥99%，熱效率≥95%，氧化溫度為750～850℃，廢氣滯留時間≥1s，進出口廢氣平均溫差≤40℃。
2）廢氣焚燒系統進口安裝在線VOCs濃度測定和報警連鎖裝置，顯示進出VOCs濃度，當氣體VOCs濃度高于某一設定值時，系統立即發出聲光報警，提醒操作人員對設備進行檢查；當氣體VOCs濃度超過規定的危險值時，立即發出報警信號，并自動關閉加熱電源，同時自動切斷原始廢氣和焚燒系統天然氣供給，廢氣經旁通直接排放，原始廢氣自動切換為應急模式。
3）廢氣焚燒系統溫度在線監測，可設置四級報警點，當溫度達到一級報警點（可設置為850℃）時，燃燒室高溫閥門打開，釋放多余熱量；當溫度達到二級報警點（可設置為900℃）時，RTO入口新鮮風閥門開啟，補充適量的新鮮風，稀釋廢氣濃度；當燃燒室溫度繼續升高，達到三級報警點（可設置為950℃）時，系統報警，廢氣應急排放；當溫度繼續升高，達到四級報警點（可設置為1020℃）時，RTO停機并進行冷卻吹掃。
4）廢氣焚燒系統壓力在線監測，并與原始廢氣和焚燒系統天然氣供給連鎖，當壓力達到設定值時，系統立即發出聲光報警，提醒操作人員對該系統進行清潔，同時切斷原始廢氣和焚燒系統天然氣供給，廢氣經旁通直接排放，原始廢氣自動切換為緊急模式。
5）RTO的陶瓷區分高中低三層，每層分別設置溫度監測，當上層溫度超過設定值（可設定為800℃）時，系統報警提示異常，打開高溫閥釋放多余熱量；當上層溫度超過設定值（可設定為850℃）時，系統緊急停機；當中層溫度超過設定值（可設定為600℃）時，系統報警提示異常。
6）烘干廢氣進入RTO前應設置阻火器，阻火器上設置壓縮空氣吹掃裝置。
7）廢氣焚燒系統留有檢修口，檢修口尺寸方便人員操作。
8）RTO前后應設置廢氣濃度檢測口，檢測口位置應方便人員操作。
9）RTO裝置外表面使用碳鋼板，表面噴涂耐高溫300℃防銹漆，外表面溫度不超過環境溫度40℃。
10）系統應結合項目所在地法規要求，確定是否配置廢氣排放濃度在線監測系統（FID）。
11）焚燒系統應包括燃燒控制器、火焰檢測器、壓縮空氣冷卻裝置、高壓點火器、相應的閥門組合、燃燒室壓力監測（壓差表）、點火前吹掃、熄火保護、超溫報警、燃氣泄漏自檢和超溫切斷燃料供給等功能。
微納米氣泡有機廢氣處理設備優勢：
（1）凈化效率高： VOCs去除率超過85%，廢氣達標排放。
（2) 低能耗: 設備只是消耗較少的電力與水。
(3) 全自動: 運行操作方便，可實現24小時無人值守系統采用PLC控制，實現整個設備的自動化。
(4） 安全： 設備內、外均設有靜電接地裝置，高空管道設有避雷裝置；系統設備提供下列信息(HMI)：風機、電機運轉狀態、各點溫度、壓力、電磁閥狀況(開/ 關)、報警信息等，同時設有自動報警系統；安全保護措施包括:停電、火災、溫度異常、風機異常、系統設備異常停機保護聯鎖等所有控制均為自動化控制，各點均互相連鎖。(1)工藝技術與國內傳統的廢氣治理方案思路完全不同，幾乎無二次公害、資源消耗小、溫室效應低、設施運行穩定可靠、故障率極低、維護保養簡便、運行費用低。
微納米氣泡有機廢氣處理設備特點：
(1)工藝技術與國內傳統的廢氣治理方案思路完全不同，幾乎無二次公害、資源消耗小、溫室效應低、設施運行穩定可靠、故障率極低、維護保養簡便、運行費用低。
(2)處理過程中衍生出來的廢料處理簡單、無二度污染問題。
(3)可處理多種有機廢氣。【乙酸乙酯、環丙酮、NMP、DMAC、氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC類，苯、甲苯、二甲苯的分子鏈結構】
(4)設備有戶外型和戶內型。戶外型可有效的防風，防雨，防凍，防銹。
(5)在設備運行中，不使用中和劑、覆蓋劑。。。等化學物品，唯一使用基材為水。
(6)設備主體架構材料為不銹鋼材質、使用周期長；設備搬遷簡單、幾乎無材料損耗。www.wiipuwork.cn
12）焚燒系統控制柜應設有：火焰程序控制器、馬達啟動器、風壓開關、點火變壓器、溫度控制器、高溫限位控制器、熱電偶等。
13）壓縮空氣管道及閥組：包含主關斷閥、壓縮空氣過濾凈化裝置、壓縮空氣壓力調節裝置、壓縮空氣壓力表、壓縮空氣自動開關電磁閥等主要元器件，壓縮空氣管道要求連接緊密，不得有任何漏氣現象，所有氣動閥門在壓縮空氣匯總管上設置緩沖氣包，避免短時間內因壓縮空氣停止而造成閥門無法使用。
4.2.6高溫煙氣管道
1）烘干室到廢氣焚燒爐間高溫管道：宜采用厚度≥1.5mm的滲鋁鋼板或不銹鋼板連續焊接制成。
2）廢氣吸口管道設置新風吸口并配置氣動閥來進行點火前吹掃及關線后冷卻（乙方新風吸口設置氣動閥，新風口涉及RTO、轉輪安全性能，需快速開啟，因電動閥無法“快開”，建議采用氣動閥）。
3）每套高溫煙氣管道上均設置06Cr19Ni10不銹鋼波紋膨脹節（具體位置數量乙方設計），采用厚度為1.5mm的不銹鋼耐熱鋼板制成，須保證膨脹節安裝位置易于維修和更換。
4）風管外宜采用150mm優質巖棉板（100kg/m3）進行保溫處理，要求外表溫度＜50℃。
5）保溫層外部宜采用≥0.6mm無花鍍鋅鋼板或≥0.5mm鋁板咬口密封。
6）風管內保溫采用硅酸鋁材質，保溫后在硅酸鋁表面刷涂一層膠，保證保溫材料表面光滑，不被風吹落。
7）RTO出口高溫煙氣風管材質宜采用不銹鋼06Cr19Ni10材質，厚度為2～5mm，采用內保溫，保溫形式宜采用250mm厚硅酸鋁陶瓷纖維模塊。
8）噴漆廢氣在轉輪前進入排氣筒的旁通管路上的閥門，考慮長期受霧漆影響，需在閥門后開設清理閥門積漆的門。
4.2.7風機
1）廢氣風機配變頻電機，通過風機變頻實現烘干系統、噴漆系統單獨運行工況。
2）廢氣風機應喉口防爆。
3）風機包括風機軟連接（要求長期耐高溫，帶保溫），風機安裝在穩固的機座上，并且配備減震器。
4）在風機進風口和出風口處配有耐高溫柔性接頭，風機電機內預埋熱敏開關。
4.2.8天然氣閥組
1）主燃料供給和控制管路均要求連接緊密，不得有任何漏氣現象，安裝完畢后按要求進行試漏試驗，并有完整試漏記錄。
2）系統內包含天然氣主關斷閥、天然氣過濾器、壓力調節閥、壓力檢測、壓力表（量程需適用天然氣供給壓力）、天然氣流量計（不小于8位計量位）、天然氣流量控制調節閥、天然氣泄露檢測、快速關斷閥、高低壓保護器等原件。
3）天然氣管道及閥組：包含主燃料供給和控制管路的天然氣主關斷閥、天然氣過濾器、天然氣流量計（8位數）、壓力調節閥、壓力檢測表、天然氣流量控制調節閥、天然氣泄露檢測器、快速關斷閥、天然氣壓力恒壓器、天然氣壓力不足保護器和點火燒嘴燃料控制管路的天然氣電磁閥等主要元器件，其中主燃料供給管路、控制管路、點火燒嘴燃料控制管路均應連接緊密，不得有任何漏氣現象。
4）排廢氣煙筒：排廢氣煙筒高度應符合法規要求，煙囪需要設置可靠的防雷接地。
5）控制系統、操作系統、風機電機設置防雨罩，外部操作區域走道設置防雨防護裝置，其他區域根據需要設置必要的防雨雪、防凍措施（如電機、執行器等）。
4.2.9余熱回收系統
1）原理及工作流程：廢氣在RTO燃燒室中進行燃燒，燃燒溫度為710～760℃，在燃燒室中焚燒后的高溫廢氣首先為RTO本身的蓄熱室進行加熱，將熱量“貯存”在蓄熱室中（此部分熱量用于預熱進入燃燒室的廢氣），經蓄熱室后的煙氣溫度約170℃，后經過氣-水換熱系統加熱車間用熱水，其原理如圖1所示。
2）熱量計算：
①計算RTO煙氣量：M=153256÷13+19000=30788.92m3/h
②計算RTO煙氣釋放的熱量，根據公式：
Q＝C×M×（T2-T1）
式中：Q—煙氣釋放的熱量，kcal/h；C—氣體的比熱容，取0.24kcal/（m3˙℃）；M—煙氣量，為30788.92m3/h；T1—120℃；T2—170℃。
Q=0.24×30788.92×（170-120）=369467kcal/h
3）余熱應用：經廢氣換熱后的熱水，具體的應用及換熱量分配需進行詳細計算后確定最優方案，以便熱量充分得以利用，目前某些氣車廠將此部分熱水用于前處理槽液加熱系統或送風空調二次加熱系統。
5結語
隨著環保法規的日益嚴格，汽車涂裝車間污染問題面臨嚴峻考驗，為了滿足環保法規要求，廢氣處理系已成為涂裝車間必備設備，“沸石轉輪濃縮系統+廢氣焚燒系統”為近年廢氣處理的先進設備，通過配置此系統可實現涂裝車間廢氣達標排放，但此系統技術復雜，為了實現購置性價比高、質量好、安全系數高的設備，在選型時應注重對技術細節的把握。本文通過實際項目選型案例分析，對廢氣處理系統技術要求進行詳細介紹，可供讀者在涂裝車間廢氣處理系統選型時作為參考，但根據項目信息不同，方案策劃及設備選型仍存在較大差異，應根據項目差異進行論證分析。
微納米氣泡有機廢氣處理設備優勢：
（1）凈化效率高： VOCs去除率超過85%，廢氣達標排放。
（2) 低能耗: 設備只是消耗較少的電力與水。
(3) 全自動: 運行操作方便，可實現24小時無人值守系統采用PLC控制，實現整個設備的自動化。
(4） 安全： 設備內、外均設有靜電接地裝置，高空管道設有避雷裝置；系統設備提供下列信息(HMI)：風機、電機運轉狀態、各點溫度、壓力、電磁閥狀況(開/ 關)、報警信息等，同時設有自動報警系統；安全保護措施包括:停電、火災、溫度異常、風機異常、系統設備異常停機保護聯鎖等所有控制均為自動化控制，各點均互相連鎖。(1)工藝技術與國內傳統的廢氣治理方案思路完全不同，幾乎無二次公害、資源消耗小、溫室效應低、設施運行穩定可靠、故障率極低、維護保養簡便、運行費用低。
微納米氣泡有機廢氣處理設備特點：
(1)工藝技術與國內傳統的廢氣治理方案思路完全不同，幾乎無二次公害、資源消耗小、溫室效應低、設施運行穩定可靠、故障率極低、維護保養簡便、運行費用低。
(2)處理過程中衍生出來的廢料處理簡單、無二度污染問題。
(3)可處理多種有機廢氣。【乙酸乙酯、環丙酮、NMP、DMAC、氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC類，苯、甲苯、二甲苯的分子鏈結構】
(4)設備有戶外型和戶內型。戶外型可有效的防風，防雨，防凍，防銹。
(5)在設備運行中，不使用中和劑、覆蓋劑。。。等化學物品，唯一使用基材為水。
(6)設備主體架構材料為不銹鋼材質、使用周期長；設備搬遷簡單、幾乎無材料損耗。www.wiipuwork.cn
