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喷漆废气处理技术概述

  

  喷漆废气产生于工件涂装的喷漆工作台,高压空气喷射出的油漆大部分留在工件上,其它的随着废气带出,形成漆雾粉尘。这些粉尘含量不高,粒径较小,绝大部分在10μm以下,若未经处理,将很快堵塞活性炭微孔,使活性炭失效。

  喷漆废气经过雾化洗涤塔净化处理,由于螺旋进气及在高级雾化作用下,气液充分接触,废气中细小粉尘、未凝固的油漆颗粒及少量的有机废气被洗涤液吸收,废气由洗涤塔内丝网除沫器脱水后进入干式超细过滤器,对粉尘进行深度处理,确保废气中粉尘完全脱除。

  废气进入两台吸附床,有机气体被活性炭吸附,干净气体由排气筒外排。一台吸附床经脱附再生后处于备用状态。脱附再生时,启动催化燃烧床电加热器,预热空气,并送入吸附床加热活性炭,活性炭达到一定温度后,吸附的有机气体解析出来,送入催化燃烧床,在催化作用下,有机气体燃烧放热,燃烧尾气主要回用于活性炭加热脱附,部分外排。通过催化燃烧床使活性炭再生,并完全净化废气。

  涂装是产品表面和装饰采用的最基本的技术手段,涂装作业遍及国民经济各个部门,但涂装车间是污染主要的生产场所之一。在空气喷涂作业中,溶剂型涂料的50%~70%在涂装过程中以漆雾飞散掉。涂料中的绝大部分有机溶剂挥发到大气中。涂装中排放有害废气主要集中在喷漆生产线上,其中喷漆室、晾干室、烘干室是废气的主要发生源[1]。

  涂装车间最严重的危害是废气对大气的污染。有机挥发性物质的危害主要表现在3个方面[2]:(1)使空气中臭氧含量超标。在地面,有机挥发性物质与氮氧化物在阳光照射成臭氧。我国臭氧工业卫生标准为0.30mg/m3,空气中臭氧浓度过高会使人产生不适,严重的会导致人体皮肤癌变和肺气肿。(2)消耗高空臭氧层。用于表面前处理过程中清洗油污的溶剂,如氟里昂及含氯溶剂(如1,1,1-三氯乙烷等)都消耗臭氧,使高空臭氧层变薄,使紫外线辐射到地球表面上的量增加,对生命体造成。(3)毒性。许多常用的有机溶剂,如二甲苯、甲苯、甲乙酮等都有相当大的毒性,对人体健康造成危害。

  环保型涂料就是不使用或少量使用有机溶剂的涂料,如粉末涂料、水性涂料、高固体分涂料等。粉末涂料基本上不排放有害废气,近年来发展迅速,虽然粉末涂料的应用已经大幅度增加,但不可能完全取代溶剂型涂料。建筑行业的涂料主要以水性涂料为主,特别是室内的内墙装饰需选择水性乳胶漆。无溶剂涂料和高固体分涂料是涂料行业的发展趋势。在涂装过程中,选择高固体分或低溶剂含量或无溶剂类型的涂料,尽管涂料价格稍贵,但一次涂装可得到较高的干膜厚度,减少了涂装道数,缩短施工周期,并大大减少了溶剂的排放,具有极大的优势。

  在涂料施工中,喷涂是常用的涂装方法,但喷涂时产生的漆雾较多,涂料以漆雾形式挥发到空气中。ASTM(美国材料试验学会)对比较不同喷涂方法的涂覆效率有一个标准程序D5009-96。根据该方法测得的不同喷涂方法的典型涂覆效率见表1。

  涂覆效率受很多因素影响,涂装大面积工件时这些涂装方法的涂覆效率都很高。美国为减少有机溶剂的排放,喷涂方法的涂覆效率要高于 65%。很显然,只有大容量低压空气喷枪(HVLP)和静电喷涂才能满足至少65%的涂装效率[3]。另外,采用机械手喷涂和旋转雾化方式都能够提高涂料利用率。

  治理涂装废气需要添加设备对废气中的有机溶剂回收利用或把有机溶剂分解成二氧化碳和水。由于资源的有限性导致有机溶剂的价格越来越高,回收有机溶剂也就变得越来越重要。回收有机溶剂的方法有活性炭吸附法和液体吸收法。分解有机溶剂的方法有燃烧法、紫外线-臭氧法和微生物分解法。

  紫外线]是把废气通过一个高密度紫外线照射的区域进行氧化,氧化后的废气再被含有高浓度臭氧的水幕吸收进一步氧化,但有机溶剂经过这两步氧化后仍没有完全分解,吸收废气的水需要再通过一个活性炭床吸附剩余的有机溶剂,另一个已经吸收有机溶剂的活性炭床通高浓度臭氧氧化,两个活性炭床交替进行吸附-氧化。紫外线-臭氧法的优点是氧化过程中不产生CO和NOx,而且可以同时除去漆雾颗粒和有机溶剂,但这种方法的缺点是设备复杂、产生臭氧的成本高、需要处理吸收用水,而且不适应废气排量大的场合。

  微生物分解法[2]已经在减少臭味和除去一些有机溶剂上得到成功应用。其优点是不产生NOx,而且处理过程中消耗的能量很少,但该法需要的空间大、微生物处理系统需要。目前涂装车间常用的方法有燃烧法、液体吸收法、活性炭吸附法。选择废气治理方法时需要考虑废气排出量、有机溶剂的成分和浓度、设备费用和运转费用、设备占有空间的大小等因素。

  直接燃烧系统由燃烧嘴、燃烧室和热交换器组成。当废气中混合溶剂的浓度较高时,从安全上考虑,需要用空气稀释到混合溶剂爆炸下限浓度的1/4~1/5,才能进行燃烧。

  将含有有机溶剂的气体加热到700~800℃,使其直接燃烧分解为二氧化碳和水。燃烧时要另外加入燃料,废气在燃烧室停留的时间为 0.5~1.0s。碳氢化合物等废气在较高温度下才能完全燃烧,同时也产生光化学烟雾物质NOx,而NOx的产生与燃烧品种、燃烧温度、装置机构和燃烧时所需空气量等有关,其中最重要的是燃烧温度。因此为避免产生光化学烟雾物质NOx,直接燃烧温度应控制在800℃以下。

  采用直接燃烧法处理废气,由燃烧炉处理后的燃烧气体温度约500~600℃,为回收热能,需高价的热交换器。直接燃烧法能够产生热量,燃气发电机又有现成的技术,二者结合就可以发电。如福特汽车公司在密歇根州的工厂中把收集的挥发性有机物通过燃气发电机为电能。

  催化燃烧法,也称触媒燃烧法和触媒氧化法,是用白金、钴、铜、镍等作为催化剂,将含有涂装废气和漆雾的气体加热到200~300℃,通过催化剂层,在较低的温度下,达到完全燃烧。此法适于高浓度、小风量的涂装废气的净化。缺点是表面异物附着易使催化剂中毒失效,且催化剂和设备价格较贵。

  液体吸收法也称为气液传质吸收法,以液体作为吸收剂,使废气中的有害成分被液体吸收,从而达到净化的目的,其吸收过程是气相和液相之间进行气体扩散或者是湍流扩散进行物质转移。液体吸收法的关键是吸收剂的选择。

  国内已有用水作为吸收剂来处理水溶性涂料,水溶性涂料排出废气的主要成分为亲水性溶剂。废气由吸收塔底进入塔内,作为吸收剂的水从吸收塔上部进入并被分散。在气体由下而上和液体从上至下的接触过程中,废气中有害溶剂气体被水吸收,使废气得到净化。净化后气体由吸收塔上部排出,而含有废气的水由塔底排出并流入水槽。需对产生的废水作二次处理。

  日本大发汽车公司[3]开发的水洗吸收喷漆室废气中有机溶剂方法,是将废气通过吸收塔,在塔中使废气与水充分接触,而含溶剂的水经生化处理后再利用或排放。

  美国HadenDrysys公司[3]采用油来吸收喷漆室中的溶剂,让废气通过5个喷油的吸附室,使废气与油充分接触,将有机溶剂吸收。含溶剂的油经过分馏处理后可再利用,经处理的废气排入大气中。

  美国NewJerseyInstituteofTechnology化学工程系的Ma2jumdar,S等[4]使有机溶剂通过中空纤维型膜孔,硅油作吸收剂来吸收废气中的有机溶剂。

  中空纤维型膜组件是将几十万乃至上百万根中空纤维弯成U形装入耐压器中,纤维顶端固定在耐压容器的顶端,用胶粘剂粘牢,固化后切割,形成整齐的开口端。

  该实验需要使用两个中空纤维膜组件,一个组件吸附,另一个组件同时脱附有机溶剂再生,二者交替进行吸附-脱附。在吸附组件中,废气开口端进入中空纤维膜,从中空纤维膜的孔排出,吸收剂被泵送,逆向流过中空纤维的外表面吸附有机溶剂。这里吸收剂要求对空气基本不吸附,但需要很有效地吸附有机溶剂,而且还要求它是惰性的、基本不挥发、无毒的是有机液体物质。该实验中使用硅油作吸收剂。吸附了有机溶剂的吸收剂进入脱附组件中,在抽真空的气氛下加热除去有机溶剂而使吸收剂再生。在美国Robins空军的喷漆室附近,建立了这样一个小规模的吸附-脱附中空纤维膜组件,处理从喷漆室中排出的废气,可以达到95%的有机溶剂去除率。

  以活性炭作为涂装车间废气吸附剂已有许多年的应用经验。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性能,可使有机溶剂蒸气吸附在其表面上,当加热烘干吸附剂时,被吸附的气体解析出来,冷却成液态,从而达到回收溶剂的目的。具有疏水性表面的筛价格昂贵。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。

  来自喷漆室和烘干室的废气,经过滤器和冷却器后,除去废气中的漆雾,并降低到所需的温度。由吸收塔下部进入吸收塔,吸收废气中的有害气体,净化后的干净气体被排放到大气中。处理废气流速0.3~0.6m/s,但仅限于低浓度废气,溶剂清除效率可达95%。当处理废气通过吸附层时,大部分的吸附质在吸附层内被吸附,随着吸附时间延续,活性炭层的吸附能力降低,其有效部分越来越薄,当出口处气体中含有被吸附质时,这时整个活性炭层被穿透。若继续使用,处理后气体中所含吸附质越来越多,当出口侧浓度达到入口浓度时,则活性炭达到饱和状态。此时需要脱附,使活性炭重新具有活性。传统活性炭再生方法有水蒸汽、非活性气体、高温烧结和减压蒸馏法。

  常用的水蒸汽再生法使脱附后的混合气体进入冷凝器冷却成液体,然后再进入分离器使溶剂和水分离,回收溶剂。如果水中还含有亲水的醇类、丙酮等,需经处理后才能排放。

  活性炭纤维作为吸附材料,其使用寿命比普通粒状活性炭长3~4倍。国内也出现采用活性炭纤维(ACF)作为吸附介质回收有机溶剂的装置。对于回收的溶剂利用有两种方法:重新分馏利用或燃烧产生热量。燃烧需要在设备中增加催化燃烧室及热风循环系统,将从活性炭纤维上脱附的有机溶剂高温催化燃烧并为设备的运行提供能量,就不再需要蒸气脱附有机溶剂。

  印度技术学院化学工程系的DwivediP等[5]采用已经商业化的活性炭纤维管式反应器吸附有机气体,脱附有机溶剂时采用约50V的直流电加热,可以加热到120~150℃,在45~60min内可以脱附完毕。

  现在国际上最新的发展是采用活性炭纤维布(ACFC)作为吸附介质通电加热脱附回收有机溶剂。这种方法具有以下优点:有机溶剂在固相和流体相之间的质量转移快,比粒状活性炭快2~20倍;ACFC使用寿命长;活性炭纤维布能够快速加热、不需要水蒸汽脱附,因而操作和简便,脱附的有机溶剂不需要除水,可以直接应用。

  法国LeCloirec[6]采用ACFC作为吸附介质通电加热脱附回收二氯甲烷进行实验。该实验的特点是使用两个组件交替进行吸附-脱附,运转过程中不需要。

  用活性炭纤维布做成两个直径20cm长50cm的圆柱形组件。一个圆柱形组件吸附,另一个组件同时脱附有机溶剂再生,二者交替进行吸附-脱附,先进行吸附,时间间隔为1h。

  实验中含3~18g/m3二氯甲烷的污染空气以320m3/h的速率流过,出口二氯甲烷的浓度降低到120mg/m3,即二氯甲烷的平均排出量为3g/h。直接电流进行加热圆柱形组件,可以使其表面温度升高到约60℃,然后用5m3/h,即流速16m/h的氮气流吹走脱附的二氯甲烷,冷却后回收利用。这套装置每天24h连续工作17个月,没有出现任何操作问题,运转性能很好。

  美国UniversityofIllinois工程系的Sullivan,PatrickD等[7]采用ACFC作为吸附介质吸附甲乙酮,再通电加热脱附甲乙酮,脱附时使放在容器内的活性炭纤维布温度升高到甲乙酮的沸点以上,甲乙酮在容器内壁冷凝流走。这种实验方法的优点是有机溶剂在容器内壁冷凝后以液体形式流走回收。

  URS公司[Austin,TX78729,UnitedStates]的Dombrows2kiKatherineD等[8]采用活性炭纤维布吸附电加热脱附装置,试验了甲基异丁基酮、甲乙酮、正己烷、丙酮、氯乙烷混合气体,它们的浓度在(200~1020)×10-6之间,溶剂回收率超过9919%。增加通过活性炭纤维布的废气压力可相应增加回收率,而且回收每摩尔纯液体消耗的电能也减少,该实验表明这种技术可以用于气流中多种挥发性有机气体的快速回收。

  采用环保型涂料、提高涂料的利用率并减少涂料的使用量涂装车间减少废气排放的要求。治理涂装废气时,高浓度小排量的废气采用燃烧法比较适宜;而从喷漆室、挥发室和烘干室排出的废气因换气量大,其中所含的有机溶剂浓度极低,对于这种低浓度大排量的废气适宜采用活性炭吸附法或液体吸收法。但过去液体吸收法和活性炭吸附法因技术上的缺陷了其应用。液体吸收法没有解决吸收剂和吸收效率的问题;过去采用的活性炭吸附法脱附有机溶剂的方法复杂,要到专门活性炭再生厂,而使溶剂回收困难。中空纤维型膜和硅油吸收剂为液体吸收法提供一种新的发展思。采用活性炭纤维布作为吸附介质通电加热脱附回收有机溶剂,因其操作和简便、脱附的有机溶剂不需要除水,是一种非常有前景的方法。

  在我国,自从出现钢桶包装以来,其涂料及涂装技术一直伴随着钢桶的发展而不断发展。多年来,涂料已从植物油和以天然树脂为原料演变为现代的以高合成树脂、改性油或合成油、有机或无机化工颜料、有机溶剂等混炼而成的材料了,这些材料绝大多数是有毒的。人们不断地把先进的科学技术用于改善涂料及涂装对生产的污染和对生产者的健康危害,几十年来也取得了一些卓有成效的技术,如一大批低污染的置换型涂料、高固体分涂料、原浆涂料、非水分散型涂料、水乳胶涂料、水溶性涂料、无溶剂涂料、无溶剂粉末涂料、辐射固化涂料和塑胶涂料等,以及随着涂料生产技术的发展而发展起来的高压无气喷涂法及设备、电泳喷涂法及设备、静电喷涂法及设备、粉末涂装法及设备等多种技术,从各方面改善了对的污染和对健康的危害,初步实现了高效、低耗、节能的发展目标。可是,纵观现代涂料的生产结构,依然是有机溶剂型涂料的生产与使用占主导地位,钢桶涂装生产过程产生的污染中,废气是最为严重的污染。在全球环保呼声日益高涨的今天,钢桶涂装中的废气污染问题也日显严重,应该引起广泛的重视,并积极地采取措施。

  钢桶涂装生产中产生的废气,主要是大量的有机溶剂挥发气体和飞散的漆雾;涂装前表面处理的酸气和三氯乙烯挥发气体等。

  钢桶涂装中使用的不同类型和品种的涂料稀释剂有着各自的涂装特点及涂装方法,造成污染的废气也大不相同。如喷涂方法中使用的硝基类涂料、过氯乙烯类涂料、品种不同的底层涂料及其它一些合成膜固体分低的溶剂型涂料等,都有大量有机溶剂和漆雾飞散在空气中,危害性大。一般溶剂型涂料除静电喷涂方法污染较小外,所有喷涂方法产生的废气污染都是十分严重的。虽然有的钢桶厂采取了良好的通风装置等设备,如喷涂室或水帘式喷涂室等许多有效的排放和回收处理措施,但是,有机溶剂和过喷漆雾因排放回收处理效果欠佳等原因,仍有相当程度的有机溶剂和飞散漆雾等废气污染和危害操作者的健康。更何况有些钢桶生产厂家条件差,涂装方法、设备工具、涂装及操作水平不高,采取的环保措施与效果不好等,将造成严重的污染和危害。

  在钢桶涂装干燥过程中,由于使用涂料不同,干燥设备不同,干燥时挥发出性质不同的废气。涂装及干燥过程中进入空气的挥发性有机溶剂主要有甲苯、二甲苯、脂、酮、醇类、少量的醛类及胺类等有害有毒性气体。

  涂装前表面处理液需要在一定温度下才能与钢桶表面的油污、锈蚀、污垢等发生作用,完成处理要求。磷化膜、钝化膜及氧化膜等处理过程中也都需要在一定的温度下进行。高、中、低温下的处理反应和作用,都将有无机废气排出,并伴随着处理液的蒸发气体排出,污染和危害健康。

  钢桶涂装中的废气有涂装前表面处理过程中产生的废气和涂装过程中产生的废气,但主要是涂料涂装过程中的废气。而涂装过程中的废气又主要是干燥过程和喷涂过程中大量挥发或蒸发的有机溶剂。

  由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的引力或化学键力,因此当其与气体接触时,就能吸引气体,使其浓集在固体表面并保持其上,这种现象称为吸附。吸附法就是利用固体表面的这种性质,使废气与大表面多孔性固体物质相接触,将废气中的有害组分吸附在固体表面上,使其与气体分离,达到净化目的的一种方法。具有吸附作用的固体物质称为吸附剂,被吸附的气体组分称为吸附质。

  吸附过程是可逆过程,在吸附质被吸附的同时,部分已被吸附的吸附质还可因的热运动而脱离固体表面回到气相中去,这种现象叫做脱附。当吸附速度与脱附速度相等时,就达到了吸附平衡,吸附的表现过程停止,吸附剂就了吸附能力。因此,当吸附进行到一定程度时,为了回收吸附质以及恢复吸附剂的吸附能力,需要采用一定的方法使吸附质从吸附剂上下来,称为吸附剂的再生。吸附理废气应包括吸附及吸附剂再生的全部过程。

  根据吸附作用力的不同,吸附可分为物理吸附与化学吸附。前者是间力作用的结果,后者则是固体表面与气体间形成了化学键的结果。当前的吸附治理大多应用的是物理吸附。

  吸附净化法的净化效率高,特别是对低浓度气体仍具有很强的净化能力。若单纯就净化程度说,只要吸附剂用量足够,那么可以达到任何要求的净化程度。但是由于吸附剂需要重复再生利用,以及吸附剂的吸附容量的,使得吸附方法的应用受到一定。对于钢桶涂装中的废气治理,使用吸附法较为适合,因为其浓度不很高,吸附剂使用寿命较长,操作费用也不高,程序也较为简单。

  如何合理选择与利用高效吸附剂,对提高吸附法的效果起着关键作用。通常,吸附法中所使用的吸附剂应具有以下一些特点:

  吸附法中所使用的一些吸附效率高的吸附剂如活性炭、筛等,价格一般都比较昂贵,因此必须对失效吸附剂进行再生而重复使用,以降低吸附法的费用。常用的再生方法有热再生(或升温脱附)、降压再生(或减压脱附)、吹扫再生、化学再生等。再生的操作比较麻烦,且必须专门供应蒸汽或热空气等满足吸附再生的需要,使设备费用和操作费用增加,了吸附法的广泛应用。

  当气体和液体相接触时,利用气体中的不同组分在同一液体中的溶解度不同,可使气体中的一种或数种溶解度大的组分进入到液相中,使气相中各种组分相对浓度改变,气体即可得到分离净化,这个过程称为吸收。吸收法就是根据这一原理,采用适当的液体做为吸收剂,使含有有害物质的废气与其接触,从而废气中的有害物质被吸收于吸收剂中,气体得以净化而设计的净化方法。在吸收法中,吸收了吸收质后的液体叫吸收液。

  吸收过程中,依据吸收质与吸收剂是否发生化学反应,可将吸收分为物理吸收与化学吸收。前者在吸收过程中发生的是纯物理过程,如用水吸收CO 2或吸收SO 2等;而后者在吸收过程中常伴随有明显的化学反应发生,如用碱液吸收CO 2、用酸溶液吸收氨等。化学反应的存在增大了传质系数和吸收推动力,加大了吸收速率,因此在用吸收法处理气态污染物时,多采用化学吸收法进行。

  ●沸点要适宜,尤其是在需要采用蒸馏法除去吸收剂中积累的杂质时,过高的沸点将给蒸馏带来操作困难;

  根据上述原则,吸收法中经常使用的吸收剂包括水,适用于去除溶于水的有害气体,如氯化氢、氨、二氧化硫、氟化氢等;碱液(如烧碱溶液、石灰乳、氨水等)适用于酸性气体如二氧化硫、氮氧化物、硫化氢等的去除;酸液(如硫酸溶液)主要用于碱性气体如氨的去除;以及有机溶剂,如用碳酸丙烯酯,N—甲基吡咯烷酮及冷甲醇做吸收剂可有效地去除排气中的二氧化碳和硫化氢。利用柴油加水的混合液做吸收剂可大量治理废气中的二甲苯溶剂等。

  吸收法一般采用逆流操作,即在吸收设备中,被吸收的气体由下向上流动,而吸收剂则由上而动,在气—液逆流接触中完成传质过程。其可分为非循环过程和循环过程两种,前者吸收剂不予以再生,后者吸收剂封闭循环使用。吸收法常用的设备包括填料塔、板式塔、喷雾塔、文丘里洗涤塔及旋转喷雾塔等多种。

  实践证明,吸收法具有效率高、设备简单、应用范围广,一次性投资低等特点,可广泛应用于钢桶涂装生产中有害气体的治理。但由于吸收是将气体中的有害气体物质转移到液相中,因此对吸收液必须进行处理,否则容易引起二次污染。同时,吸收法不适用于高温下烟气的处理,因此在处理烘干炉中有害气体时,必须对排气进行降温预处理。常用的降温手段有间接冷却、直接冷却、设置预洗涤器等。

  催化法净化气体污染物是利用催化剂的催化作用,使废气中的有害组分发生化学反应为无害物质或易于处理和回收利用的物质的一种方法。在进行化学反应时,向反应系统中加入少量某种物质,可使反应进行的速度明显加快,而在反应终了时,这些物质的量及性质几乎不发生什么变化,加入的这些少量物质被称为催化剂,催化剂的这种作用被称为催化作用。

  催化剂一般是由多种物质组成的复杂体系,按各成分所起作用的不同,主要分为:①活性组分,是催化剂对某一反应是否具有加速作用的关键组分;②载体,是分散、负载活性组分的支撑物,能加在催化剂的反应表面并改善催化剂的使用性能;③助催剂,是改善催化剂活性及热稳定性能的添加物。

  ①催化剂只能缩短反应到达平衡的时间,而不能使平衡移动,更不可能使热力学上不可发生的反应进行。

  ③每一种催化剂都有它的特定活性温度范围,低于活性温度下限的,反应速度很慢,或不能发挥作用。

  每一种催化剂都有中毒、衰老的特性,通常由于某种少量杂质的强有力吸附键优先吸附在活性表面上,而且这种过程常常是不可逆的,导致中毒。衰老主要是由于低熔量活性组分的流失表面烧结及机械性等。

  因此,筛选合适的催化剂是催化法的关键,一般要求选用的催化剂具有很好的活性和选择性、足够的机械强度、良好的热稳定性和化学稳定性以及经济性。采用催化理钢桶烘干室废气,一般使用的催化剂有P t、Pd、R h、CuO、C r 2 O 3、M n 2 O 3、稀土金属氧化物等。

  催化法包括催化氧化和催化还原法两种。该方法净化效率高,净化效率受废气中污染物浓度影响较小。而且在治理过程中,无需将污染物与主气流分离,可直接将主气流中的有害物为无害物。避免了二次污染。但所用催化剂价格往往比较昂贵,操作上要求较高,废气中的有害物质很难做为有用物质进行回收等是该法存在的缺点。

  燃烧法是伴随有光和热的激烈化学反应过程,在有氧存在的条件下,当混合气体中可燃组分浓度在燃烧极限范围内时,一经明火点燃,可燃组分即可进行燃烧。燃烧法即是对含有可燃有害组分的混合气体加热到一定温度后,组分与氧反应进行燃烧,或在高温下氧化分解,从而使这些有害组分为无害物质的方法。该方法主要应用于碳氢化合物、一氧化碳等有害物质的净化处理。

  催化燃烧法是在催化剂的存在下,废气中可燃组分能在较低的温度下进行燃烧反应,这种方法能节约燃料的预热,提高反应速度,减少反应器的容积,提高一种或几种反应物与另一种或几种反应物的相对率。

  催化燃烧的主要优点是操作温度低、燃料耗量低、保温要求不严格、能减少回火及火灾。但催化剂较贵,需要再生,基建投资高。

  总之,催化燃烧法工艺比较简单,操作方便,可回收燃烧后的热量,但不能回收有用物质,并容易造成二次污染。

  钢桶涂装生产中废气对的污染是严重的,对操作者有很大危害。我们必须采取各种有效的措施,遵守国家有关、工业企业卫生法和劳动安全卫生法等法律,进行全面治理。把涂装废气对的污染和对人类健康的危害,降到最低限度或从根本上消除。这不仅是我国包装业绿色化的必经之,而且是关系到国民经济和现代化建设以及人类的大事,也是钢桶涂装生产的顺利进行和不断向前发展的重要条件之一。

  根据现场调查的数据,每台喷漆水帘柜内各有两台抽排风机,分别各有两条风管将水帘柜内的喷漆废气引至楼顶排放。四台喷漆水帘柜共有七条排风管(其中有一台喷漆水帘柜的两条风管合并成为了一条)。两组旋转自动喷漆室各有一条排风管,共两条。合计起来共有九条排风管,每条排风管的废气量为12000 m³/h(其中有一条为24000 m³/h),废气的总处理量约为120000 m³/h。设计安装五台废气净化器,每台净化器处理量为24000 m³/h。

  车间内废气是由各喷漆作业点、烘烤炉和油漆调配间泄漏的废气和热气,逸散在整个车间内。为车间内空气清新,需要将这些逸散的有毒废气和热气排出。由于这部分气体属于车间通风换气的气体,浓度不是很高,因此可不进行处理。本方案在车间内顶部安装四组排风管道,用四台抽排风机将车间内的空气排至楼顶排放,新鲜空气从车间四周的窗户自然进入车间内。每台风机的设计抽排风量为24000 ~26000 m³/h ,合计总风量约为100000 m³/h。

  废气中的颗粒物经处理后达到广东省地方标准《大气污染物排放限值》(BD44/27-2001)中第Ⅱ时段的排放标准:

  废气中的有机溶剂经净化后达到广东省地方标准《大气污染物排放限值》(BD44/27-2001)中第Ⅱ时段的排放标准

  吸收法主要是采用适当的液体吸收剂来吸收净化废气中的污染物。此方法简单可靠,投资省,处理风量不受,适于处理低浓度并含颗粒物的废气。对不同的污染物,可选择不同的液体吸收剂。但对于挥发性很强的有机溶剂废气,由于不能用水来作吸收剂,所以,很难选择到合适的吸收剂。该法操作简单,处理效果一败涂地。

  吸附法主要是采用吸附材料(如活性炭等)来吸附净化废气中的污染物。这种方法比较适合于中等风量以下、间歇性排放的低浓度废气的处理。该法操作简单,易管理,效果好。

  冷凝法是将废气的温度降低,使污染物冷凝、凝结成液体并与废气分离,以此来达到净化的目的。这种方法适用于高浓度废气的净化,并可以回收资源。但该法投资大,能耗高,操作复杂,不适宜处理大风量、低浓度的废气。

  燃烧法分为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是将含有污染物的废气送入燃烧器烧掉;催化燃烧是在有催化剂帮助下燃烧废气中的有害物质。燃烧法也投资大,能耗高,操作复杂,同样不适宜处理大风量、低浓度的废气。

  综合比较有害有机溶剂废气污染物的各类净化方法,本工程选用“活性炭吸附法”来净化喷漆废气中有机污染物。净化设备其工作原理如下:

  净化设备工作时,废气被风机抽入吸附装置内,首先通过滤网过滤器,以去除油漆颗粒物,然后废气通过活性炭吸附层时,由于在固体吸附剂(活性炭)和有机挥发物之间存在的间引力(范德华力),废气中的有机物被活性炭吸附,从而使气体得到净化。经净化后的气体可直接排放。

  现场情况是,喷漆车间共有九条排风管将喷漆废气直排楼顶,排气口距楼顶地面高度约1.5 m,废气由各喷漆设备内的风机直接抽排至楼顶。楼顶上有足够的面积可以来安装净化设备。

  对于喷漆设备产生的废气,本方案设计采用五台活性炭吸附装置来净化处理。吸附装置安装在车间楼顶上,将原来废气排放管每两条合并成一条管后接入吸附装置内。同时,在每台活性炭吸附装置后各增加一台抽风机,以克服吸附装置增加的阻力,各喷漆作业点抽风顺畅。由于喷漆时有少量的油漆雾随废气排出,若这些漆雾直接吹到活性炭吸附层上,会很快使活性炭层发生板结,导致气阻增大,处理效果。因此,本方案在活性炭吸附层前设计一过滤层,以滤除漆雾,活性炭吸附层能正常工作。过滤层采用稀疏过滤材料,滤板可以方便地取下来,定期更换过滤材料。当感觉到喷漆设备内的抽排风效果明显下降时,表明需更换过滤材料了。

  对于车间内废气的抽排,本方案设计在车间内顶部安装四组排风管道,每组风管按一定的,均布在车间内,风管的底部开有多个吸风口,废气被从风管的底部的吸风口吸入,然后由风机抽至楼顶排放。四台抽排风机也安装在车间楼顶。

  对于现代化的涂装线,一般都能满足恒温、恒湿和洁净的空气(空气粉尘含量<10mg/m3)等要求;但对比较简易的凃装生产线,却很难恒温、恒湿和洁净的空气,使涂装的工件达不到满意的涂装效果,易使漆膜产生针(缩)孔、桔皮、颗粒等漆膜弊病.为了避免漆膜产生针孔和桔皮、首先应改善喷涂室内的温度和湿度,使喷涂室内的温度和湿度达到工艺要求;其次,应根据不同的温度和湿度调整施工涂料粘度和稀释剂的成分;一般在喷漆施工中必须将喷涂室的温度控制在35℃以下,湿度控制在80%以下。

  为了使涂装生产线内的空气粉尘量得到有效控制,首先应改善生产线外的状况,将打磨、擦净工序与喷漆工序分开,避免打磨产生的粉尘进入生产线喷涂室或干燥 (固化)炉,消除打磨灰尘对喷涂的影响;其次,应定期更换空气滤布,空气中的粉尘能有效除去。近年来随着环保要求的严格,水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料等环保型涂料得到迅速发展。据报道,我国粉末涂料年产量已达6万t,仅次于美国、意大利和,跃居世界第4位。我国从80年代以来,已先后引进500多条粉末涂装生产线、按当前状况来看,应该说基本已达到饱和。而如何加快粉末涂装设备国产化已成为我国涂装行业迫在眉睫的课题。

  涂装生产线的污染一般有废气、废水、废渣和噪声。目前我国涂装生产线废气主要来自前处理、喷漆室、流平室、干燥炉的排放废气,所排放的污染物大体有如下几类;能形成光化学烟雾的有机溶剂、排出恶臭的涂料挥发分、热分解生成物和反应生成物、酸碱雾、喷丸时产生的粉尘和漆雾中的粉尘。使用不含有机溶剂或有机溶剂含量低的涂料,是解决有机溶剂污染的最有效方法,尽量减少有机溶剂的用量,降低有机溶剂废气的处理量,将含有高浓度有机溶剂的废气集中处理,采取稀释后向大气排放;对于生产线中的干燥固化炉排放的高浓度、小风量的有机溶剂废气,通常使用燃烧法、催化燃烧法、吸附法进行处理;喷漆室排出的低浓度、大风量废气,以前大多使用漆雾絮凝剂或表面活性剂处理,但现在推广使用活性炭吸附法,还有使用活性炭纤维蜂轮法处理有机废气。

  废水主要来自涂装前处理产生的脱脂、磷化、钝化废水、阴极电泳产生的含电泳漆的废水。水性中涂涂料的喷漆室及清洗产生的废水,面漆喷漆室循环用水定期排放的废水。一般将全部废水集中在地下室根据污水种类分别进行治理。对于含酸碱废水进行中和,沉淀、过滤、排放;对含6价铬(Cr6-)的废水,使用电解法和化学还原法处理;对喷漆室废水,无论是水性漆还是溶剂型漆的废水,都添加絮凝剂进行处理,漆渣被自动排出,处理过的废水,继续循环使用,漆渣烧掉或与其他工业废料一起处理掉。

  废渣主要是漆渣、处理废水产生的沉淀物,一般可用板框压滤机脱水质,运到专用废渣存放地。噪声源主要来自风机和运输装置,故我们在生产线上必须选用符合噪声要求的风机和运输装置,涂装车间内部最好设置吸音材料。涂装生产线的控制系统随着时代的发展而得到不断改进,要求控制系统越来越可靠。故现在涂装生产线电器控制一般均为复控,可由各电器柜控制,也可由中心室进行全线控制,中心控制室和烘道一般均设有微机,能精确地控制干燥固化炉体各区温度,中心控制室可设电视器显示、记录升降温度曲线、亦能随时设定、修改参数,以便根据各种工件大小和涂装颜色不同调整温度。槽液可由热电偶控制。目前,涂装生产线上所有电机一般均为设有双重,并与主控联锁,任一电机出现故障,分控柜和中心控制室均能报警,若设备出现故障,全线能自动停机,以确保运行安全。

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