沸石浓缩转轮系统在汽车涂装废气处理中的应用

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1.汽车涂装废气概述

随着国内汽车制造业的快速发展,汽车制造过程中产生了挥发性有机化合物的排放。在汽车涂装生产线中,废气主要产生在烘干室、喷漆室和烘干室。汽车涂装废气成分复杂多样。目前,汽车涂装废气的处理技术有很多,如活性炭吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、低温等离子体法、紫外光解法等。在大量的实际应用中,上述方法存在着处理效果差、安全性低等问题。近年来,汽车涂装废气开始采用沸石浓缩转轮结合蓄热式焚烧炉进行处理。主要介绍沸石浓缩转轮技术在汽车涂装废气处理中的应用。

1.1涂料废气的特性

汽车涂装是汽车制造过程中“三废”最多的环节。涂层含有挥发性有机化合物,但不释放挥发性有机化合物;70%的挥发性有机化合物将在涂覆过程中挥发;大型车身涂装线每年可能排放数百吨气体污染物。目前,汽车涂装的主要排气点如下:

(1)喷漆室的废气

根据《劳动安全卫生法》,涂装厂喷漆室的风速应控制在0.25 ~ 0.35米/秒的范围内,废气为涂装过程中挥发的有机溶剂,主要由甲苯、二甲苯等组成。,还含有少量未经处理的漆雾。

(2)烘房废气

有机溶剂在中涂和面漆的湿漆膜干燥过程中挥发。为了防止有机溶剂在干燥室内积累造成爆炸事故,应在干燥室内进行送风和排风。风速一般控制在0.2米/秒左右。废气成分与喷漆室的废气成分相似,但没有漆雾。有机废气的总浓度大于喷漆室的废气浓度,通常在喷漆室与废气混合进行集中处理。

(3)烘房废气

电泳涂料和中涂面漆干燥时排放废气,干燥废气的成分包括有机溶剂、树脂固化物和热分解产物。干燥废气中总有机物浓度一般在2500毫克/立方米左右,恶臭物质浓度较高。

2.沸石转轮吸附浓缩的优点

喷漆室的废气具有风量大、浓度低的特点,直接燃烧的建设成本和运行成本都很高,因此燃烧前需要吸附和浓缩。与活性炭流化床相比,沸石吸附浓缩转轮具有较高的解吸温度和较低的空气湿度要求。

3.沸石转轮的结构和机理

沸石转轮浓缩系统的关键部件是吸附轮(转轮)。转轮是由疏水性沸石吸附介质和陶瓷纤维制成的波纹状薄膜,然后卷成蜂窝圆柱形框架结构,其中安装有旋转轴承。转轮的机械结构配有由抗挥发性有机化合物腐蚀和耐高温材料制成的气体垫圈,将转轮分成三个区域:吸附处理区、再生解吸区和冷却区。挥发性有机化合物有机废气通过预过滤器,然后通过浓缩轮装置的处理区。挥发性有机化合物在处理区被吸附剂吸附去除,净化后的空气从浓缩池的处理区排出。通过再生区的热空气处理,吸附在浓缩流道中的有机废气挥发性有机化合物被解吸并浓缩至5-15倍。浓缩转轮在冷却区冷却,通过冷却区的空气被加热作为再生空气,从而达到节能的效果。

4.沸石转轮运行的影响因素

(1)废气温度和湿度:控制进气温度在40℃以下,相对湿度在80%以下;

(2)转轮的转速:转轮的转速在1-8转/小时之间(随入口气流的挥发性有机化合物浓度值略有变化);

(3)浓缩比:提高浓缩比会降低系统的去除效率,降低后端焚烧设备的燃料消耗;

(4)脱附温度:足够的脱附温度有助于脱附过程,但过高的脱附温度可能会使流道基材的余热在冷却区无法有效冷却,使流道本体在吸附区仍处于高温状态,不利于吸附过程。

5.沸石转轮的应用前景

目前,国内汽车制造商如奔驰、宝马、大众、日产等。已经开始使用沸石浓缩器系统来净化涂层废气,并且通过应用信息的反馈都达到了设计要求。一些国内环保设备制造商也开始有能力设计和安装沸石浓缩转轮系统设备。

随着我国对大气污染防治要求的日益严格,汽车涂装中挥发性有机化合物的排放限值将逐年降低,控制涂装废气排放迫在眉睫。沸石浓缩转轮技术是在现有技术条件下处理大风量、低浓度、高湿度有机废气的较好选择,将广泛应用于汽车涂装废气处理。

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