喷涂废气处理工艺探讨

　　摘要:介绍喷涂废气的危害和来源，根据喷涂废气特点，综述喷涂废气中漆雾和有机废气的治理工艺，分析各种治理工艺的优缺点，选择和介绍一种成熟的喷涂治理工艺。

　　关键词：喷涂废气、漆雾、有机废气、吸附、催化燃烧

　　Abstract: This paper introduces the origin and harm of spraying waste gas, according to the characteristics of waste gas of paint spraying, spraying waste gas of paint mist and organic waste gas treatment technology, analysis of various treatment technology advantages and disadvantages, and introduces a mature spraying governance process.

　　Key words: spraying waste gas, mist, organic waste gas, adsorption, catalytic combustion

　　中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

　　1 引言

　　随着经济的发展，很多工厂企业在生产或加工配件时都使用到喷涂工艺，喷涂废气污染源分布广泛，由于涂料中含有一定比例的溶剂和稀释剂，在喷涂过程中会产生大量的挥发性有机物，同时在喷漆的时候会产生大量的漆渣、粉尘、臭气、异味等，尤其是生产过程中产生的三苯(苯、甲苯、二甲苯)会通过呼吸道进入人体，使人产生眩晕、恶心等症状，严重时还会导致障碍性贫血。喷涂废气不仅对工作人员的身心健康造成严重的威胁，同时也污染了周围的大气环境。随着国家环保法规、节能减排措施的日益完善和加强，人们对生活环境的要求越来越高，如何选择合适喷涂废气处理工艺，减少有机废气排放，已经成我们急需讨论的问题。

　　2来源与性质

　　喷涂废气来源于汽车、摩托车、自行车、轮船、飞机、家具设备、机械设备、建材等行业喷涂工序中，包括喷涂、流平和烘干三个步骤。由于涂料中添加有机溶剂，故有有机废气排放，主要含有苯、甲苯、二甲苯等有机污染物。除了有机废气外，由于油漆或光油在高压作用下雾化成微粒，部分未能全部到达喷漆物表面的油漆颗粒随气流弥散形成漆雾，故喷涂废气中还含有漆雾颗粒物。漆雾颗粒微小，绝大部分在10µm以下，而且黏度大，易黏附在物质表面。

　　3 处理工艺流程

　　3.1 工艺分析比较

　　由于喷涂废气不仅含有有机废气，还有漆雾，漆雾会影响到后续有机废气处理的运行和治理效果，故在净化有机废气之前必须去除漆雾，然后才能进一步去除废气中的甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等挥发性有机物。

　　3.1.1漆雾处理方法

　　目前国内外漆雾处理方法有过滤法、低温冷凝法、油吸收法、水吸收法等，较多采用的是过滤法和水吸收法。

　　3.1.1.2 过滤法

　　主要采用滤层阻留漆雾和颗粒物，滤料可以采用玻璃纤维棉、炉渣等，也可以组合使用，过滤材料视污染程度定期更换或清理漆块后重复使用。过滤措施能去除大部分的漆雾，对有机物也有少量的吸附，但容易堵塞。

　　3.1.1.2水吸收法

　　包括喷淋水洗、雾化洗涤、无泵水幕处理、水旋式处理等。喷淋水洗采用喷嘴组成的喷淋室，将水雾化来冲洗漆雾，水过滤后重复利用，该方法效果差，喷嘴易堵塞;雾化洗涤采用螺旋进气，在高级雾化作用下，气液充分接触，废气中的细小颗粒物、未凝固的涂料颗粒及少量有机废气被吸收;无泵水幕喷漆室和无泵水激喷漆室是利用高速排风诱导提水，将排风系统和排水系统合二为一，形成无泵的水循环系统，由于漆雾经过水幕、水帘以及气水通道与水幕强烈搅拌，形成多级净化过程，提高了净化效率;水旋式喷漆室主要是靠在栅格上的水旋器来分离空气中的漆雾，当含有漆雾的空气直接被吸入水旋器与栅格板下的水面撞击后，同水一起以漩涡运动流入水旋器，漆雾和空气分离。目前广泛采用的主要是水幕、水旋及水激式喷涂设备，均能取得较好的净化效果，但因甲苯、二甲苯等有机物不溶于水，对该类有机污染物的去除效率甚微[1]。

　　3.1.2有机废气处理方法

　　经过除漆雾处理后的喷涂废气主要含有挥发性有机物，处理有机废气的方法主要有取吸附、燃烧法、等离子电离法、冷凝回收法、吸收法等方式。

　　3.1.2.1吸附法

　　吸附法是目前广泛使用的有机废气处理技术，将有机废气通过活性炭床，其中的有机污染物被吸附剂吸附，废气得到净化后排入大气。当炭吸附达到饱和后，通入热空气加热炭层，对饱和的炭床进行脱附再生，脱附吹脱放出的有机污染物需做进一步处理。

　　主要的吸附剂有活性炭、活性炭纤维，焦炭粉粒等。活性炭和活性炭纤维具有密集的细孔结构，内表面极大，吸附性能好，化学性质稳定，耐酸碱，耐水，耐高温、高压，不易破碎，对空气阻力小等特点，因此被广泛采用。

　　活性炭吸附法净化率可达95%以上，适合低浓度情况，需要提供能量进行脱附再生，脱附出来的高浓度污染物需要进行再处理，若无再生装置，设施运行一定时间后需更换新炭，运行费用太高。

　　3.1.2.2燃烧法

　　对于可燃性的有机废气，可以采用燃烧法进行处理，通过燃烧使有机废气在变成二氧化碳和水。燃烧法分直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法三种。

　　(1)直接燃烧法：该法适用于高浓度、可燃性有机废气的处理。可以在一般的锅炉、废热锅炉、加热锅炉及放空中对废气进行燃烧，燃烧温度大于1000℃。该法简单、成本低、安全，适用于生产波动大、间歇性排放废气的情况。但该法在燃烧不完全时仍有一些污染物排放到大气中，且用火焰燃烧的热能无法回收。

　　(2)热力燃烧法：该法适用于低浓度、可燃性有机废气的处理。燃烧时需加辅助燃料，燃烧温度为720～820℃。

　　(3)催化燃烧法：该法适用于处理有机废气和消除恶臭。催化燃烧法操作温度较普通燃烧法低一半，通常为200-400℃(一般低于800℃)。在催化剂的作用下，有机废气中的碳氢化合物可以在较低的温度下迅速的氧化，生产二氧化碳和水，同时发出燃烧热。催化燃烧法净化率可达95%，适合于处理高浓度、小风量且废气温度较高的有机废气，合适的设计工艺可以在只需要补充少量能源情况下维持燃烧，并且可以产生富裕能量，可以彻底分解污染物，运行费用低。但是喷漆废气中的“三苯”浓度一般低于300mg/m3，因此采用催化燃烧法处理喷涂废气不太适合[2～4]。

　　3.1.2.3等离子电离法

　　等离子电离法主要是通过脉冲电晕的技术，将有机废气中的有机物分化成空气中的无害物质。适合于处理低浓度(〈1～1000ppm〉)、剧毒剧臭的有害气体，以及操作简单。但该技术还不够成熟，在处理有害气体时还是有其欠缺的地方，如不能完全彻底地把有害气体转化为无害气体，副产物较多;且在氧等离子体下产生大量的臭氧;能耗较高;脱除效率较低等。

　　3.1.2.4冷凝回收法

　　冷凝回收法是把有机废气直接导入冷凝器经吸附、吸收、解板、分离，可回收有价值的有机物，该法合用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况，需要附属冷冻设备，主要应用于制药、化工行业，喷涂、印刷企业较少采用。

　　3.1.2.5吸收法

　　一般采用物理吸收，即将废气引入吸收液进净化，待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收;本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气，但需配备加热解析回收装置，设备体积大、投资较高。

　　3.2工艺选定

　　通过上述工艺的分析和比较，采用单一方法都不太适合，尤其是在喷涂废气这种大风量、低浓度的VOC废气处理方面。结合多个工艺，扬长避短有效地利用各个工艺的优点，进行工艺组合，采用水膜除漆和脱水装置作为预处理工艺除去漆雾颗粒物，然后采用吸附-脱附+催化燃烧工艺处理有机废气，是目前国内比较成熟、高效、具有较高性价比的喷涂废气处理工艺方式。

　　由于整个系统集吸附-脱附-催化燃烧于一体，为保证系统的连续运行，吸附器采用两个或多个吸附器分流组合式结构(这里以两个做介绍)。正常运行时，其中一个吸附器处在脱附状态，而另一吸附器处于吸附。

　　从喷涂车间来的含有漆雾、有机溶剂的废气，首先进入预处理，通过水膜或水旋装置除去漆雾，然后进入除雾器除去水雾。除去漆雾颗粒物后的有机废气，进入1#活性炭纤维吸附器，利用活性炭纤维将有机废气吸附下来。吸附可使有机废气净化效率高达95%以上，经吸附净化的废气可直接排放。

　　当设置于1#活性炭纤维吸附器出口管内的有机废气浓度监测装置显示，有机废气浓度即将超标时，2#活性炭纤维吸附器自动开启，对废气进行吸附;而1#活性炭纤维吸附器废气进出阀门关闭，而脱附进出口阀门自动开启，用120℃热风进行有机废气脱附。此时，脱附风机、催化燃烧装置内的电加热器同步开启。脱附气在活性炭纤维吸附器、脱附风机、热交换器、催化燃烧装置等设备间管道内闭路循环。通过控制脱附过程流量，将有机废气浓度浓缩。脱附气体经催化床内设的电加热装置加热至300℃左右时，在催化剂作用下有机废气起燃，燃烧后生成CO2和H2O，并释放出大量热量。热量可通过热交换器回收，预热脱附气体。一般达到脱附～催化燃烧热平衡过程须启动电加热器1～2小时左右，达到热平衡后可关闭电加热装置。此后，催化燃烧系统就靠废气燃烧时产生的热能，在无须外加能源基础上使催化燃烧达到热平衡。

　　工艺中的吸附剂选用活性炭纤维吸附剂。活性炭纤维的比表面极大、微孔发达、孔径分布广，吸附速度快，比颗粒活性炭要快2～3个数量级，而且再生容易快速，脱附彻底，经多次吸附脱附后仍保持原有的吸附性能好，特别是对ppm级的吸附质仍保持很高的吸附性能，而蜂窝炭或颗粒炭此时的吸附能力则大大降低，因此对有机废气的净化率高;同时因活性炭纤维在空气中着火点达500℃以上，耐热性能好，且吸附层很薄，不会产生类似颗粒炭或蜂窝炭吸附装置因热积累而易产生燃烧爆炸的危险。

　　4 结论

　　从目前国内多种废气治理技术来说，处理这种大风量、低浓度的喷涂废气采用“除漆脱水+吸附-脱附+催化燃烧” 工艺是比较成熟和高效的，具有一下特点：预处理除去漆雾和水雾，保证后续设备的正常运行;活性炭纤维可脱附再生使用，延长了更换周期，降低运行成本;催化燃烧装置起燃温度低，可利用有机污染物燃烧释放的热能，整个工艺能耗低;净化效率高。但这是一种末端治理工艺，在生产过程中应先考虑源头控制，尽可能的减少喷涂废气的产生。

　　参考文献：

　　[1]韩忠峰.喷涂废气的全过程控制.现代涂料与涂装，2007(1):15-16,24.

　　[2]切雷米西诺夫，杨.大气污染控制设计手册[M].北京：化学工业出版社，1984.

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　　[4]江熊.工业防毒技术[M].北京：化学工业出版社，1982.

　　[5]刘晖，孙彦富，苏建华，周康群.利用吸附-催化燃烧法处理喷漆废气产生的有机气体.广州化工，2009，37(1)：112-117.

　　[6]欧海峰.吸附-催化燃烧法处理喷漆废气实例.环境科学与技术，2006，29(4)：93-94.

　　[7]闫勇.喷烤漆行业有机废气治理技术[J].中国涂料，1999(1):34-38.