值得收藏|关于喷涂废气治理,看完这篇就足够了!

VOCs管理与技术交流驿站 2021-01-11 12:09:16

由于喷涂漆料可直接影响产品的外观和耐候性,国内金属制品加工、汽车制造、机械制造、家具制造等行业的生产工艺均离不开喷涂工序。然而,我国机械产品喷涂通常使用溶剂型涂料,在喷涂过程中会产生大量漆雾,并伴随着三苯、溶剂汽油、醇类、酯类等有机废气,这些污染物不仅污染大气环境,而且对工人乃至企业周边居民的身体健康造成极大危害。因此,如何有效解决喷涂工序产生的污染问题显得十分迫切。

取代湿式喷涂

目前传统的处理方法,主要包括水旋文丘里和水帘柜处理等。需要注意的是,过喷漆漆雾中一般含有固态物质(颜料﹑钛白粉)和液态物质(树脂),树脂是以液态官能团的形态存在漆雾中。循环水中通常会添加絮凝捕捉的化学药剂,水旋文丘里和水帘柜对过喷漆漆雾中的固态物质是有能力捕捉的,但无法捕捉液态物质特别是树脂的官能团。当环保要求不高时,水旋文丘里和水帘柜可以满足要求,而当下环保要求已经上升到非常高的标准,这就需要在水旋文丘里和水帘柜后面再加装分离与深度治理装置,因为水旋文丘里和水帘柜无法捕捉的树脂官能团可能会对治理设备造成毁灭性破坏。换句话说,治理设备需配备高效的漆雾分离过滤装置,而水旋文丘里和水帘柜的购置与运行成本高,且去除效果有限,未来就没有使用的必要了。

自2014年以来,干式喷涂逐步在国内得到应用,例如:上海大众汽车有限公司,仪征大众,常熟奇瑞捷豹陆虎,常熟奇瑞观志,芜湖奇瑞,大连奇瑞等。综上所述,干式喷涂线取代湿式喷涂线已成为趋势。

延伸阅读:湿式喷涂与干式喷涂,本质上是以是否使用水处理漆雾加以区别:前者借助于循环水系统捕集喷漆室的漆雾,后者借助挡漆板、过滤层(袋)捕集漆雾。干式喷涂系统无需工艺用水和水处理,也就避免了由水造成的风管锈蚀问题,同时省去了化学凝聚等工艺的需求。

以文丘里喷漆系统为例,将干湿两种漆雾处理方式的对比情况汇总如下。


运行参数对比
序号设备文丘里喷漆系统干式喷漆系统备注
1新风空调相同相同
2循环空调冷却功率:10kw/米喷房;加热功率:11kw/米喷房冷却功率:3kw/米喷房喷房宽:5米;风速:0.25m/s
3泵组功率2kw/米喷房30立方米/米/小时
4漆渣产生量5公斤漆渣/公斤过喷1.15公斤漆渣/公斤过喷不含压渣机压渣的重量
5耗材3.2元药剂/公斤过喷1.3元分离模组/公斤过喷


此外,静电漆雾捕集也将是另一个发展趋势。

漆雾预处理方法

预处理是涂装漆雾治理过程的重中之重。

喷涂过程中使用的油漆种类大致如下:PU漆﹑UV漆﹑PE漆﹑醇酸漆等,不同的油漆应使用不同方式来对待。目前预处理有以下方式:微米气泡分离﹑BOX﹑迷宫盒子﹑板式过滤及袋式过滤,这几种技术及方式组合应用一定能满足治理设备的需求。但是在满足治理设备需求时,还要考虑涂装工艺的需求,涂装房内根据工艺要求应满足一定的微正压或微负压,要想满足涂装房内微正压或微负压,对预处理过滤要求是非常高的,也就是预处理过滤的动态风阻﹑变量压头不能过大。

传统的预处理过滤初始风阻或初始压头300Pa,由于漆雾不断累积,当风阻达到750Pa时,也就是动态风阻或变量压头为450Pa。为保证涂装房内微正压或微负压的要求,需要通过末端治理设备的风机来弥补这450Pa压头变量,但风机性能曲线决定了风机能弥补的风压变化是有限的。如果动态风阻或变量压头过大时,风机就无法保证涂装房内微正压或微负压,使得喷涂工序无法满足工艺要求。这时就需要通过更换过滤材料降低风阻的影响,但更换次数过于频繁时,过滤成本﹑危废处理成本﹑预处理运行成本将会加重企业的负担。

因此,涂装漆雾的预处理既要保证涂装房内微正压或微负压的工艺条件,还要保证合理的运行成本,这就对涂装漆雾的预处理提出了极高的要求。微米气泡分离、BOX、迷宫盒子、板式过滤及袋式过滤的组合使用既能保证涂装房内微正压或微负压,也能降低过滤成本与危废处理成本,从而实现预处理运行成本的合理性。

延伸阅读:目前干式喷漆已做了大量改进工作。①将板式过滤器制作成寿命较长的过滤袋。表面积约2倍于原有板式过滤器的滤材缝制成袋式过滤器,寿命延长6~10倍,进而使袋式过滤器更换周期延长到1周或10d换一次;过滤袋可一次操作,更换简单,捕集到的漆雾封闭在过滤袋中,作业场所几乎不被污染。②过滤元件可再生。经过工艺优化的、可再生表面覆盖有涂料膜层的过滤袋,过滤颗粒效果可达到低于0.1 mg/m3。③黏漆雾滤料采用石灰石,过滤元件表面完全被黏漆雾材料层覆盖。在喷涂过程中,涂料粒子被黏漆雾滤料积聚,并在过滤器表面形成渣饼,当压差达到最大允许值时,就会触发过滤袋自动清洁过程,滤料和涂料微粒的混合物落入料斗底部。最终产生的漆渣可直接作为水泥工业或脱硫的原料利用,而无需进行更多处理。

预处理后的有机气体治理工艺

涂装废气的排放特点是大风量低浓度,并且过喷漆漆雾中有固态物质,例如颜料﹑钛白粉,液态物质例如树脂,树脂是以液态官能团的形态存在漆雾中,所以第一步做好预处理。第二步做好大风量低浓度的浓缩工作。目前浓缩工艺采用吸附浓缩:活性炭﹑沸石浓缩转轮﹑沸石颗粒。吸附方式分为静态吸附﹑动态吸附。脱附方式分为静态脱附﹑动态脱附。第三步根据现场工艺配合使用RTO﹑RCO﹑CTO这三种氧化方式,没有最好的,只有最合理的。

延伸阅读:涂装行业常采用简易的活性炭吸附、UV光解等VOCs处理技术,虽有一定的去除效果, 但存在很多监管盲点。目前,部分省市已明文不推荐单独使用吸附等处理工艺。相对而言,RCO 技术更适合经预处理的涂装VOCs 废气处理。

回风工艺

2016年以来,涂装行业衍生出回风工艺,一般使用中央空调送风。对于机器人喷涂工艺,有人工修补工位的,人工修补工位只送新风。回风净化也就是漆雾预处理,必须处理好漆雾中的固态物质(颜料﹑钛白粉)和液态物质(树脂),否则会损坏中央空调中除湿设备,也会增加中央空调的过滤难度,加大了送风系统的动态压头,进而影响表面喷漆质量。

延伸阅读:现已面世的Eco Dry Scrubber,具有排风直接循环再利用功能,只需补充5%~20%的新鲜空气,从而节省可观的能源。据测算,通过排风再循环利用,可减少新鲜空气量,进而降低35%的厂房和相关设备投资,同时降低材料及维护费用。

水性涂料喷涂的治理方法

在环保减排要求下,水性涂料在涂装行业中得到了广泛应用。水性涂料,顾名思义是能溶解在水中的一种涂料,而溶剂型涂料则是悬浮或扩散在水中,这两种废水的处理过程和处理原理是不同的。

溶剂型涂料废水处理采用的是过滤压滤,是成熟的物理工艺,而水性涂料废水采用的是膜反渗透工艺,工艺比较复杂且成本非常高,如果用化学方式成本更高且带来很多麻烦。也就是说,涂装工艺采用水性涂料时,排放口使用干式过滤拦截,把过喷漆漆雾中的固态物质,例如颜料﹑钛白粉,液态物质例如水性树脂官能团彻底拦截,排放口废气中非甲烷总烃的含量一定会小于20mg/m³。因为水性涂料中80%是水,甚至性能优良的水性涂料95%是水。5-20%的溶剂为醇类及小部分的醚类和非常少的助剂,助剂是为了改变水性树脂的表面张力,增加水性涂料的附着力。

因此,建议后期准备使用水性涂料的企业涂装线要建成干式涂装线。底漆﹑中途﹑色漆线考虑不使用沸石转轮,以便于变换水性涂料时,降低损失。罩光清漆线可考虑沸石转轮,因为表面罩光清漆短时间内还无法实现水性清漆。

为降低施工成本和设备体积,干式喷涂是未来的发展方向;为满足当前环保形势的涂装废气治理,做好预处理是重中之重。而治理设备的选择没有最好,只有最合理。企业有条件做自动喷涂的,一定要做回风,而回风预处理同样需要彻底解决好。另外,管道布置与风机选型,对漆件能否达到产品质量要求起决定性作用,所以一定要仔细计算、谨慎选择。

小编看法:水性涂料(相关指标需满足HJ 2537-2014),并非完全水性化,VOCs含量一般在8~15%,大幅度小于溶剂型涂料的58~80%。对于溶剂型涂料涂装废水,除了过滤压滤,一般还需再进行生化处理COD以满足排放标准要求,但目前业内鲜有配套。由于水性涂料亲水的性质,喷漆废水经常出现泡沫大,破乳不完全,浊度降低困难的问题,除了高成本的膜反渗透工艺,亦可沿用以往的混凝沉淀+生化处理工艺,但选用的凝聚剂应不同于溶剂型涂料投加的药剂。

为了源头控制VOCs,涂装行业内大力推广水性涂料,但水性涂料的使用并不代表无需配套末端治理设备,极低的入口浓度可能会给现有成熟的治理技术以及运行成本带来了全新的挑战。小编就曾听说过,某企业在使用水性涂料后,不得不弃用原有的转轮吸附,并对末端治理技术进行重新调整。至于水性涂料的功过利弊,得折腾完这波才知分晓,拭目以待。

(根据曹恩顺老师的《涂装行业环保治理的技术简介》整理,部分删减改动)

参考文献:

[1] 王锡春, 李文刚. 喷漆室节能减排环保的新思路(举措)—由湿式漆雾捕集装置转换成干式或静电漆雾捕集装置[C].全国涂料涂装技术信息交流会暨交通用涂料涂装技术研讨会. 2010.

[2] 徐茂壮. Eco Dry scrubber干式废漆处理系统在汽车涂装中的应用[J]. 现代涂料与涂装, 2015, 18(11):46-47.

[3] 芦洪涛, 谢爱军, 石昌敏. 水性漆废水混凝剂及其应用[J]. 当代化工, 2011, 40(2):195-197.

[4] 许淑娟,和军强. 汽车涂装喷漆室VOCs处理浅谈[J]. 现代涂料与涂装, 2015, 18(11):58-60.


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