汽车维修行业喷漆车间有机废气排放标准及推荐性治理技术…

汽车维修行业喷漆车间有机废气排放标准及推荐性治理技术…内容摘要：

性漆替代 溶剂型涂料 在成本上是可行的。 21 4 VOCs 末端治理方案论证 推荐技术概述 由于受涂料产品性能的限制，目前已具备水性涂装生产线的汽车维修企业，部分喷涂工序仍需要使用溶剂型涂料，而且水性涂料中仍有少量的 VOCs排放。 因此，汽车维修企业的 VOCs末端治理技术应针对企业不同工艺实施不同的治理措施。 根据现场监测的喷漆过程的水性涂料和溶剂型涂料的 VOCs 排放情况，推荐以下工艺： （ 1）已完成水性涂装生产线改造的企业，由于排放的 VOCs浓度相对较低，推荐使用 颗粒物过滤预处理 +活性炭吸附 工艺； （ 2）未 完成喷涂工序水性涂料改造 的企业 ，为实现 VOCs达标排放， 推荐使用颗粒物过滤预处理 +活性炭吸附 +催化燃烧或者颗粒物过滤预处理 +活性炭吸附 +水蒸气脱附工艺。 吸附 催化燃烧技术在处理汽车制造行业喷漆废气时表现出很好的效果，即将大风量 、低浓度的有机废气转换成小风量、高浓度的有机废气 ,具有净化效率高、无二次污染、因吸附剂可脱附再利用以及无需外加燃料而使运行成本低等优点。 由于其在处理汽车制造行业喷漆废气处理中表现出很好的效果，也可以将其应用于汽车维修行业喷漆废气处理。 对于使用 溶剂型涂料 进行汽车喷涂且工作量较大的喷漆房，由于 VOCs浓度相对较高，因此建议使用吸附 催化燃烧工艺以提高活性炭使用寿命。 22 吸附 水蒸气脱附技术 成熟可靠，设备运行稳定 ， PLC 全自动化控制，操作简便，节能省力 ；具有 高性能吸附剂，比表面积大，吸 脱附性能好 ， 净化效率高 ，可将 其应用于汽车维修行业喷漆废气处理。 预处理 +活性炭吸附 工艺设计 （ 1） 工艺适配条件 本工艺采用固定床式活性炭吸附法，本方法 适用于排放的有机废气浓度为 0～ ，风量为 0～ 48000m3/h的工程。 对于汽车维修喷漆属间歇操作，车身喷漆面积相对小，且进出喷漆房的风量一般在 15万 m3/h 左右， 浓度 一般在 150mg/m3左右。 喷漆房每天工作时间 8h 左右。 具体工艺流程见图 41。 从车间排出的大风量有机废气 , 先经干式过滤去除漆雾后，进入吸附床，有机物被蜂窝状活性炭吸附 , 净化后的气体可直接排放。 当由吸附床达到预期的吸附时间后 , 被收集进行集中处理。 考虑到每天运行时间只有 8小时，使用易于装卸更换的模块化活性炭。 图 41 活性炭工艺流程图 （ 2） 技术指标 ① 过滤预处理单元 23 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 60%左右留在工件上，其它的随着废气带出，形成漆雾粉尘。 这些漆雾含量高，粒径较小，绝大部分在 10微米以下，若未经处理，将很快堵塞活性炭微孔，使活性炭失效。 因此喷漆废气必需先经过粗过滤处理。 干式漆雾过滤材料具体参数及材料见表 41 表 41 10000m3/h 过滤装置 的系统操作参数 项目 参数指标 厚度 (mm) 容尘量 (kg/m2) 79 过滤效率 85% 装置尺寸长 宽 高 (m) 阻力损失 (Pa) 600700 ②吸附单元 由于深圳市地处南方，空气湿度大，因此我们选用耐水的蜂窝活性炭，这样也便于拆卸和减小空气阻力。 而且蜂窝活性炭具有比表面积大，微孔结构，高吸附容量，高表面活性炭的产品，在空气污染治理中普遍应用。 选用蜂窝活性炭吸附法，即废气与具有大表面的多孔性活性炭接触，废气中的污染物被吸附分解，从而起到净化作用。 被处 理废气在通过活性炭方孔时能充分与其接触，吸附效率可达 95%，风阻系数小，具有优良吸附、脱附和气体动力学性能。 采用蜂窝状活性炭的环保设备废气处理净化效率高，吸附床体积小，设备能耗低，能够降低造价和运行成本，净化后气体完全满足 24 环保排放要求。 可以根据喷漆房的不同规模选择设计不同的吸附装置尺寸。 按照 废气流量 10000m3/h,空塔速率 ,计算 吸附装置总尺寸 ：(长 ) (宽 ) (高 )m3，即 m3,需要活性炭 800 公斤。 抽屉式活性炭吸附已经成熟，为便于更换，将活性炭模块化，每个模块 尺寸为。 吸附装置具体指标见表 42。 表 42 10000m3/h 吸附装置参数 项 目 指 标 活性炭规格 (mm) 100*100*100 碘吸附值 (mg/g) ≥ 950 比表面积 (m2/g) ≥ 800 四氯化碳 CTC (%) ≥ 65 抗压强度 (mpa) 水 份 (%) ≤ 5 方 孔 (in)2 150 壁 厚 (mm) 吸附温度 (℃ ) ≤ 35 脱附温度 (℃ ) ≤ 110 体积密度 g/cm3 吸附量 % ≥ 35 空塔风速 m/s 孔密度 (孔 /平方英寸 ) 150 （ 3） 技术经济分析 ① 投资成本 25 表 43 10000m3/h 吸附装置投资预估单 序号 名称 数量 单价 (元 ) 价格 (元 ) 1 漆雾过滤器 1套 10000 10000 2 吸附床 1套 30000 30000 3 蜂窝活性炭 3125 2500 4 系统风机 1套 10000 10000 5 管路 1套 6000 6000 6 阀门 1套 1000 1000 7 辅助材料 1批 1000 1000 8 安装费 用 10000 10000 总计 (万元 ) （ 2）运行成本 活性炭吸附技术运行成本主要包括风机能耗和活性炭更换。 普通汽车维修厂喷漆房运行参数，每个喷漆房工作时间为 8小时 /天，每台喷漆房抽风量为 10000m3/h。 风机功率为 11KW，每天运行 8 小时，一天电费约为 88 元（工业用 电费 为 1元 /kw h1）。 活性炭更换是运行成本中所占比例最大。 所选蜂窝活性炭吸附量为 35%，即达饱和可吸收 800kg=280kgVOCs。 水性涂装生产线进风 VOCs 平均浓度按照 150mg/m3计算， 风量按照 10000m3/h计算， 则活性炭 饱和时间为 187h，即每 24天需要更换活性炭，则平均一天的折旧费用及固体废弃的碳处理处置成本为 164元（ 800kg蜂窝活性炭按照 2500 元价格计算、处理处置费用按照 《国家危险废物名录》“ HW18 焚烧处置残渣” 处理的收费标准 元 /kg计算 ）。 由此可见，活性炭吸附技术运行成本为 252 元 /天。 26 吸附 催化燃烧工艺设计 （ 1）工艺适配条件 此工艺适用于排放的有机废气浓度为 ～ ，风量为0～ 40000m3/h的工程。 工艺流程如图 41，从喷漆房排 出的大风量有机废气 , 先经预滤器滤除灰尘后 , 进入吸附床 , 有机物被活性炭纤维装置吸附 , 净化后的气体可直接排放，当由吸附床排出的气体中有机物浓度达到或接近允许排放的浓度标准时 , 用热空气对吸附床脱附使活性炭纤维得到再生 , 脱附出的有机物被送往催化燃烧床进行催化燃烧 , 转变成无害的 CO2和 H2O, 可直接排放。 该技术具有吸附床气流层分布均匀、稳定、压降小，吸附性能好；利用余热，节能显著，通过活性炭纤维的吸附浓缩作用 ,将大风量、低浓度的有机废气转换成小风量、高浓度的有机废气 ,后者浓度可达 ～ g/m3, 可在催化燃烧床上保持稳定的自燃烧状态 ,转变成无害的 CO2和 H2O，一次启动后无需外加热 ,燃烧后的热废气又用于对活性炭纤维的脱附再生 , 达到了废热利用、有机物处理彻底的目的；处理风量范围大，处理风量由每小时数千立方米到数十万立方米 , 具有净化效率高、无二次污染等优点。 27 A预滤器 B催化燃烧床 C吸附床 图 41 吸附 催化燃烧工艺流程图 （ 2）技术指标 ①过滤预处理单元 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 10 微米以下，若未经处理，将很快，堵塞活性炭微孔，使活性炭失效。 因此喷漆废气必需先经过粗过滤处理。 干式漆雾过滤材料具体参数及材料见表 44。 表 44 10000m3/h 过滤装置的系统操作参数 项目 参数指标 厚度 (mm) 容尘量 (kg/m2) 79 过滤效率 85% 装置尺寸长 宽 高 (m) 阻力损失 (Pa) 600700 ②吸附单元 吸附单元采用两组相同的活性炭纤维吸附装置进行吸附，填充可再生的活性炭纤维，吸附装置具体指标见表 45： 28 表 45 活性炭纤维毡参数 项 目 指 标 碘吸附值 (mg/g) 15001700 比表面积 (m2/g) 18002020 吸附量（ wt%） 7080 孔容积（ ml/g） 平均孔径 (mm) 1720 着火点 (℃ ) 500 厚度 (mm) 10 重量（ g/m2） 1000 按照 废气流量 10000m3/h,空塔速率 ,每个 吸附装置总尺寸为 , 共需 5套装置， 活性炭纤维 1080Kg。 ③催化单元 催化燃烧单元包括电加热室，催化床和 阻火器。 由于采用集中式脱附催化燃烧系统，可根据服务的喷漆房数量等决定脱附催化燃烧系统的规模及风量，一般应该选择大风量。 催化燃烧风量选择为2500m3/h,催化剂用量约为 235kg。 活性炭吸附剂的脱附温度为120℃，脱附时间为 8h，加热室仅需要提供开机时预加热气体所需要的功率，污染物催化燃烧后可利用余热，因此所需要的热功率不高，采用电加热即可，无需天然气或液化石油气燃烧加热。 电加热器的操作参数见下表 46 表 46 电加热室的操作参数 项目名称 操作参数 预热气体所需功率（ KW） 114 加热设备所需功率 (KW) 40 29 电热管行列 12 10 电加热室阻力损失 (Pa) 电加热室尺寸长宽高 (m) 催化床中催化剂可以选用蜂窝陶瓷催化剂，具体参数见表 47 表 47 催化剂操作参数 项目名称 操作参数 成分 以介孔材料为载体，涂覆铂，钯贵金属 比表面积 (m2/m3) 100300 比重 (kg/m3) 抗压 强度（ N/粒 ） 50 颗粒度 （ mm） 35 工作 温度（ ℃ ） 150500 工作 压力（ MPa） 常压 （ 3） 技术经济分析 ① 投资成本 表 48 吸附 催化燃烧装置投资估算表 序号 名称 数量 单价（元） 价格（元） 备注 1 吸附装置 1 140000 140000 其中吸附剂价格为： 元 2 催化床 1 80000 80000 3 电加热器 1 20200 20200 4 管路 6000 6000 5 脱附风机 1 6000 6000 6 补冷风机 1 3200 3200 7 电动阀门 12 2020 24000 8 辅助材料 4000 4000 30 9 安装费用 2020 2020 10 换热器 1 10000 10000 11 总计（万元） （ 2） 运行成本估算 吸附催化技术运行成本主要包括： 过滤 材料更换、 风机能耗、吸附剂更换、催化剂更换、催化装置启动。 过滤面积为 3m2，每 70天更换一次，过滤材料为 80元 /m2则材料更换费 3 80/70= /天。 10000 m3/h 风量处理量的风机功率为 11KW，每天运行 8小时，一天电费约为 88 元（工业电费为 1元 /kw h1）。 所选活性炭纤维吸附量为 80%，即达饱和可吸收 1080kg=864kgVOCs， 溶剂型涂料喷涂 喷涂线进风 VOCs平均 浓度 按照1000mg/m3计算，风量按照 10000m3/h 计算，则活性炭 饱和时间为，即 约 每吸附 4天进行 一次 脱附。 活性炭纤维脱附再生 25次需进行更换。 因此， 每 100 天需更换一次吸附剂，则 吸附剂折旧价为69120/100= /天。 由于采用脱附催化处理，进行催化床催化反应时，需用电加热器预热 45 分钟启动，电费为 110元 /次。 催化床反应运行成本为 420元 /次。 催化单元风机功率为 20KW，每次运行 8小时，运行成本为 160元 /次。 由此可见，吸 附催化技术运行成本为 +88++（ 110+420+160） /14= /天。 31 5 源头改造与末端治理的经济分析 水性涂料喷涂线改造经济分析 表 51 水性涂料涂装生产线改造投资分析表 项目 费用估算 （万元） 是否享受补贴 备注 喷漆房风机出风孔改造 是 必须改造项 喷漆房三级油水分离器改造 是 必须改造项 喷漆房灯光改造 是 可选项 烤漆房油改电 是 必须改造项 喷枪 是。