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低温等离子废气处理设备在喷漆车间中的应用

作者: 人气:发表时间:2020-03-16

低温等离子废气处理设备在喷漆车间中的应用

1、导言
 
在国家构筑低碳节能、绿色环保的新式社会环境建设情况下,轿车涂装喷漆间废气的蒸发性有机物(VOCs)处理显得尤为重要。蒸发性有机化合物(VOCs)是指室温下饱和蒸汽压力≥70.9Pa且沸点在260℃以下的有机化合物,按化学结构可分为8大类:烷类、芳烃类、烯类、卤烯类、酯类、酯类、醛类、酮类和其他[1]。VOCs是强蒸发性、有特殊气味刺激性、有毒的有机气体,是重要的大气污染物。不只是轿车行业排出的主要大气污染物,而且在石油、化工、制药、印刷、建材等行业内也是最常见的大气污染物,在国家推行绿色可持续发展战略过程中,是重点管理的污染物之一。在操控大气污染物的过程中,传统的方法有高空稀释法、活性炭吸附法、蓄热式燃烧体系(RTO)高温裂解燃烧法,以及现在比较新式的吸附浓缩+热回收式燃烧体系(TNV)燃烧法等。这些方法都存在必定的缺陷,如高温裂解不只需求耗费很多的天然气,而且在处理低浓度有机废气方面存在必定的局限性,活性炭吸附简单发生二次污染等问题。在研究和比照这些方法的优缺点后,目前提出了一种很新的VOCs处理技能,即低温等离子双介质阻挡放电(DBD)废气燃烧技能。运用此项技能处理废气,尤其是在处理喷漆、烘干废气方面有必定的优势,能耗低、不发生二次污染物,燃烧产品无害低毒,主要为水和二氧化碳等,排出的气体中无刺激气味气体。
 
 
2、涂装工艺中的VOCs
 
涂装规范工艺流程可见图1所示。从工艺流程中可以看出,很多的VOCs发生在喷涂段和烘烤段,而电泳段仅发生少数的VOCs。查询数据显现[2]:在轿车涂装的整个工艺过程中,VOCs排放源主要集中在电泳、烘烤、喷涂工位,喷涂体系VOCs排放占总排放的85%,其中有17%~20%的VOCs排放发生在烘烤过程中。可见,VOCs处理的主要对象是针对喷涂及烘烤过程中发生的VOCs。
 
现在对喷漆废气和烘干废气主要选用的是RTO燃烧加高空排放的处理方式,往往不能收到抱负的作用。排放的废气中因为存在未彻底燃烧的小分子,形成排放废气有必定的气味而引起排放点周边的空气污染,所以非常需求有一种既能够处理VOCs又能够消减废气中的气味到达杰出处理作用的废气处理技能。
 
 
2.1喷漆间废气规范
 
喷漆间中要求风速为0.2~0.25m/s,因此为保证通风的要求,喷漆间中的风量需求大约为(1.7~2)×106m3/h,而喷漆间排气的主要成分为在喷涂过程中蒸发的有机溶剂(主要成分为芳烃、醇醚、酯类等)。因为喷漆间需求的风量大,形成排出的有机废气中VOCs的含量较低,约为(0.6~3.0)×102mg/m3,甚至在排风中会含有<3μm的细微漆雾颗粒。因此喷漆间废气中VOCs处理的难度较大。
 
 
2.2烘干室废气
 
面漆烘干废气的成分组成相对杂乱,不只包含涂料溶剂、树脂单体等蒸发性成分,而且其中还含有部分热分化物和交联反响后生成的蒸发成分,是整个涂装车间VOCs排放中浓度特高,成分最杂乱的废气。依照GB16297―1996《大气污染综合排放规范》中的要求,废气浓度在排放限值以内时,为满足规范中对废气排放速率的要求,目前,涂装车间有组织排放中多选用高空排放的方法,可以粗略地以为,凡是有高高的方形烟囱的地方,基本就可以以为有涂装车间。但这种方法治标不治本,表面上满足了排放要求和规范,但实质上涂装车间排放的废气是未经任何处理的,所以,其损害可想而知。
 
 
3、DBD废气处理工艺
 
当外加电压大于等于气体电离电压时,因为气体被击穿后会发生一种混合体,其中含有电子、离子、原子、自由基等,通常称这种混合体为等离子体[3]。低温等离子废气燃烧技能正是使用等离子体在瞬间发生的电场能量电离裂解VOCs气体,在极短的时间内发生分化,分子结构被损坏,到达“燃烧”有机气体的意图。
 
外加电压使气体电离的过程中,被电离出的等离子体温度高,但整个体系呈现低温状态,所以又被称为低温等离子体。因为低温等离子体发生不需催化剂,且对有机废气的浓度要求不高,所以特别合适处理轿车行业喷漆、烘干过程中发生的有机废气。经过低温等离子燃烧后的废气转化为CO2和H2O,不发生二次污染,而且处理后的气体无异味,处理效率高。
 


 
图2为低温等离子废气处理工艺流程图。从图中能够看出,DBD燃烧器是整个工艺过程中的核心,废气在燃烧器中进行分解和转化为无毒无害的无机分子,到达处理废气的目的。整个工艺过程十分合适涂装废气的处理等,可根据喷漆间废气中VOCs浓度低,流速快的特色适当进行调整,以更好的适应处理要求,甚至能够直接排放。
 
后处理器为挑选运用工序,关于排出废气中含有很多粉尘或很多固体、液体小颗粒的状况,能够挑选运用后处理器加以过滤去除。当对DBD燃烧器处理过的废气有循环再利用的需求时,也能够选装后处理器能够确保处理后的气体温湿度在要求范围内。
 
 
4、低温等离子DBD废气处理设备
 

 
DBD废气处理设备的中心模块是等离子发作器,因为发作器中发作的等离子体能量很高,对有机废气的分子结构有破坏作用。DBD废气处理技能就是利用这种高能量的等离子体反复“焚烧”有机废气,使废气中的有机物发作氧化-复原等化学反应,最终构成无毒无害的CO2和H2O。可是对DBD一个重要的衡量指标是焚烧的安全性,尖.端电晕放电型等
6、结语
 
低温等离子DBD废气处理技能对废气的处理净化率>95%,处理后的废气满足GB16297―1996中的二级排放规范,无异味,可以直接排放大气,可在很多领域中加以使用。可是100%处理好涂装车间排出的废气,独自运用一种处理技能是难以达到的,DBD低温等离子废气处理工艺也有本身的局限性,例如,含尘量过高则会引起离子发作器故障等。因而,常常需要将多种VOCs处理技能联合运用,这种处理废气的思路在实践使用中也取得了必定的成效。处理低浓度高流速含尘量高的有机废气运用DBD低温等离子处理加过滤法取得了良好的作用,废气中的PM2.5<6μg/m3。相信随着VOCs处理技能的不断优化、发展,涂装车间废气将实现真意义上的零排放。
 

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