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汽车4S店VOCs废气治理技术
1.VOCs的定义及危害

  挥发性有机物(简称VOCs)是指在正常状态下(20℃,101.3kPa)蒸汽压在0.1mmHg(13.3Pa)以上,沸点在260℃(500°F)以下的有机化学物质。这类物质因其分子量小、沸点低、易挥发,一般以气态的形式存在,主要包括脂肪族、芳香族碳氢化合物、卤代烃、醛、酮、醇等。同时,这类物质也是大气臭氧和二次有机气溶胶污染的关键前提物。

  VOCs的主要危害有:室内空气中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒,轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或呈酩醉状;重者会出现肝中毒甚至很快昏迷,有的还可能有生命危险。

  2.汽车4S店喷烤漆房风量及VOCs的浓度估算

  根据统计,汽车4S店喷烤漆房的内部空间在70m³-75m³,换气次数在220次/h-320次/h之间,则喷烤漆房废气量在15000m³/h-25000m³/h之间,本次计算按照20000m³/h计算。4S店油漆/色漆量使用量一般在2-5kg/d。油漆用量存在较大的波动,特别是在喷整车漆的时候,油漆用量更大,这也直接造成喷漆废气中污染物浓度波动值较大。在实际喷漆过程中,由于喷漆工操作原因,油漆用量可能更大,需要喷漆车辆较多时,喷漆+烤漆时间也可能被压缩。根据用漆量、漆成分以及喷漆特性,VOCs平均含量为20%,油漆使用量一般在0.2~3.2L/次,烘干工段二甲苯产生量为20.0-436.8mg/m³,VOC产生量为39.9~873.6mg/m³。由此可见,污染物浓度波动范围大,且属于间歇性排放。

  3.汽车4S店现有废气治理技术

  根据调查统计,目前汽车4S店喷烤漆废气基本都采用的活性炭吸附法。活性炭吸附容量有限,需要在运行管理中严格按照要求或者使用频率进行更换、解吸附,以保证活性炭对废气的处理效果,但因管理和监管的实际困难,采用活性炭吸附法处理废气的4S店大多没严格按照要求进行活性炭的更换或者解吸附,因此后期处理效果并不理想,未能实现达标排放。

  4.其他处理技术

  废气治理技术分为两大块:回收利用技术、销毁技术以及这两种技术的组合工艺形式。回收利用技术包含:冷凝法、吸收(洗涤)法、吸附法、膜分离法;销毁技术包含:燃烧法、催化燃烧法、生物降解法、UV光解法、等离子净化法。

  4.1等离子净化法

  利用介质阻挡放电过程中,等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子,如电子、离子、自由基和激发态分子等,废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应,最终转化为CO2 和 H2O 等物质,从而达到净化废气的目的。

  4.1.1等离子工艺说明

  等离子反应快,设备启动、停止十分迅速,随用随开。等离子的放电效果和空气的湿度有极大的关系,湿度越大能耗越大,大量能量会被水分子吸收,从而降低电离效果。使用低温等离子处理废气,废气直接经过放电系统,对于易燃易爆气体带来很大安全隐患,容易造成火灾等重大安全事故。

  4.2燃烧法

  燃烧法只在挥发性有机物在高温及空气充足的条件下进行完全燃烧,分解为CO2和H2O。燃烧法适用于各类有机废气,可以分为直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。

  排放浓度大于5000mg/m³ 的高浓度废气一般采用直接燃烧法,该方法将VOCs废气作为燃料进行燃烧,燃烧温度一般控制在1100℃,处理效率高,可以达到95%一99%。

  热力燃烧法适合于处理浓度在1000—5000 mg/m³ 的废气,采用热力燃烧法,废气中VOCs浓度较低,需要借助其他燃料或助燃气体,热力燃烧所需的温度较直接燃烧低,大约为540—820℃。燃烧法处理VOCs废气处理效率高,但VOCs废气若含有S、N等元素,燃烧后产生的废气直接外排会导致二次污染。

  4.2.1燃烧法工艺说明

  通过热力燃烧或者催化燃烧法处理有机废气,其净化率是比较高的,但是其投资运营成本极高。因废气排放的点多且分散,很难实现集中收集。燃烧装置需要多套且需要很大的占地面积。热力燃烧比较适合24小时连续不断运行且浓度较高而稳定的废气工况,不适合间断性的生产产线工况。催化燃烧的投资和运营费用相对热力燃烧较低,但净化效率也相对较低一些;但贵金属催化剂容易因为废气中的杂质(如硫化物)等造成中毒失效,而更换催化剂的费用很高;同时对废气进气条件的控制非常严格,否则会造成催化燃烧室堵塞而引起安全事故。

  4.3 UV光解法

  通过采用 UV-D 波段内的真空紫外线(波长范围 170-184.9nm),破坏有机废气分子的化学键,使之裂解形成游离状态的原子或基团(C*、H*、O*等);同时通过裂解混合空气中的氧气,使之形成游离的氧原子并结合生成臭氧【UV+O2→O-+O*(活性氧) O+O2→O3(臭氧)】。具有强氧化性的臭氧(O3)与有机废气分子被裂解生成的原子发生氧化反应,形成 H2O 和 CO2。整个反应过程不超过 0.3 秒,净化效果与废气分子的键能、废气浓度以及含氧量有关。整个净化过程无需添加任何化学助剂或者特殊限制条件。

  4.3.1 UV光解净化工艺说明

  (1)高效除恶臭:能高效去除挥发性有机物(VOC)、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物,以及各种恶臭味气体,脱臭效率可达到95%以上,脱臭效果超过国家1993年颁布的恶臭污染物排放标准(GB14554-1993)和1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。

  无需预处理:有机气体无需进行特殊的预处理,如加温、加湿等,设备工作环境温度在-30℃-95℃之间,湿度在30%-98%、PH值在2-11范围均可正常工作。

  (2)无需添加任何物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力,使恶臭气体以及工业废气通过UV光解废气净化设备进行脱臭分解净化,无需添加任何物质参与化学反应。

  (3)适应性强:可适应中低浓度,不同工业废气物质的脱臭、净化处理,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。

  (4)运行成本低:无任何机械动作,无噪音,无需专人管理和日常维护,只需作定期检查,设备能耗低,设备风阻低<50pa,可节约大量排风动力能耗。

  (5)安全可靠:因采用光解原理,模块采取隔爆处理,消除了安全隐患,防火、防爆、防腐蚀性能高,设备性能安全稳定,特别适用于采油(气)田、石油化工、制药等防爆要求高的行业。

  5.汽车4S店废气治理技术推荐

  总的来说,汽车4S店喷漆废气中VOCs浓度较低,但变化较大,等离子法存在安全隐患,直接燃烧法和催化燃烧法一次性投入较高,UV光解法对VOCs的浓度适应范围广,处理效果稳定,运行成本较低,适合处理4S店VOCs废气。

 



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