1. Powstawanie i główne składniki gazów odpadowych z produkcji farb natryskowych
Proces malowania jest powszechnie stosowany w przemyśle maszynowym, samochodowym, elektrycznym, AGD, okrętowym, meblarskim i innych gałęziach przemysłu.
Surowiec do malowania — farba składa się z substancji nielotnych i lotnych, substancji nielotnych, w tym substancji powłokowej i pomocniczej substancji powłokowej, lotny środek rozcieńczający jest używany do rozcieńczania farby w celu uzyskania gładkiej i pięknej powierzchni farby.
Proces natryskiwania farby powoduje głównie powstawanie mgiełki lakierniczej i zanieczyszczeń w postaci organicznych gazów odpadowych. Pod wpływem wysokiego ciśnienia farba rozpada się na cząsteczki. Podczas natryskiwania część farby nie dociera do powierzchni natrysku. Dyfuzja wraz z przepływem powietrza tworzy mgiełkę lakierniczą. Organiczne gazy odpadowe powstają w wyniku ulatniania się rozcieńczalnika. Rozpuszczalnik organiczny nie przylega do powierzchni farby. Podczas procesu utwardzania farby uwalniane są organiczne gazy odpadowe (zgłoszone setki lotnych związków organicznych, należących odpowiednio do alkanów, alkanów, olefin, związków aromatycznych, alkoholu, aldehydów, ketonów, estrów, eterów i innych związków).
2. Źródło i charakterystyka spalin samochodowych
Warsztat lakierniczy powinien przeprowadzać wstępną obróbkę lakieru, elektroforezę i natrysk lakieru na obrabiany element. Proces lakierowania obejmuje malowanie natryskowe, przepływ i suszenie. W tych procesach powstają organiczne gazy odpadowe (LZO) oraz rozpylony strumień, dlatego procesy te wymagają oczyszczania gazów odpadowych w pomieszczeniu lakierniczym.
(1) Odpady gazowe z pomieszczenia do malowania natryskowego
Aby utrzymać środowisko pracy natrysku, zgodnie z przepisami prawa bezpieczeństwa i higieny pracy, powietrze w pomieszczeniu natryskowym powinno być stale wymieniane, a prędkość wymiany powietrza powinna być kontrolowana w zakresie (0,25~1) m/s. Głównym składnikiem spalin jest organiczny rozpuszczalnik farby natryskowej, jego głównymi składnikami są węglowodory aromatyczne (trzy węglowodory benzenowe i niemetanowe), alkohol eter, ester rozpuszczalnik organiczny. Ponieważ objętość spalin pomieszczenia natryskowego jest bardzo duża, całkowite stężenie odprowadzanych organicznych gazów odlotowych jest bardzo niskie, zwykle około 100 mg/m3. Ponadto spaliny z pomieszczenia natryskowego często zawierają niewielką ilość całkowicie nieoczyszczonej mgły lakierniczej, zwłaszcza w pomieszczeniu natryskowym z suchym wychwytem mgły lakierniczej. Mgła lakiernicza w spalinach może stać się przeszkodą w oczyszczaniu gazów odlotowych, dlatego oczyszczanie gazów odlotowych musi być poddane wstępnemu oczyszczaniu.
(2) Spaliny z suszarni
Po natrysku farby do twarzy przed jej wyschnięciem, konieczne jest zapewnienie przepływu powietrza, a następnie osuszenie powłoki farby rozpuszczalnikiem organicznym w procesie suszenia. Aby zapobiec wybuchowi w wyniku agregacji rozpuszczalników organicznych w powietrzu, powietrze w pomieszczeniu powinno być stale nawiewane, a prędkość przepływu powietrza powinna być kontrolowana na poziomie około 0,2 m/s. Skład spalin i skład spalin z pomieszczenia lakierniczego nie powinien zawierać mgiełki lakierniczej. Całkowite stężenie organicznych gazów odpadowych w pomieszczeniu lakierniczym, w zależności od objętości spalin, może być dwukrotnie wyższe i osiągnąć 300 mg/m³. Zazwyczaj mieszanina gazów odpadowych z pomieszczenia lakierniczego jest mieszana z gazami odpadowymi po scentralizowanym oczyszczaniu. Ponadto, w pomieszczeniu lakierniczym, w zbiorniku cyrkulacji ścieków z farbami powierzchniowymi, powinny być odprowadzane podobne organiczne gazy odpadowe.
(3)Ddymiące spaliny
Skład gazów odlotowych po suszeniu jest bardziej złożony, oprócz rozpuszczalnika organicznego, części plastyfikatora lub monomeru żywicy i innych składników lotnych, zawiera również produkty rozkładu termicznego i produkty reakcji. Suszenie podkładu elektroforetycznego i warstwy nawierzchniowej rozpuszczalnikiem wiąże się z odprowadzaniem spalin, ale różnica w ich składzie i stężeniu jest duża.
※Zagrożenia związane ze spalinami powstającymi w wyniku używania farby w sprayu:
Z analizy wynika, że gazy odlotowe z pomieszczenia natryskowego, suszarni, mieszalni farb i oczyszczalni ścieków z farb wierzchnich charakteryzują się niskim stężeniem i dużym przepływem, a głównymi składnikami zanieczyszczeń są węglowodory aromatyczne, etery alkoholowe i rozpuszczalniki organiczne estrowe. Zgodnie z „Kompleksową normą emisji dla zanieczyszczenia powietrza” stężenie tych gazów odlotowych mieści się generalnie w dopuszczalnych normach emisji. Aby sprostać wymaganiom normy w zakresie wskaźników emisji, większość fabryk samochodowych stosuje metodę emisji na dużych wysokościach. Chociaż metoda ta może spełniać obecne normy emisji, gazy odlotowe są zasadniczo nieoczyszczoną emisją rozcieńczoną, a całkowita ilość zanieczyszczeń gazowych odprowadzanych przez dużą linię lakierniczą może sięgać setek ton, co powoduje bardzo poważne szkody w atmosferze.
Mgła lakiernicza w rozpuszczalnikach organicznych — benzen, toluen, ksylen to silne toksyczne rozpuszczalniki, które przedostają się do powietrza w warsztacie, a u pracowników wdychanie ich drogą oddechową może powodować ostre i przewlekłe zatrucia, głównie uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego i krwiotwórczego; krótkotrwałe wdychanie wysokich stężeń (powyżej 1500 mg/m3) par benzenu może powodować niedokrwistość aplastyczną; częste wdychanie niskich stężeń par benzenu może również powodować wymioty i objawy neurologiczne, takie jak splątanie.
※Wybór metody oczyszczania gazów odlotowych w procesie natryskiwania farb i powłok:
Przy wyborze organicznych metod oczyszczania należy wziąć pod uwagę następujące czynniki: rodzaj i stężenie zanieczyszczeń organicznych, temperaturę spalin organicznych i natężenie przepływu odprowadzanych ścieków, zawartość cząstek stałych oraz poziom kontroli zanieczyszczeń, jaki należy osiągnąć.
1Sfarba do malowania w temperaturze pokojowej
Spaliny z lakierni, suszarni, mieszalni farb i oczyszczalni ścieków z powłok nawierzchniowych to gazy spalinowe o niskim stężeniu i dużym przepływie, o temperaturze pokojowej, których głównymi zanieczyszczeniami są węglowodory aromatyczne, alkohole, etery i estry oraz rozpuszczalniki organiczne. Zgodnie z normą GB16297 „Kompleksowa norma emisji zanieczyszczeń powietrza” stężenie tych gazów odlotowych mieści się zazwyczaj w dopuszczalnych normach. Aby sprostać wymaganiom normy w zakresie wskaźników emisji, większość fabryk samochodowych stosuje metodę emisji na dużych wysokościach. Chociaż metoda ta może spełniać obecne normy emisji, gazy odlotowe to w zasadzie rozcieńczone emisje bez oczyszczania, a całkowita ilość zanieczyszczeń gazowych odprowadzanych przez dużą linię lakierniczą może sięgać setek ton, co powoduje bardzo poważne szkody w atmosferze.
Aby radykalnie zmniejszyć emisję zanieczyszczeń spalin, można stosować łącznie kilka metod oczyszczania spalin, ale koszty oczyszczania spalin przy dużej objętości powietrza są bardzo wysokie. Obecnie bardziej zaawansowaną metodą zagraniczną jest najpierw zagęszczanie (za pomocą koła adsorpcyjno-desorpcyjnego w celu zagęszczenia całkowitej ilości około 15 razy), aby zmniejszyć całkowitą ilość do oczyszczenia, a następnie zastosowanie metody destrukcyjnej do oczyszczania zagęszczonych spalin. Podobne metody istnieją w Chinach, gdzie po raz pierwszy zastosowano metodę adsorpcji (węgiel aktywny lub zeolit jako adsorbent) do niskostężonej adsorpcji spalin z farb natryskowych w temperaturze pokojowej, z wysokotemperaturową desorpcją gazu, zagęszczonymi spalinami z wykorzystaniem spalania katalitycznego lub regeneracyjnego spalania termicznego. Opracowywana jest biologiczna metoda oczyszczania spalin z farb natryskowych w niskiej koncentracji i normalnej temperaturze. Krajowa technologia na obecnym etapie nie jest jeszcze dopracowana, ale warto zwrócić na nią uwagę. Aby rzeczywiście zmniejszyć zanieczyszczenie społeczeństwa gazami odpadowymi powstającymi w procesie lakierowania, musimy rozwiązać problem u źródła, np. poprzez zastosowanie elektrostatycznych kubków obrotowych i innych środków poprawiających stopień wykorzystania powłok, opracowanie powłok na bazie wody i innych powłok chroniących środowisko.
2Doczyszczanie gazów odlotowych
Gazy odpadowe z procesu suszenia należą do gazów odpadowych o średnim i wysokim stężeniu, odpowiednich do oczyszczania metodą spalania. Reakcja spalania charakteryzuje się trzema ważnymi parametrami: czasem, temperaturą i zakłóceniem, czyli warunkami spalania 3T. Efektywność oczyszczania gazów odpadowych zależy zasadniczo od stopnia zaawansowania reakcji spalania i zależy od kontroli warunków spalania 3T. RTO (Result Infrared Topping) może kontrolować temperaturę spalania (820–900°C) i czas wygaszania (1,0–1,2 s) oraz zapewnić niezbędne zakłócenie (pełne wymieszanie powietrza i materii organicznej), wydajność oczyszczania do 99%, wysoki współczynnik ciepła odpadowego i niskie zużycie energii. Większość japońskich fabryk samochodowych w Japonii i Chinach zazwyczaj wykorzystuje RTO do centralnego oczyszczania spalin podczas suszenia (suszenie podkładu, warstwy pośredniej i warstwy nawierzchniowej). Na przykład linia do powlekania samochodów osobowych Dongfeng Nissan Huadu, wykorzystująca scentralizowane RTO do oczyszczania spalin podczas suszenia, jest bardzo dobra i w pełni spełnia wymagania dotyczące emisji. Jednakże ze względu na wysokie jednorazowe nakłady inwestycyjne w urządzenia do oczyszczania gazów odlotowych RTO, nie jest to ekonomiczne rozwiązanie w przypadku małych przepływów gazów odlotowych.
W przypadku kompletnej linii produkcyjnej powłok, gdy potrzebne są dodatkowe urządzenia do oczyszczania gazów odlotowych, można zastosować układ spalania katalitycznego i regeneracyjny układ spalania termicznego. Układ spalania katalitycznego charakteryzuje się niewielkimi nakładami inwestycyjnymi i niskim zużyciem energii.
Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie platyny jako katalizatora może obniżyć temperaturę utleniania większości organicznych gazów odlotowych do około 315°C. System spalania katalitycznego może być stosowany do ogólnego oczyszczania gazów odlotowych z suszenia, szczególnie w przypadku zasilania suszenia elektrycznego. Problemem jest unikanie zatrucia katalizatora. Z doświadczeń niektórych użytkowników wynika, że w przypadku gazów odlotowych z suszenia lakierów powierzchniowych, poprzez zwiększenie filtracji gazów odlotowych i inne środki, można zapewnić żywotność katalizatora wynoszącą 3–5 lat. Gazy odlotowe z elektroforetycznego suszenia lakierów łatwo zatruwają katalizatory, dlatego należy ostrożnie obchodzić się z gazami odlotowymi z elektroforetycznego suszenia lakierów, stosując spalanie katalityczne. W procesie oczyszczania gazów odlotowych i transformacji linii lakierniczej pojazdów użytkowych Dongfeng, gazy odlotowe z elektroforetycznego suszenia podkładu są oczyszczane metodą RTO, a gazy odlotowe z suszenia lakieru nawierzchniowego są oczyszczane metodą spalania katalitycznego, co daje dobre efekty.
※Proces oczyszczania gazów odpadowych powstających w wyniku powlekania farbą natryskową:
System oczyszczania gazów odlotowych w przemyśle natryskowym jest wykorzystywany głównie do oczyszczania gazów odlotowych w lakierniach natryskowych, fabrykach mebli, przemyśle maszynowym, fabrykach barier ochronnych, przemyśle motoryzacyjnym oraz w lakierniach samochodowych 4S. Obecnie istnieje wiele metod oczyszczania, takich jak: metoda kondensacji, metoda absorpcji, metoda spalania, metoda katalityczna, metoda adsorpcji, metoda biologiczna i metoda jonowa.
1. Zachódmetoda rozpylania powietrza + adsorpcja i desorpcja na węglu aktywnym + spalanie katalityczne
Wykorzystanie wieży natryskowej do usuwania mgły lakierniczej i materiału rozpuszczalnego w wodzie, po suchym filtrze, w urządzeniu adsorpcyjnym z węglem aktywnym, takim jak pełna adsorpcja na węglu aktywnym, następnie stripping (metoda strippingu z strippingiem parowym, ogrzewaniem elektrycznym, strippingiem azotem), po strippingu gazu (stężenie wzrasta kilkudziesięciokrotnie) przez stripping wentylatora do katalitycznego urządzenia spalającego, spalanie na dwutlenek węgla i wodę, po wyładowaniu.
2. Zachódmetoda natrysku wodnego + adsorpcji i desorpcji na węglu aktywnym + odzysku kondensatu
Używając wieży natryskowej do usuwania mgły lakierniczej i materiału rozpuszczalnego w wodzie, po suchym filtrze, w urządzeniu adsorpcyjnym z węglem aktywnym, takim jak pełna adsorpcja z węglem aktywnym, następnie do strippingu (metoda strippingu z strippingiem parowym, ogrzewaniem elektrycznym, strippingiem azotem), po przetworzeniu adsorpcji gazów odlotowych kondensacja kondensatu przez separację odzyskuje cenną materię organiczną. Ta metoda jest stosowana do oczyszczania gazów odlotowych o wysokim stężeniu, niskiej temperaturze i małej objętości powietrza. Jednak ta metoda jest inwestycyjna, energochłonna, kosztowna, spaliny z lakierni natryskowej, stężenie „trójbenzenu” i innych gazów odlotowych jest na ogół niższe niż 300 mg/m3, niskie stężenie, duża objętość powietrza (objętość powietrza w lakierni samochodowej często przekracza 100000), a ponieważ skład rozpuszczalnika organicznego spalin powłok samochodowych jest trudny w użyciu, rozpuszczalnik do recyklingu jest łatwy w użyciu i łatwo wytwarza wtórne zanieczyszczenia, więc powlekanie w oczyszczaniu gazów odlotowych na ogół nie jest stosowane.
3. Zachódmetoda adsorpcji gazu aste
Adsorpcję gazów odlotowych z farb natryskowych można podzielić na adsorpcję chemiczną i adsorpcję fizyczną. Jednak aktywność chemiczna gazów odlotowych z „trzema benzenami” jest niska, dlatego zazwyczaj nie stosuje się absorpcji chemicznej. Fizyczny płyn absorpcyjny pochłania mniej substancji lotnych i absorbuje składniki z większym powinowactwem do ogrzewania, chłodzenia i ponownego wykorzystania w analizie absorpcji nasycenia. Ta metoda jest stosowana do wypierania powietrza, niskich temperatur i niskiego stężenia. Instalacja jest skomplikowana, inwestycja jest wysoka, wybór płynu absorpcyjnego jest trudniejszy, występują dwa rodzaje zanieczyszczeń.
4.Aadsorpcja węgla aktywowanego + sprzęt do fotokatalitycznego utleniania UV
(1): bezpośrednio przez węgiel aktywny, bezpośrednia adsorpcja gazu organicznego, aby osiągnąć stopień oczyszczania 95%, prosty sprzęt, niewielka inwestycja, wygodna obsługa, ale konieczność częstej wymiany węgla aktywnego, niskie stężenie zanieczyszczeń, brak odzysku. (2) Metoda adsorpcji: adsorpcja gazu organicznego w węglu aktywnym, desorpcja powietrza nasyconego węglem aktywnym i regeneracja.
5.Aadsorpcja węgla aktywowanego + sprzęt do plazmy niskotemperaturowej
Po adsorpcji węgla aktywnego, a następnie za pomocą niskotemperaturowego urządzenia plazmowego przetwarzającego gaz odlotowy, zostanie poddany obróbce standardowej wyładowania gazowego, metoda jonowa polega na wykorzystaniu plazmy (plazmy jonowej) do degradacji organicznych gazów odlotowych, usuwania smrodu, zabijania bakterii, wirusów, oczyszczania powietrza jest międzynarodowym porównaniem high-tech, eksperci w kraju i za granicą są nazywani jedną z czterech głównych technologii nauk o środowisku w XXI wieku. Kluczem do technologii jest blokowanie wyładowania w postaci dużej liczby aktywnych jonów tlenu (plazma) za pomocą wysokiego napięcia, aktywacja gazu, wytwarzanie wszelkiego rodzaju aktywnych wolnych rodników, takich jak OH, HO2, O itp., benzen, toluen, ksylen, amoniak, alkan i inne organiczne gazy odlotowe, degradacja, utlenianie i inne złożone reakcje fizyczne i chemiczne, a produkty uboczne są nietoksyczne, co pozwala uniknąć wtórnego zanieczyszczenia. Technologia charakteryzuje się wyjątkowo niskim zużyciem energii, małą przestrzenią, prostą obsługą i konserwacją i jest szczególnie odpowiednia do oczyszczania różnych gazów składowych.
Bpodsumowanie riefa:
Obecnie na rynku dostępnych jest wiele metod oczyszczania, dlatego też, aby spełnić krajowe i lokalne normy oczyszczania, zazwyczaj wybieramy kilka połączonych metod oczyszczania gazów odlotowych, zgodnych z rzeczywistym procesem oczyszczania.
Czas publikacji: 28 grudnia 2022 r.
