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公司動態(tài)

涂裝車間VOCs廢氣處理及在線監(jiān)測原理淺析

閱讀：45發(fā)布時間：2021-9-23

在實際的發(fā)展過程中，工業(yè)產(chǎn)品制造行業(yè)的耗能大戶就是工業(yè)涂裝車間，同時也是的污染源之一。如汽車制造業(yè)，其涂裝車間生產(chǎn)階段，其自身的能耗占生產(chǎn)的百分之七十，同時產(chǎn)生相當(dāng)多的有機廢氣。所以，為了可以更好的對環(huán)境污染問題進行改善，在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)該加大重視，采用科學(xué)且合理的手段對涂裝車間有機廢氣進行治理。

系統(tǒng)介紹

污染源揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測系統(tǒng)用于實時在線連續(xù)監(jiān)測污染源非甲烷總烴、煙氣溫度、壓力、流速、濕度、含氧量等相關(guān)煙氣排放參數(shù)，并統(tǒng)計排放濃度、排放率等信息，從而對測量的數(shù)據(jù)進行有效管理。
系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用場景圖如下，系統(tǒng)具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳送、遠(yuǎn)程故障診斷、報表統(tǒng)計和圖形數(shù)據(jù)分析等功能，組網(wǎng)靈活，運行成本低。同時，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，組合方便，并且能夠*與企業(yè)內(nèi)部的DCS系統(tǒng)和環(huán)保部門數(shù)據(jù)系統(tǒng)通訊的要求。

測量項目

污染物濃度、溫度、壓力、流速、濕度、含氧量。

測量方法

煙氣采樣方法：*抽取+高溫法
有機物測量方法：氣相色譜法
溫度測量方法：溫度傳感器
壓力測量方法：壓力傳感器
流速測量方法：差壓法（皮托管）或者熱式流量計
濕度&含氧量測量方法：干濕氧法

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

本系統(tǒng)的設(shè)計、制造、驗收規(guī)范主要按下列標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范進行：
HJ 38-2017固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定氣相色譜法
HJ 75-2017固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范
HJ 76-2017固定污染源廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法
HJ 1013-2018固定污染源廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法
HJ 212-2017污染源在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)
國家環(huán)?？偩至?號污染源自動監(jiān)控管理辦法
GB/T16157-1996固體污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法

系統(tǒng)組成

污染源揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測系統(tǒng)由采樣系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、輔助監(jiān)測系統(tǒng)組成。
采樣系統(tǒng)包括采樣探頭和伴熱管線。測量時煙氣由機柜內(nèi)的高溫采樣泵抽取，樣氣全程高溫在120℃以上，經(jīng)由采樣探頭、高溫伴熱管線、除塵過濾器后通入監(jiān)測設(shè)備進行測量。
預(yù)處理系統(tǒng)，由機柜、工控機、采樣泵、加熱盒、高溫濾芯、電磁閥等構(gòu)成。實現(xiàn)抽取、過濾、數(shù)據(jù)采集和處理等功能。煙氣溫度、壓力、流速、濕度、濃度等數(shù)據(jù)均采集到預(yù)處理系統(tǒng)的工控機中進行匯總和計算，并通過預(yù)處理系統(tǒng)的工控機實現(xiàn)將數(shù)據(jù)上傳，可上傳至平臺或者數(shù)采、企業(yè)DCS系統(tǒng)等。
監(jiān)測系統(tǒng)包括在線氣相色譜儀、溫壓流監(jiān)測儀、濕度變送器、濕度&氧變送器。實現(xiàn)非甲烷總烴、苯系物等定制的揮發(fā)性有機物的濃度的監(jiān)測，以及煙氣的溫度、壓力、流速和濕度的監(jiān)測。在線氣相色譜儀，還需配備相應(yīng)的標(biāo)氣及減壓閥，用于在線氣相色譜儀和全系統(tǒng)的量程標(biāo)定。煙氣溫度采用鉑電阻溫度傳感器測量；煙氣的壓力采用采用高精度隔離膜壓力傳感器測量；煙氣流速采用差壓變送器測量，通過測量煙氣流動中的全壓和靜壓，得到煙氣的流速。濕度采用電容式測量體積濕度。
輔助系統(tǒng)包括氫氣發(fā)生器、零氣發(fā)生器、無油空氣壓縮機、載氣，依次為氣相色譜儀提供氫氣、零氣、載氣，保證色譜儀的正常運行。

1 涂裝有機廢氣的主要來源分析

汽車制造業(yè)中涂裝技術(shù)是通過噴涂的形式在底材上覆蓋一層涂膜，這層涂膜將會起到保護材料、外觀裝飾以及其他特殊功能性。現(xiàn)階段，在涂裝的過程中，應(yīng)用的材料主要包括樹脂、溶劑等。汽車用涂裝材料一般指的是涂裝和修補汽車、摩托車和其他機動車及其零部件所用的涂料及其輔助材料（例如涂裝前表面處理材料和涂裝后處理材料等）涂裝行業(yè)有機廢氣中最主要的污染物為苯系物等，主要來自噴漆工段和烘干工段。

2 涂裝車間有機廢氣治理方案分析

當(dāng)前，以汽車制造產(chǎn)業(yè)為例，涂裝車間在工作的過程中能源消耗占整個汽車行業(yè)生產(chǎn)總消耗的70％，同時產(chǎn)生的污染物也占到了汽車制造整個過程的85%以上，其中尤以廢氣污染為重。針對汽車涂裝車間產(chǎn)生的廢氣污染治理問題，可以從以下幾個方面進行解決。

2.1 活性炭吸附技術(shù)

活性炭是由含碳材料構(gòu)成，其外觀主要為黑色?；钚蕴坎牧现械目紫督Y(jié)構(gòu)十分發(fā)達，因此具有表面積大、吸附能力高的特點，是微晶質(zhì)碳素物質(zhì)中十分常見的一種材料。每克活性炭展開后的比表面積可以達到800~1 500m2，而這些細(xì)小的孔隙結(jié)構(gòu)，保證活性炭有著十分優(yōu)秀的吸附性能。

正是這些高度發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，使活性炭擁有了優(yōu)良的吸附性能?；钚蕴勘缺砻娣e大以及孔隙發(fā)達等特點，可以有效地將廢氣中的有機污染物吸附在表面上，從而實現(xiàn)廢氣的凈化。

活性炭的吸附效率會隨著吸附量的不斷增加而日益減少，當(dāng)活性炭的吸附容量接近飽和時，需要對活性炭進行及時的更換，讓其重新具備吸附的效果。該工藝設(shè)備簡單，適合濃度較低的噴涂廢氣。

2.2 UV光解技術(shù)

UV光解技術(shù)就是對烴、醇、醛、酮、氨、惡臭氣體等氣體進行一定程度的降解。其機理主要是光催化劑吸收光子，與表面的水反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基和活性氧物質(zhì)，羥基自由基具有很高的反應(yīng)能（120 kJ/mol），高于有機廢氣中各類污染物的化學(xué)鍵能。因而光催化可迅速有效地分解揮發(fā)性有機物。

這一技術(shù)的反應(yīng)條件相對比較溫和，而且光解速度較快，工藝產(chǎn)物主要是CO2以及H2O或其他無害的小分子物質(zhì)，但是這一技術(shù)工藝的處理效率相對較低，有二次污染臭氧產(chǎn)生，一般情況下需要與其他技術(shù)協(xié)同使用。

2.3 低溫等離子體技術(shù)

低溫等離子技術(shù)通常適合處理一些低濃度的噴涂廢氣，其對污染物的凈化效率相對較低，經(jīng)常會和其他處理技術(shù)協(xié)同使用。此外，等離子體通常會被稱為物質(zhì)的第四種形態(tài)，主要包括電子、離子、自由基和中性粒子。

低溫等離子技術(shù)主要是通過介質(zhì)放電過程中產(chǎn)生等離子體以高速不斷的轟擊有機廢氣中的異味的氣體分子，從而激活、電離以及裂解污染物質(zhì)，通過氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，打開污染物分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，使大分子污染物轉(zhuǎn)化成低毒、低害甚至是無毒無害的小分子。

2.4 組合技術(shù)

當(dāng)前較為單一的有機廢氣處理技術(shù)很難達到噴漆廢氣處理的標(biāo)準(zhǔn)，所以需要使用多種技術(shù)組合工藝進行有機廢氣處理。其中應(yīng)用最多的組合工藝就是吸附濃縮和蓄熱燃燒的組合。將預(yù)處理后的有機廢氣通過吸附床，有機物被吸附，廢氣得到凈化后排入大氣。

吸附劑吸附飽和后，利用熱空氣將吸附在吸附劑內(nèi)的有機物質(zhì)吹脫出來，通過控制脫附過程流量可將有機廢氣濃度濃縮。脫附濃縮后的有機廢氣再利用熱氧化技術(shù)分解生成CO2和H2O并釋放出大量熱量，該熱量通過熱交換器或蓄熱體可用于吸附劑脫附再生和加熱濃縮后的高濃度有機廢氣。

系統(tǒng)運行一段時間后有機物分解釋放的熱量可維持吸附劑再生，即達到再生過程熱量平衡，極大地減少能耗。凈化噴漆廢氣的吸附劑主要有蜂窩活性炭以及沸石分子篩。此外為脫附提供能量的工段主要有蓄熱式燃燒和蓄熱式催化燃燒。

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