涂装生产车间的废气来源及处理方法探讨

梁健

华测检测认证集团股份有限公司

【摘要】随着我国国民环保意识的提高，各种高污染的产业都备受人们及政府关注。如汽车行业、印刷行业等高污染行业，在保护环保的背景下，汽车制造行业受到了更多的关注，很多工艺技术有待优化。其中汽车的涂装生产是污染的重要源头，本文主要就涂装喷漆生产车间的废气来源及处理方法进行探索，供同行借鉴参考。

【关键词】涂装车间；废气来源；方法

一、涂装生产车间废气

废气的主要来源是喷涂所挥发的漆雾和溶剂蒸气，特别是毒性很大的溶剂蒸气，一般液态涂料的溶剂含量占50％～60％（硝基涂料甚至高达80％）。这些溶剂在涂装中全部挥发成气体。而涂装中产生的废气主要来源首先是喷漆室的排气，为维持作业环境，喷漆室内的换气风速应控制在0．30～0．60m／s。其次是油漆喷涂之后在晾干间流平时溶剂挥发的蒸气，再次是烘干室的排气，从烘干室排出的废气，包括涂料系统排出的废气和燃料系统排出的废气。其中涂料系统排出的废气含有涂膜中残留溶剂、部分增塑剂或树脂单体等挥发物、热分解生成物、反应生成物等；燃料系统排出的废气为燃料燃烧废气。一般底色漆粘度较低，稀释比例在80％以上，含有大量溶剂污染环境最严重，因此底色漆在喷漆室产生的VOC排放60％，晾干间35％，烘干室5％，中涂和清漆粘度较低，稀释比例在15％左右，含有少量溶剂，并经过高温烘干，因此，中涂、清漆喷漆室V0C排放50％，晾干间20％，烘干室30％。

二、废气处理的几种方法

（一）活性炭吸附法(见图1)：活性炭吸附法有优点也有缺点，优点是可回收溶剂，可净化低浓度低温废气，不需加热，而缺点需要预处理除去漆雾、粉尘、烟、油等杂质，高温废气需要冷却。此种方法采用活性炭作为过滤物把有害物质吸附在活性炭表面上，使废气净化，其工艺过程是有机溶剂挥发气体经过滤、抽风、冷却后送入吸附罐内，被活性炭层吸附至饱和，再以一定压力的工业蒸气处理饱和的活性炭，使之解析出被吸附的溶剂气体，然后将解析出的溶剂气体与水蒸气混合物经冷却器冷却并使其分离，活性炭吸附处理后，废气排放浓度可达到国家标准规定。

图1吸附装置

（二）触媒燃烧法：这种方法是将含有机溶剂的气体加热至200～400oC，通过触媒层，进行氧化反应，这样可以在较低温度下燃烧，热能消耗少。其优点是：装置较小、燃料费用低、NOx生成少。缺点是：需要良好的预处理，催化剂和设备价格较贵等。

（三）直接燃烧法(见图2)：直接燃烧法是将含有机溶剂的气体加热至600～800oC，使其直接燃烧，进行氧化反应，分解为CO2和水，其优点是：操作简单、养护容易；不需预处理，有机物可完全燃烧，有利于净化高浓度气体。缺点是：NO排气增大，当单独处理时，燃烧费用较大。

图2烘干炉直接燃烧

（四）生物处理法(见图3)：使用微生物，装置费用、运行费用低是其特征，它是排气与含茵液体接触的方法，即将菌混入洗涤装置的槽液中，使茵成为吸附载体。这种方法是以循环水吸附排气中的有害成分为前提，仅适用于除去效率20%～50%程度和降低VOC为目的的场合，在以脱臭为目的的场合，应事前确认臭气与浓度的关系。通过对比以上涂装车间四种废气处理方法，各有优缺点。一般涂装车间在设计废气排放时应考虑到风量、浓度和适用性来设计采取何种方法去处理废气，目前国内大型涂装生产线还是采用高空排放。减少废气的污染。

图3生物处理装置

三、如何减少涂装车间废气

常规的废气处理方法的缺点显而易见，只有除旧更新才能跟得上时代的脚步，从废气产生的来源入手，控制其产生量而达到减少废气处理的目的。具体有以下几点:

（一）排放现状。为保证喷涂的最佳质量，喷漆室内手工喷涂段和自动喷涂段通常采用上送风、下抽风层流空气流动方式，室内截面风速分别要求达到0.45m/s和0.30m/s，同时要求温度控制在233℃，湿度为60%～70%(理想状态)将喷漆过程产生的漆雾(主要为挥发性有机溶剂)以及过喷的颜料和树脂压入喷漆室水洗系统(如文丘里或水旋式)，其中颜料和树脂通过废漆处理装置进行处理.其产生废水通过污水处理站处理，而挥发性有机溶剂通过排风系统直接排出厂房外。

（二）设计规范及有关计算。在喷漆室内挥发性有机溶剂中，主要危害物质为微量的苯和甲苯以及二甲苯。由于二甲苯在废气中含量较高，对眼睛及上呼吸道有刺激作用，高浓度时对中枢神经系统有麻醉作用，同时二甲苯在大气中主要通过光解进行转化，转化速度慢，滞留大气时间相对较长，因而涂装车间通常以其排放浓度和排放速率作为对环境影响的主要依据。在“大气污染物综合排风标准(GB16297-1996)”中，对包括二甲苯在内的各种有机物质允许排放浓度和对应各种排气烟囱高度而制定的排放速率进行了规定。由于喷漆室排风量大，喷漆过程产生的有机溶剂含量在喷漆室排风量中浓度很低，满足国标中规定的允许排放浓度。由于采用集中排风，排放速率与涂料小时平均消耗量(节拍和喷涂面积)有直接关系，因此在各个涂装车间项目建设中，集中排风的烟囱高度不同。为了满足此“大气污染物综合排风标准(GB16297-1996)”的规定，在实际工厂设计方案中，通常根据每小时车身二甲苯排放量反推计算排气烟囱高度。

（三）将喷漆室晾干段和烘干炉内

的废气尽量引入烘干炉焚烧器中，作为燃烧时新鲜风的补充。由于晾干间送风风量小，有机溶剂浓度相对较高，因而可考虑将此处废气收集至烘干炉焚烧器中，直接燃烧。

（四）尽量减少换色频率和清洗次数。在大批量生产中，应考虑面漆前同一颜色连续喷涂，加强生产组织管理，尽量减少单车喷漆换色，将长清洗和换色清洗频率降低到最低值;在小批量生产中，为提高喷漆室利用率，许多生产线采用中涂、面漆合一的工艺方案，即工件在喷漆室内运行两遍。在该种方案设计时，应避免出现单车喷漆换色的生产方式，不仅会造成成本提高，同时还会加大环境的污染。

（五）尽量采用先进的喷涂设备。

可考虑采用机器人静电喷涂和手工静电喷枪喷涂，减少空气喷涂。通过提高喷涂效率和涂料利用率，降低材料消耗，达到减少有机溶剂挥发量的目的。

（六）工艺布局优化。溶剂型涂料的3C1B(三喷涂一烘干)涂装工艺已是一种将能耗的消减、VOC的消减、成本消减等涂装课题一并解决的新型工艺节约型的涂装方法，此种工艺目前日系涂装生产线运用较多。

（七）采用水性漆涂装工艺。在欧洲，近几年已经在新建涂装线上全部采用水性漆工艺，所有新建涂装线底漆全部采用水性电泳底漆，中涂采用水性喷涂涂料，面漆采用水性底色喷涂涂料加高固体分清漆。使有机溶剂排放量已低于欧洲环保法规要求的35g/m2。

（八）采用粉末涂装工艺。粉末涂料已经开始应用于轿车的车身涂装。继粉末罩光漆工业化应用后，粉末金属底色也已经商业化。在北美，粉末中涂已经工业化应用多年。因此采用粉末涂装工艺是最佳的环保型涂装工艺，其有机溶剂挥发量可达35g/m2以下。

四、结束语

我国政府部门及人们对于环境保护问题及节能减排的重视程度有了一定的提高，在高能耗及高污染的汽车制造企业必然需要通过相应的技术改造及选用先进的涂装材料及工艺来降低VOC排放，减少污染，达到国家的排放标准。