1. Vznik a hlavné zložky odpadového plynu zo striekaných farieb
Proces lakovania sa široko používa v strojárstve, automobilovom priemysle, elektrických zariadeniach, domácich spotrebičoch, lodiach, nábytkárskom priemysle a iných odvetviach.
Surovina na farbu —— farba sa skladá z neprchavých a prchavých látok, neprchavých látok vrátane filmovej látky a pomocnej filmovej látky, prchavé riedidlo sa používa na riedenie farby, aby sa dosiahol hladký a krásny povrch farby.
Proces striekania farby produkuje hlavne hmlu na farbu a znečistenie organickými odpadovými plynmi. Farba sa pod vysokým tlakom rozkladá na častice, pričom pri striekaní časť farby nedosiahne povrch striekania a difúziou prúdom vzduchu vytvára hmlu na farbu. Organický odpadový plyn vzniká odparovaním riedidla, organické rozpúšťadlo sa nepripája k povrchu farby, a tak sa počas procesu striekania farby a vytvrdzovania uvoľňuje organický odpadový plyn (uvádza sa, že stovky prchavých organických zlúčenín patria medzi alkány, alkány, olefíny, aromatické zlúčeniny, alkoholy, aldehydy, ketóny, estery, étery a ďalšie zlúčeniny).
2. Zdroj a vlastnosti výfukových plynov z automobilových náterov
Automobilová lakovňa by mala vykonávať predbežnú úpravu laku, elektroforézu a nanášanie farby na obrobok. Proces lakovania zahŕňa striekanie, nanášanie a sušenie. Pri týchto procesoch vznikajú organické odpadové plyny (VOC) a striekanie, takže tieto procesy si vyžadujú úpravu odpadových plynov z lakovne.
(1) Odpadový plyn z miestnosti na striekanie farieb
Aby sa udržalo pracovné prostredie pri striekaní, podľa ustanovení zákona o bezpečnosti a ochrane zdravia pri práci by sa mal vzduch v striekacej miestnosti neustále meniť a rýchlosť výmeny vzduchu by sa mala regulovať v rozsahu (0,25 ~ 1) m/s. Hlavným zložením výfukového vzduchu je organické rozpúšťadlo striekanej farby, jeho hlavnými zložkami sú aromatické uhľovodíky (tri benzény a nemetánové uhľovodíky), alkohol, éter a ester, organické rozpúšťadlo. Pretože objem výfukových plynov zo striekacej miestnosti je veľmi veľký, celková koncentrácia vypúšťaných organických odpadových plynov je veľmi nízka, zvyčajne okolo 100 mg/m3. Okrem toho výfukové plyny z lakovne často obsahujú malé množstvo úplne neupravenej farebnej hmly, najmä v suchej striekacej miestnosti, kde sa zachytáva farba. Farebná hmla vo výfukových plynoch môže byť prekážkou pri čistení odpadových plynov, preto je potrebné predčistiť odpadové plyny.
(2) Odpadový plyn zo sušiarne
Po nastriekaní farby na tvár pred sušením je potrebné zabezpečiť prúdenie vzduchu a sušenie prchavých organických rozpúšťadiel v mokrom náterovom filme. Aby sa zabránilo agregácii a výbuchu organických rozpúšťadiel vo vzduchu vo vnútri miestnosti, mala by byť miestnosť neustále vetraná. Rýchlosť vzduchu by sa mala zvyčajne meniť okolo 0,2 m/s. Zloženie výfukových plynov a zloženie výfukových plynov z maľovacej miestnosti by nemali obsahovať hmlu s farbou. Celková koncentrácia organických odpadových plynov je vyššia ako v striekacej miestnosti. V závislosti od objemu výfukových plynov je koncentrácia výfukových plynov v striekacej miestnosti zvyčajne približne dvojnásobná a môže dosiahnuť 300 mg/m3. Po centralizovanom spracovaní sa zvyčajne zmieša s výfukovými plynmi z striekacej miestnosti. Okrem toho by sa podobný organický odpadový plyn mal vypúšťať aj z maľovacej miestnosti a cirkulačných bazénov povrchových farieb.
(3)Dvýfukové plyny
Zloženie sušiaceho odpadového plynu je zložitejšie, okrem organického rozpúšťadla, časti zmäkčovadla alebo monoméru živice a iných prchavých zložiek obsahuje aj produkty tepelného rozkladu a reakčné produkty. Elektroforetické sušenie základného náteru a vrchného náteru rozpúšťadlovým spôsobom má výpustný plyn, ale rozdiel v zložení a koncentrácii je veľký.
※Nebezpečenstvá výfukových plynov zo striekanej farby:
Z analýzy vyplýva, že odpadové plyny zo striekacej miestnosti, sušiarne, miešačky farieb a čistiarne odpadových vôd z povrchových farieb majú nízku koncentráciu a veľký prietok a hlavnými zložkami znečisťujúcich látok sú aromatické uhľovodíky, alkoholétery a esterové organické rozpúšťadlá. Podľa „Komplexnej emisnej normy pre znečistenie ovzdušia“ je koncentrácia týchto odpadových plynov vo všeobecnosti v rámci emisného limitu. Aby sa splnili požiadavky normy na emisné limity, väčšina automobiliek používa metódu emisií vo vysokých nadmorských výškach. Hoci táto metóda spĺňa súčasné emisné normy, odpadové plyny sú v podstate neupravené zriedené emisie a celkové množstvo znečisťujúcich plynov vypúšťaných z veľkej linky na lakovanie karosérií môže dosiahnuť stovky ton, čo spôsobuje veľmi vážne škody na atmosfére.
Hmla farby v organickom rozpúšťadle —— benzén, toluén, xylén sú silné toxické rozpúšťadlá, ktoré pri pôsobení na vzduch v dielni môžu u pracovníkov po vdýchnutí dýchacích ciest spôsobiť akútnu a chronickú otravu, najmä poškodenie centrálneho nervového a hematopoetického systému. Krátkodobé vdýchnutie vysokých koncentrácií (viac ako 1500 mg/m3) benzénových pár môže spôsobiť aplastickú anémiu. Časté vdýchnutie nízkych koncentrácií benzénových pár môže tiež spôsobiť vracanie a neurologické príznaky, ako je zmätenosť.
※Výber metódy čistenia odpadových plynov pri striekaní farieb a náterov:
Pri výbere metód organického čistenia by sa mali vo všeobecnosti zvážiť tieto faktory: typ a koncentrácia organických znečisťujúcich látok, teplota organických výfukových plynov a prietok vypúšťaných látok, obsah pevných častíc a úroveň kontroly znečisťujúcich látok, ktorú je potrebné dosiahnuť.
1Smodliť sa, farba, ošetrenie, pri izbovej teplote
Výfukové plyny z lakovne, sušiarne, miešačky farieb a čistiarne odpadových vôd na vrchné nátery sú výfukové plyny izbovej teploty s nízkou koncentráciou a veľkým prietokom a hlavným zložením znečisťujúcich látok sú aromatické uhľovodíky, alkoholy a étery a esterové organické rozpúšťadlá. Podľa normy GB16297 „Komplexná emisná norma pre znečistenie ovzdušia“ je koncentrácia týchto odpadových plynov vo všeobecnosti v rámci emisného limitu. Aby sa splnili požiadavky normy na emisnú hmotnosť, väčšina automobiliek používa metódu emisií vo vysokých nadmorských výškach. Hoci táto metóda spĺňa súčasné emisné normy, odpadové plyny sú v podstate zriedené emisie bez úpravy a celkové množstvo znečisťujúcich plynov vypúšťaných z veľkej linky na lakovanie karosérií môže dosiahnuť stovky ton, čo spôsobuje veľmi vážne škody na atmosfére.
Aby sa zásadne znížili emisie znečisťujúcich látok z výfukových plynov, je možné spoločne použiť niekoľko metód čistenia výfukových plynov, ale náklady na čistenie výfukových plynov s vysokým objemom vzduchu sú veľmi vysoké. V súčasnosti je vyspelejšou zahraničnou metódou najprv koncentrácia (pomocou adsorpčno-desorpčného kolesa na koncentráciu celkového množstva približne 15-krát), aby sa znížilo celkové množstvo, ktoré sa má spracovať, a potom deštruktívna metóda na čistenie koncentrovaného odpadového plynu. Podobné metódy existujú aj v Číne, pričom prvá používa adsorpčnú metódu (aktívne uhlie alebo zeolit ako adsorbent) na adsorpciu odpadového plynu z farby na striekanie pri nízkej koncentrácii pri izbovej teplote, pri desorpcii plynu pri vysokej teplote sa koncentrovaný odpadový plyn čistí katalytickým spaľovaním alebo regeneračným tepelným spaľovaním. Biologická metóda čistenia odpadového plynu z farby na striekanie pri nízkej koncentrácii pri normálnej teplote sa vyvíja, domáce technológie v súčasnosti nie sú vyspelé, ale stojí za to venovať im pozornosť. Aby sme skutočne znížili znečistenie verejnosti odpadovým plynom z náterov, musíme riešiť problém aj od zdroja, napríklad použitím elektrostatických rotačných pohárov a iných prostriedkov na zlepšenie miery využitia náterov, vývojom náterov na vodnej báze a iných náterov na ochranu životného prostredia.
2Dčistenie odpadových plynov
Sušiaci odpadový plyn patrí medzi odpadové plyny so strednou a vysokou koncentráciou a vysokou teplotou, vhodné na spracovanie spaľovaním. Spaľovacia reakcia má tri dôležité parametre: čas, teplotu a rušenie, teda spaľovanie v 3T podmienkach. Účinnosť spracovania odpadových plynov je v podstate dostatočným stupňom spaľovacej reakcie a závisí od riadenia spaľovacej reakcie v 3T podmienkach. RTO dokáže regulovať teplotu spaľovania (820 ~ 900 ℃) a čas zotrvania (1,0 ~ 1,2 s) a zabezpečiť potrebné rušenie (úplné premiešanie vzduchu a organickej hmoty), účinnosť spracovania je až 99 %, rýchlosť odvádzania odpadového tepla je vysoká a spotreba prevádzkovej energie je nízka. Väčšina japonských automobiliek v Japonsku a Číne zvyčajne používa RTO na centrálne spracovanie výfukových plynov zo sušenia (sušenie základného náteru, stredného náteru, vrchného náteru). Napríklad linka na povrchovú úpravu osobných automobilov Dongfeng Nissan Huadu využívajúca centralizované spracovanie výfukových plynov sušením náterov RTO má veľmi dobrý účinok a plne spĺňa požiadavky emisných predpisov. Avšak vzhľadom na vysokú jednorazovú investíciu do zariadenia na čistenie odpadových plynov RTO nie je ekonomické čistiť odpadové plyny s malým prietokom odpadových plynov.
Pre kompletnú výrobnú linku na nátery, keď je potrebné dodatočné zariadenie na čistenie odpadových plynov, je možné použiť systém katalytického spaľovania a regeneratívny systém tepelného spaľovania. Systém katalytického spaľovania má nízke investičné náklady a nízku spotrebu energie na spaľovanie.
Vo všeobecnosti môže použitie platiny ako katalyzátora znížiť teplotu oxidácie väčšiny organických odpadových plynov na približne 315 °C. Systém katalytického spaľovania sa môže použiť na všeobecné čistenie odpadových plynov zo sušenia, obzvlášť vhodný na sušenie s elektrickým ohrevom. Existujúcim problémom je, ako zabrániť otrave katalyzátora. Zo skúseností niektorých používateľov vyplýva, že pri všeobecnom čistení odpadových plynov zo sušenia povrchových farieb je možné zvýšením filtrácie odpadových plynov a ďalšími opatreniami zabezpečiť životnosť katalyzátora 3 až 5 rokov; odpadové plyny zo sušenia elektroforetických farieb ľahko spôsobujú otravu katalyzátorom, preto by sa pri čistení odpadových plynov zo sušenia elektroforetických farieb malo postupovať opatrne pomocou katalytického spaľovania. V procese čistenia a transformácie odpadových plynov z linky na lakovanie karosérií úžitkových vozidiel Dongfeng sa odpadové plyny zo sušenia elektroforetického základného náteru spracovávajú metódou RTO a odpadové plyny zo sušenia vrchných farieb sa spracovávajú metódou katalytického spaľovania, čo má dobrý účinok.
※Proces čistenia odpadových plynov striekaním farby:
Systém čistenia odpadových plynov z lakovní sa používa hlavne na čistenie odpadových plynov z lakovní, z výroby nábytku, z výroby strojov, z výroby zábradlí, z výroby automobilov a z lakovní 4S automobilových dielní. V súčasnosti existuje množstvo procesov čistenia, ako napríklad: kondenzačná metóda, absorpčná metóda, spaľovacia metóda, katalytická metóda, adsorpčná metóda, biologická metóda a iónová metóda.
1. Vmetóda vodného postreku + adsorpcia a desorpcia aktívneho uhlia + katalytické spaľovanie
Použitie rozprašovacej veže na odstránenie hmly farby a materiálu rozpustného vo vode, po suchom filtri v zariadení na adsorpciu aktívnym uhlím, ako je napríklad plná adsorpcia aktívnym uhlím, potom stripovanie (stripovacia metóda s parným stripovaním, elektrickým ohrevom, stripovaním dusíkom), po stripovaní plynu (koncentrácia zvýšená desiatkami krát) stripovacím ventilátorom do katalytického spaľovacieho zariadenia spaľovanie, spaľovanie na oxid uhličitý a vodu, po vypustení.
2. Vsprej vody + adsorpcia a desorpcia aktívneho uhlia + metóda regenerácie kondenzáciou
Na odstránenie hmly farby a materiálu rozpustného vo vode sa používa rozprašovacia veža. Po suchom filtri sa v zariadení na adsorpciu aktívneho uhlia, napríklad pri plnej adsorpcii aktívnym uhlím, prevedie stripovanie (stripovacia metóda s parným stripovaním, elektrickým ohrevom, stripovaním dusíkom). Po spracovaní odpadového plynu sa adsorpčná koncentrácia kondenzuje a cenné organické látky sa oddelia. Táto metóda sa používa na čistenie odpadového plynu s vysokou koncentráciou, nízkou teplotou a nízkym objemom vzduchu. Táto metóda má však vysoké investičné náklady, vysokú spotrebu energie a prevádzkové náklady, koncentrácia „tribenzénu“ a iných výfukových plynov z výfukových plynov z lakovania je vo všeobecnosti nižšia ako 300 mg/m3, nízka koncentrácia a veľký objem vzduchu (objem vzduchu v dielňach na lakovanie automobilov často presahuje 100 000). Vzhľadom na zloženie organických rozpúšťadiel vo výfukových plynoch automobilových lakov je recyklácia rozpúšťadla náročná a ľahko sa vytvára sekundárne znečistenie, preto sa táto metóda pri čistení odpadových plynov vo všeobecnosti nepoužíva.
3. Vmetóda adsorpcie výfukových plynov
Adsorpciu odpadových plynov z čistenia striekanými farbami možno rozdeliť na chemickú adsorpciu a fyzikálnu adsorpciu, ale chemická aktivita odpadových plynov typu „tri benzény“ je nízka, preto sa chemická absorpcia zvyčajne nepoužíva. Fyzikálna absorpčná kvapalina absorbuje menej prchavých látok a absorbuje zložky s vyššou afinitou k ohrevu, chladeniu a opätovnému použitiu na analýzu saturácie. Táto metóda sa používa na vytláčanie vzduchu, nízku teplotu a nízku koncentráciu. Inštalácia je zložitá, investícia je veľká, výber absorpčnej kvapaliny je náročnejší a existujú dva druhy znečistenia.
4. AZariadenie na adsorpciu aktivovaného uhlíka + UV fotokatalytickú oxidáciu
(1): priamo cez aktívne uhlie adsorpciou organického plynu, na dosiahnutie miery čistenia 95%, jednoduché zariadenie, malá investícia, pohodlná obsluha, ale je potrebné často vymieňať aktívne uhlie, nízka koncentrácia znečisťujúcich látok, žiadna regenerácia. (2) Metóda adsorpcie: organický plyn adsorbovaný aktívnym uhlím, desorpcia nasýteného vzduchu a regenerácia aktívnym uhlím.
5.Aadsorpcia aktivovaného uhlíka + zariadenie na nízkoteplotnú plazmu
Po adsorpcii aktívneho uhlia a následnom spracovaní odpadového plynu pomocou nízkoteplotného plazmového zariadenia sa plyn spracuje štandardným výbojom v plyne. Iónová metóda spočíva v použití plazmovej plazmy (ion plazma) na degradáciu organického odpadového plynu, odstránení zápachu, ničení baktérií a vírusov a čistení vzduchu. Je to medzinárodne porovnateľná high-tech metóda. Odborníci doma i v zahraničí sú považovaní za jednu zo štyroch hlavných environmentálnych technológií 21. storočia. Kľúčom k tejto technológii je vysokonapäťový impulzný mediálny blokový výboj vo forme veľkého množstva aktívnych iónov kyslíka (plazmy), aktivácia plynu, produkcia všetkých druhov aktívnych voľných radikálov, ako sú OH, HO2, O atď., benzén, toluén, xylén, amoniak, alkány a iné organické odpadové plyny, degradácia, oxidácia a ďalšie zložité fyzikálne a chemické reakcie a netoxické vedľajšie produkty, ktoré zabraňujú sekundárnemu znečisteniu. Táto technológia sa vyznačuje extrémne nízkou spotrebou energie, malým priestorom, jednoduchou obsluhou a údržbou a je obzvlášť vhodná na spracovanie rôznych zložiek plynov.
Bstručné zhrnutie:
V súčasnosti je na trhu veľa druhov metód čistenia. Aby sme splnili národné a miestne normy čistenia, zvyčajne volíme niekoľko metód čistenia kombinovaných na čistenie odpadových plynov, aby sme ich zvolili v súlade s ich vlastným skutočným procesom čistenia.
Čas uverejnenia: 28. decembra 2022
