随着国家对环境保护问题及节能减排重视程度的提高,汽车涂装过程中的高能耗和产生的大量废气、废渣和废水对环境造成的污染已引起了高度的重视。国家对汽车涂装的废气处理也会越来越严格,汽车企业必然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,缩短与国外汽车企业之间的差距。
涂装车间废气的来源
溶剂蒸气是一种毒性很大的气体物质,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:一是油漆喷涂之后在晾干间流平时溶剂挥发的蒸气。二是烘干室的排气。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。三是喷漆室的排气。为维持喷漆室内的作业环境,喷漆室内的换气风速应控制在0、30~0、60m/s。喷漆室废气由于排气量大,有机溶剂含量低(1/10000以下),暂无有效的处理大型涂装喷漆室排除的废气方法,仅仅采用高空单点排放,排放点高度应符合GB16297-1996《大气污染综合排放标准》的规定,它是治表的处理方法,对于小型涂装喷漆室有配置活性炭吸附装置处理废气等方法。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VOC排放50%,晾干间20%,烘干室30%。废气主要来源于喷涂挥发的漆雾和溶剂挥发的蒸气。
废气处理: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:
1、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。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。
2、采用水性漆涂装工艺。使有机溶剂排放量已低于欧洲环保法规要求的35g/m2。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。
3、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。
4、采用粉末涂装工艺。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。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。
5、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。
6、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,其中颜料和树脂通过废漆处理装置进行废气处理,其产生废水通过污水处理站处理,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23±3℃,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),而挥发性有机溶剂通过排风系统直接排出厂房外。
7、设计规范及有关计算。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(GB 16297—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。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。
8、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。
目前涂装就是汽车制造业中的高能耗、高污染环节,其中涂装车间的喷漆室更是重中之重的污染点,也是大气污染的主要来源,对于喷漆室废气处理已经迫在眉睫,全球大批的专家学者都在关注这个课题。由于汽车制造业是一个高污染的产业,在现代全球提倡环保、全世界号召保护环境的背景下,汽车制造业得到了更多的重视和关注,同时也出现了很多问题有待解决,很多的工艺技术有待优化和提升。
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