1. Vznik a hlavní složky odpadního plynu z barev ve spreji
Proces lakování se široce používá ve strojírenství, automobilovém průmyslu, elektrotechnice, domácích spotřebičích, lodích, nábytku a dalších průmyslových odvětvích.
Surovina pro barvu — barva se skládá z netěkavých a těkavých látek, netěkavá látka zahrnuje filmovou látku a pomocnou filmovou látku, těkavé ředidlo se používá k ředění barvy, aby se dosáhlo hladkého a krásného povrchu barvy.
Proces stříkání barvy produkuje hlavně barevnou mlhu a organické odpadní plyny. Barva se pod vysokým tlakem rozděluje na částice, při stříkání se část barvy nedostane na povrch, difuzí s prouděním vzduchu tvoří barevnou mlhu. Organické odpadní plyny vznikají odpařováním ředidla, organické rozpouštědlo se nepřipojí k povrchu barvy, takže během procesu vytvrzování barvy a procesu vytvrzování se uvolňují organické odpadní plyny (byly hlášeny stovky těkavých organických sloučenin, včetně alkanu, olefinu, aromatických sloučenin, alkoholu, aldehydu, ketonu, esteru, etheru a dalších sloučenin).
2. Zdroj a vlastnosti výfukových plynů z automobilových povrchů
Automobilová lakovna by měla provádět předběžnou úpravu laku, elektroforézu a nanášení barvy ve spreji na obrobek. Proces lakování zahrnuje lakování stříkáním, nanášení a sušení. Při těchto procesech vznikají organické odpadní plyny (VOC) a sprej, takže tyto procesy vyžadují čištění odpadních plynů z místnosti pro lakování.
(1) Odpadní plyn z místnosti pro stříkání barev
Aby se udrželo pracovní prostředí pro stříkání, měl by se v souladu s ustanoveními zákona o bezpečnosti a ochraně zdraví při práci vzduch ve stříkací místnosti neustále měnit a rychlost výměny vzduchu by měla být řízena v rozmezí (0,25~1) m/s. Hlavním složením výfukového vzduchu je organické rozpouštědlo stříkací barvy, jehož hlavními složkami jsou aromatické uhlovodíky (tři benzeny a nemetanové uhlovodíky), alkoholy, ethery a estery, a protože objem výfukových plynů ze stříkací místnosti je velmi velký, celková koncentrace vypouštěných organických odpadních plynů je velmi nízká, obvykle kolem 100 mg/m3. Kromě toho výfukové plyny z lakovny často obsahují malé množství zcela neupravené barevné mlhy, zejména v suchých stříkacích zařízeních. Barvná mlha ve výfukových plynech může být překážkou pro čištění odpadních plynů a čištění odpadních plynů musí být provedeno předčištěním.
(2) Odpadní plyn ze sušárny
Po nastříkání barvy na obličej před zaschnutím je třeba zajistit proudění vzduchu, aby se během schnutí mokrého filmu barvy rozpustily organické rozpouštědla. Aby se zabránilo agregaci a výbuchu organických rozpouštědel ve vzduchu v interiéru, je třeba do místnosti neustále proudit, rychlost vzduchu by se měla měnit kolem 0,2 m/s. Složení výfukových plynů a složení výfukových plynů z lakovny by nemělo obsahovat barevnou mlhu. Celková koncentrace organických odpadních plynů je vyšší než v lakovně. V závislosti na objemu výfukových plynů je koncentrace výfukových plynů ve lakovně obvykle asi dvakrát vyšší a může dosáhnout 300 mg/m3. Po centralizovaném čištění se obvykle smísí s výfukovými plyny z lakovny. Kromě toho by se podobné organické odpadní plyny měly vypouštět i z lakovny a cirkulační nádrže na povrchovou úpravu.
(3)Dpálení výfukových plynů
Složení sušícího odpadního plynu je složitější, kromě organického rozpouštědla, části změkčovadla nebo pryskyřičného monomeru a dalších těkavých složek obsahuje také produkty tepelného rozkladu a reakční produkty. Elektroforetické sušení základního nátěru a vrchního nátěru rozpouštědlovým způsobem má výboj výfukových plynů, ale jejich složení a koncentrace se značně liší.
※Nebezpečí výfukových plynů z barev ve spreji:
Z analýzy vyplývá, že odpadní plyn ze stříkací místnosti, sušárny, míchárny barev a čistírny odpadních vod pro povrchové barvy má nízkou koncentraci a velký průtok. Hlavními složkami znečišťujících látek jsou aromatické uhlovodíky, ethery alkoholů a estery organických rozpouštědel. Podle „Komplexní emisní normy pro znečištění ovzduší“ je koncentrace těchto odpadních plynů obecně v rámci emisního limitu. Aby se splnily požadavky normy na emisní limity, většina automobilek používá metodu emisí ve vysokých nadmořských výškách. Tato metoda sice splňuje současné emisní normy, ale odpadní plyn je v podstatě neupravený zředěný a celkové množství znečišťujících plynů vypouštěných velkou linkou na lakování karoserií může dosahovat až stovek tun, což způsobuje velmi vážné škody na ovzduší.
Mlha barvy v organickém rozpouštědle —— benzen, toluen, xylen jsou silná toxická rozpouštědla. Při vdechování do ovzduší v dílně může u pracovníků způsobit akutní a chronickou otravu, zejména poškození centrálního nervového a hematopoetického systému. Krátkodobé vdechnutí vysokých koncentrací (více než 1500 mg/m3) benzenových par může způsobit aplastickou anémii. Časté vdechnutí nízkých koncentrací benzenových par může také způsobit zvracení a neurologické příznaky, jako je zmatenost.
※Výběr metody čištění odpadních plynů pro stříkané barvy a nátěry:
Při výběru metod organického čištění je třeba obecně zohlednit následující faktory: typ a koncentraci organických znečišťujících látek, teplotu a průtok organických výfukových plynů, obsah pevných částic a požadovanou úroveň regulace znečišťujících látek.
1Smodlitební barva při pokojové teplotě ošetření
Výfukové plyny z lakovny, sušárny, míchárny barev a čistírny odpadních vod pro vrchní nátěry jsou výfukové plyny pokojové teploty s nízkou koncentrací a velkým průtokem. Hlavními znečišťujícími látkami jsou aromatické uhlovodíky, alkoholy a ethery a estery organických rozpouštědel. Podle normy GB16297 „Komplexní emisní norma pro znečištění ovzduší“ je koncentrace těchto odpadních plynů obecně v rámci emisního limitu. Aby se splnily požadavky normy na emisní limity, většina automobilek používá metodu emisí ve vysokých nadmořských výškách. Tato metoda sice může splňovat současné emisní normy, ale odpadní plyny jsou v podstatě zředěné emise bez úpravy a celkové množství znečišťujících plynů vypouštěných velkou linkou na lakování karoserií může dosáhnout až stovek tun, což způsobuje velmi vážné škody na ovzduší.
Aby se zásadně snížily emise znečišťujících látek z výfukových plynů, lze k čištění použít několik metod současně, ale náklady na čištění výfukových plynů s vysokým objemem vzduchu jsou velmi vysoké. V současné době je vyspělejší zahraniční metodou nejprve koncentrace (pomocí adsorpčně-desorpčního kola pro koncentraci celkového množství asi 15krát), aby se snížilo celkové množství, které se má čistit, a poté destruktivní metoda pro čištění koncentrovaného odpadního plynu. Podobné metody existují i v Číně, kde se pro adsorpci odpadního plynu z nízkokoncentrovaných stříkaných barev při pokojové teplotě používá adsorpční metoda (aktivní uhlí nebo zeolit jako adsorbent), pro vysokoteplotní desorpci plynu se koncentrovaný odpadní plyn čistí katalytickým spalováním nebo regenerativním tepelným spalováním. Biologická metoda čištění odpadního plynu z nízkokoncentrovaných stříkaných barev při normální teplotě se stále vyvíjí, domácí technologie v současné době nejsou vyspělé, ale stojí za to jí věnovat pozornost. Abychom skutečně snížili znečištění veřejnosti odpadním plynem z nátěrů, musíme problém řešit také u zdroje, například použitím elektrostatických rotačních nádob a dalších prostředků ke zlepšení míry využití nátěrů, vývojem nátěrů na vodní bázi a dalších nátěrů na ochranu životního prostředí.
2Dčištění odpadních plynů
Sušicí odpadní plyn patří mezi odpadní plyny se střední a vysokou koncentrací a vysokou teplotou, vhodné pro čištění spalovací metodou. Spalovací reakce má tři důležité parametry: čas, teplotu a poruchy, tj. spalování za podmínek 3T. Účinnost čištění odpadních plynů je v podstatě dostatečným stupněm spalovací reakce a závisí na řízení spalovací reakce za podmínek 3T. RTO dokáže regulovat teplotu spalování (820~900 °C) a dobu setrvání (1,0~1,2 s) a zajistit potřebné poruchy (plně promíchaný vzduch a organická hmota), účinnost čištění je až 99 %, rychlost odvádění odpadního tepla je vysoká a spotřeba provozní energie je nízká. Většina japonských automobilek v Japonsku a Číně obvykle používá RTO k centrálnímu čištění výfukových plynů ze sušení (sušení základního nátěru, středního nátěru, vrchního nátěru). Například linka na lakování osobních automobilů Dongfeng Nissan Huadu používá centralizovanou úpravu výfukových plynů z sušení povlaků pomocí RTO, což má velmi dobrý účinek a plně splňuje požadavky emisních předpisů. Vzhledem k vysoké jednorázové investici do zařízení na čištění odpadních plynů metodou RTO však není čištění odpadních plynů s malým průtokem ekonomické.
Pro kompletní výrobní linku na nátěry, kde je potřeba dodatečné zařízení na čištění odpadních plynů, lze použít systém katalytického spalování a regenerativní systém termického spalování. Systém katalytického spalování má nízké investiční náklady a nízkou spotřebu energie spalování.
Obecně řečeno, použití platiny jako katalyzátoru může snížit teplotu oxidace většiny organických odpadních plynů na přibližně 315 °C. Systém katalytického spalování lze použít pro obecné čištění odpadních plynů ze sušení, zejména je vhodný pro případy sušení s elektrickým ohřevem. Problémem je, jak zabránit otravě katalyzátoru. Ze zkušeností některých uživatelů lze u obecného sušení povrchových laků zvýšením filtrace odpadních plynů a dalšími opatřeními zajistit životnost katalyzátoru 3–5 let; odpadní plyn ze sušení laků elektroforeticky snadno způsobuje otravu katalyzátorem, proto je třeba při čištění odpadních plynů z elektroforetického sušení laků katalytickým spalováním postupovat opatrně. V procesu čištění a transformace odpadních plynů z linky na lakování karoserií užitkových vozidel Dongfeng se odpadní plyn ze sušení elektroforetického základního nátěru čistí metodou RTO a odpadní plyn ze sušení vrchního laku se čistí metodou katalytického spalování, což má dobrý účinek.
※Proces čištění odpadních plynů stříkaným nátěrem:
Systém čištění odpadních plynů z průmyslu stříkání se používá hlavně pro čištění odpadních plynů z lakoven, z továren na nábytek, z průmyslu výroby strojů, z továren na zábradlí, z automobilové výroby a z lakoven automobilů 4S. V současné době existuje řada procesů čištění, jako například: kondenzační metoda, absorpční metoda, spalovací metoda, katalytická metoda, adsorpční metoda, biologická metoda a iontová metoda.
1. Vmetoda postřiku vodou + adsorpce a desorpce aktivního uhlí + katalytické spalování
Použití rozprašovací věže k odstranění barevné mlhy a materiálu rozpustného ve vodě, po suchém filtru v zařízení na adsorpci s aktivním uhlím, například plné adsorpce s aktivním uhlím, poté stripování (stripovací metoda s parním stripováním, elektrickým ohřevem, stripováním dusíkem), po stripování plynu (koncentrace se zvyšuje desítkykrát) stripovacím ventilátorem do katalytického spalovacího zařízení spalování, spalování na oxid uhličitý a vodu, po vypuštění.
2. Vsprej vody + adsorpce a desorpce aktivního uhlí + metoda regenerace kondenzací
Použití rozprašovací věže k odstranění barevné mlhy a materiálu rozpustného ve vodě. Po suchém filtru se v zařízení na adsorpci s aktivním uhlím, například s aktivním uhlím, provede úplná adsorpce a následné stripování (stripovací metoda s párou, elektrickým ohřevem, stripováním dusíkem). Po zpracování odpadních plynů dochází k adsorpci a kondenzaci, čímž se získávají cenné organické látky. Tato metoda se používá pro čištění odpadních plynů s vysokou koncentrací, nízkou teplotou a nízkým objemem vzduchu. Tato metoda má však vysoké investiční náklady, vysokou spotřebu energie a provozní náklady. Koncentrace „tříbenzenu“ a dalších výfukových plynů ve stříkaných barvách je obvykle nižší než 300 mg/m3, nízká koncentrace a velký objem vzduchu (objem vzduchu v lakovnách automobilů často přesahuje 100 000). Vzhledem k tomu, že výfukové plyny automobilů obsahují organická rozpouštědla, je obtížné je recyklovat a snadno vzniká sekundární znečištění. Proto se při čištění odpadních plynů tato metoda obecně nepoužívá.
3. Vmetoda adsorpce emisních plynů
Adsorpce odpadních plynů z čištění stříkaných barev může být rozdělena na chemickou adsorpci a fyzikální adsorpci, ale chemická aktivita odpadních plynů typu „tří benzenů“ je nízká, obecně se chemická absorpce nepoužívá. Fyzikální absorpční kapalina absorbuje méně těkavých látek a absorbuje složky s vyšší afinitou k ohřevu, chlazení a opětovnému použití pro analýzu absorpce nasycených látek. Tato metoda se používá pro vytlačování vzduchu, nízké teploty a nízké koncentrace. Instalace je složitá, investice vysoká, výběr absorpční kapaliny je obtížnější a existují dva druhy znečištění.
4. AZařízení pro adsorpci aktivovaného uhlíku + UV fotokatalytickou oxidaci
(1): přímo aktivním uhlím adsorpce organického plynu, dosažení stupně čištění 95 %, jednoduché zařízení, malá investice, pohodlný provoz, ale častá potřeba výměny aktivního uhlí, nízká koncentrace znečišťujících látek, žádná regenerace. (2) Adsorpční metoda: adsorpce organického plynu aktivním uhlím, desorpce nasyceného vzduchu aktivním uhlím a regenerace.
5.Aadsorpce aktivovaného uhlíku + zařízení pro nízkoteplotní plazmu
Po adsorpci aktivního uhlí a následném zpracování odpadního plynu pomocí nízkoteplotního plazmového zařízení se plyn upraví standardním plynovým výbojem. Iontová metoda využívá plazmovou plazmu (ion plazma), která degraduje organické odpadní plyny. Odstraňuje zápach, ničí bakterie a viry a čistí vzduch. Jedná se o high-tech metodu v mezinárodním měřítku. Odborníci v tuzemsku i v zahraničí jsou označováni za jednu ze čtyř hlavních environmentálních věd 21. století. Klíčem k této technologii je vysokonapěťový pulzní středový blokový výboj ve formě velkého množství aktivních iontů kyslíku (plazmy), aktivace plynu, produkující širokou škálu aktivních volných radikálů, jako jsou OH, HO2, O atd., benzen, toluen, xylen, amoniak, alkan a další organické odpadní plyny, které se oxidují a další složité fyzikální a chemické reakce. Netoxické vedlejší produkty zabraňují sekundárnímu znečištění. Technologie se vyznačuje extrémně nízkou spotřebou energie, malým prostorem, snadnou obsluhou a údržbou a je zvláště vhodná pro čištění různých složek plynů.
Bstručné shrnutí:
V současné době je na trhu mnoho druhů metod čištění. Abychom splnili národní a místní normy pro čištění, obvykle volíme několik metod kombinovaných pro čištění odpadních plynů, abychom je zvolili v souladu s jejich vlastním skutečným procesem čištění.
Čas zveřejnění: 28. prosince 2022
