1. Nastanek in glavne sestavine odpadnega plina pri barvanju v spreju
Postopek barvanja se pogosto uporablja v strojništvu, avtomobilizmu, električni opremi, gospodinjskih aparatih, ladjah, pohištvu in drugih industrijah.
Surovina za barvo —— barva je sestavljena iz nehlapnih in hlapnih snovi, vključno s filmsko snovjo in pomožno filmsko snovjo, hlapno sredstvo za redčenje pa se uporablja za redčenje barve, da se doseže gladka in lepa površina barve.
Postopek brizganja barve v glavnem povzroča onesnaženje z barvno meglico in organskimi odpadnimi plini. Barva se pod vplivom visokega tlaka razdeli na delce, pri brizganju del barve ne doseže površine, difuzira se z zračnim tokom in tvori barvno meglico. Organski odpadni plini nastanejo zaradi izhlapevanja redčila, organsko topilo pa se ne veže na površino barve, zato se med barvanjem in sušenjem sprostijo organski odpadni plini (poročajo o stotinah hlapnih organskih spojin, ki vključujejo alkane, olefine, aromatske spojine, alkohole, aldehide, ketone, estre, etre in druge spojine).
2. Vir in značilnosti izpušnih plinov avtomobilskih premazov
Avtomobilska lakirnica mora na obdelovancu izvesti predobdelavo barve, elektroforezo in nanašanje barve s pršenjem. Postopek barvanja vključuje barvanje s pršenjem, obtok in sušenje, pri čemer nastajajo organski odpadni plini (HOS) in pršenje, zato je treba pri teh postopkih odpadne pline iz prostora za barvanje s pršenjem obdelati.
(1) Odpadni plini iz prostora za barvanje z brizgalno barvo
Za vzdrževanje delovnega okolja pri brizganju je treba v skladu z določbami Zakona o varnosti in zdravju pri delu zrak v prostoru za brizganje nenehno menjati, hitrost izmenjave zraka pa je treba nadzorovati v območju (0,25–1) m/s. Glavna sestava izpušnih plinov je organsko topilo v brizgalni barvi, njegove glavne sestavine pa so aromatski ogljikovodiki (tribenzen in nemetanski ogljikovodiki skupaj), alkoholni eter in ester, organsko topilo. Ker je volumen izpušnih plinov v prostoru za brizganje zelo velik, je skupna koncentracija izpušnih organskih plinov zelo nizka, običajno okoli 100 mg/m3. Poleg tega izpušni plini v prostoru za brizganje pogosto vsebujejo majhno količino popolnoma neobdelane barvne megle, zlasti v prostoru za brizganje suhe barve, ki lahko barvna megla v izpušnih plinih postane ovira za čiščenje odpadnih plinov, zato je treba odpadne pline predhodno obdelati.
(2) Odpadni plini iz sušilnice
Po brizganju barve za obraz pred sušenjem je treba zagotoviti pretok zraka, tako da se v mokrem filmu barve med sušenjem organskih topil pojavijo hlapne snovi. Da bi preprečili eksplozijo in kopičenje organskih topil v zaprtih prostorih, je treba zrak v prostoru prezračevati neprekinjeno, hitrost zraka pa se običajno nadzoruje na približno 0,2 m/s. Sestava izpušnih plinov in sestava izpušnih plinov v prostoru za barvanje ne sme vsebovati barvne meglice. Skupna koncentracija organskih odpadnih plinov je višja od količine izpušnih plinov v prostoru za barvanje. Glede na prostornino izpušnih plinov je koncentracija običajno približno 2-krat višja in lahko doseže 300 mg/m3. Po centralizirani obdelavi se običajno zmeša z izpušnimi plini v prostoru za barvanje. Poleg tega je treba podobne organske odpadne pline odvajati tudi v prostoru za barvanje in bazenu za kroženje površinske barve.
(3)Dizpušni plini
Sestava sušenega odpadnega plina je bolj kompleksna, poleg organskega topila, dela mehčalca ali monomera smole in drugih hlapnih sestavin vsebuje tudi produkte termičnega razkroja in reakcijske produkte. Elektroforetski temeljni premaz in sušenje s topilom imata izpust izpušnih plinov, vendar je razlika v sestavi in koncentraciji velika.
※Nevarnosti izpušnih plinov barve v spreju:
Iz analize je razvidno, da imajo odpadni plini iz brizgalne sobe, sušilnice, mešalnice barv in čistilne sobe za površinske barve nizko koncentracijo in velik pretok, glavne sestavine onesnaževal pa so aromatski ogljikovodiki, alkoholni etri in estrska organska topila. V skladu s "Celovitim emisijskim standardom za onesnaženost zraka" je koncentracija teh odpadnih plinov na splošno znotraj mejne vrednosti emisij. Da bi zadostili zahtevam glede emisij v standardu, večina avtomobilskih tovarn uporablja metodo emisij na visoki nadmorski višini. Čeprav ta metoda lahko izpolnjuje trenutne emisijske standarde, so odpadni plini v bistvu neobdelane razredčene emisije, skupna količina onesnaževal v plinih, ki jih izpušča velika linija za premazovanje karoserije, pa lahko doseže več sto ton, kar povzroča zelo resno škodo za ozračje.
Megla barve v organskem topilu —— benzen, toluen, ksilen so močno strupeno topilo, ki lahko pri vdihavanju v zrak v delavnici povzroči akutno in kronično zastrupitev pri delavcih, predvsem poškodbe centralnega živčnega in hematopoetskega sistema. Kratkotrajno vdihavanje visokih koncentracij (več kot 1500 mg/m3) benzenskih hlapov lahko povzroči aplastično anemijo, pogosto vdihavanje nizkih koncentracij benzenskih hlapov pa lahko povzroči tudi bruhanje in nevrološke simptome, kot je zmedenost.
※Izbira metode čiščenja odpadnih plinov za brizganje barv in premazov:
Pri izbiri metod organske obdelave je treba na splošno upoštevati naslednje dejavnike: vrsto in koncentracijo organskih onesnaževal, temperaturo in pretok organskih izpušnih plinov, vsebnost trdnih delcev ter raven nadzora onesnaževal, ki jo je treba doseči.
1Sobdelava z barvo za molitev pri sobni temperaturi
Izpušni plini iz lakirnice, sušilnice, mešalnice barv in čistilne naprave za odplake pri obdelavi površinskega premaza so izpušni plini sobne temperature z nizko koncentracijo in velikim pretokom, glavna sestava onesnaževal pa so aromatski ogljikovodiki, alkoholi ter etri in estrska organska topila. V skladu s standardom GB16297 "Celoviti emisijski standard za onesnaževanje zraka" je koncentracija teh odpadnih plinov običajno znotraj dovoljenih emisijskih mej. Da bi zadostili zahtevam glede emisij v standardu, večina avtomobilskih tovarn uporablja metodo emisij na visoki nadmorski višini. Čeprav ta metoda lahko izpolnjuje trenutne emisijske standarde, so odpadni plini brez obdelave v bistvu razredčene emisije, skupna količina onesnaževal v plinih, ki jih izpušča velika linija za premazovanje karoserije, pa lahko doseže več sto ton, kar povzroča zelo resno škodo za ozračje.
Za bistveno zmanjšanje emisij onesnaževal v izpušnih plinih se lahko uporabi več metod čiščenja izpušnih plinov, vendar so stroški čiščenja izpušnih plinov z veliko količino zraka zelo visoki. Trenutno je bolj zrela tuja metoda najprej koncentriranje (z adsorpcijsko-desorpcijskim kolesom za približno 15-kratno koncentriranje celotne količine), da se zmanjša skupna količina, ki jo je treba obdelati, nato pa se koncentrirani odpadni plin obdela z destruktivno metodo. Podobne metode obstajajo tudi na Kitajskem, kjer se za adsorpcijo odpadnih plinov z nizko koncentracijo barve pri sobni temperaturi uporablja adsorpcijska metoda (aktivno oglje ali zeolit kot adsorbent), pri visokotemperaturni desorpciji plina pa se koncentrirani odpadni plin obdela s katalitičnim zgorevanjem ali regenerativnim termičnim zgorevanjem. Biološka metoda čiščenja odpadnih plinov z nizko koncentracijo barve pri normalni temperaturi se še razvija, domača tehnologija pa v sedanji fazi ni zrela, vendar ji je vredno posvetiti pozornost. Da bi resnično zmanjšali onesnaževanje prebivalstva z odpadnimi plini zaradi premazov, moramo problem rešiti tudi pri viru, na primer z uporabo elektrostatičnih rotacijskih skodelic in drugih sredstev za izboljšanje stopnje izkoriščenosti premazov, razvojem premazov na vodni osnovi in drugih premazov za zaščito okolja.
2Dčiščenje odpadnih plinov
Sušenje odpadnih plinov spada med odpadne pline s srednjo in visoko koncentracijo visoke temperature, primerne za obdelavo z metodo zgorevanja. Reakcija zgorevanja ima tri pomembne parametre: čas, temperaturo, motnje, to pomeni, da se zgorevanje izvaja v pogojih 3T. Učinkovitost obdelave odpadnih plinov je v bistvu zadostna stopnja reakcije zgorevanja in je odvisna od nadzora reakcije zgorevanja v pogojih 3T. RTO lahko nadzoruje temperaturo zgorevanja (820–900 ℃) in čas zadrževanja (1,0–1,2 s) ter zagotavlja potrebne motnje (zrak in organske snovi se popolnoma premešajo), učinkovitost obdelave je do 99 %, stopnja odpadne toplote je visoka, poraba energije pri delovanju pa nizka. Večina japonskih avtomobilskih tovarn na Japonskem in Kitajskem običajno uporablja RTO za centralno obdelavo izpušnih plinov pri sušenju (sušenje temeljnega premaza, srednjega premaza, zgornjega premaza). Na primer, linija za premaze Dongfeng Nissan Huadu, ki uporablja centralizirano obdelavo izpušnih plinov s sušenjem premazov RTO, ima zelo dober učinek in v celoti izpolnjuje zahteve emisijskih predpisov. Vendar pa zaradi visoke enkratne naložbe v opremo za čiščenje odpadnih plinov RTO čiščenje odpadnih plinov z majhnim pretokom odpadnih plinov ni ekonomično.
Za dokončano proizvodno linijo premazov, kadar je potrebna dodatna oprema za čiščenje odpadnih plinov, se lahko uporabi katalitični sistem zgorevanja in regenerativni termični sistem zgorevanja. Katalitični sistem zgorevanja ima majhno investicijo in nizko porabo energije za zgorevanje.
Na splošno lahko uporaba platine kot katalizatorja zniža temperaturo oksidacije večine organskih odpadnih plinov na približno 315 °C. Sistem s katalitskim zgorevanjem se lahko uporablja za splošno čiščenje odpadnih plinov pri sušenju, še posebej je primeren za sušenje z električnim ogrevanjem, vendar je obstoječa težava, kako preprečiti zastrupitev katalizatorja zaradi okvare. Izkušnje nekaterih uporabnikov kažejo, da lahko pri splošnem sušenju površinskih barv z večjo filtracijo odpadnih plinov in drugimi ukrepi zagotovimo življenjsko dobo katalizatorja 3–5 let; odpadni plini pri elektroforetskem sušenju barv zlahka povzročijo zastrupitev katalizatorja, zato je treba pri obdelavi odpadnih plinov pri elektroforetskem sušenju barv z uporabo katalitskega zgorevanja biti previden. V procesu čiščenja in preoblikovanja odpadnih plinov na liniji za premaze karoserij gospodarskih vozil Dongfeng se odpadni plini pri elektroforetskem sušenju temeljnih premazov obdelujejo z metodo RTO, odpadni plini pri sušenju površinskih barv pa s katalitskim zgorevanjem, kar ima dober učinek.
※Postopek čiščenja odpadnih plinov s premazom z brizgalno barvo:
Sistem čiščenja odpadnih plinov v industriji brizganja se uporablja predvsem za čiščenje odpadnih plinov v prostorih za brizganje, čiščenje odpadnih plinov v tovarnah pohištva, čiščenje odpadnih plinov v strojni industriji, čiščenje odpadnih plinov v tovarnah zaščitnih ograj, proizvodnjo avtomobilov in čiščenje odpadnih plinov v prostorih za brizganje v avtomobilskih delavnicah 4S. Trenutno obstaja več postopkov čiščenja, kot so: kondenzacijska metoda, absorpcijska metoda, metoda zgorevanja, katalitična metoda, adsorpcijska metoda, biološka metoda in ionska metoda.
1. Zmetoda z vodnim pršenjem + adsorpcija in desorpcija aktivnega oglja + katalitično zgorevanje
Za odstranjevanje barvne meglice in v vodi topnega materiala se uporablja razpršilni stolp. Po sušenju filtra se v napravi za adsorpcijo z aktivnim ogljem, kot je na primer polna adsorpcija z aktivnim ogljem, nato odstranjevanje (metoda odstranjevanja s paro, električno ogrevanje, odstranjevanje dušika), po odstranjevanju plina (koncentracija se več desetkrat poveča) z ventilatorjem za odstranjevanje vnese v katalitično napravo za zgorevanje, nato pa se zgorevanje spremeni v ogljikov dioksid in vodo, po izpustu pa se izloči.
2. Zpršenje vode + adsorpcija in desorpcija aktivnega oglja + metoda kondenzacijske rekuperacije
Za odstranjevanje barvne meglice in v vodi topnih snovi se uporablja razpršilni stolp. Po sušenju se v napravi za adsorpcijo z aktivnim ogljem, na primer z aktivno adsorpcijo z aktivnim ogljem, izvede popolno odstranjevanje (metoda odstranjevanja s paro, električno ogrevanje, odstranjevanje dušika). Po obdelavi odpadnih plinov se adsorpcijska koncentracija kondenzira in se dragocene organske snovi loči od drugih metod. Ta metoda se uporablja za čiščenje odpadnih plinov z visoko koncentracijo, nizko temperaturo in majhno količino zraka. Vendar pa ima ta metoda visoko investicijo, visoko porabo energije in obratovalne stroške, koncentracijo "tribenzena" in drugih izpušnih plinov v izpušnih plinih iz razpršilnih barv pa običajno manj kot 300 mg/m3, nizko koncentracijo in veliko količino zraka (volumen zraka v delavnicah za barvanje avtomobilov je pogosto nad 100.000). Zaradi organske sestave izpušnih plinov v avtomobilskih premazih je recikliranje topil težko in lahko povzroči sekundarno onesnaženje, zato se ta metoda pri čiščenju odpadnih plinov običajno ne uporablja.
3. Zmetoda adsorpcije izpušnih plinov
Adsorpcijo odpadnih plinov pri čiščenju z barvo v spreju lahko razdelimo na kemično adsorpcijo in fizikalno adsorpcijo, vendar je kemijska aktivnost odpadnih plinov "tri benzena" nizka in se običajno ne uporablja kemična absorpcija. Fizična absorpcijska tekočina absorbira manj hlapnih snovi in absorbira komponente z večjo afiniteto za segrevanje, hlajenje in ponovno uporabo za analizo nasičene absorpcije. Ta metoda se uporablja za izpodrivanje zraka, nizko temperaturo in nizko koncentracijo. Namestitev je zapletena, naložba je velika, izbira absorpcijske tekočine je težja, obstajata dve vrsti onesnaženja.
4. Aoprema za adsorpcijo z aktivnim ogljem + UV fotokatalitsko oksidacijo
(1): neposredno z aktivnim ogljem preko neposredne adsorpcije organskega plina, za doseganje stopnje čiščenja 95 %, preprosta oprema, majhna naložba, priročno delovanje, vendar je treba pogosto zamenjati aktivno oglje, nizka koncentracija onesnaževal, brez predelave. (2) Metoda adsorpcije: organski plin v aktivnem oglju, desorpcija in regeneracija nasičenega zraka z aktivnim ogljem.
5.Aadsorpcija z aktivnim ogljem + oprema za nizkotemperaturno plazmo
Po adsorpciji z aktivnim ogljem in nato obdelavi odpadnih plinov z nizkotemperaturno plazemsko opremo se odpadni plini obdelajo s standardnim plinskim razelektritvijo. Ionska metoda je plazemska plazma (ionska plazma), ki razgrajuje organske odpadne pline, odstranjuje smrad, uničuje bakterije in viruse ter čisti zrak. To je visokotehnološka mednarodna primerjava, ki jo strokovnjaki doma in v tujini imenujejo ena od štirih glavnih okoljskih tehnologij 21. stoletja. Ključ do tehnologije je, da se z visokonapetostnim impulznim srednjim blokovnim razelektritvijo v obliki velikega števila aktivnih ionov kisika (plazme) aktivira plin, kar povzroči nastanek vseh vrst aktivnih prostih radikalov, kot so OH, HO2, O itd., benzen, toluen, ksilen, amonijak, alkan in drugi organski odpadni plini, oksidacijo in druge kompleksne fizikalne in kemijske reakcije, stranski produkti pa so nestrupeni in preprečujejo sekundarno onesnaženje. Tehnologija ima izjemno nizko porabo energije, majhen prostor, enostavno upravljanje in vzdrževanje ter je še posebej primerna za obdelavo različnih komponentnih plinov.
Bkratek povzetek:
Na trgu je zdaj veliko vrst metod čiščenja. Da bi zadostili nacionalnim in lokalnim standardom čiščenja, običajno izberemo več kombiniranih metod čiščenja za čiščenje odpadnih plinov, ki ustrezajo dejanskemu postopku čiščenja.
Čas objave: 28. dec. 2022
