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      低溫等離子廢氣處理設備在噴漆車間中的應用

      出處:www.businesslasvegas.cn  分類:行業環保資訊  發布:2019-3-16 10:46:01  閱讀:(30)
      摘要:
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      對低溫等離子體技術應用于涂裝廢氣處理(chǔ lǐ)方面的研究工作做了介紹,并對驗證(Experimental)數據進行了分析。經過低溫等離子燃燒處理后排出的涂裝廢氣無明顯氣味,其芳香烴類、氮化物(nitride)、硫化物的含量明顯低于國家GB16297―1996《大氣感染物綜合排放標準》中的二級排放標準,PM2.5含量6μg/m3,運用此項技術基本做到了涂裝噴漆間廢氣的"零"排放。
      1引言

      在國家構筑低碳節能、綠色環保的新型社會環境建設情況下,汽車涂裝噴漆間廢氣的揮發性有機物(VOCs)處理(chǔ lǐ)顯得尤為重要。voc廢氣處理設備在用多孔性固體物質處理流體混合物時,流體中的某一組分或某些組分可被吸表面并濃集其上,此現象稱為吸附。吸附處理廢氣時,吸附的對象是氣態污染物,氣固吸附。被吸附的氣體組分稱為吸附質,多孔固體物質稱為吸附劑。揮發性有機化合物(VOCs)是指室溫下飽和蒸汽壓力≥70.9Pa且沸點(Boiling Point)在260℃以下的有機化合物,按化學結構可分為8大類:烷類、芳烴類、烯類、鹵烯類、酯類、酯類、醛(aldehyde)類、酮類和其他[1]。VOCs是強揮發性、有特殊氣味刺激性、有毒的有機氣體,是重要的大氣污染物。不僅是汽車行業排出的主要大氣污染物,而且在石油、化工、制藥、印刷、建材等行業內也是最常見的大氣污染物,在國家推行綠色可持續發展戰略過程(guò chéng)中,是重點(zhòng diǎn)治理的污染物之一。在控制大氣污染物的過程中,傳統的方法有高空稀釋法、活性炭吸附法、蓄熱式焚燒系統(RTO)高溫裂解焚燒法,以及現在比較新型的吸附濃縮+熱回收式焚燒系統(TNV)焚燒法等。這些方法都存在一定的缺陷,如高溫裂解不僅需要消耗大量的天然氣,而且在處理低濃度有機廢氣方面存在一定的局限性,活性炭吸附容易產生二次污染等問題。在研究和對比這些方法的優缺點后,目前提出了一種最新的VOCs處理技術,即低溫等離子雙介質阻擋放電(DBD)廢氣焚燒技術。運用此項技術處理廢氣,尤其是在處理噴漆、烘干廢氣方面有一定的優勢,能耗低、不產生二次污染物,燃燒產物無害低毒,主要為水和二氧化碳等,排出的氣體中無刺激氣味氣體。

      2涂裝工藝中的VOCs



      涂裝標準工藝流程可見圖1所示。從工藝流程中可以看出,大量的VOCs產生在噴涂段和烘烤段,而電泳段僅產生少量的VOCs。調查數據(data)顯示[2]:在汽車涂裝的整個工藝過程中,VOCs排放源主要集中在電泳、烘烤、噴涂工位,噴涂系統VOCs排放占總排放的85%,其中有17%~20%的VOCs排放產生在烘烤過程中??梢?,VOCs處理的主要對象是針對噴涂及烘烤過程中產生的VOCs。

      現在對噴漆廢氣和烘干廢氣主要采用的是RTO焚燒加高空排放的處理方式,往往不能收到理想的效果。排放的廢氣中由于存在未完全燃燒的小分子,造成排放廢氣有一定的氣味而引起排放點周邊的空氣污染,所以非常需要有一種既能夠處理VOCs又能夠消減廢氣中的氣味達到良好處理效果的廢氣處理技術。

      2.1噴漆間廢氣標準

      噴漆間中要求風速為0.2~0.25m/s,因此為保證通風的要求,噴漆間中的風量需求大約為(1.7~2)×106m3/h,而噴漆間排氣的主要成分為在噴涂過程中揮發的有機溶劑(性狀:透明,無色的液體)(主要成分為芳烴、醇醚、酯類等)。vocs廢氣處理設備固體表面吸附了吸附質后,一部被吸附的吸附質可從 吸附劑表面脫離,此現附。而當吸附進行一段時間后,由于表面吸附質的濃集,使其吸附能力明顯下降而吸附凈化的要求,此時需要采用一定的措施使 吸附劑上已吸附的吸附質脫附,以協的吸附能力,這個過程稱為吸附劑的再生。因此在實際吸附工程中,正是利用吸附一再生一再吸附的循環過程,達到除去廢氣中污染物質并回收廢氣中有用組分。由于噴漆間需求的風量大,造成排出的有機廢氣中VOCs的含量較低,約為(0.6~3.0)×102mg/m3,甚至在排風中會含有<3μm的細小漆霧顆粒。因此噴漆間廢氣中VOCs處理的難度較大。

      2.2烘干室廢氣

      面漆烘干廢氣的成分組成相對復雜,不僅包含涂料溶劑、樹脂單體等揮發性成分,而且其中還含有部分熱分解物和交聯反應后生成的揮發成分,是整個涂裝車間VOCs排放中濃度最高,成分最復雜的廢氣。voc廢氣治理設備在上升過程中與來自塔頂的吸收劑逆流接觸,凈化后的氣體由塔頂排出。吸收了 VOCs的吸收劑通過熱交換器后,進入汽提塔頂部,在溫度高于吸收溫度或壓力低于吸收壓力的條件下解吸。解吸后的吸收劑經過溶劑 冷凝器冷凝后回到吸收塔。解吸出的VOCs氣體經過冷凝器、氣液分離器后以較純的VOCs氣體離開汽提塔,被回收利用。該工藝適合于VOCs濃度較高、溫度較低的氣體凈化,其他情況下需要作相應的工藝調整。按照GB16297―1996《大氣污染綜合排放標準》中的要求,廢氣濃度在排放限值以內時,為滿足標準中對廢氣排放速率的要求,目前,涂裝車間有組織排放中多采用高空排放的方法,可以粗略地認為,凡是有高高的方形煙囪的地方,基本就可以認為有涂裝車間。但這種辦法治標不治本,表面上滿足了排放要求和標準,但實質上涂裝車間排放的廢氣是未經任何處理的,所以,其危害可想而知。

      3DBD廢氣處理工藝

      當外加電壓大于等于氣體電離電壓時,由于氣體被擊穿后會產生一種混合體,其中含有電子、離子、原子、自由基等,通常稱這種混合體為等離子體[3]。低溫等離子廢氣焚燒技術正是利用等離子體在瞬間產生的電場能量電離裂解VOCs氣體,在極短的時間內發生分解,分子結構被破壞,達到“焚燒”有機氣體的目的。

      外加電壓使氣體電離的過程中,被電離出的等離子體溫度高,但整個體系呈現低溫狀態,所以又被稱為低溫等離子體。由于低溫等離子體產生不需催化劑,且對有機廢氣的濃度要求不高,所以特別適合處理(chǔ lǐ)汽車行業噴漆、烘干過程中產生的有機廢氣。經過低溫等離子焚燒后的廢氣轉化為CO2和H2O,不產生二次污染,并且處理后的氣體無異味,處理效率高。


      圖2為低溫等離子廢氣處理工藝流程圖。從圖中可以看出,DBD燃燒器是整個工藝過程中的重要,廢氣在燃燒器中進行分解和轉化為無毒無害的無機分子,達到處理廢氣的目的。整個工藝過程非常適合涂裝廢氣的處理等,可根據噴漆間廢氣中VOCs濃度低,流速快的特點適當進行調整,以更好的適應處理要求,甚至可以直接排放。

      后處理(chǔ lǐ)器為選擇(xuanze)使用工序,對于排出廢氣中含有大量粉塵或大量固體、液體小顆粒的情況(Condition),可以選擇使用后處理器加以過濾去除。當對DBD燃燒器處理過的廢氣有循環再利用的需求時,也可以選裝后處理器可以保證處理后的氣體溫濕度在要求范圍內。
      4、低溫等離子DBD廢氣處理設備(shèbèi)
      DBD廢氣處理設備的核心模塊是等離子發生器,由于發生器中產生的等離子體能量很高,對有機廢氣的分子結構有破壞作用。DBD廢氣處理技術就是利用這種高能量的等離子體反復“燃燒”有機廢氣,使廢氣中的有機物發生氧化(oxidation)-還原等化學反應,最終形成無毒無害的CO2和H2O。但是對DBD一個重要的衡量指標(target aim)是燃燒的安全性(security),尖端電暈放電型等


      6結語

      低溫等離子DBD廢氣處理技術對廢氣的處理凈化率>95%,處理后的廢氣滿足GB16297―1996中的二級排放標準,無異味,能夠直接排放大氣,可在很多領域中加以應用。但是100%處理好涂裝車間排出的廢氣,單獨使用一種處理技術是難以達到的,DBD低溫等離子廢氣處理工藝也有自身的局限性,例如,含塵量過高則會引起離子發生器故障等。因此,常常需要將多種VOCs處理技術聯合使用,這種處理廢氣的思路在實際應用中也取得了一定的成效。處理低濃度高流速含塵量高的有機廢氣使用DBD低溫等離子處理加過濾法取得了良好的效果,廢氣中的PM2.5<6μg/m3。相信隨著VOCs處理技術的不斷優化、發展,涂裝車間廢氣將實現真正意義上的零排放。


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