汽车涂装vocs废气治理技术选择性及优缺点

汽车涂装生产线是汽车制造过程中产生大量废气的环节，其中涂装废气是主要的污染源。涂装车间的废气主要包括涂料中的有机溶剂和喷涂、烘干过程中产生的挥发性有机化合物（VOC），其中甲苯和二甲苯是主要成分。这些有害成分对人体健康和环境都有负面影响，并且具有刺激性气味。长期吸入低浓度的有机废气会导致呼吸道疾病，如咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿，同时也被公认为强致癌物质。此外，有机废气也对光化学烟雾和酸雨的形成起着重要作用。

为了减少涂料中的VOC排放，已经开发出水性涂料和粉末涂料，但水性涂料仍含有少量有机溶剂。因此，各国纷纷颁布相关法规，限制这类气体的排放。在中国，1997年颁布并实施了《大气污染综合排放标准》（GB16297），其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机溶剂在内的33种污染物的排放限值。近年来，随着人们环保意识的提高，环保法规不断完善并且执法力度不断加强，汽车生产厂在新建涂装线中必须配置废气处理设备，对老旧涂装线也在逐步安装废气处理装置，只有经过处理后符合标准的废气才能排放。

喷涂室、晾干室和烘干室是有害废气的主要产生源。

烘干过程中产生的有机废气可以采用蓄热式催化燃烧装置（Regenerative Catalytic Oxidizer，RCO）进行处理。RCO技术特别适用于处理中高浓度（1000mg/m3—10000mg/m3）的有机废气。它适用于废气成分经常变化或废气浓度波动较大的场合，尤其适用于需要高热能回收率的企业或烘干线废气处理。通过RCO装置，废气中的有机物在催化剂的作用下发生无焰氧化燃烧，分解为CO2和水，并释放大量热能。

RCO装置由炉体、催化蓄热体、燃烧系统、自控系统和自动阀门等几个系统构成。废气首先经过预热层和催化层进行热量储备和热交换，并在催化层中进行催化氧化反应，生成CO2和H2O，并释放大量的热能。经过催化氧化后的气体再经过热交换层回收热能，然后通过旋转阀排放到大气中，净化后的排气温度仅略高于处理前的温度。整个过程中，系统连续运转、自动切换，实现了热量的回收利用。

RCO技术具有以下优点：工艺流程简单、设备紧凑、运行可靠；净化效率高，一般可达98%以上；燃烧温度较低，与RTO相比具有优势；一次性投资低，运行费用低，热回收效率一般可达85%以上；整个过程无废水产生，净化过程不产生二次污染；RCO设备可与烘房配套使用，净化后的气体可直接回用于烘房，实现节能减排的目标。

然而，RCO技术也存在一些缺点：催化燃烧装置仅适用于含低沸点有机成分、低灰分含量的有机废气处理，对含油烟等粘性物质的废气处理不宜采用，催化剂容易中毒；RCO适用范围为处理有机废气浓度在20%以下。

回收式热力焚烧系统（德语Thermische Nachverbrennung简称TNV）是一种利用燃气或燃油直接燃烧加热含有机溶剂的废气的系统。在高温作用下，有机溶剂分子被氧化分解为CO2和水。通过配套的多级换热装置，系统可以回收利用氧化分解有机废气时产生的热能，从而降低整个系统的能耗。因此，TNV系统在生产过程需要大量热量时，是一种高效、理想的处理方式。对于新建涂装生产线来说，一般会采用TNV回收式热力焚烧系统。

TNV系统由三个主要部分组成：废气预热及焚烧系统、循环风供热系统和新风换热系统。废气焚烧集中供热装置是系统的核心部分，包括炉体、燃烧室、换热器、燃烧机和主烟道调节阀等组件。工作过程如下：一台高压头风机将有机废气从烘干室内抽出，经过废气焚烧集中供热装置的内置换热器进行预热，然后进入燃烧室，在高温下（约750℃）通过燃烧机加热，使有机废气发生氧化分解，转化为CO2和水。产生的高温烟气通过炉内的换热器和主烟道排出，对烘干室的循环风进行加热，向烘干室提供所需的热量。在系统的末端设置了新风换热装置，用于最后回收系统的余热，并将烟气加热后送入烘干室中的补充新风。此外，主烟道上还设置了电动调节阀，用于调节出口烟气的温度，以确保最终排放的烟气温度控制在约160℃左右。

废气焚烧集中供热装置的特点包括：有机废气在燃烧室停留的时间为1～2秒；有机废气的分解率大于99%；热回收率可达76%；燃烧器输出的调节比可达26∶1，最高可达40∶1。

然而，该系统也有一些缺点：当处理低浓度有机废气时，运行成本较高；管式热交换器只有在连续运行时才能有较长的寿命。