​汽車塗裝生產過程中所產生的揮發性有機化合物（簡稱VOCs）的排放，是大氣汙染（rǎn）防（fáng）治的重點，國家及地方環保部門（mén）針對汽車生產的特殊性，出台了越來越嚴格的排放標準（zhǔn）。2015版江蘇省（shěng）《表麵（miàn）塗裝（汽車製造業）揮發性有機物排放標準》中明（míng）確規定（dìng）：汽車（chē）塗裝生（shēng）產線的（de）噴漆室和（hé）烘幹室應安裝VOCs汙染治理設備，且烘幹室VOCs廢氣處理（lǐ）效率應當在90%以上，並（bìng）對（duì）塗裝VOCs排放（fàng）限值做出了明確規定（見（jiàn）表一）：

表一 排氣筒（tǒng）VOCs排放限值

 汽車塗裝VOCs排放概算

汽車塗裝生產中的VOCs來源於塗料中的溶劑，主要通過噴漆、油漆晾幹(水性漆預烘幹)和烘幹工（gōng）序產生（shēng）排放。烘幹（gàn）工序產生的有機廢氣，由於VOCs濃度和溫度較高，可直接進入焚燒爐(TNV)或（huò）者蓄熱式熱力焚化爐(RTO)處理，淨化率可達到98%以上（shàng）。而噴（pēn）漆室排出的廢（fèi）氣，由於風量大、VOCs濃度低、濕度大，常規的過濾、吸附等工（gōng）藝（yì）措施難以（yǐ）有效處理，目前,國內大多數的汽車塗裝車間都不作（zuò）處（chù）理，與晾幹區的廢氣一起經集中排氣筒，直接高空排放（fàng）。

以生產節拍為16JPH，采取3C2B水性（xìng）漆工藝（yì）的廂式商用車塗裝為例，中塗漆（qī）及底麵漆為水性漆，罩光清漆為1K溶劑型。水性漆預烘幹產生的廢氣直排，清漆晾幹區的排（pái）風補至噴漆室（shì）循環利用，再與噴漆室的廢氣一起（qǐ）經集（jí）中排氣筒排放；中塗及麵漆（qī）烘幹區廢氣（qì）經RTO淨（jìng）化處理後排（pái）放。其VOCs排放速率概算見表二；噴漆室風量及VOCs排放濃度概（gài）算見表三：

表二 塗（tú）裝VOCs排放速率概算

表三 噴漆室風量及VOCs排放濃（nóng）度概算（suàn）

根據概算：集中排氣（qì）筒（tǒng）的（de）VOCs排放速率（lǜ）36.6Kg/h，排放濃度76.2mg/m3，均超過了（le）排放標準。其中清漆噴漆室及晾幹區的VOCs排放量達到了31.4Kg/h，占到（dào）了排（pái）放總量的86%。由此可見，即使采取水性（xìng）漆工藝，使用常規配套的溶劑型清漆，仍具有較多（duō）的VOCs排放，為了達到排放要求，需（xū）要對清漆噴塗段的廢氣（qì）進行（háng）淨化處理。

目前，對於大風量、低濃度的有機廢氣，常規最有效的（de）方法（fǎ）是通過蓄熱（rè）式熱力焚化爐（RTO）來進行處理。其工（gōng）作（zuò）原理（lǐ）是：係統將有機廢氣加熱升溫至750℃以上，在（zài）燃燒室內停留0．7～1．0s，使（shǐ）廢（fèi）氣中的有機汙染物氧（yǎng）化分解，成為無害的C02和H2O。廢氣燃燒產生（shēng）的熱量被蓄（xù）熱體“貯存”起來，用於預（yù）熱新進入的有機廢氣，從而節（jiē）省廢氣升（shēng）溫所需要的燃料消耗，降低運行成本。RTO的最大（dà）處（chù）理風量一般低於100000m3/h，廢氣VOCs處理濃度為1000～20000mg/m3，當廢氣濃度低於1500mg/m3時，廢氣燃燒產生（shēng）的熱量較少，設備需額外增加較多（duō）的燃料消耗，用於對新（xīn）進入的（de）有機廢氣升溫。而需處理的清漆噴塗段（duàn）廢（fèi）氣總排風量（liàng）達到176000m3/h，VOCs濃（nóng）度僅（jǐn）有178.6mg/m3，由此可見，RTO設備（bèi）並不直接適（shì）用於這樣的廢氣處理。

3 沸石轉輪濃縮係統在噴漆室廢氣治理中的應用

近年來，一種適合處理高流量（大風量）、低濃度、高濕度、多成分VOCs廢氣的淨化設備——沸石轉輪濃縮係統，在歐美及日本等經濟（jì）發達國家的汽（qì）車塗裝廢氣處理方麵取得了較多的（de）應用和良好的效果（guǒ）。

係統設備由兩大主要部分所組成，即疏水性沸石轉輪串連蓄熱式焚化爐。它（tā）的工作原理是利用沸石分子篩所（suǒ）具備的的高吸附性能，對（duì）有（yǒu）機廢氣進行吸附濃縮，再由RTO設備淨化處理濃縮後的有機廢氣。

3.1沸石分子（zǐ）篩的性能特點

沸石分子篩是一種鋁矽酸金屬鹽的多微（wēi）孔晶體，由矽（guī）氧（yǎng）四麵體和鋁氧四（sì）麵（miàn）體通過共（gòng）享氧原子相互連接形（xíng）成骨架結構，其表麵為固體骨架，內部為多微孔的篩狀（zhuàng）構造。內部孔穴之間有孔（kǒng）道相互連接，其孔徑相（xiàng）同，分布非常均一，分子（zǐ）篩依（yī）據其（qí）內部孔穴（xué）的大小，可對分子進行選擇性吸附。沸石分子篩具有很大（dà）的比表麵積（300～1000m2/g），內部孔穴有強大的庫侖（lún）場和極性，因此，對吸附質（zhì）分（fèn）子的吸附（fù）能力很（hěn）強，遠超過其他類型的吸附劑，即使在較高的溫度和較低的吸附質（zhì）分壓（或濃度）下，仍有很高的吸附容量，是（shì）一種高性能的分離吸附材料。

通過對沸石分子篩進行表麵改性，去除結晶中的鋁（lǚ）原子（zǐ），可消除其親水的極性，從而形成疏水性沸石分子篩。它不（bú）僅具有（yǒu）一般沸石分子篩的共性，在相對濕度達到80%時,都能保持幾乎不吸附水的（de）特點（diǎn），即使對於含水的空氣，也（yě）能夠選擇地吸附所需的物質,並且吸（xī）附量幾乎不受影響（xiǎng）。疏水性沸石由無機氧化物組成，具有不可燃性，在900℃下焙燒2h,其結晶度仍保持不變，故熱穩定性極高，可反複通（tōng）過加熱來實現脫（tuō）附再生，並保證較長（zhǎng）的使用壽命。

3.2沸石轉輪濃縮係統的原理及構成

沸石轉輪濃縮係統的關鍵部件是（shì）吸（xī）附輪（轉輪）,轉輪由疏（shū）水性沸石吸附（fù）介質與陶瓷纖維加工成波紋狀膜片，再卷製形成蜂巢狀的圓筒（tǒng）形框架結（jié）構，其中部（bù）安裝有旋轉軸承（chéng）。轉輪的（de）機械結構上，裝有（yǒu）耐VOCs腐蝕、耐高溫的材料製成的氣體密封墊（diàn），將轉輪（lún）隔離（lí）成（chéng）三個區域：吸附處理區、再生脫附區、冷卻區。

全套設備主要由以下部分組成：廢（fèi）氣過（guò）濾器、沸石（shí）轉輪、排（pái）氣風機、RTO焚化係統、熱交換器、自動控製係統。

目前，最大（dà）型號的單隻沸石轉輪，廢氣（qì）處理量可達到100000m3/h，能夠將廢氣中的VOCs濃度提高5～20倍。

3.3沸石轉輪濃縮（suō）係統工藝流程

3.3.1廢氣的除（chú）濕（shī）、過濾處理：

沸石轉輪在吸附濃縮過程中，待（dài）處理廢（fèi）氣的相（xiàng）對濕度低於80%時，對VOCs的吸附率可（kě）達到90%以上，當廢氣濕（shī）度大於90%時，吸附效率則下降至80%左右。

目前，國內汽車塗裝噴漆室采取水旋處理的濕式噴（pēn）房較多，其排出的廢氣，相對濕度超過90%，因此在廢氣進入沸石（shí）轉輪之前，需要進行加熱除濕。同時，由於廢（fèi）氣（qì）中（zhōng）含有少量（liàng）漆霧等顆（kē）粒雜質，需進行過（guò）濾處理，避免影響轉輪的吸附效率。

3.3.2轉輪吸（xī）附濃縮VOCs與再生脫附：

過濾後的大流量的低濃度（dù）有機（jī）廢氣被送至轉輪吸附區，轉輪可根據廢氣處理量，以1～6轉/小時的（de）速度持（chí）續緩慢旋轉。廢氣中含有的VOCs被截（jié）留吸附在轉輪上的沸石分（fèn）子篩內（nèi）部，淨化後的潔淨空氣則直接排放至（zhì）大（dà）氣。轉輪（lún）持續旋轉吸附VOCs，逐漸趨向吸附飽和，當轉輪旋（xuán）轉進入至脫附區時，脫（tuō）附風（fēng）機提供200℃左右的高溫熱空氣，穿過吸附飽和的轉（zhuǎn）輪（lún）區域，將其中吸附（fù）的VOCs脫附並帶走，轉輪從而恢複吸附（fù）能力。脫附後的轉輪進入冷卻區，經冷卻空氣吹掃，恢複至常溫，再次旋轉至吸附區，重新開始下一輪的工作。

3.3.3有機廢氣淨（jìng）化處理：

轉輪吸附的VOCs經脫附後，隨脫附熱空氣送往RTO進行淨化處理。由於，脫附熱空氣風量僅為5000～20000m3/h，廢氣中的VOCs被濃縮了5～20倍，因此，需要最（zuì）終處理的有機廢氣具備了濃度高、風量小、溫度高的特點，能夠與烘（hōng）幹室的廢氣合並後進入（rù）RTO集中處理，VOCs的淨化率可（kě）達到95%以上。RTO焚燒產生的一部風（fēng）熱能可用於轉輪脫附空氣的加熱；末端排放的高溫煙氣可進行餘熱回收，進一步做到節能、環保。

4 沸石濃縮（suō）轉輪係統技術特點：

特別適用於處理大風（fēng）量、低濃度的有（yǒu）機廢氣，淨（jìng）化效率穩定、VOCs去除率達到90%以（yǐ）上。

轉輪低壓損、無吸附損（sǔn）耗、對於高沸點的揮發性有機氣體，也能夠能有效處理。

沸石轉輪（lún）由無機氧化物組成，具有不燃性（xìng），使用安全。

轉輪熱穩定性極高，反複通過加熱（rè）脫附（fù）來實現再生，理論使（shǐ）用壽（shòu）命可達到10年左右（yòu）。

濃縮後進入RTO處理（lǐ）的廢氣風量小，故可以與烘（hōng）房共享一套RTO設備（bèi），減（jiǎn）少了設（shè）備投資，降低了RTO運行能耗。

沸石轉輪可適應較高濕度的有機廢氣（qì）吸附，對於濕式噴漆（qī）室廢氣處理（lǐ），可減少除濕的設備投資及運行能耗。

可采取單隻或多（duō）隻轉輪（lún）並聯組合的方式，以適應不同風量（liàng）的廢（fèi）氣處理。

5結束語

隨著國家對大氣汙染防治的要求（qiú）越來越嚴格，汽車塗裝VOCs排放限值必（bì）然將逐年下調，對於塗裝噴漆室廢氣排放的治理（lǐ）迫在眉（méi）睫。沸石濃縮轉輪技術，是現有技術條（tiáo）件下，處理大（dà）風量、低濃度、高濕度有機廢氣的最佳選擇，在汽車塗裝廢（fèi）氣治理中（zhōng）的應用將會越來越廣泛。

來（lái）源:現代塗料與塗裝