[发明专利]治理废气的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种治理废气的装置及方法。

背景技术

涂装是产品表面保护和装饰采用的最基本的技术手段，涂装作业遍及国民经济各个部门，但涂装车间是环境污染主要的生产场所之一，涂装车间最严重的危害是废气对大气的污染。

在空气喷涂作业中，溶剂型涂料的50％～70％在涂装过程中以漆雾飞散掉。涂料中的绝大部分有机溶剂挥发释放到大气中。涂装中排放有害废气主要集中在喷漆生产线上，其中喷漆室、晾干室、烘干室是废气的主要发生源。

有机挥发性物质的危害主要表现在3个方面：

(1)使空气中臭氧含量超标。在地面，有机挥发性物质与氮氧化物在阳光照射下生成臭氧。我国臭氧工业卫生标准为0.30mg/m³，空气中臭氧浓度过高会使人产生不适，严重的会导致人体皮肤癌变和肺气肿。

(2)消耗高空臭氧层。用于表面前处理过程中清洗油污的溶剂，如氟里昂及含氯溶剂(如1，1，1-三氯乙烷等)都消耗臭氧，使高空臭氧层变薄，使紫外线辐射到地球表面上的量增加，对生命体造成破坏。

(3)毒性。许多常用的有机溶剂，如二甲苯、甲苯、甲乙酮等都有相当大的毒性，对人体健康造成危害。

对涂装过程中废气的治理主要从减少废气的排放和对排放废气进行治理两个方面进行。

治理涂装废气需要添加设备对废气中的有机溶剂回收利用或把有机溶剂分解成二氧化碳和水。由于资源的有限性导致有机溶剂的价格越来越高，回收有机溶剂也就变得越来越重要。分解有机溶剂的方法有燃烧法、紫外线-臭氧法和微生物分解法。回收有机溶剂的方法有活性炭吸附法和液体吸收法。

紫外线-臭氧法是把废气通过一个高密度紫外线照射的区域进行氧化，氧化后的废气再被含有高浓度臭氧的水幕吸收进一步氧化，但有机溶剂经过这两步氧化后仍没有完全分解。吸收废气的水需要再通过一个活性炭床吸附剩余的有机溶剂，另一个已经吸收有机溶剂的活性炭床通高浓度臭氧氧化，两个活性炭床交替进行吸附-氧化。紫外线-臭氧法的优点是氧化过程中不产生CO和NO_x，而且可以同时除去漆雾颗粒和有机溶剂，但这种方法的缺点是设备复杂、产生臭氧的成本高、需要处理吸收用水，而且不适应废气排量大的场合。

微生物分解法已经在减少臭味和除去一些有机溶剂上得到成功应用。其优点是不产生NOx，而且处理过程中消耗的能量很少，但该法需要的空间大、微生物处理系统需要维护。目前涂装车间常用的方法有燃烧法、液体吸收法、活性炭吸附法。选择废气治理方法时需要考虑废气排出量、有机溶剂的成分和浓度、设备费用和运转维护费用、设备占地空间的大小等因素。

燃烧法分为直接燃烧法和催化燃烧法。其中，直接燃烧系统由燃烧嘴、燃烧室和热交换器组成。当废气中混合溶剂的浓度较高时，从安全上考虑，需要用空气稀释到混合溶剂爆炸下限浓度的1/4～1/5，才能进行燃烧。将含有有机溶剂的气体加热到700～800℃，使其直接燃烧分解为二氧化碳和水。燃烧时要另外加入燃料，废气在燃烧室停留的时间为0.5～1.0s。碳氢化合物等废气在较高温度下才能完全燃烧，同时也产生光化学烟雾物质NOx，而NOx的产生与燃烧品种、燃烧温度、装置机构和燃烧时所需空气量等有关，其中最重要的是燃烧温度。因此为避免产生光化学烟雾物质NOx，直接燃烧温度应控制在800℃以下。采用直接燃烧法处理废气，由燃烧炉处理后的燃烧气体温度约500～600℃，为回收热能，需高价的热交换器。直接燃烧法能够产生热量，燃气发电机又有现成的技术，二者结合就可以发电。如福特汽车公司在密歇根州的工厂中把收集的挥发性有机物通过燃气发电机转化为电能。该方法适宜处理高浓度、小风量的涂装废气，效率高、构造简单、设备费用低、余热可利用。

催化燃烧法，也称触媒燃烧法和触媒氧化法，是用白金、钴、铜、镍等作为催化剂，将含有涂装废气和漆雾的气体加热到200～300℃，通过催化剂层，在较低的温度下，达到完全燃烧。此法适于高浓度、小风量的涂装废气的净化。缺点是表面异物附着易使催化剂中毒失效，且催化剂和设备价格较贵。

液体吸收法也称为气液传质吸收法，以液体作为吸收剂，使废气中的有害成分被液体吸收，从而达到净化的目的，其吸收过程是气相和液相之间进行气体分子扩散或者是湍流扩散进行物质转移。液体吸收法的关键是吸收剂的选择。