淺談一種廢氣處理節能技術

張燦生

摘 要：近年來，國家不斷加強節能減排的工業要求，推進綠色低碳的經濟發展。各行各業，積極響應國家的號召。汽車行業作為支柱型產業，更是率先響應號召，相繼推入大量的研發資源，涌現出許多節約能耗技術。文章將詳細介紹一種應用于汽車生產系統涂裝車間的噴漆廢氣處理及能源回收的組合技術。

關鍵詞：廢氣;節能

中圖分類號：U445.58+5 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）14-184-02

Abstract： In recent years， National industrial requirements for energy conservation and emission reduction， Promote green and low-carbon economic development. All walks of life， Actively respond to the call of the country. Automobile industry as a pillar industry， It was also the first to respond to the call， A lot of R&D resources had been invested in succession， Many energy saving technologies had emerged. In this paper， a combined technology of paint exhaust gas treatment and energy recovery applied in the paint shop of automobile production system was introduced in detail.

Keywords： Exhaust gas; Energy -saving

CLC NO.： U445.58+5 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-184-02

引言

汽車涂裝作為汽車制造四大工藝之一，因其工藝特殊性，為給車身涂上繽紛的、飽滿的、閃亮的彩妝，涂裝車間必須嚴格控制前處理、電泳、噴涂、烘干、強冷等必需的工藝參數，為此制熱、制冷能源費用居高不下，所以涂裝車間是汽車制造過程中能源消耗大戶，怎樣節省生產線運行能耗，降低生產成本，提高產品競爭力，即如何控制涂裝車間能耗顯得尤為重要。在新建汽車涂裝車間規劃時，在項目中如何最大化的節能減排也是重要考量指標之一。本文將淺談一種涂裝噴漆廢氣處理與溴化鋰制冷系統組合起來的節能技術，可以有效降低涂裝車間排放至環境的氣體污染，同時降車間整體的能源消耗。文中在規劃設計、案例分析、與傳統廢氣處理系統比較等方面進行了分析。

1 規劃設計

在傳統噴涂設備設計中，噴漆室送風以全新風模式為主，這種模式的噴漆廢氣未經過多次循環利用，直接送往廢氣處理系統進行處理后排放。這種模式有諸如廢氣風量非常大、VOC含量較低但總量很大、新風空調能耗極大、設備投資較大等缺點。如何解決以上缺點，降低廢氣處理風量顯得尤為重要，隨著工藝及材料技術的發展，大量噴涂機器人被應用，以替代人工噴涂，車身內、外表面噴涂已全部由機器人旋杯噴涂完成，其對風速要求也相應降低，而循環風技術正好滿足此工藝要求，因此近年來全新風模式慢慢被循環風模式所取代。在循環風的模式下，送往廢氣處理系統的總廢氣風量大幅減小，同時VOC的濃度較高。

通過配套吸附轉輪，可以將待處理廢氣提純為更高濃度的小風量氣體，使得焚燒設備的規格大幅減小，同時降低天燃氣、電能的消耗，大大降低了設備投資及運行成本，而燃燒后排出的高溫氣體，設計采用一套溴化鋰機組，將余熱轉化為冷源，補充供應涂裝車間設備的冷量需求。

通過這樣的一套組合系統，在盡量降低廢氣處理系統成本的同時，通過多級熱回收系統從高溫的潔凈尾氣中回收熱量，反饋至涂裝車間能源再利用，盡可能的減少能源的損失，提高能源使用效率。

2 案例分析

以某公司涂裝車間為例，該車間噴漆線送風采用新風與循環風相結合的方式供給，在滿足工藝需求條件下，既保障操作人員的健康環境，又能大大節約能源消耗。噴漆段為內、外表面全部采用機器人自動噴涂，送風采用循環風的方式供給，檢查段及晾干段采用新風的方式供給。循環風空調機組通過回風管從噴漆室底部抽取部分經文丘里處理后噴漆廢氣，經漆霧過濾、表冷、加熱、中效等功能段后將凈化后的循環風分別送至內表面、外表面噴涂段，新風空調機組從室外取風，經初效、表冷、加熱、加濕、二次加熱、中效等功能段后將凈化后的新風從噴漆室頂部分別送至檢查補噴段及晾干段，廢氣經高壓風機送往廢氣處理設備進行處理。待處理的廢氣經過濃縮轉輪提高濃度后，經過充分燃燒，高溫煙氣再送往溴化鋰機組進行能源轉換，轉化為冷源，以供應車間閃干強冷設備，原理圖如圖1。

該車間采用循環風的模式下，廢氣總排氣量約150000 m3/h，僅為傳統全新風模式的1/4。送往廢氣處理系統的VOC濃度約為300mg/m3。為進一步提升VOC濃度，減少待焚燒處理氣體的體積，本系統配套一臺1：18濃縮比的沸石轉輪，吸附效率92%，可以將絕大部分VOC濃縮至約8500m3/h的廢氣中，此部分高濃度廢氣VOC含量高達5.4g/m3，在焚燒爐（PAI）內高溫環境下氧化分解時，可以釋放出大量熱量。

PAI爐膛出口的潔凈氣體溫度超過500℃，為最大化將此部分氣體的余熱利用，本系統配備一套溴化鋰機組。在溴化鋰發生器中吸收高溫氣體的余熱，溴化鋰稀溶液中水分蒸發，變為濃溶液后返回到吸收器中，由于溴化鋰極易溶于水，濃溶液將吸收蒸發器中的冷劑蒸汽，重新變為稀溶液。蒸發器中接近真空狀態，水在極低的溫度下（4℃）可蒸發，冷劑水滴落在換熱銅管上將吸收管內流體的熱量，汽化為冷劑蒸汽，從而達到給換熱銅管內流體制冷的效果。溴化鋰機組輸出的冷水則可以用于涂裝車間，以供應閃干強冷設備，極大提高能源的利用率。

整套系統集成廢氣處理、余熱回收、供應閃干于一體，且閃干系統與廢氣處理系統可以同步運行，節能與減排實現雙贏。

3 與常規廢氣處理系統比較

應用于汽車涂裝車間的廢氣處理系統通常為：濃縮吸附轉輪+RTO+換熱器。

RTO設備的特點在于有多個蓄熱室，在放熱、吸熱間按序不停切換。這樣的特性使得RTO設備適應于較低濃度，中等風量的系統中。如濃縮后的氣體VOC含量較高，則會出現系統過熱的情況，必須通過旁通管路向外散熱。以某公司涂裝車間為例，濃縮后的氣體濃度約5.4g/m3，遠遠超過RTO的適用范圍，必須采用旁通管路從爐膛內直接引出760℃左右的高溫氣體進行散熱，這樣也就造成了能源的浪費。

當然也可通過增大RTO設備的型號，調整前端吸附轉輪的濃縮比，使得待處理的高VOC濃度的氣體體積流量增大一倍，以強行達到降低VOC濃度的目的。但這樣設計，不僅會導致RTO設備本體變大，前端管路、風機、配套的換熱器等都會變大，整套系統的投資成本將會增大一倍有余。同時，由于RTO設備出口的潔凈氣體溫度不高，也會使得進一步的余熱回收變得更為困難，會降低能源利用率，造成能源浪費。

通過以上比較分析，綜合考慮采用濃縮吸附轉輪+PAI+溴化鋰的組合更為高效、節能。

4 結語

節能降耗是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇，實現可持續發展，必然要求節能降耗。隨著經濟和社會的快速發展，國家不斷強化各項節能降耗政策落實，節能降耗成效巨大。節能降耗不僅是企業提升自身競爭力的重要手段，也是企業必須履行的社會責任。汽車產業是國民經濟重要的支柱產業，在國民經濟和社會發展中發揮重要著重要作用。近年來，隨著節能降耗技術不斷進步，在汽車新項目規劃階段響應國家環保、節能的號召，切實落實節能減排的要求，采用新工藝、新設備、新技術，必將為企業帶來更大的效益，提升產品競爭力。本文在規劃設計、案例分析、與傳統處理方式對比中淺談了一種涂裝噴漆廢氣處理與溴化鋰制冷系統組合起來的節能技術，可以有效降低涂裝車間排放至環境的氣體污染，同時降車間整體的能源消耗，以供大家參考。