汽车涂装VOC处理新技术
摘要：溶剂型涂料在未来一段时间内还将被广泛使用，而关于VOC排放的环保法规却越来越严格。以往通过烟囱高空直接排放溶剂型涂料废气的处理方法将不再符合环保要求。为此需要采取更好的VOC处理技术。本文介绍的活性碳+沸石浓缩转轮系统+TNV焚烧系统综合处理新技术对VOC的去除效率能够达到90％~99％，净化后的废气可直接排入大气。
关键词：汽车涂装 VOC 活性碳 沸石浓缩转轮系统 TNV焚烧系统 中图分类号：X701 文献标识码：B
一汽海马汽车有限公司海外技术部 张伟亮
1 前言
涂装过程中产生的挥发性有机化合物（VOC）主要有甲苯和二甲苯等，这些成分会造成大气污染，危害人体健康。为减少涂料中的VOC，开发出了水性涂料和粉末涂料。但水性涂料中仍含有一定比例的有机溶剂，而且水性涂料对温度和湿度的要求高、施工窗口窄、投资高，汽车厂在新线建设中往往只是预留区域，为后续更高环保法规要求做准备；同样，粉末涂料由于清漆涂层外观的平滑度仍有待提高，也没有得到广泛推广。另外，水性涂料和粉末涂料对环境的综合影响程度并不比溶剂型涂料小。文献[1]对以下3种涂装工艺流程进行了分析：a.溶剂型中涂→水性金属漆→溶剂型清漆；b.粉末中涂→水性金属漆→溶剂型清漆；c.粉末中涂→水性金属漆→粉末清漆。从涂料角度看，最后一种在能源使用和VOC排放方面是最
2013年第11期
佳选择；但在颗粒物质、SOx 和等效CO2当量排放方面超过另外两种工艺。综合看，很难确定哪种工艺更好。因此，预期溶剂型涂料在未来还将被广泛使用，涂装过程中产生的VOC必须采取有效技术措施消除或减少。
下面介绍以“活性碳吸附+沸石浓缩转轮系统+TNV焚烧”综合处理VOC的新技术，相对于传统的烟囱直接高处排放VOC处理方法，该技术基本可以做到VOC “零”排放。
2 典型涂装工艺流程和传统VOC处理技术
典型的涂装工艺流程如图1所示。在整个涂装过程中，VOC排放主要发生在电泳、电泳烘烤、喷涂及烘烤等工位。调查研究发现[2] ：a.电泳过程的VOC排放非常少；b.绝大部分VOC产生在喷涂系统（约占整个
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涂装车间VOC排放的85％）；c.喷涂系统中70％~80％的VOC产生于喷涂过程和油漆流平过程，10％~20％的VOC产生于烘烤过程。
可见，VOC处理主要是对喷涂室、流平室以及涂层烘烤中产生的VOC进行处理。传统的喷涂室VOC处理过程见图2。
图1 典型的涂装工艺流程
图2 传统的喷涂室VOC处理过程示意图
如图2所示，喷涂室由上部送风空调、文丘里漆雾捕捉系统或水旋式漆雾捕捉系统组成。喷涂过程中产生的漆雾和VOC废气通过下部抽风经过文丘里系统[3]或水旋式[4]系统中的循环水，漆雾被不断捕获，被捕获的漆雾在循环水池中与添加的漆雾凝聚剂（除漆剂）[5]凝聚，从而可以使漆雾从水中分离出来；漆渣通过刮漆设备去除，废水被输送到污水处理站经处理后排放。除去漆雾的VOC废气和流平室排放的VOC废气一起通过一定高度的排气烟囱直接排放到大气中[6]。
被车身带入烘炉的VOC及烘烤过程中产生的有机废气通过TNV系统或者RTO系统进行焚烧净化，净化后的气体直接经大气排放。TNV系统和RTO系统各有优缺点[7]，在涂装线都有使用，在热量回收利用、节能减排和环境质量要求不断提高的情况下，建设新涂装线应优先考虑TNV系统。
目前，传统的喷涂室VOC排放虽然可以通过计
算烟囱排放高度达到满足GB 6297-1996《大气污染物综合排放标准》的目的，但未经处理直接排放VOC的做法将会受到遏制，因此必须采用新的VOC处理技术。
3 VOC处理新技术
“活性碳吸附+沸石浓缩转轮系统[8]+TNV焚烧”综合处理VOC技术如图3所示。
喷漆室和流平室排放的VOC首先经过活性碳（一般采用固定床式）吸附。吸附的目的有主要两个：a.保护后续使用成本高的吸附浓缩转轮，同时除去从文丘里式或水旋式系统中逃逸出来的漆雾；b.缓和VOC的释放浓度，使之保持在比较稳定的释放浓度，不会因间歇式喷涂操作而受到影响。经过一段时间（几年或者更长时间）后，当活性碳达到“饱和”时，更换活性碳。
经过活性碳吸附后的VOC被输送到沸石吸附浓
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汽车工艺与材料 AT&M
干室供热和沸石转轮吸附系统脱附废气供热。TNV系统对废气的处理净化率能够达到99％，净化后的废气直接排入大气。
参考文献：
［1］P a p a s a v v a S ，K i a S ，C l a y a J ，G u n t h e r R. Characterization of automotive paints: an environmental impact analysis. Prog.Org.Coat.2001，43：193-206.
［2］Chang CT，Lee CH，
图3 “活性碳吸附+沸石浓缩转轮系统+TNV焚烧”综合处理VOC的示意图
Wu YP，Jeng FT. Assessment
缩转轮系统。该系统的关键部件是蜂巢状沸石吸附转轮组合，由沸石吸附介质和陶瓷纤维组成；由密封垫将沸石吸附转轮组合隔离成吸附区和脱附区，以隔开处理前的废气和处理后的干净气体。为提升转轮的吸附处理能力，常在吸附区和脱附区之间加1个隔离冷却区。该系统的基本工作过程如下。
a.蜂窝状转轮以较低的速度连续转动，低浓度、大风量的废气随之被连续不断地吸入到吸附区。
b.废气中的VOC被沸石吸附，吸附后的净化气体则直接排放。
c.小部分废气经过由TNV提供热源的换热器进行换热，此时随着转轮的转动，吸附有VOC的轮子转到脱附区。
d.换热后的这部分废气（大约180 ℃）通过脱附区时，转轮上吸附的VOC在脱附区受热脱附。
这样，利用高温脱附后得到高浓度的VOC气体，其浓度大约为进入系统前VOC浓度的10倍左右。脱附下来的VOC被输送到TNV系统进行焚烧。沸石吸附转轮系统对VOC的去除效率能够达到90％~99％，净化后的废气直接排入大气。
浓缩后的VOC废气及烘炉本身产生的VOC废气被送至TNV系统进行焚烧，焚烧产生的热量分别为烘
2013年第11期
of the strategies for reducing volatile organic compound emissions in the automotive industry in Taiwan..Resour.Conservat.Recycl，2002，34：117-128.
［3］耿颖.文氏喷漆室的设计和应用［J］.材料保护，1993，（8）：1-3.
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［6］宋衍国. 汽车涂装喷漆室废气排放的浅析与展望［J］.中国涂装，2007，（5）：1-4.
［7］陈清，吴伟玲，杨璐.TNV和RTO在涂装线烘干室中的应用［J］.涂装工业2009，（8） ：1-4.
［8］白曛绫，林育旨，张丰堂，陈建志.沸石浓缩转轮焚化系统［D］.台湾：国立交通大学环境工程研究所，2003：
3-5.
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汽车涂装VOC处理新技术
摘要：溶剂型涂料在未来一段时间内还将被广泛使用，而关于VOC排放的环保法规却越来越严格。以往通过烟囱高空直接排放溶剂型涂料废气的处理方法将不再符合环保要求。为此需要采取更好的VOC处理技术。本文介绍的活性碳+沸石浓缩转轮系统+TNV焚烧系统综合处理新技术对VOC的去除效率能够达到90％~99％，净化后的废气可直接排入大气。
关键词：汽车涂装 VOC 活性碳 沸石浓缩转轮系统 TNV焚烧系统 中图分类号：X701 文献标识码：B
一汽海马汽车有限公司海外技术部 张伟亮
1 前言
涂装过程中产生的挥发性有机化合物（VOC）主要有甲苯和二甲苯等，这些成分会造成大气污染，危害人体健康。为减少涂料中的VOC，开发出了水性涂料和粉末涂料。但水性涂料中仍含有一定比例的有机溶剂，而且水性涂料对温度和湿度的要求高、施工窗口窄、投资高，汽车厂在新线建设中往往只是预留区域，为后续更高环保法规要求做准备；同样，粉末涂料由于清漆涂层外观的平滑度仍有待提高，也没有得到广泛推广。另外，水性涂料和粉末涂料对环境的综合影响程度并不比溶剂型涂料小。文献[1]对以下3种涂装工艺流程进行了分析：a.溶剂型中涂→水性金属漆→溶剂型清漆；b.粉末中涂→水性金属漆→溶剂型清漆；c.粉末中涂→水性金属漆→粉末清漆。从涂料角度看，最后一种在能源使用和VOC排放方面是最
2013年第11期
佳选择；但在颗粒物质、SOx 和等效CO2当量排放方面超过另外两种工艺。综合看，很难确定哪种工艺更好。因此，预期溶剂型涂料在未来还将被广泛使用，涂装过程中产生的VOC必须采取有效技术措施消除或减少。
下面介绍以“活性碳吸附+沸石浓缩转轮系统+TNV焚烧”综合处理VOC的新技术，相对于传统的烟囱直接高处排放VOC处理方法，该技术基本可以做到VOC “零”排放。
2 典型涂装工艺流程和传统VOC处理技术
典型的涂装工艺流程如图1所示。在整个涂装过程中，VOC排放主要发生在电泳、电泳烘烤、喷涂及烘烤等工位。调查研究发现[2] ：a.电泳过程的VOC排放非常少；b.绝大部分VOC产生在喷涂系统（约占整个
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涂装车间VOC排放的85％）；c.喷涂系统中70％~80％的VOC产生于喷涂过程和油漆流平过程，10％~20％的VOC产生于烘烤过程。
可见，VOC处理主要是对喷涂室、流平室以及涂层烘烤中产生的VOC进行处理。传统的喷涂室VOC处理过程见图2。
图1 典型的涂装工艺流程
图2 传统的喷涂室VOC处理过程示意图
如图2所示，喷涂室由上部送风空调、文丘里漆雾捕捉系统或水旋式漆雾捕捉系统组成。喷涂过程中产生的漆雾和VOC废气通过下部抽风经过文丘里系统[3]或水旋式[4]系统中的循环水，漆雾被不断捕获，被捕获的漆雾在循环水池中与添加的漆雾凝聚剂（除漆剂）[5]凝聚，从而可以使漆雾从水中分离出来；漆渣通过刮漆设备去除，废水被输送到污水处理站经处理后排放。除去漆雾的VOC废气和流平室排放的VOC废气一起通过一定高度的排气烟囱直接排放到大气中[6]。
被车身带入烘炉的VOC及烘烤过程中产生的有机废气通过TNV系统或者RTO系统进行焚烧净化，净化后的气体直接经大气排放。TNV系统和RTO系统各有优缺点[7]，在涂装线都有使用，在热量回收利用、节能减排和环境质量要求不断提高的情况下，建设新涂装线应优先考虑TNV系统。
目前，传统的喷涂室VOC排放虽然可以通过计
算烟囱排放高度达到满足GB 6297-1996《大气污染物综合排放标准》的目的，但未经处理直接排放VOC的做法将会受到遏制，因此必须采用新的VOC处理技术。
3 VOC处理新技术
“活性碳吸附+沸石浓缩转轮系统[8]+TNV焚烧”综合处理VOC技术如图3所示。
喷漆室和流平室排放的VOC首先经过活性碳（一般采用固定床式）吸附。吸附的目的有主要两个：a.保护后续使用成本高的吸附浓缩转轮，同时除去从文丘里式或水旋式系统中逃逸出来的漆雾；b.缓和VOC的释放浓度，使之保持在比较稳定的释放浓度，不会因间歇式喷涂操作而受到影响。经过一段时间（几年或者更长时间）后，当活性碳达到“饱和”时，更换活性碳。
经过活性碳吸附后的VOC被输送到沸石吸附浓
2013年第11期
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干室供热和沸石转轮吸附系统脱附废气供热。TNV系统对废气的处理净化率能够达到99％，净化后的废气直接排入大气。
参考文献：
［1］P a p a s a v v a S ，K i a S ，C l a y a J ，G u n t h e r R. Characterization of automotive paints: an environmental impact analysis. Prog.Org.Coat.2001，43：193-206.
［2］Chang CT，Lee CH，
图3 “活性碳吸附+沸石浓缩转轮系统+TNV焚烧”综合处理VOC的示意图
Wu YP，Jeng FT. Assessment
缩转轮系统。该系统的关键部件是蜂巢状沸石吸附转轮组合，由沸石吸附介质和陶瓷纤维组成；由密封垫将沸石吸附转轮组合隔离成吸附区和脱附区，以隔开处理前的废气和处理后的干净气体。为提升转轮的吸附处理能力，常在吸附区和脱附区之间加1个隔离冷却区。该系统的基本工作过程如下。
a.蜂窝状转轮以较低的速度连续转动，低浓度、大风量的废气随之被连续不断地吸入到吸附区。
b.废气中的VOC被沸石吸附，吸附后的净化气体则直接排放。
c.小部分废气经过由TNV提供热源的换热器进行换热，此时随着转轮的转动，吸附有VOC的轮子转到脱附区。
d.换热后的这部分废气（大约180 ℃）通过脱附区时，转轮上吸附的VOC在脱附区受热脱附。
这样，利用高温脱附后得到高浓度的VOC气体，其浓度大约为进入系统前VOC浓度的10倍左右。脱附下来的VOC被输送到TNV系统进行焚烧。沸石吸附转轮系统对VOC的去除效率能够达到90％~99％，净化后的废气直接排入大气。
浓缩后的VOC废气及烘炉本身产生的VOC废气被送至TNV系统进行焚烧，焚烧产生的热量分别为烘
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3-5.
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