我國是涂料生產(chǎn)和消費(fèi)的大國，涂料在生產(chǎn)過程中用到大量的有機(jī)溶劑，由此產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物（簡稱為有機(jī)廢氣）是涂料行業(yè)主要的工藝廢氣。按照世界衛(wèi)生組織的定義，有機(jī)廢氣是指沸點(diǎn)在50～250℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa，在常溫下以蒸汽存在于空氣中的一類有機(jī)物。有機(jī)廢氣在國內(nèi)兩大空氣質(zhì)量難題（PM2.5和臭氧）中扮演著關(guān)鍵角色，而且部分種類有機(jī)廢氣屬于有毒空氣污染物，直接危害人體健康。本文主要論述涂料制造項(xiàng)目開展環(huán)境影響評價時，如何識別有機(jī)廢氣作為評價因子和計(jì)算排放量以及提出相應(yīng)的控制措施。
油漆特性：
油漆為粘稠油性顏料，未干情況下易燃，不溶于水，微溶于脂肪，可溶于醇、醛、醚、苯、烷，易溶于汽油、煤油、柴油。油漆不論品種或形態(tài)如何，都是由成膜物質(zhì)、次要成膜物質(zhì)和輔助成膜物質(zhì)三種基本物質(zhì)組成：
油漆涂料廠引入先進(jìn)的生產(chǎn)模式
涂料行業(yè)的運(yùn)營含有兩個方面的內(nèi)容，一是涂料的生產(chǎn)，二是樹脂合成，相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備有窯爐、化學(xué)裝置、制漆裝置等，而以上幾類裝置均會排放有機(jī)廢氣，其中制漆裝置所排放的有機(jī)廢氣處理難度是最高的，其特點(diǎn)為廢氣量大、濃度低，這也是全行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。為了使廢氣排放能夠達(dá)標(biāo)，涂料行業(yè)必須停止傳統(tǒng)的粗放管理模式，積極引入先進(jìn)的技術(shù)和環(huán)保設(shè)備，以科學(xué)化管理贏得環(huán)境效益。具體的做法包括：
選用密閉生產(chǎn)模式。隨著環(huán)保理念的強(qiáng)化，不少涂料企業(yè)已經(jīng)開始將傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式向密閉生產(chǎn)轉(zhuǎn)換，然而客觀地說，很多企業(yè)并未徹底轉(zhuǎn)換成功。舉例來講，一些企業(yè)依舊采取平蓋式配料的模式，且調(diào)漆容器留有很大的縫隙，投料工序也未能完全密閉，所以生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生溶劑揮發(fā)；而容器的清洗的部分都由人工進(jìn)行，產(chǎn)品灌裝也往往是手工操作，這些過程均會造成有機(jī)廢氣的揮發(fā)，一方面對環(huán)境造成了污染，另一方面也對操作者的身體健康構(gòu)成威脅。因此筆者建議引入全密閉的生產(chǎn)方式，將現(xiàn)有的配料設(shè)備、調(diào)漆容器等均更換為更加環(huán)保密閉的釜式設(shè)備，通過管道進(jìn)行液體投料，將投粉裝置與料管牢固連接起來，需要投料時加一定的負(fù)壓，在從而確保有機(jī)揮發(fā)性氣體的減排。對于攪拌裝置與砂磨設(shè)備，容器上安裝密閉的蓋子，將抽氣管直接與蓋上安裝在一起，從而最大程度降低工作操作現(xiàn)場的有機(jī)廢氣排放；還有一種方法是在攪拌機(jī)以及砂磨設(shè)備上連接一個帶有升降功能的蓋子，也能夠?qū)崿F(xiàn)基本的廢氣零排放。如今企業(yè)生產(chǎn)的人力成本日漸上升，如采用自動化技術(shù)，包括自動清洗技術(shù)和自動換色技術(shù)等，同樣能夠很好地解決由于溶劑揮發(fā)導(dǎo)致的有機(jī)廢氣問題。
采用科學(xué)的生產(chǎn)管理模式。涂料行業(yè)的一大特點(diǎn)就是伴隨著大量低濃度的廢氣產(chǎn)生，這給日后的處理帶來很大的難度。在生產(chǎn)工序的設(shè)計(jì)中，在必要的流程中進(jìn)行密封，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的廢氣零排放，并為后期的廢氣處理打下基礎(chǔ)。然而以上的設(shè)計(jì)理念也有其不足之處，在實(shí)踐中往往會出現(xiàn)部分區(qū)域的廢氣難以及時排除，生產(chǎn)車間中廢氣濃度居高不下的現(xiàn)象。究其原因，主要包含兩個方面：一是一些區(qū)域應(yīng)該關(guān)閉卻沒有嚴(yán)格執(zhí)行，因此低壓抽氣未能發(fā)揮作用；二是在設(shè)備的管理上，發(fā)現(xiàn)縫隙沒能及時填補(bǔ)，出現(xiàn)了漏氣現(xiàn)象。為此一些企業(yè)所采取的方式是將所有的設(shè)備與風(fēng)管閥門聯(lián)合動作，并將容器所設(shè)置的蓋子和攪拌馬達(dá)聯(lián)動管理等。此方案在技術(shù)方面是有效的，但涉及到較高的投資成本。筆者的建議是在日常生產(chǎn)管理方面下功夫，通過設(shè)立嚴(yán)格清晰的制度，在沒有設(shè)備的地方關(guān)閉抽風(fēng)設(shè)施，而有料設(shè)備在運(yùn)行的時候則加大抽風(fēng)的功率，操作完畢之后維持較小風(fēng)量。此外，抽風(fēng)所需的軟管由于強(qiáng)度有限，應(yīng)周期性地檢查，一旦發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時更換等。只有完全實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化、制度化的生產(chǎn)管理模式，才能使設(shè)備改造的效益充分發(fā)揮出來，同時也可以減少后期環(huán)保投入，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
油漆涂料廠VOCs廢氣處理有機(jī)廢氣凈化的選擇
現(xiàn)如今，最好的處理方法也是環(huán)保局推薦的工藝為：吸附脫附+催化燃燒法。
催化燃燒設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域：
油漆烘干、印刷、涂覆廢氣處理
1-催化燃燒的基本原理：
催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能，同時使反應(yīng)物分子富集于催化劑表面，以提高反應(yīng)速率。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下發(fā)生無焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O，同時放出大量熱。
2-催化燃燒的特點(diǎn):
2.1 起燃溫度低，節(jié)省能源。
有機(jī)廢氣催化燃燒與直接燃燒相比，具有起燃溫度低、能耗低的顯著特點(diǎn)。在某些情況下，催化燃燒達(dá)到起燃溫度后便無需外界供熱。
2.2 適用范圍廣
催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機(jī)廢氣及惡臭氣體。對于有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分、無回收價值的廢氣，采用吸附-催化燃燒法的處理效果。
2.3 處理效率高，無二次污染
用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上，終產(chǎn)物為無害的CO2和H2O （雜原子有機(jī)化合物還有其他燃燒產(chǎn)物），且由于燃燒溫度低，能大量減少NOX的生成，因此不會造成二次污染。
3-催化燃燒工藝流程:
根據(jù)廢氣的預(yù)熱方式及富集方式，催化燃燒工藝流程可分為 3 種。
(1) 預(yù)熱式。預(yù)熱式是催化燃燒的基本流程形式。有機(jī)廢氣溫度在100℃以下、濃度也較低時，熱量不能自給，因此在進(jìn)入反應(yīng)器前需要在預(yù)熱室加熱升溫。通常采用煤氣或電加熱將廢氣升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度；燃燒凈化后的氣體在熱交換器內(nèi)與未處理的廢氣進(jìn)行熱交換，以回收部分熱量。
(2) 自身熱平衡式。有機(jī)廢氣溫度高且有機(jī)物含量較高，通常只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時使用，通過熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量，正常操作下能夠維持熱平衡，不需補(bǔ)充熱量。
(3) 吸附-催化燃燒。當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低 , 采用催化燃燒需消耗大量燃料時，可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后通過熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附成為高濃度有機(jī)廢氣（可濃縮10倍以上）后再進(jìn)行催化燃燒。不需要補(bǔ)充熱源就可維持正常運(yùn)行。
有機(jī)廢氣催化燃燒工藝的選擇主要取決于：
燃燒過程的放熱量 , 即廢氣中可燃物的種類和濃度；
起燃溫度 , 即有機(jī)組分的性質(zhì)及催化劑活性；
熱回收率等。當(dāng)回收熱量超過預(yù)熱所需熱量時，可實(shí)現(xiàn)自身熱平衡，無需外界補(bǔ)充熱源，這是經(jīng)濟(jì)的。
4-催化燃燒過程的熱平衡:
催化燃燒是放熱反應(yīng)，放熱量的大小取決于有機(jī)物的種類及其含量。如能依靠廢氣燃燒的反應(yīng)熱維持催化燃燒過程持續(xù)進(jìn)行是經(jīng)濟(jì)的操作方法。而能否以自熱維持體系的正常反應(yīng)則取決于燃燒過程的放熱量、催化劑的起燃溫度、熱量回收率、廢氣的初始溫度等條件。
以含甲苯的廢氣凈化為例，設(shè)3種廢氣分別含甲苯8000mg/m3、4000mg/m、2000mg/m3,催化劑相應(yīng)的起燃溫度分別為200℃、250℃、300℃ , 廢氣的初始溫度分別為30℃、 150℃，熱交換器效率與需補(bǔ)充能量之間的關(guān)系。
5-催化燃燒設(shè)備的性能：
1. 設(shè)備電加熱功率分二組或三組，通過溫控儀來實(shí)現(xiàn)電加熱系統(tǒng)的自動開啟及關(guān)閉。利用燃燒室排出的200oC以上的氣體來加熱催化床，從而達(dá)到省電的功效。
2. 凈化后的氣體又部分通過熱交換器，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。
3. 催化燃燒采用的是無火焰燃燒，它跟普通的明火燃燒有著本質(zhì)的區(qū)別，它的原理在于將有害氣體通過催化劑的作用，改變氣體的裂解反應(yīng)時間和速度。
4. 設(shè)備裝有除塵阻火器，防止油類及可燃性顆粒物產(chǎn)生明火燃燒，從而保證設(shè)備及工廠的安全性。
5．本公司通過大量工程實(shí)踐，開發(fā)出催化燃燒裝置新一代產(chǎn)品，該裝置的技術(shù)核心是采用紅外線加熱來取代原電加熱。它的原理在于：它與傳統(tǒng)電加熱催化燃燒裝置比，能節(jié)省80%的電費(fèi)。與直接燃燒加熱能節(jié)約50%。通常催化燃燒的加熱室有兩種方式：電加熱及燃?xì)饧訜帷Ｎ宜疽M(jìn)德國紅外線燃燒器，采用無火焰燃燒，其特點(diǎn)如下：
5．1燃?xì)馊紵芰康慕^大部分（95% 以上）將直接轉(zhuǎn)化成有效熱能。加熱成本是電能的一半或更低，比普通紅外線燃燒器提高紅外線輻射效率5-20%，使用非常經(jīng)濟(jì)。
5. 2紅外線可以不受中間空氣干擾，穿透空氣直接加熱催化床內(nèi)的催化劑，而且紅外線能穿透到物體深度部位，非常均勻、 快速、高質(zhì)量地加熱。
5. 3燃燒加熱過程不會產(chǎn)生空氣擾動，亦不會產(chǎn)生塵埃。結(jié)構(gòu)獨(dú)特，性能穩(wěn)定，安全可靠，節(jié)能省力，操作、維修方便。
5.4紅外線燃燒器使用壽命達(dá)5年以上。
6.本裝置凈化效率高，且不會產(chǎn)生二次污染，凈化效率經(jīng)檢測，其結(jié)果為：苯>98%；甲苯>99；二甲苯>99%；臭氣>92%。
7.催化燃燒器裝填的是催化劑，具有阻力小，活性高，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，當(dāng)有機(jī)廢氣濃度達(dá)到4.5-5.5克（如甲苯）時，就可維持自燃。催化燃燒器轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定。
8、利用余熱，節(jié)能顯著，本裝置中熱交換器，均以凈化后的熱空氣作為介質(zhì)，與85度的廢氣進(jìn)行換熱，不需另加能源，運(yùn)行費(fèi)用大大降低。
9. 各個部位均有溫度監(jiān)控點(diǎn)，保證設(shè)備的安全性。
現(xiàn)在最新規(guī)定，涂料油漆生產(chǎn)廠家的有機(jī)廢氣治理需上催化燃燒系統(tǒng)，鑒于此形勢下，我司竭誠歡迎各方人士前來咨詢相關(guān)技術(shù)及工程應(yīng)用。
