董同斌 秦大伟 马建立
中车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛 266111
摘 要：本文针对轨道交通车辆涂装废气的治理方案进行了深入的研究，对废气处理原理和工艺进行了分析，在此基础上选择了废气处理设备，对制造企业提升环保水平具有重要意义。
关键词：涂装；废气处理；方案研究。
1 前言
建设生态文明是关系人民福祉、关乎民族未来的大计，是实现中华民族伟大复兴中国梦的重要内容。在大气污染防治方面，国家标准《大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）》规定了33种大气污染物排放限值，同时规定了标准执行中的各种要求，根据标准需在产生废气的区域或设备安装废气净化装置及15m高排气筒，使废气有组织排放，并满足的排放浓度及速率要求。
目前，很多企业在有机废气治理方面存在欠账、短板，急需弥补和加强。本文主要对轨道交通车辆涂装废气处理方案进行研究，以解决轨道车辆制造企业的现实问题。
轨道车辆及其零部件的涂装排放废气属于大风量、低浓度、常温挥发性有机废气，主要来源于车辆及零部件的喷涂作业。
2 处理方式对比
目前国内外在对涂装有机废气的治理方法种类繁多，特点各异，常用的有吸附法、吸收法、冷凝法、燃烧法、催化法等。具体方法如下。
（1）吸附法：吸附法是利用多孔固体吸附材料处理气体混合物，使其中所含的一种或数种气体组分吸附在固体表面上，以求达到气体分离的单元操作过程。目前国内外在吸附方法上对苯系物等有机废气的处理上主要采取活性炭作为吸附载体。
（2）吸收法：可分为化学吸收和物理吸收，但“三苯”废气化学活性低，一般不采用化学吸收。物理吸收是选用具有较小的挥发性的液体吸收剂，它与被吸收组分有较高的亲和力，吸收饱和后经加热解析冷却后重新使用。该法用于大气量、温度低、浓度低的废气。装置复杂、投资大，吸收液的选用比较困难，存在二次污染。
（3）冷凝回收法：将废气直接冷凝或吸附浓缩后冷凝，冷凝液经分离回收有价值的有机物。该法用于浓度高、温度低、风量小的废气处理。但此法投资大、能耗高、运行费用大，因此无特殊需要，一般不采用此法。
（4）燃烧法
燃烧法又分直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。
①直接燃烧法是把可燃的VOCs废气当作燃料来燃烧的一种方法。该法适合处理高浓度VOCs废气，燃烧温度控制在1100℃以上时去除效率95%以上。但这种方法不仅造成浪费还将产生的大量污染物排入大气，近年来己较少使用。
②热力燃烧是当废气中可燃物含量较低时，使其作为助燃气或燃烧对象，依靠辅助燃料产生的热力将废气温度提高，从而在燃烧室中使废气氧化销毁。其过程分三步：燃烧辅助燃料提供预热能量；高温燃气与废气混合以达到反应温度；废气在反应温度下氧化销毁。净化后的气体经热回收装置回收热能后排空。
③催化燃烧法是在系统中使用合适的催化剂，使废气中的有机物质在较低温度下氧化分解的方法。催化燃烧技术是近几十年对环保与节能的要求日益迫切的形势下应运而生的一门新型技术。此方法主要优点有：①起燃温度低，能耗低②处理效率高，无二次污染对有机物浓度和组分处理范围宽启动能耗低，并能回收输出的部分热能所需设备体积小，造价低。催化燃烧法的主要缺点是：当有机废气浓度太低时，需要大量补充外加的热量才能维持催化反应的进行。
直接催化燃烧法的关键技术是：利用有机溶剂（废气浓度大于3000mg/m3以上）燃烧所产生的大量热能，将此热能用于提升进入催化床的废气温度，使其达到催化反应温度280-320℃，这时无需再启动电加热装置（系统自动关闭），节约能源。因此，催化燃烧产生的热量至关重要。而决定催化燃烧产生热量大小的因素决定于有机废气的进气量和浓度。因此，直接催化燃烧技术仅适用于小风量高浓度的有机废气。
3 选定处理方式的原理
有机废气治理工程工艺流程主要包括：漆雾干式过滤+吸附气体流程、催化净化过程。
（1）吸附气体流程：待处理的有机废气由风管引出后进活性炭吸附床，气体进入吸附床后，气体中的有机物质被活性炭吸附而着附在活性炭的表面，从而使气体得以净化，净化后的气体再通过风机排向大气。
（2）脱附气体流程：当吸附床吸附饱和后，停止主风机；关闭吸附箱进出口阀门。启动脱附风机对该吸附床脱附，脱附气体首先经过催化床中的换热器，然后进入催化床中的预热器，在电加热器的作用下，使气体温度提高到300℃左右，再通过催化剂，有机物质在催化剂的作用下燃烧，被分解为CO2和H2O，同时放出大量的热，气体温度进一部提高，该高温气体再次通过换热器，与进来的冷风换热，回收一部分热量。从换热器出来的气体分两部分：一部分直接排空；另一部分进入吸附床对活性炭进行脱附，当脱附温度过高时可开启补冷风阀进行补冷，使脱附气体温度稳定在一个合适的范围内。
4 废气处理设备
针对轨道交通涂装废气特点，从确保长期稳定达标排放、节约能源的目标，喷漆室废气处理采用吸附催化一体化净化设备（即采用活性炭吸附处理有机废气，活性炭吸附饱和以后采用催化燃烧对其进行脱附）。
设备处理工艺：过滤+活性炭吸附+催化氧化+催化排风机+高空排放；（每台排风机前安装吸附箱，工作时连续吸附，业余时间单箱脱附）。
废气处理设备由吸附箱、脱附系统及控制系统组成。每套喷漆房配4台风量Q=50000m3/h的吸附箱；每8台吸附箱设置1套脱附系统，脱附系统风量5000m3/h。控制系统对系统中的风机、预热器、温度、电动阀门进行控制；当系统温度达到预定的催化温度时，系统自动停止预热器的加热，当温度不够时，系统又重新启动预热器，使催化温度维持在一个适当的范围；当催化床的温度过高时，开启补冷风阀，向催化床系统内补充新鲜空气，可有效地控制催化床的温度，防止催化床的温度过高，此外，系统中还有防火阀，可有效地防止火焰回串。
5 结束语
建设生态文明是实现中华民族伟大复兴中国梦的重要内容。在大气污染防治方面，解决企业在有机废气治理方面存在欠账、短板议程当务之急。本文针对轨道车辆及其零部件的涂装排放废气特点进行分析，提出轨道交通车辆涂装废气处理方案，以解决轨道车辆制造企业的现实问题。
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