噴涂是家具制造行業最核心的工藝之一,在很大程度上決定了家具制品的外觀、色彩、質量、檔次與價值。
噴涂過程中產生大量的有機廢氣,對生態環境產生極大的威脅。一般家具廠的傳統解決辦法是通過初效過濾棉過濾后直排,涂料粉塵廢氣排到廠房外,
對周邊環境造成污染,對附近居民的健康造成不利影響。由于粉塵沉積,容易引發火災。
目前國內大型家具企業大都采用噴涂流水生產線,涂料主要采用溶劑型快干漆,生產過程產生大量的漆塵和有機廢氣,
因此家具生產企業均有環保治理的迫切需求。
一、VOCs怎樣來的?
當前國內外常用的木器涂料各具不同的涂裝質感。常用的涂料種類有硝基涂料、聚氨酯涂料、光敏涂料等。現在使用較為廣泛的涂料
為聚氨酯涂料,但是消費者大都喜愛硝基涂料的質感,故近年的家具幾乎底面漆多用硝基。
硝基涂料也其主要成膜物質為硝化棉,它多由棉花用硝酸硝化制成,化學上稱“硝酸纖維素酯”。將硝化棉與其他合成
樹脂(如醇酸樹脂、松香樹脂等)溶于酯、酮、醇、苯等混合溶劑中即成硝基涂料,將其涂于木材表面,待溶劑揮發便可成膜。由于
木材纖維中含纖維素,與硝化棉結構類似,故硝基涂料與木材的兼容性優良,即使涂飾多遍仍能顯現素材的木質感。
木家具制造過程中使用的硝基類涂料是典型的溶劑揮發型涂料,具有快干性能,依靠溶劑揮發形成連續涂膜,涂料中的溶劑在調漆、
噴涂、干燥及設備清洗4個階段已基本揮發完畢,因此,木家具硝基涂料涂飾車間VOCs主要源于涂料中有機成分的揮發。
二、排放特征
硝基涂料在實際應用中會有不同的品種和品牌,加入不同輔劑,成分較為復雜,但一般均加入天拿水、松香水,
形成的混合涂料主要組分為醋酸丁酯(乙酯、戊酯)、乙醇、甲苯、苯,其排放VOCs主要為乙
酸仲丁酯、甲苯、二甲苯。總排放濃度(TVOCs)一般均屬于中低水平。
在鋸切、刨削、噴涂生產工序中,都會產生大量的粉塵,噴涂產生的主要粉塵為漆塵。由于硝基涂料固體成分偏少,其粉塵含量較低,粒徑較小。
三、廢氣治理技術的選擇
末端治理技術是控制VOCs污染的重要途徑之一,可分為回收利用技術與銷毀技術及組合技術,分別適用于不同的工況。對于濃度較高(>4000mg/m3)
或價格昂貴的有機溶JI,可采用吸附法、吸收法、冷凝法、膜技術進行回收利用;對于低濃度(<1000mg/m3),大風量的廢氣可采用蓄熱燃燒法、
催化燃燒技術、光催化法、低溫等離子法、生物降解法。由于一些廢氣濃度過低無法正常使用蓄熱燃燒法、催化燃燒技術,由此產生了組合技術。
在實際生產條件,外界影響因素多,VOCs成分復雜,排放濃度波動大,單一的治理技術存在一定的局限性,通常需要幾種工藝進行組合。
常用的組合技術有濾筒除塵器+催化燃燒燃燒技術等。
四、廢氣治理設備選擇
針對此種狀況,可設計采用初效過濾棉預過濾,
濾筒除塵器高效除塵,蜂窩狀活性炭為吸附劑,催化燃燒,即活性炭熱脫附再生原理。
1、工藝原理及裝置析料選型說明
1.1初效過濾棉
噴涂廢氣中的液態漆霧霧滴會被攔截,并且少量的顆粒黏附在紙壁面上,不會隨氣流而帶走。而對于空氣則沒有特別的阻礙,可繼續運動。
當空氣自由通過孔洞時,粒子吸附在過濾棉上,當達到過濾飽和,進行手動更換初效過濾棉。
2.2濾筒除塵器
濾筒除塵器能有效過濾0.1μm以上的顆粒物粉塵,效率高,能有效地攔截漆塵。采用濾筒過濾+自動反吹清灰裝置,裝置適用于粉塵量大
、連續長期工作的流水線,每天下班操作工人將收集的粉塵清理出去進行專業處理,從而使粉塵不再污染周邊環境,防止火災危害。
3.3活性炭吸附箱
活性炭吸附柜的吸附技術是利用蜂窩狀活性炭吸附劑將廢氣中的VOCs吸附,吸附床活性炭床達到飽和后再進行脫附使活性炭得到再生。
常用的脫附方法有熱氣吹脫法、置換法、減壓法。
4.4催化燃燒設備
直接燃燒需將廢氣加熱到800℃,使其完全氧化CO2和H2O,由于燃燒溫度較高,容易產生熱力型氮氧化物,造成二次污染。
催化燃燒在燃燒系統中加入貴金屬催化劑或氧化物催化劑能使VOCs氧化溫度降至400℃左右,可以降低設備運行成本,可抑制氮氧化物的產生。
VOCs氧化產生的熱量用于熱脫附活性炭吸附柜,使活性炭再生。
五、結論與建議
利用預處理+濾筒除塵+活性炭吸附脫附+催化燃燒治理硝基涂料家具噴涂廢氣,通過預處理和濾筒除塵,有效地攔截漆塵;在100℃熱風的吹脫作用下,
將大風量、低濃度的有機廢氣濃縮為小風量、高濃度的有機廢氣,經過催化燃燒將VOCs氧化為CO2和H2O,并保持穩定連續運行。
經實際使用證明,在家具噴涂廢氣治理上,該處理工藝與傳統工藝相比,該方法能有效地解決活性炭堵塞、催化劑重金屬中毒問題。
木質家具制造行業廢氣治理應該根據涂料的種類、使用的輔劑,充分了解VOCs排放濃度、物種特性、流量與漆塵,選擇合適的廢氣治理工藝。
在使用活性炭吸附時,要考慮是否有粉塵,粉塵會造成活性炭堵塞失效。在使用催化燃燒技術時,選擇催化燃燒催化劑之前,應做相關的實驗,
根據廢氣特征,選擇合適的催化劑,提高效率,降低成本。根據廢氣燃燒產生的熱量,結合活性炭的燃點,選擇合適的脫附溫度,防止火災發生,
計算脫附時間,并設計安全斷開裝置。