در فرآیند تولید پوشش خودرو، گاز زائد پوشش عمدتاً از فرآیند پاشش و خشک کردن ناشی می‌شود.

آلاینده‌های تخلیه شده عمدتاً عبارتند از: غبار رنگ و حلال‌های آلی تولید شده توسط رنگ اسپری، و حلال‌های آلی تولید شده هنگام خشک شدن و تبخیر. غبار رنگ عمدتاً از بخشی از پوشش حلال در اسپری هوا ناشی می‌شود و ترکیب آن با پوشش مورد استفاده مطابقت دارد. حلال‌های آلی عمدتاً از حلال‌ها و رقیق‌کننده‌ها در فرآیند استفاده از پوشش‌ها ناشی می‌شوند، که اکثر آنها گازهای فرار هستند و آلاینده‌های اصلی آنها زایلن، بنزن، تولوئن و غیره هستند. بنابراین، منبع اصلی گازهای زائد مضر تخلیه شده در پوشش، اتاق رنگ اسپری، اتاق خشک‌کن و اتاق خشک‌کن است.

۱. روش تصفیه گاز زائد خط تولید خودرو

۱.۱ طرح تصفیه گاز زائد آلی در فرآیند خشک کردن

گاز خروجی از اتاق خشک‌کن الکتروفورز، پوشش میانی و پوشش سطحی، گاز زائد با دمای بالا و غلظت بالا است که برای روش سوزاندن مناسب است. در حال حاضر، اقدامات تصفیه گاز زائد که معمولاً در فرآیند خشک کردن استفاده می‌شوند عبارتند از: فناوری اکسیداسیون حرارتی احیاکننده (RTO)، فناوری احتراق کاتالیزوری احیاکننده (RCO) و سیستم سوزاندن حرارتی بازیابی TNV.

۱.۱.۱ فناوری اکسیداسیون حرارتی از نوع ذخیره‌سازی حرارتی (RTO)

اکسیدکننده حرارتی (اکسیدکننده حرارتی احیاکننده، RTO) یک دستگاه حفاظت از محیط زیست با صرفه‌جویی در مصرف انرژی برای تصفیه گازهای زائد آلی فرار با غلظت متوسط ​​و کم است. مناسب برای حجم بالا، غلظت پایین، مناسب برای غلظت گازهای زائد آلی بین 100 PPM تا 20000 PPM. هزینه بهره‌برداری کم است، هنگامی که غلظت گازهای زائد آلی بالای 450 PPM باشد، دستگاه RTO نیازی به افزودن سوخت کمکی ندارد؛ نرخ تصفیه بالا است، نرخ تصفیه RTO دو بستر می‌تواند به بیش از 98٪ برسد، نرخ تصفیه RTO سه بستر می‌تواند به بیش از 99٪ برسد و هیچ آلودگی ثانویه‌ای مانند NOX ندارد؛ کنترل خودکار، عملکرد ساده؛ ایمنی بالا.

دستگاه اکسیداسیون حرارتی احیاکننده، روش اکسیداسیون حرارتی را برای تصفیه گازهای زائد آلی با غلظت متوسط ​​و کم اتخاذ می‌کند و از مبدل حرارتی بستر ذخیره‌سازی حرارتی سرامیکی برای بازیابی گرما استفاده می‌شود. این دستگاه از بستر ذخیره‌سازی حرارتی سرامیکی، شیر کنترل خودکار، محفظه احتراق و سیستم کنترل تشکیل شده است. ویژگی‌های اصلی عبارتند از: شیر کنترل خودکار در پایین بستر ذخیره‌سازی حرارتی به ترتیب به لوله اصلی ورودی و لوله اصلی خروجی متصل است و بستر ذخیره‌سازی حرارتی با پیش گرم کردن گاز زائد آلی ورودی به بستر ذخیره‌سازی حرارتی با مواد ذخیره‌سازی حرارتی سرامیکی برای جذب و آزادسازی گرما ذخیره می‌شود. گاز زائد آلی که تا دمای خاصی (760 درجه سانتیگراد) پیش گرم شده است، در احتراق محفظه احتراق اکسید می‌شود تا دی اکسید کربن و آب تولید کند و تصفیه شود. ساختار اصلی RTO دو بستره معمولی شامل یک محفظه احتراق، دو بستر بسته‌بندی سرامیکی و چهار شیر سوئیچینگ است. مبدل حرارتی بستر بسته‌بندی سرامیکی احیاکننده در دستگاه می‌تواند بازیابی گرما را بیش از 95٪ به حداکثر برساند. هنگام تصفیه گازهای زائد آلی، سوخت استفاده نمی‌شود یا سوخت کمی استفاده می‌شود.

مزایا: در مواجهه با جریان بالا و غلظت کم گاز زائد آلی، هزینه عملیاتی بسیار پایین است.

معایب: سرمایه‌گذاری یک‌باره بالا، دمای احتراق بالا، برای تصفیه غلظت بالای گازهای زائد آلی مناسب نیست، قطعات متحرک زیادی وجود دارد، نیاز به کار تعمیر و نگهداری بیشتر.

۱.۱.۲ فناوری احتراق کاتالیزوری حرارتی (RCO)

دستگاه احتراق کاتالیزوری احیاکننده (اکسیدکننده کاتالیزوری احیاکننده RCO) مستقیماً برای تصفیه گازهای زائد آلی با غلظت متوسط ​​و بالا (1000 میلی‌گرم بر متر مکعب تا 10000 میلی‌گرم بر متر مکعب) استفاده می‌شود. فناوری تصفیه RCO به ویژه برای تقاضای بالا برای نرخ بازیابی گرما مناسب است، اما به دلیل محصولات مختلف، ترکیب گاز زائد اغلب تغییر می‌کند یا غلظت گاز زائد به شدت نوسان می‌کند، برای همان خط تولید نیز مناسب است. این دستگاه به ویژه برای نیاز به بازیابی انرژی گرمایی شرکت‌ها یا تصفیه گاز زائد خط اصلی خشک‌کن مناسب است و می‌توان از بازیابی انرژی برای خشک کردن خط اصلی استفاده کرد تا به هدف صرفه‌جویی در انرژی دست یافت.

فناوری تصفیه احتراق کاتالیزوری احیاکننده یک واکنش فاز جامد-گاز معمولی است که در واقع اکسیداسیون عمیق گونه‌های فعال اکسیژن است. در فرآیند اکسیداسیون کاتالیزوری، جذب سطحی کاتالیزور باعث می‌شود مولکول‌های واکنش‌دهنده روی سطح کاتالیزور غنی شوند. تأثیر کاتالیزور در کاهش انرژی فعال‌سازی، واکنش اکسیداسیون را تسریع کرده و سرعت واکنش اکسیداسیون را بهبود می‌بخشد. تحت تأثیر کاتالیزور خاص، ماده آلی بدون اکسیداسیون اضافی در دمای شروع پایین (250 تا 300 درجه سانتیگراد) احتراق می‌کند که به دی اکسید کربن و آب تجزیه می‌شود و مقدار زیادی انرژی حرارتی آزاد می‌کند.

دستگاه RCO عمدتاً از بدنه کوره، بدنه ذخیره‌سازی گرمای کاتالیزوری، سیستم احتراق، سیستم کنترل خودکار، شیر خودکار و چندین سیستم دیگر تشکیل شده است. در فرآیند تولید صنعتی، گاز خروجی آلی تخلیه شده از طریق فن القایی وارد شیر چرخان تجهیزات می‌شود و گاز ورودی و گاز خروجی از طریق شیر چرخان کاملاً از هم جدا می‌شوند. ذخیره انرژی گرمایی و تبادل حرارتی گاز تقریباً به دمای تعیین شده توسط اکسیداسیون کاتالیزوری لایه کاتالیزوری می‌رسد. گاز خروجی همچنان از طریق ناحیه گرمایش (یا با گرمایش الکتریکی یا گرمایش گاز طبیعی) گرم می‌شود و در دمای تعیین شده حفظ می‌شود. برای تکمیل واکنش اکسیداسیون کاتالیزوری، وارد لایه کاتالیزوری می‌شود، یعنی واکنش دی اکسید کربن و آب تولید می‌کند و مقدار زیادی انرژی گرمایی را برای دستیابی به اثر تصفیه مطلوب آزاد می‌کند. گاز کاتالیز شده توسط اکسیداسیون وارد لایه ماده سرامیکی 2 می‌شود و انرژی گرمایی از طریق شیر چرخان به جو تخلیه می‌شود. پس از تصفیه، دمای خروجی پس از تصفیه تنها کمی بالاتر از دمای قبل از تصفیه گاز زائد است. این سیستم به طور مداوم کار می‌کند و به طور خودکار سوئیچ می‌کند. از طریق شیر چرخان، تمام لایه‌های پرکننده سرامیکی مراحل چرخه گرمایش، سرمایش و تصفیه را تکمیل می‌کنند و انرژی گرمایی قابل بازیابی است.

مزایا: جریان فرآیند ساده، تجهیزات جمع و جور، عملکرد قابل اعتماد؛ راندمان بالای تصفیه، عموماً بیش از ۹۸٪؛ دمای احتراق پایین؛ سرمایه‌گذاری کم، هزینه عملیاتی پایین، راندمان بازیابی حرارت عموماً می‌تواند به بیش از ۸۵٪ برسد؛ کل فرآیند بدون تولید فاضلاب است، فرآیند تصفیه آلودگی ثانویه NOX تولید نمی‌کند؛ تجهیزات تصفیه RCO را می‌توان با اتاق خشک‌کن استفاده کرد، گاز تصفیه شده را می‌توان مستقیماً در اتاق خشک‌کن استفاده کرد تا به هدف صرفه‌جویی در انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای دست یافت.

معایب: دستگاه احتراق کاتالیزوری فقط برای تصفیه گازهای زائد آلی با اجزای آلی با نقطه جوش پایین و محتوای خاکستر کم مناسب است و تصفیه گازهای زائد مواد چسبنده مانند دود روغنی مناسب نیست و کاتالیزور باید مسموم شود. غلظت گازهای زائد آلی کمتر از 20٪ است.

۱.۱.۳ سیستم سوزاندن حرارتی از نوع بازیافتی TNV

سیستم سوزاندن حرارتی از نوع بازیافتی (به آلمانی Thermische Nachverbrennung TNV) استفاده از گاز یا سوخت با احتراق مستقیم برای گرمایش گازهای زائد حاوی حلال آلی است که تحت تأثیر دمای بالا، مولکول‌های حلال آلی را اکسید و به دی اکسید کربن و آب تجزیه می‌کند. گاز دودکش با دمای بالا از طریق دستگاه انتقال حرارت چند مرحله‌ای که فرآیند تولید گرمایش را پشتیبانی می‌کند، به هوا یا آب گرم نیاز دارد. بازیافت کامل، تجزیه اکسیداسیون گازهای زائد آلی، انرژی گرمایی، مصرف انرژی کل سیستم را کاهش می‌دهد. بنابراین، سیستم TNV روشی کارآمد و ایده‌آل برای تصفیه گازهای زائد حاوی حلال‌های آلی است، زمانی که فرآیند تولید به انرژی گرمایی زیادی نیاز دارد. برای خط تولید پوشش رنگ الکتروفورتیک جدید، سیستم سوزاندن حرارتی بازیابی TNV به طور کلی اتخاذ می‌شود.

سیستم TNV از سه بخش تشکیل شده است: سیستم پیش گرمایش و سوزاندن گازهای زائد، سیستم گرمایش هوای در گردش و سیستم تبادل حرارت هوای تازه. دستگاه گرمایش مرکزی سوزاندن گازهای زائد در این سیستم، بخش اصلی TNV است که از بدنه کوره، محفظه احتراق، مبدل حرارتی، مشعل و شیر تنظیم دودکش اصلی تشکیل شده است. فرآیند کار آن به این صورت است: با یک فن فشار قوی، گازهای زائد آلی از اتاق خشک کن، پس از سوزاندن گازهای زائد، دستگاه گرمایش مرکزی داخلی مبدل حرارتی، به محفظه احتراق هدایت می‌شوند و سپس از طریق مشعل، در دمای بالا (حدود 750 درجه سانتیگراد) گرم می‌شوند تا گازهای زائد آلی تجزیه، اکسید و تجزیه شوند و گازهای زائد آلی به دی اکسید کربن و آب تجزیه شوند. گاز دودکش با دمای بالای تولید شده از طریق مبدل حرارتی و لوله اصلی دودکش در کوره تخلیه می‌شود. گاز دودکش تخلیه شده، هوای در گردش در اتاق خشک کن را گرم می‌کند تا انرژی حرارتی مورد نیاز اتاق خشک کن را تأمین کند. یک دستگاه انتقال حرارت هوای تازه در انتهای سیستم قرار دارد تا گرمای زائد سیستم را برای بازیابی نهایی بازیابی کند. هوای تازه‌ای که توسط اتاق خشک‌کن تأمین می‌شود، با گاز دودکش گرم شده و سپس به اتاق خشک‌کن فرستاده می‌شود. علاوه بر این، یک شیر تنظیم الکتریکی نیز روی خط لوله اصلی گاز دودکش وجود دارد که برای تنظیم دمای گاز دودکش در خروجی دستگاه استفاده می‌شود و دمای نهایی گاز دودکش را می‌توان در حدود ۱۶۰ درجه سانتیگراد کنترل کرد.

ویژگی‌های دستگاه گرمایش مرکزی زباله‌سوز شامل موارد زیر است: زمان ماندگاری گاز زباله آلی در محفظه احتراق ۱ تا ۲ ثانیه است؛ نرخ تجزیه گاز زباله آلی بیش از ۹۹٪ است؛ نرخ بازیابی گرما می‌تواند به ۷۶٪ برسد؛ و نسبت تنظیم خروجی مشعل می‌تواند از ۲۶ به ۱ تا ۴۰ به ۱ برسد.

معایب: هنگام تصفیه گازهای زائد آلی با غلظت کم، هزینه عملیات بالاتر است؛ مبدل حرارتی لوله‌ای فقط در حالت کار مداوم است و عمر طولانی دارد.

۱.۲ طرح تصفیه گاز زائد آلی در اتاق رنگ اسپری و اتاق خشک کن

گاز خروجی از اتاق رنگ اسپری و اتاق خشک‌کن، غلظت کمی دارد، سرعت جریان بالایی دارد و گاز زائد آن در دمای اتاق است و ترکیب اصلی آلاینده‌ها هیدروکربن‌های آروماتیک، اترهای الکلی و حلال‌های آلی استر است. در حال حاضر، روش بالغ‌تر خارجی عبارت است از: اولین غلظت گاز زائد آلی برای کاهش مقدار کل گاز زائد آلی، با اولین روش جذب (کربن فعال یا زئولیت به عنوان جاذب) برای غلظت کم جذب اگزوز رنگ اسپری در دمای اتاق، با سلب گاز در دمای بالا، گاز اگزوز غلیظ با استفاده از احتراق کاتالیزوری یا روش احتراق حرارتی احیاکننده.

۱.۲.۱ دستگاه جذب-واجذب و خالص‌سازی کربن فعال

استفاده از زغال فعال لانه زنبوری به عنوان جاذب، همراه با اصول تصفیه جذب، احیا واجذب و غلظت VOC و احتراق کاتالیزوری، حجم هوای بالا، غلظت کم گازهای زائد آلی از طریق جذب کربن فعال لانه زنبوری برای دستیابی به هدف تصفیه هوا، هنگامی که کربن فعال اشباع شده و سپس از هوای گرم برای بازسازی کربن فعال استفاده می‌شود، ماده آلی غلیظ واجذب شده برای احتراق کاتالیزوری به بستر احتراق کاتالیزوری ارسال می‌شود، ماده آلی به دی اکسید کربن بی‌ضرر و آب اکسید می‌شود، گازهای خروجی داغ سوخته شده، هوای سرد را از طریق مبدل حرارتی گرم می‌کنند، مقداری از گاز خنک کننده پس از تبادل گرما منتشر می‌شود، بخشی برای احیای واجذبی زغال فعال لانه زنبوری، برای دستیابی به هدف استفاده از گرمای تلف شده و صرفه‌جویی در انرژی. کل دستگاه از پیش فیلتر، بستر جذب، بستر احتراق کاتالیزوری، بازدارندگی شعله، فن مربوطه، شیر و غیره تشکیل شده است.

دستگاه تصفیه جذب-واجذب کربن فعال بر اساس دو اصل اساسی جذب و احتراق کاتالیزوری طراحی شده است، با استفاده از کار مداوم دو مسیر گاز، یک محفظه احتراق کاتالیزوری، دو بستر جذب به طور متناوب استفاده می‌شود. ابتدا گاز زائد آلی با جذب کربن فعال، هنگامی که اشباع سریع متوقف می‌شود، جذب متوقف می‌شود و سپس از جریان هوای گرم برای حذف مواد آلی از کربن فعال برای بازسازی کربن فعال استفاده می‌شود. ماده آلی غلیظ شده (غلظت ده‌ها برابر بیشتر از مقدار اولیه) و به محفظه احتراق کاتالیزوری فرستاده می‌شود تا احتراق کاتالیزوری به دی اکسید کربن و بخار آب تخلیه شود. هنگامی که غلظت گاز زائد آلی به بیش از 2000 PPm می‌رسد، گاز زائد آلی می‌تواند احتراق خود به خودی را در بستر کاتالیزوری بدون گرمایش خارجی حفظ کند. بخشی از گاز خروجی احتراق به جو تخلیه می‌شود و بیشتر آن برای بازسازی کربن فعال به بستر جذب فرستاده می‌شود. این می‌تواند انرژی گرمایی مورد نیاز احتراق و جذب را برای دستیابی به هدف صرفه‌جویی در انرژی برآورده کند. بازسازی می‌تواند وارد جذب بعدی شود. در مرحله واجذب، عملیات تصفیه می‌تواند توسط یک بستر جذب دیگر انجام شود که هم برای عملیات پیوسته و هم برای عملیات متناوب مناسب است.

عملکرد و ویژگی‌های فنی: عملکرد پایدار، ساختار ساده، ایمن و قابل اعتماد، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و نیروی کار، بدون آلودگی ثانویه. این تجهیزات مساحت کمی را پوشش می‌دهد و وزن سبکی دارد. برای استفاده در حجم بالا بسیار مناسب است. بستر کربن فعال که گاز زائد آلی را جذب می‌کند، از گاز زائد پس از احتراق کاتالیزوری برای بازسازی سلب استفاده می‌کند و گاز سلب برای تصفیه، بدون انرژی خارجی به محفظه احتراق کاتالیزوری ارسال می‌شود و اثر صرفه‌جویی در انرژی قابل توجه است. عیب این است که کربن فعال کوتاه و هزینه عملیاتی آن بالا است.

۱.۲.۲ دستگاه تصفیه جذب-واجذب چرخ انتقال زئولیت

اجزای اصلی زئولیت عبارتند از: سیلیکون، آلومینیوم، با ظرفیت جذب، می‌توانند به عنوان جاذب مورد استفاده قرار گیرند؛ راهگاه زئولیت از ویژگی‌های روزنه خاص زئولیت با ظرفیت جذب و دفع آلاینده‌های آلی استفاده می‌کند، به طوری که گاز خروجی VOC با غلظت کم و غلظت بالا می‌تواند هزینه بهره‌برداری از تجهیزات تصفیه نهایی را کاهش دهد. ویژگی‌های دستگاه آن برای تصفیه جریان زیاد، غلظت کم، حاوی اجزای آلی متنوع مناسب است. عیب آن این است که سرمایه‌گذاری اولیه زیاد است.

دستگاه جذب-تصفیه زئولیت دونده، یک دستگاه تصفیه گاز است که می‌تواند به طور مداوم عملیات جذب و دفع را انجام دهد. دو طرف چرخ زئولیت توسط دستگاه آب‌بندی مخصوص به سه ناحیه تقسیم می‌شوند: ناحیه جذب، ناحیه دفع (بازسازی) و ناحیه خنک‌کننده. فرآیند کار سیستم به این صورت است: چرخ دوار زئولیت به طور مداوم با سرعت کم می‌چرخد، از طریق ناحیه جذب، ناحیه دفع (بازسازی) و ناحیه خنک‌کننده گردش می‌کند. هنگامی که گاز خروجی با غلظت و حجم کم به طور مداوم از ناحیه جذب دونده عبور می‌کند، VOC موجود در گاز خروجی توسط زئولیت چرخ دوار جذب می‌شود، پس از جذب و تصفیه، انتشار مستقیم انجام می‌شود. حلال آلی جذب شده توسط چرخ با چرخش چرخ به ناحیه دفع (بازسازی) ارسال می‌شود، سپس با حجم کمی هوا، هوا به طور مداوم از طریق ناحیه دفع گرم می‌شود، VOC جذب شده به چرخ در ناحیه دفع احیا می‌شود، گاز خروجی VOC به همراه هوای گرم تخلیه می‌شود. چرخ به منطقه خنک کننده برای خنک کننده خنک کننده می تواند دوباره جذب شود، با چرخش ثابت چرخ دوار، جذب، دفع و چرخه خنک کننده انجام می شود، عملکرد مداوم و پایدار تصفیه گاز زباله را تضمین می کند.

دستگاه راهگاه زئولیت اساساً یک متمرکزکننده است و گاز خروجی حاوی حلال آلی به دو بخش تقسیم می‌شود: هوای تمیز که می‌تواند مستقیماً تخلیه شود و هوای بازیافتی حاوی غلظت بالای حلال آلی. هوای تمیز که می‌تواند مستقیماً تخلیه شود و در سیستم تهویه مطبوع رنگ‌شده قابل بازیافت باشد؛ غلظت بالای گاز VOC حدود 10 برابر غلظت VOC قبل از ورود به سیستم است. گاز غلیظ با سوزاندن در دمای بالا از طریق سیستم سوزاندن حرارتی بازیابی TNV (یا سایر تجهیزات) تصفیه می‌شود. گرمای تولید شده توسط سوزاندن به ترتیب برای گرمایش اتاق خشک‌کن و گرمایش زدودن زئولیت استفاده می‌شود و از انرژی گرمایی به طور کامل برای دستیابی به اثر صرفه‌جویی در انرژی و کاهش انتشار استفاده می‌شود.

عملکرد و ویژگی‌های فنی: ساختار ساده، نگهداری آسان، عمر طولانی؛ راندمان جذب و جداسازی بالا، تبدیل حجم بالای باد اولیه و گاز زائد VOC با غلظت کم به حجم هوای کم و گاز زائد با غلظت بالا، کاهش هزینه تجهیزات تصفیه نهایی؛ افت فشار بسیار کم، می‌تواند مصرف انرژی برق را تا حد زیادی کاهش دهد؛ آماده‌سازی کلی سیستم و طراحی مدولار، با حداقل فضای مورد نیاز، و ارائه حالت کنترل مداوم و بدون سرنشین؛ می‌تواند به استاندارد ملی انتشار برسد؛ جاذب از زئولیت غیر قابل احتراق استفاده می‌کند، استفاده ایمن‌تر است؛ عیب آن سرمایه‌گذاری یک‌باره با هزینه بالا است.