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      汽車4S店烤漆房廢氣治理設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用*

      2015-05-11 07:58:06王文威喻昆侖
      機械研究與應(yīng)用 2015年4期
      關(guān)鍵詞:廢機油鐵屑油漆

      陳 偉,王文威,喻昆侖,仝 猛

      (長安大學(xué)工程機械學(xué)院,陜西西安 710064)

      0 引言

      當(dāng)汽車在4S店維修時,往往需要對汽車進行烤漆作業(yè),因此汽車4S店的烤漆房在進行烤漆作業(yè)時會產(chǎn)生大量的具有強烈刺激性氣味的有機廢氣。這些廢氣中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烴、漆液以及粉塵等有害物質(zhì)[1]。這些有機廢氣屬于VOCs,是熔點低于室溫而沸點在50~260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱[2]。VOCs一旦未經(jīng)治理直接排入環(huán)境中,極易形成PM2.5和光化學(xué)煙霧污染,加重霧霾現(xiàn)象,危害人體健康。2013年5月,環(huán)保部下發(fā)《揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》,要求加大力度對VOCs進行治理,所以對VOCs的治理刻不容緩。目前對VOCs的治理方法主要有:吸收法,吸附法,生物凈化法,催化燃燒法,離子凈化法和電暈法等[3]。汽車4S店烤漆房現(xiàn)多采用活性炭吸附法或者水洗式處理,活性炭吸附法處理的缺點是吸附效率受吸附劑的性能、廢氣中有機物的含量及其波動情況影響很大[4];水洗式處理的缺點是效果不徹底,一些有害物質(zhì)仍然能排放到環(huán)境中污染環(huán)境[5],所以二者處理效果并不十分理想。針對上述問題和目前治理設(shè)備存在的弊端,本文探索設(shè)計一種新型高效的設(shè)備用于汽車烤漆房廢氣治理。

      1 廢氣治理設(shè)備的設(shè)計

      為了解決汽車4S店烤漆房廢氣的污染問題,采用吸收法來濾除廢氣。吸收法是治理廢氣污染的一種重要方法,吸收法的關(guān)鍵在于選擇合適的吸收劑[6-7]。而汽車4S店有大量的廢機油未被得到合理利用,如果選擇廢機油作為吸收劑來凈化廢氣,以廢治廢[8],這樣既解決了廢氣污染問題,又解決了如何合理處理廢機油的問題。

      1.1 治理原理

      化學(xué)上有種原理叫做相似相溶原理,“相似”是指溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)上相似;“相溶”是指溶質(zhì)與溶劑彼此互溶[9]。汽車4S店烤漆房廢氣中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烴、漆液以及粉塵等有害物質(zhì),屬于有機廢氣,因為有機廢氣與廢機油化學(xué)結(jié)構(gòu)相似,根據(jù)相似相溶原理,故其能很好地溶于廢機油[9]。

      為了驗證這個結(jié)論進行了廢氣吸收實驗,如圖1所示。實驗是在一個密封的玻璃容器內(nèi)進行的,在容器內(nèi)左側(cè)放入一個盛放有223 g廢機油的開口瓶子,在容器內(nèi)右側(cè)放入一個盛有303 g油漆的開口瓶子。油漆會慢慢揮發(fā),其揮發(fā)出的主要成分與烤漆房排出的廢氣成分基本相同。在容器內(nèi),油漆揮發(fā)的成分會被廢機油吸收。

      每隔12 h測一次廢機油與油漆的重量,共測了10組數(shù)據(jù),第10次測得廢機油的重量為234 g,油漆的重量為272 g。在matlab軟件中將這10組數(shù)據(jù)用平滑的曲線連接起來,如圖2所示。通過圖2可以看出廢機油重量在隨著時間增加,油漆重量在隨著時間減少,這表明廢氣能溶于廢機油。

      圖1 廢機油與油漆實驗

      圖2 廢機油與油漆重量隨時間變化曲線

      1.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

      以西安奧通汽車銷售服務(wù)有限公司4S店的烤漆房為實驗對象,設(shè)計了一套適用于小型烤漆房進行廢氣治理的設(shè)備。如圖3、圖4所示。

      圖3 設(shè)備立體結(jié)構(gòu)

      圖4 設(shè)備正視圖

      本套設(shè)備主要由廢機油、鐵篩網(wǎng)、框架、廢鐵屑、夾扣噴嘴、連接管、鍍鋅鐵皮、油箱、油泵等組成。其具體連接方式為:油箱中盛放約200 mm高的廢機油,油泵與框架都放入油箱中,油泵從油箱中抽取廢機油經(jīng)過連接管到達(dá)噴油管,最后從噴油管上的夾扣噴嘴流出,這樣便構(gòu)成一個油路通道。在框架內(nèi)從鐵篩網(wǎng)和噴油嘴這段區(qū)域填滿廢鐵屑作填料,填料的高度不低于800 mm[8],這段區(qū)域框架四周用鍍鋅鐵皮密封。當(dāng)油泵從油箱中抽取廢機油時,廢機油就會沿著前面所述的油路通道上升至噴油嘴,然后通過40個夾扣噴嘴噴射而出,當(dāng)廢機油噴到廢鐵屑上時就會沿著廢鐵屑之間的縫隙向周圍流淌。由于夾扣噴嘴較多,每個夾扣噴嘴對應(yīng)一塊廢鐵屑區(qū)域,因此幾乎所有廢鐵屑間的縫隙中都會滲流廢機油。接著廢機油會向下流淌,流經(jīng)鐵篩網(wǎng),最后流回油箱,進行循環(huán),這樣本套設(shè)備的廢機油循環(huán)噴淋系統(tǒng)就構(gòu)成了。

      1.3 具體應(yīng)用

      如圖5、圖6所示,當(dāng)使用本套設(shè)備時,先將設(shè)備放入汽車烤漆房的排氣箱中,使框架的上部端口與排氣箱上面的排氣管相連接,連接部位用多層海綿膠密封,這樣本套設(shè)備就與烤漆房連接完成。當(dāng)汽車烤漆房進行噴涂作業(yè)時,送風(fēng)機不斷地將新鮮空氣通過烤漆房進氣管送進汽車烤漆房內(nèi)的上部空間。隨著新鮮空氣的不斷進入,這些新鮮空氣會壓迫烤漆房內(nèi)的廢氣從其下部排氣道進入排氣箱中。接著,進入排氣箱中的廢氣就會經(jīng)過本套設(shè)備進入排氣管。當(dāng)廢氣經(jīng)過本套設(shè)備時,只能經(jīng)廢鐵屑縫隙才能進入排氣管,這樣就會接觸到廢機油,從而被廢機油吸收,最后排出的氣體是得到凈化后的氣體。

      圖5 烤漆房

      圖6 設(shè)備安裝在烤漆房排氣箱中

      2 應(yīng)用效果分析

      在將本套設(shè)備安放到汽車烤漆房排氣箱之前,連續(xù)3 d測量烤漆房排出廢氣中主要成分的含量,將本設(shè)備安放到汽車烤漆房排氣箱之后,再次連續(xù)3 d測量烤漆房排出廢氣中主要成分的含量,結(jié)果如表1所列。

      表1 使用設(shè)備前后廢氣中主要成分含量對比

      由于《涂裝工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》還未制定完成,目前仍參照GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最高排放濃度:苯<17 mg/m3,甲苯<60 mg/m3,二甲苯<90 mg/m3[10],表 1 表明經(jīng)過本套設(shè)備凈化后排放的廢氣中的苯、甲苯、二甲苯含量均低于國家GB16297-1996規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

      3 結(jié)論

      本套設(shè)備使用了廢機油、廢鐵屑,既實現(xiàn)了治理廢氣的功能,又實現(xiàn)了廢物的二次利用,變廢為寶。而且本套設(shè)備還有結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,占地面積小,維護方便等優(yōu)點。最終排放至大氣中的廢氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,有效地降低了廢氣對環(huán)境和人體健康的危害,因此本套設(shè)備適合對汽車4S店的烤漆房進行推廣應(yīng)用。

      在短期內(nèi)使用,廢機油對廢氣的吸收率變化不大;在長期使用時,廢機油對廢氣吸收率會隨著時間逐步下降,當(dāng)廢機油對廢氣的吸收率下降到一定值時需要對廢機油進行更換。多長時間需要對廢機油進行更換一次,目前還有待進一步觀察研究。

      [1] 甘偉森.一種捕集式漆霧凈化裝置:中國,200610036876.7[P].2007.

      [2] 閻 勇.有機廢氣回收技術(shù)[J].化工進展,1996(5):36-39.

      [3] 許業(yè)偉,袁文輝.“三苯系”VOCs治理技術(shù)和進展[J].廣東化工,2001(3):2-4.

      [4] 袁慎忠,薛群山,張 燕,等.Ce_Zr復(fù)合氧化物在VOCs中的治理應(yīng)用[J].中國稀土學(xué)報,2005(23):72-75.

      [5] 羅教生.用水-洗油吸收劑處理含苯廢氣的研究[J].環(huán)境與開發(fā),1999,14(3):19-20.

      [6] Frederic H,Peggy M D,Charbit F,et al.A New Efficient Absorption Liquid to Treat Exhaust Air Loaded with Toluene[J].Chemical Engineering Journal,2006(115):225-231.

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      [8] 陳定勝,岑超平,方 平,等.廢機油凈化甲苯廢氣的工藝研究[J].環(huán)境工程,2008,26(2):20-22.

      [9] 吳麗華.廢機油處理甲苯廢氣的可行性[J].廣東化工,2008,35(11):103-104.

      [10] 國家環(huán)境保護局.GB16297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1996.

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