1. Entstehung und Hauptbestandteile von Lackierabgasen
Das Lackieren wird häufig im Maschinenbau, in der Automobilindustrie, bei Elektrogeräten, Haushaltsgeräten, Schiffen, Möbeln und anderen Branchen eingesetzt.
Farbrohstoff – Farbe besteht aus nichtflüchtigen und flüchtigen Stoffen, nichtflüchtige Stoffe umfassen Filmsubstanzen und Hilfsfilmsubstanzen. Flüchtige Verdünnungsmittel werden zum Verdünnen der Farbe verwendet, um eine glatte und schöne Farboberfläche zu erreichen.
Beim Farbsprühverfahren entstehen hauptsächlich Farbnebel und organische Abgase. Die Farbe wird unter dem Einfluss von hohem Druck in Partikel zerlegt. Beim Sprühen erreicht ein Teil der Farbe nicht die Sprühoberfläche und diffundiert mit dem Luftstrom, wodurch Farbnebel entsteht. Organische Abgase entstehen durch die Verflüchtigung des Verdünnungsmittels. Organische Lösungsmittel haften nicht an der Farboberfläche. Beim Farb- und Aushärtungsprozess werden organische Abgase freigesetzt (es werden Hunderte flüchtiger organischer Verbindungen gemeldet, darunter Alkane, Olefine, aromatische Verbindungen, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Ester, Ether und andere Verbindungen).
2. Quelle und Eigenschaften der Abgase aus der Automobillackierung
In einer Autolackierwerkstatt sollten die Werkstücke vorbehandelt, elektrophoretisch behandelt und anschließend mit Lack besprüht werden. Der Lackierprozess umfasst das Sprühen, Trocknen und Fließen. Bei diesen Prozessen entstehen organische Abgase (VOCs) und Sprühnebel. Daher ist eine Abgasbehandlung im Lackierraum erforderlich.
(1) Abgas aus dem Lackierraum
Um die Arbeitsumgebung beim Spritzen aufrechtzuerhalten, muss gemäß den Bestimmungen des Arbeitsschutzgesetzes die Luft im Spritzraum ständig ausgetauscht werden und die Luftaustauschgeschwindigkeit muss in einem Bereich von (0,25 bis 1) m/s geregelt werden. Die Abgase bestehen hauptsächlich aus den organischen Lösungsmitteln der Sprühfarbe, darunter aromatische Kohlenwasserstoffe (Benzol und dreiwertiges Methan), Alkoholether und organische Esterlösungsmittel. Da das Abgasvolumen des Spritzraums sehr groß ist, ist die Gesamtkonzentration der abgegebenen organischen Abgase sehr gering und beträgt normalerweise etwa 100 mg/m³. Außerdem enthalten die Abgase des Lackierraums oft kleine Mengen völlig unbehandelten Farbnebels. Insbesondere in Spritzräumen mit trockenem Farbnebel kann der Farbnebel in den Abgasen die Abgasbehandlung erschweren. Die Abgasbehandlung muss daher vorbehandelt werden.
(2) Abgas aus dem Trockenraum
Vor dem Trocknen der Gesichtsfarbe muss eine Luftzirkulation stattfinden. Während des Trocknungsprozesses verflüchtigen sich die organischen Lösungsmittel des nassen Farbfilms. Um eine Explosionsgefahr durch die Ansammlung organischer Lösungsmittel in der Luft im Raum zu vermeiden, muss die Raumluft kontinuierlich belüftet sein. Die Luftgeschwindigkeit muss im Allgemeinen bei etwa 0,2 m/s liegen. Die Abgaszusammensetzung muss mit der Zusammensetzung der Lackierraumabgase übereinstimmen, darf jedoch keinen Farbnebel enthalten. Die Gesamtkonzentration an organischen Abgasen ist im Vergleich zur Lackierraumabgasmenge etwa doppelt so hoch wie die der Lackierraumabgase und kann 300 mg/m³ erreichen. Nach der zentralen Behandlung wird die Abluft des Lackierraums üblicherweise gemischt. Darüber hinaus müssen Lackierraum- und Oberflächenlackierungsabwasser-Umlaufbecken ähnliche organische Abgase abführen.
(3)Dtrocknendes Abgas
Die Zusammensetzung des Trocknungsabgases ist komplexer und enthält neben organischen Lösungsmitteln, Teilen von Weichmachern oder Harzmonomeren und anderen flüchtigen Bestandteilen auch thermische Zersetzungsprodukte und Reaktionsprodukte. Bei der Trocknung elektrophoretischer Grundierungen und lösungsmittelhaltiger Decklacke entsteht ein Abgasausstoß, dessen Zusammensetzung und Konzentration jedoch stark voneinander abweichen.
※Gefahren durch Lackierabgase:
Analysen zeigen, dass die Abgase aus Spritzräumen, Trockenräumen, Farbmischräumen und Abwasserbehandlungsräumen für Decklackierungen eine niedrige Konzentration und einen hohen Durchfluss aufweisen und dass die Hauptschadstoffe aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkoholether und organische Esterlösungsmittel sind. Gemäß der „Umfassenden Emissionsnorm für Luftverschmutzung“ liegt die Konzentration dieser Abgase im Allgemeinen innerhalb der Emissionsgrenzwerte. Um die Emissionsanforderungen der Norm zu erfüllen, wenden die meisten Automobilwerke ein Verfahren zur Emission in großer Höhe an. Obwohl dieses Verfahren die aktuellen Emissionsnormen erfüllen kann, handelt es sich bei den Abgasen im Wesentlichen um unbehandelte verdünnte Emissionen. Die Gesamtmenge der von einer großen Karosserielackieranlage ausgestoßenen Schadstoffe kann bis zu Hunderte Tonnen betragen, was eine sehr schwere Belastung für die Atmosphäre darstellt.
Farbnebel in organischen Lösungsmitteln – Benzol, Toluol und Xylol – sind hochgiftige Lösungsmittel. Sie gelangen in die Luft in der Werkstatt und können bei Arbeitern nach Einatmen der Atemwege akute und chronische Vergiftungen verursachen, die vor allem das zentrale Nervensystem und das hämatopoetische System schädigen. Das kurzfristige Einatmen hoher Konzentrationen (über 1500 mg/m3) von Benzoldampf kann zu aplastischer Anämie führen. Das häufige Einatmen niedriger Konzentrationen von Benzoldampf kann auch Erbrechen und neurologische Symptome wie Verwirrtheit verursachen.
※Auswahl der Abgasbehandlungsmethode für Spritzlackierungen und Beschichtungen:
Bei der Auswahl organischer Behandlungsmethoden sollten im Allgemeinen die folgenden Faktoren berücksichtigt werden: Art und Konzentration der organischen Schadstoffe, Temperatur und Abflussrate der organischen Abluft, Partikelgehalt und das zu erreichende Schadstoffkontrollniveau.
1SFarbe bei Raumtemperatur behandeln
Die Abgase aus Lackierräumen, Trockenräumen, Farbmischräumen und Decklack-Abwasserbehandlungsräumen haben Raumtemperatur, sind Abgase mit hoher Konzentration und hohem Durchfluss und enthalten hauptsächlich aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ether und organische Esterlösungsmittel. Laut GB16297 „Umfassender Emissionsstandard für Luftverschmutzung“ liegt die Konzentration dieser Abgase im Allgemeinen innerhalb der Emissionsgrenzwerte. Um die Emissionsanforderungen des Standards zu erfüllen, wenden die meisten Automobilwerke ein Verfahren zur Emission in großer Höhe an. Obwohl dieses Verfahren die aktuellen Emissionsstandards erfüllen kann, handelt es sich bei den Abgasen im Wesentlichen um verdünnte Emissionen ohne Behandlung. Die Gesamtmenge der von einer großen Karosserielackierstraße ausgestoßenen Schadstoffe kann bis zu Hunderte Tonnen betragen, was eine sehr schwere Belastung für die Atmosphäre darstellt.
Um den Ausstoß von Schadstoffen in Abgasen deutlich zu verringern, können verschiedene Abgasbehandlungsverfahren kombiniert eingesetzt werden. Allerdings sind die Kosten für die Abgasbehandlung bei großen Luftmengen sehr hoch. Ein derzeit ausgereifteres ausländisches Verfahren besteht darin, die Abgase zunächst zu konzentrieren (mit einem Adsorptions-Desorptions-Rad auf etwa das 15-fache), um die zu behandelnde Gesamtmenge zu reduzieren, und dann das konzentrierte Abgas mit einem destruktiven Verfahren zu behandeln. In China gibt es ähnliche Verfahren. Zunächst wird ein Adsorptionsverfahren (mit Aktivkohle oder Zeolith als Adsorptionsmittel) zur Adsorption von Farbspritzabgasen in niedriger Konzentration und bei Raumtemperatur eingesetzt, anschließend wird die Gasdesorption bei hohen Temperaturen durchgeführt und die konzentrierten Abgase mittels katalytischer Verbrennung oder regenerativer thermischer Verbrennung behandelt. Auch biologische Behandlungsverfahren für Farbspritzabgase in niedriger Konzentration und bei normaler Temperatur befinden sich in der Entwicklung. Die inländische Technologie ist derzeit noch nicht ausgereift, aber beachtenswert. Um die Umweltverschmutzung durch Beschichtungsabgase wirklich zu verringern, müssen wir das Problem auch an der Quelle lösen, beispielsweise durch den Einsatz elektrostatischer Rotationsbecher und anderer Mittel zur Verbesserung der Beschichtungsausnutzung sowie durch die Entwicklung wasserbasierter Beschichtungen und anderer umweltfreundlicher Beschichtungen.
2DTrocknungsabgasbehandlung
Trocknungsabgase sind Abgase mittlerer bis hoher Konzentration und hoher Temperatur, die für die Behandlung mit Verbrennungsmethoden geeignet sind. Die Verbrennungsreaktion hat drei wichtige Parameter: Zeit, Temperatur und Störung, d. h. die Verbrennung unter 3T-Bedingungen. Die Effizienz der Abgasbehandlung hängt im Wesentlichen vom ausreichenden Grad der Verbrennungsreaktion ab und ist von der Kontrolle der 3T-Bedingungen der Verbrennungsreaktion abhängig. RTO kann die Verbrennungstemperatur (820–900 °C) und die Verweilzeit (1,0–1,2 s) steuern und die notwendige Störung (vollständige Vermischung von Luft und organischen Stoffen) sicherstellen. Die Behandlungseffizienz beträgt bis zu 99 %, die Abwärmerate ist hoch und der Betriebsenergieverbrauch niedrig. Die meisten japanischen Automobilfabriken in Japan und China verwenden RTO zur zentralen Behandlung der Trocknungsabgase (Grundierung, Mittelbeschichtung, Decklacktrocknung). Beispielsweise erzielt die Lackierstraße Huadu von Dongfeng Nissan für Personenkraftwagen mithilfe von RTO eine sehr gute zentralisierte Behandlung der Trocknungsabgase und erfüllt alle Emissionsvorschriften. Aufgrund der hohen Einmalinvestition in eine RTO-Abgasbehandlungsanlage ist diese jedoch für die Abgasbehandlung mit geringem Abgasstrom nicht wirtschaftlich.
Für die komplette Beschichtungsproduktionslinie können bei Bedarf zusätzlicher Abgasbehandlungsanlagen das katalytische Verbrennungssystem und das regenerative thermische Verbrennungssystem eingesetzt werden. Das katalytische Verbrennungssystem erfordert nur geringe Investitionen und verbraucht wenig Verbrennungsenergie.
Im Allgemeinen kann die Verwendung von / Platin als Katalysator die Oxidationstemperatur der meisten organischen Abgase auf etwa 315 °C senken. Katalytische Verbrennungssysteme können zur allgemeinen Behandlung von Trocknungsabgasen eingesetzt werden, insbesondere sind sie für Trocknungsanlagen mit elektrischer Heizung geeignet. Das bestehende Problem besteht darin, wie eine Vergiftung des Katalysators vermieden werden kann. Erfahrungsgemäß kann bei allgemeinen Trocknungsabgasen für Oberflächenlackierungen durch verbesserte Abgasfilterung und andere Maßnahmen eine Lebensdauer des Katalysators von 3 bis 5 Jahren erreicht werden. Abgase aus der Elektrotrocknung von Lacken können leicht eine Katalysatorvergiftung verursachen, daher sollte bei der Behandlung von Abgasen aus der Elektrotrocknung von Lacken mit katalytischer Verbrennung vorsichtig vorgegangen werden. Bei der Abgasbehandlung und -umwandlung der Karosserielackierstraße von Dongfeng für Nutzfahrzeuge wird das Abgas der elektrophoretischen Grundierung mit dem RTO-Verfahren behandelt und das Abgas der Decklacktrocknung mit einem katalytischen Verbrennungsverfahren. Die Nutzungseffekte sind gut.
※Abgasbehandlungsprozess beim Lackieren mit Sprühfarbe:
Die Abgasbehandlung in der Spritzindustrie wird hauptsächlich in der Lackiererei, Möbelfabrik, Maschinenbau, Leitplankenfabrik sowie in der Automobilindustrie und in Lackierereien eingesetzt. Derzeit gibt es verschiedene Behandlungsverfahren, wie Kondensation, Absorption, Verbrennung, Katalyse, Adsorption, biologische Verfahren und Ionenstrahlverfahren.
1. WWassersprühverfahren + Aktivkohleadsorption und -desorption + katalytische Verbrennung
Farbnebel und wasserlösliche Stoffe werden mithilfe eines Sprühturms entfernt. Nach dem Trockenfilter gelangt man in eine Aktivkohle-Adsorptionsvorrichtung, beispielsweise eine Vollaktivkohle-Adsorptionsvorrichtung, und wird dann gestrippt (Strippverfahren mit Dampfstrippung, elektrischer Heizung, Stickstoffstrippung). Anschließend wird das Strippgas (Konzentration um ein Vielfaches erhöht) durch einen Strippventilator in die katalytische Verbrennungsvorrichtung geleitet und zu Kohlendioxid und Wasser verbrannt. Anschließend wird es entladen.
2. WWasserspray + Aktivkohleadsorption und -desorption + Kondensationsrückgewinnungsverfahren
Farbnebel und wasserlösliche Stoffe werden unter Verwendung eines Sprühturms entfernt. Nach dem Trockenfilter gelangt man in eine Aktivkohle-Adsorptionsvorrichtung, beispielsweise einen Vollaktivkohle-Adsorptionsapparat, und wird dann gestrippt (Strippverfahren mit Dampfstrippung, elektrischer Beheizung, Stickstoffstrippung). Nach der Behandlung des Abgases wird die Adsorptionskonzentration kondensiert und das Kondensat wird abgetrennt, um wertvolle organische Stoffe zurückzugewinnen. Dieses Verfahren wird zur Abgasbehandlung bei hohen Konzentrationen, niedrigen Temperaturen und geringen Luftmengen eingesetzt. Dieses Verfahren ist jedoch teuer, verbraucht viel Energie und hat hohe Betriebskosten. Die Konzentrationen von „Dreibenzol“ und anderen Substanzen im Abgas von Farbspritzanlagen liegen im Allgemeinen unter 300 mg/m³, sind niedrig und das Luftvolumen groß (das Luftvolumen in Lackierwerkstätten für die Autoherstellung liegt oft über 100.000 ml). Außerdem sind die organischen Lösungsmittel in den Abgasen von Autolackierungen schwer zu recyceln und es entsteht leicht eine Sekundärverschmutzung. Daher wird dieses Verfahren bei der Abgasbehandlung von Lackierungen im Allgemeinen nicht eingesetzt.
3. WMethode der Staubgasadsorption
Die Adsorption von Abgasen zur Lackierabgasbehandlung kann in chemische und physikalische Adsorption unterteilt werden. Da die chemische Aktivität von „Dreibenzolen“ im Abgas jedoch gering ist, wird im Allgemeinen keine chemische Absorption eingesetzt. Physikalisch absorbierende Flüssigkeiten absorbieren weniger flüchtige Bestandteile und absorbieren diese mit höherer Affinität zum Erhitzen, Kühlen und Wiederverwenden zur Analyse der Sättigungsabsorption. Diese Methode wird bei Luftverdrängung, niedrigen Temperaturen und niedrigen Konzentrationen eingesetzt. Die Installation ist komplex, die Investition hoch, die Wahl der Absorptionsflüssigkeit ist schwieriger, und es gibt zwei Verschmutzungsarten.
4. EINAktivkohleadsorption + UV-photokatalytische Oxidationsanlage
(1): Direkte Adsorption von organischem Gas durch Aktivkohle. Erreicht wird eine Reinigungsrate von 95 %. Einfache Ausrüstung, geringe Investition, bequeme Bedienung, aber die Aktivkohle muss häufig ausgetauscht werden. Niedrige Schadstoffkonzentration, keine Rückgewinnung. (2) Adsorptionsmethode: Adsorption von organischem Gas in Aktivkohle, Desorption und Regeneration der mit Aktivkohle gesättigten Luft.
5.AAktivkohleadsorption + Niedertemperaturplasmaanlage
Nach der Adsorption an Aktivkohle wird das Abgas anschließend mit einer Niedertemperatur-Plasmaanlage behandelt. Dabei wird es nach dem Gasentladungsstandard behandelt. Bei der Ionenmethode wird Plasma (Ionenplasma) verwendet, um organische Abgase abzubauen, Gestank zu beseitigen, Bakterien und Viren abzutöten und die Luft zu reinigen. Dieses Hightech-Verfahren wird im internationalen Vergleich eingesetzt und von Experten im In- und Ausland als eine der vier wichtigsten Umwelttechnologien des 21. Jahrhunderts bezeichnet. Der Schlüssel dieser Technologie liegt in der Blockentladung einer großen Menge aktiver Sauerstoffionen (Plasma) durch Hochspannungsimpulse. Durch die Aktivierung des Gases werden alle Arten aktiver freier Radikale erzeugt, wie z. B. OH, HO2, O usw., sowie Benzol, Toluol, Xylol, Ammoniak, Alkane und andere organische Abgase abgebaut, oxidiert und andere komplexe physikalische und chemische Reaktionen ausgelöst. Die Nebenprodukte sind ungiftig und vermeiden Sekundärverschmutzung. Die Technologie verbraucht extrem wenig Energie, benötigt wenig Platz und ist einfach zu bedienen und zu warten. Sie eignet sich besonders zur Behandlung von Gasen mit mehreren Komponenten.
BKurze Zusammenfassung:
Mittlerweile gibt es auf dem Markt viele Behandlungsmethoden. Um die nationalen und lokalen Behandlungsstandards zu erfüllen, kombinieren wir üblicherweise mehrere Behandlungsmethoden zur Behandlung des Abgases und wählen die Behandlungsmethode entsprechend unserem eigenen tatsächlichen Behandlungsprozess aus.
Veröffentlichungszeit: 28. Dezember 2022
