1. Entstehung und Hauptbestandteile von Lackierabgasen
Das Lackierverfahren 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 Farbsprühprozess 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 die Sprühoberfläche nicht 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 aufbereitet und lackiert werden. Der Lackierprozess umfasst das Lackieren, Fließen und Trocknen. 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 kontinuierlich 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 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 Belüftung erfolgen. Beim Trocknen des nassen Farbfilms verflüchtigen sich die organischen Lösungsmittel. Um eine Explosionsgefahr durch organische Lösungsmittel in der Luft im Raum zu vermeiden, muss der Raum kontinuierlich belüftet werden. 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 zum Lackierraum je nach Abgasvolumen im Allgemeinen etwa doppelt so hoch und kann 300 mg/m3 erreichen. Nach der zentralen Behandlung wird das Gemisch normalerweise mit der Abluft des Lackierraums vermischt. Darüber hinaus müssen Lackierräume und Oberflächenlackierungsabwasserzirkulationsbecken ebenfalls organische Abgase abführen.
(3)Dtrocknendes Abgas
Die Zusammensetzung des Trocknungsabgases ist komplexer und enthält neben dem organischen Lösungsmittel einen Teil des Weichmachers oder Harzmonomers und andere flüchtige Komponenten, aber auch thermische Zersetzungsprodukte und Reaktionsprodukte. Bei der Trocknung elektrophoretischer Grundierungen und lösungsmittelbasierter Decklacke entsteht ein Abgasausstoß, dessen Zusammensetzung und Konzentration jedoch stark unterschiedlich sind.
※Gefahren durch Lackierabgase:
Analysen zeigen, dass die Abgase aus Spritzräumen, Trockenräumen, Farbmischräumen und Abwasserbehandlungsräumen für Decklacke eine niedrige Konzentration und einen hohen Durchfluss aufweisen und dass die Hauptschadstoffe aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkoholether und organische Esterlösungsmittel sind. Gemäß dem „Umfassenden 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 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 akute und chronische Vergiftungen der Atemwege verursachen, die vor allem das zentrale Nervensystem und das hämatopoetische System schädigen. Das kurzfristige Einatmen hoher Konzentrationen (über 1500 mg/m3) von Benzoldämpfen kann zu aplastischer Anämie führen. Das häufige Einatmen niedriger Konzentrationen von Benzoldämpfen kann auch Erbrechen und neurologische Symptome wie Verwirrtheit verursachen.
※Auswahl der Abgasbehandlungsmethode für Spritzlacke und Beschichtungen:
Bei der Auswahl organischer Behandlungsmethoden sollten im Allgemeinen die folgenden Faktoren berücksichtigt werden: Art und Konzentration der organischen Schadstoffe, Temperatur und Abflussmenge der organischen Abluft, Partikelgehalt und das zu erreichende Schadstoffkontrollniveau.
1SFarbe bei Raumtemperatur verarbeiten
Die Abgase aus Lackierräumen, Trockenräumen, Farbmischräumen und Decklack-Abwasserbehandlungsräumen haben eine niedrige Konzentration und einen hohen Durchfluss bei Raumtemperatur. Die Schadstoffe bestehen hauptsächlich aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Ethern und organischen Estern. Gemäß der „Umfassenden Emissionsnorm für Luftverschmutzung“ GB16297 liegt die Konzentration dieser Abgase im Allgemeinen innerhalb der Emissionsgrenzwerte. Um die Emissionsanforderungen der Norm zu erfüllen, verwenden die meisten Automobilwerke eine Methode zur Emission in großer Höhe. Obwohl diese Methode die aktuellen Emissionsnormen erfüllen kann, handelt es sich bei den Abgasen im Wesentlichen um verdünnte Emissionen ohne Behandlung. Die Gesamtmenge der von einer großen Karosserielackieranlage ausgestoßenen Schadstoffe kann bis zu Hunderten von Tonnen betragen, was eine sehr schwere Belastung für die Atmosphäre darstellt.
Um den Ausstoß von Schadstoffen in Abgasen deutlich zu reduzieren, können verschiedene Abgasbehandlungsverfahren kombiniert 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 niedriger Konzentration und Raumtemperatur verwendet, anschließend wird die Gasdesorption bei hohen Temperaturen durchgeführt und die konzentrierten Abgase mittels katalytischer Verbrennung oder regenerativer thermischer Verbrennung behandelt. Biologische Behandlungsverfahren für Farbspritzabgase niedriger Konzentration und Normaltemperatur befinden sich in der Entwicklung. Die inländische Technologie ist derzeit noch nicht ausgereift, aber sie ist beachtenswert. Um die Umweltverschmutzung der Bevölkerung 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.
2DAbgasbehandlung
Trocknungsabgase sind Abgase mittlerer bis hoher Konzentration und hoher Temperatur, die für die Behandlung mit einem Verbrennungsverfahren 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 von einem ausreichenden Grad der Verbrennungsreaktion ab und ist von der Steuerung 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 Huadu-Lackieranlage für Pkw von Dongfeng Nissan mit RTO eine sehr gute zentralisierte Behandlung der Trocknungsabgase und erfüllt alle Emissionsvorschriften. Aufgrund der hohen einmaligen Investition in die RTO-Abgasbehandlungsausrüstung ist diese jedoch für die Abgasbehandlung mit geringem Abgasstrom nicht wirtschaftlich.
Für die komplette Beschichtungsproduktionslinie können, wenn zusätzliche Abgasbehandlungsanlagen benötigt werden, 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 Abgasbehandlung bei Trocknungsvorgängen eingesetzt werden und sind besonders für Trocknungsvorgänge mit elektrischer Heizung geeignet. Das Problem besteht darin, wie eine Vergiftung des Katalysators vermieden werden kann. Erfahrungen einiger Anwender zeigen, dass bei Abgasen aus der Trocknung von Oberflächenlacken die Verbesserung der Abgasfilterung und andere Maßnahmen eine Katalysatorlebensdauer von 3 bis 5 Jahren gewährleisten. Abgase aus der Trocknung elektrophoretischer Lacke können leicht eine Katalysatorvergiftung verursachen, daher sollte bei der Behandlung von Abgasen aus der Trocknung elektrophoretischer Lacke mithilfe katalytischer Verbrennung vorsichtig vorgegangen werden. Bei der Abgasbehandlung und -umwandlung der Karosserielackieranlage von Dongfeng für Nutzfahrzeuge werden die Abgase der elektrophoretischen Grundierung mit dem RTO-Verfahren und die Abgase der Decklacktrocknung mit dem katalytischen Verbrennungsverfahren behandelt. Beide Verfahren erzielen gute Ergebnisse.
※Abgasbehandlungsprozess beim Lackieren mit Sprühfarbe:
Abgasbehandlungssysteme der Spritzindustrie werden hauptsächlich zur Abgasbehandlung in Lackierräumen, Möbelfabriken, Maschinenbauindustrien, Leitplankenfabriken sowie in der Automobilherstellung und in Lackierräumen von 4S-Werkstätten eingesetzt. Derzeit gibt es verschiedene Behandlungsverfahren, wie z. B. Kondensations-, Absorptions-, Verbrennungs-, Katalyse-, Adsorptions-, biologische und Ionenverfahren.
1. WWassersprühverfahren + Aktivkohleadsorption und -desorption + katalytische Verbrennung
Farbnebel und wasserlösliche Stoffe werden mithilfe eines Sprühturms entfernt. Nach dem Trockenfilter gelangt das Gas in eine Aktivkohle-Adsorptionsvorrichtung, beispielsweise eine Vollaktivkohle-Adsorptionsvorrichtung. Anschließend wird es gestrippt (Strippverfahren mit Dampfstrippen, elektrischer Heizung, Stickstoffstrippen). 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 mit einem Sprühturm entfernt. Nach dem Trockenfilter gelangt man in eine Aktivkohleadsorptionsvorrichtung, beispielsweise eine Vollaktivkohleadsorptionsanlage, und wird dann gestrippt (Strippverfahren mit Dampfstrippung, elektrischer Heizung, 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 hoher Konzentration, niedriger Temperatur und geringem Luftvolumen eingesetzt. Dieses Verfahren ist jedoch teuer, verbraucht viel Energie und hat hohe Betriebskosten. Die Konzentration von „Tribenzol“ und anderen Stoffen im Abgas von Farbspritzlackierungen liegt im Allgemeinen unter 300 mg/m³, ist niedrig und das Luftvolumen groß (das Luftvolumen in Lackierereien für die Autoherstellung liegt oft über 100.000 ml). Da die organischen Lösungsmittel in den Abgasen von Autolackierungen schwierig zu recyceln sind und leicht Sekundärverschmutzungen entstehen, wird dieses Verfahren bei der Abgasbehandlung von Lackierungen im Allgemeinen nicht eingesetzt.
3. WMethode der Staubgasadsorption
Die Adsorption von Abgasen bei der 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 Stoffe und absorbieren Komponenten mit höherer Affinität zum Erhitzen, Abkühlen 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 in mit Aktivkohle gesättigter Luft.
5.AAktivkohleadsorption + Niedertemperatur-Plasmaanlage
Nach der Adsorption an Aktivkohle wird das Abgas anschließend mit einer Niedertemperatur-Plasmaanlage behandelt. Dabei wird es nach dem Standardverfahren einer Gasentladung 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 wie OH, HO2, O usw. erzeugt. Benzol, Toluol, Xylol, Ammoniak, Alkane und andere organische Abgase werden abgebaut, oxidiert und es kommt zu anderen komplexen physikalischen und chemischen Reaktionen. 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 gut 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
