用於處理塗裝尾氣的系統、方法及帶有該系統的塗裝設備與流程
2023-05-25 10:33:16
本發明涉及工業廢氣處理領域，具體涉及一種用於處理塗裝尾氣的系統、方法及帶有該系統的塗裝設備。
背景技術：
塗裝是對金屬和非金屬表面覆蓋保護層或裝飾層，塗裝技術的應用範圍覆蓋著生活中的方方面面，小到家電、手機，大到汽車以及大型工程、船舶等，我國塗裝生產線設備自70年代開始不斷發展，特別是改革開放之後發展迅速，據不完全統計，目前我國已有塗裝生產線已達到數千條，且全國每年投資該項目的資金達幾十億人民幣之多，致使塗裝生產線每年以數百條的數量持續增長。
在現今社會，隨著工業技術的迅猛發展，塗裝生產也由手工向工業自動化方向轉換，隨著塗裝生產自動化的普及，目前塗裝生產主要包括噴塗和烘乾兩部分，在烘乾過程中，不僅需要為塗裝產品提供足夠且均勻的溫度以保證塗裝漆膜被烘烤固化；同時，烘乾後排出的高溫煙氣中不僅含量大量的熱能，同時還含有大量的有機揮發物(VOCs)，將高溫煙氣直接排入大氣或者放空燃燒，不僅浪費熱能，而且會汙染環境。
由於烘乾過程需要消耗大量的熱能，成本較高，如何有效的降低塗裝生產中的溫度，減少生產的耗能已經成了目前塗裝行業中最為關心的問題，同時，隨著環保法令對在大氣層中有機揮發物含量的規定越來越嚴格，需要對煙氣進行處理後再排放，導致生產成本不斷升高。
面對國家對高能耗高汙染治理的不斷推進，尤其是面對環保的要求越來越嚴格，一些企業開始對塗裝車間的尾氣進行處理，目前主流的處理方式是將尾氣通過熱氧化爐進行燃燒，能夠有效除去尾氣中的VOCs，避免二次汙染，但是由於VOCs燃燒過程中需要添加輔助燃料，使得生產成本較高。
為收集煙氣中的熱量，目前在烘乾車間的出氣口處安裝換熱器，由於煙氣中的VOCs極容易粘附在換熱管道上，造成換熱設備的堵塞，需要停產清理，不利用設備的長周期運行，會導致生產效率下降；同時換熱器內VOCs長期積累容易在高溫環境下發生爆燃，不利於生產系統的安全運行。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種用於處理塗裝尾氣的系統、方法及帶有該系統的塗裝設備，能夠在不影響生產效率的情況下，有效降低生產耗能和生產成本。
為達到以上目的，本發明採取的技術方案是：
一種用於處理塗裝尾氣的系統，包括除霧裝置、吸附裝置、餘熱回收裝置、冷凝換熱裝置和VOCs回收裝置；所述除霧裝置、吸附裝置、餘熱回收裝置、冷凝換熱裝置順次連接；
所述除霧裝置、吸附裝置、冷凝換熱裝置均與VOCs回收裝置相連接；
所述除霧裝置用於脫除尾氣中的高溼霧狀顆粒；所述吸附裝置用於吸附尾氣中的VOCs、粉塵等顆粒物，所述餘熱回收裝置用於與經過吸附裝置後的塗裝尾氣進行換熱；
所述冷凝換熱裝置用於與經過餘熱回收裝置的塗裝尾氣進行冷凝換熱，同時將換熱得到的熱量導入餘熱回收裝置中，加熱餘熱回收裝置中的換熱介質；
所述VOCs回收裝置用於回收塗裝尾氣經過除霧裝置分離，吸附裝置中脫附、冷凝換熱裝置冷凝淨化後形成的液態VOCs。
在上述技術方案的基礎上，所述餘熱回收裝置、冷凝換熱裝置均用於收集塗裝尾氣的熱量，並作為供熱機構與外部的耗能機構相連接。
在上述技術方案的基礎上，所述餘熱回收裝置為空氣換熱器，所述冷凝換熱裝置為水換熱器。
一種帶有用於處理塗裝尾氣的系統的塗裝設備，所述塗裝設備包括噴塗裝置、烘乾裝置和用於處理塗裝尾氣的系統，所述烘乾裝置包括預熱裝置，所述烘乾裝置的排氣口與除霧裝置相連接。
一種採用用於處理塗裝尾氣的系統處理塗裝尾氣的方法，其特徵在於，包括以下步驟：
將塗裝尾氣通過除霧裝置、吸附裝置後，得到一部分VOCs和初步淨化尾氣，將VOCs導入VOCs回收裝置，將初步淨化尾氣通過餘熱回收裝置進行換熱，得到溫度為100℃～110℃的初步冷卻尾氣；
將初步冷卻尾氣與冷凝換熱裝置進行換熱至溫度低於50℃，得到VOCs和淨化尾氣，將VOCs導入VOCs回收裝置，將淨化尾氣排入大氣。
在上述技術方案的基礎上，所述初步冷卻尾氣的溫度為≤110℃。
在上述技術方案的基礎上，所述初步冷卻尾氣與冷凝換熱裝置進行換熱後，溫度為≤50℃。
在上述技術方案的基礎上，所述淨化尾氣中VOCs的含量低於0.5％。
與現有技術相比，本發明的優點在於：
(1)本發明的一種用於處理塗裝尾氣的系統，包括餘熱回收裝置、冷凝換熱裝置，餘熱回收裝置和冷凝換熱裝置能夠吸收塗裝尾氣中的熱量，並將熱量直接供給加熱塗裝車間的預熱裝置，減少了烘烤固化塗裝漆膜所需要的熱量，相對應現有技術中直接採用電力或者火力加熱塗裝車間，本發明將廢棄尾氣中的熱量進行合理的利用，不僅能夠降低塗裝生產中使用的能耗，節約生產成本，而且能夠避免熱廢氣直接排入大氣中帶來的熱汙染。
(2)本發明的一種用於處理塗裝尾氣的系統，包括除霧裝置、吸附裝置、冷凝換熱裝置和VOCs回收裝置，除霧裝置能夠捕捉分離塗裝尾氣中的VOCs，並將VOCs收集到VOCs回收裝置中，吸附裝置能夠吸附塗裝尾氣中的VOCs，並將VOCs脫附後收集到VOCs回收裝置中，冷凝換熱裝置能冷凝尾氣中的VOCs，並將VOCs收集到VOCs回收裝置中，經除霧裝置、吸附裝置對尾氣實現初步淨化後，尾氣的粘度大大降低低，不會粘附在換熱裝置上，不需要對換熱頻繁清理，使得設備能夠長周期運行，提高生產效率，且有效避免有機物粘附引起的爆炸，提高了系統的安全性。
冷凝換熱裝置使得換熱後的尾氣溫度低於50℃，此時，尾氣中的VOCs經低溫冷凝後形成液態，並被VOCs回收裝置回收，由於VOCs的主要成分為烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等。上述物質經回收後可以作為化工生產的原料進行出售，循環利用、變費為寶，降低塗裝工藝段有對機工質的消耗，能夠降低塗裝生產的成本。
同時，尾氣中的氣態部分為淨化尾氣，淨化尾氣中的VOC含量小於0.5％，符合國家環保的要求，能夠直接排放。
附圖說明
圖1為本發明實施例中用於處理塗裝尾氣的系統的結構示意圖。
圖中：1-除霧裝置，2-吸附裝置，3-餘熱回收裝置，4-冷凝換熱裝置，5-VOCs回收裝置。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。
參見圖1所示，本發明實施例提供一種用於處理塗裝尾氣的系統，包括除霧裝置1、吸附裝置2、餘熱回收裝置3、冷凝換熱裝置4和VOCs回收裝置5；除霧裝置1、吸附裝置2、餘熱回收裝置3和冷凝換熱裝置4順次連接，除霧裝置1、吸附裝置2、冷凝換熱裝置4均與VOCs回收裝置5連接。
除霧裝置1用於脫除尾氣中的高溼霧狀顆粒，吸附裝置2用於吸附VOCs、粉塵等顆粒物。
VOCs回收裝置5用於對塗裝尾氣經過除霧裝置1分離，吸附裝置吸附、冷凝換熱裝置冷凝後形成的液態VOCs進行集中收集，所收集的VOCs可回收利用作為工業原料，變廢為寶，且塗裝尾氣中的VOCs被分離、吸附後，塗裝尾氣的粘度變小，不會粘附在餘熱回收裝置3或冷凝換熱裝置4上，不需要對餘熱回收裝置3或冷凝換熱裝置4頻繁清理，使得設備能夠長周期運行，提高生產效率。
餘熱回收裝置3用於與經過吸附裝置2後的塗裝尾氣進行一次換熱，冷凝換熱裝置4用於與經過餘熱回收裝置3的換熱尾氣進行二次換熱，並使得換熱後的尾氣溫度低於50℃，此時，尾氣中的VOCs降溫冷凝液化，並被VOCs回收裝置5回收，由於VOCs的主要成分為烷類、芳烴類、酯類、醛等有機物，經回收後可以作為化工生產的原料進行出售，循環利用、變費為寶，降低塗裝工藝段有對機工質的消耗，能夠降低塗裝生產的成本。
且淨化後的尾氣中VOCs含量小於0.5％，符合國家環保的要求，能夠直接排放。
本實施例中，餘熱回收裝置3為空氣換熱器，冷凝換熱裝置4為水換熱器；餘熱回收裝置3、冷凝換熱裝置4均可以作為供熱機構與外部的耗能機構相連接。
本發明實施例中，將餘熱回收裝置3、冷凝換熱裝置4換熱後得到的熱量直接為加熱塗裝車間的預熱裝置提供熱量，降低烘烤固化塗裝漆膜所需要的熱量，相對應現有技術中直接採用電力或者火力加熱塗裝車間，本發明將廢棄尾氣中的熱量進行合理的利用，不僅能夠降低塗裝生產中使用的能耗，節約生產成本，而且能夠避免熱廢氣直接排入大氣中帶來的熱汙染。
本發明還提供一種帶有用於處理塗裝尾氣的系統的塗裝設備，塗裝設備包括噴塗裝置、烘乾裝置和用於處理塗裝尾氣的系統，烘乾裝置包括預熱裝置，烘乾裝置的排氣口與除霧裝置1相連接，所述冷凝換熱裝置4、餘熱回收裝置3對預熱裝置中的空氣進行加熱，得到熱空氣，該熱空氣用於烘乾噴塗後的產品。
本發明實施例中用於處理塗裝尾氣的系統，能夠有效處理塗裝設備產生的尾氣，同時，還能夠為烘乾工藝提供熱能，將尾氣中的VOCs集中收集，作為工業原料出售或者循環利用，變廢為寶，有效降低了塗裝設備整體的成本。
本發明提供一種採用上述處理塗裝尾氣的系統處理塗裝尾氣的方法，包括以下步驟：
將塗裝尾氣通過除霧裝置1和吸附裝置2後，除霧裝置1和吸附裝置2能夠分離塗裝尾氣中85％以上的VOCs，得到初步淨化尾氣，將VOCs通入VOCs回收裝置5中，將初步淨化尾氣通過餘熱回收裝置3進行換熱，得到溫度為100℃～110℃的初步冷卻尾氣，本發明實施例中，初步冷卻尾氣的溫度為110℃。
將初步冷卻尾氣通過冷凝換熱裝置4進行換熱至溫度低於≤50℃，本實施例中，初步冷卻尾氣與冷凝換熱裝置4進行換熱後，溫度為50℃，得到淨化尾氣，該溫度下，初步冷卻尾氣中的VOCs被冷凝成液體，進入VOCs回收裝置5中，此時，塗裝尾氣中99.5％以上的VOCs被除去，淨化尾氣中VOC的含量低於0.5％，淨化尾氣排入大氣。
餘熱回收裝置3回收的介質溫度為在110～200℃，為高品位熱量，而冷凝換熱裝置4吸收的是溫度較低的尾氣中的熱量，為低品位熱量，冷凝換熱裝置4所回收的熱熱量補充到餘熱回收裝置3待加熱的介質中進一步提高煙氣換熱效率，因此，冷凝換熱裝置4選用水冷換熱器，本實施例中，預熱裝置進行加熱的介質為熱空氣。
本發明中採用的分段式吸熱快速將尾氣中的熱量吸收，同時得到品質較高的熱量。
本發明不局限於上述實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。