一、项目概况
汽车喷漆烤漆房一般是用来喷涂和烘烤车漆的，是在一个房间里对过滤喷涂对象进行喷涂。喷涂原料由不挥发份和挥发份组成，不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质，挥发份指溶剂和稀释剂(主要以二甲苯为主)，其质量比在10%-50%不等。根据同行业企业类比调查，在喷漆过程中，二甲苯的污染物浓度约为50---300mg/m3。喷漆废气中的有机气体来自溶剂和稀释剂的挥发，有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面，在喷漆和固化过程将全部释放形成有机废气。在喷漆过程挥发的二甲苯废气量约占稀释剂用量的30％，另有70％在烘干过程挥发。喷漆涂装作业中涂料和溶剂雾化后形成的二相悬浮物逸散到周围的空气中，污染了空气，对周边居民的呼吸健康造成了极大的危害。对挥发掉的喷漆废气进行拦截处理，是提高喷漆质量、改善喷漆环境，最终达到环保排放要求的主要方法。
二、标准喷漆房概况
喷漆房外尺寸（长×宽×高）mm：7000×4000×3300
喷漆时，外部空气经过初级过滤网过滤后由风机送到房顶，再经过顶部过滤网二次过滤净化后进入房内。房内空气采用全降式，以0.2-0.3m/s的速度向下流动，使喷漆后的生物球微粒不能在空气中停留，而直接通过底部出风口被排出房外。这样不断地循环转换，使喷漆时房内空气清洁度达98%以上，且送入的空气具有一定的压力，可在车的四周形成一恒定的气流以去除过量的油漆，从而最大限度地保证喷漆的质量。
烤漆时，将风门调至烤漆位置，热风循环，烤房内温度迅速升高到预定干燥温度(55℃—60℃)。风机将外部新鲜空气进行初过滤后，与热能转换器发生热交换后送至烤漆房顶部的气室，再经过第二次过滤净化，热风经过风门的内循环作用，除吸进少量新鲜空气外，绝大部分热空气又被继续加热利用，使得烤漆房内温度逐步升高。当温度达到设定的温度时，燃烧器自动停止；当温度下降到设置温度时，风机和燃烧器又自动开启，使烤漆房内温度保持相对恒定。最后当烤漆时间达到设定的时间时，烤漆房自动关机，烤漆结束。
三、污染物及其危害性
喷涂过程中会产生喷漆生物球，喷漆颗粒随呼吸道进入肺里,危害身体健康,轻者使人感到不适、出现头痛、头昏、恶心、呕吐、食欲不振和精神不集中等症状，重则对人的呼吸系统、循环系统、消化系统和生殖系统造成不同程度的毒害。油漆中含有苯、甲苯、二甲苯等各种有机溶剂，对人体造血机能的危害极大，是诱发再生障碍性贫血和白血病（俗称血癌）的主要原因，还会影响女性生殖能力，导致胎儿先天性缺陷。 其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。 在喷漆过程中，雾状漆颗粒和漆的有机溶剂将从喷漆厂挥发出来，并以机械排风方式排放到喷漆房外，对周围生态环境会造成严重污染和危害。喷漆车间持续释放苯、甲醛等致癌物质，会对附近居民小区造成严重污染，对人体伤害非常大，危及生命。
同时喷漆废气中含有大量的颗粒，具有极强的粘性，悬浮于大气中，是PM2.5的重要来源。
四、设计依据及原则
1、设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》
（2）《环境空气质量标准》 GB3095-1996
（3）《大气污染物综合排放标准》 GB19297-1996
（4）《恶臭污染物排放标准》 GB14554-93
（5）《工业企业厂界噪声标准及其测量方法》 GB12348-12349-90
（6）《工业场所有害因素职业接触限值-化学有害因素》GBZ2.1-2007
（7）《工业企业设计卫生标准》 GBZ2.1-2007
（8）《工业管道工程施工及验收规范》
（9）《低压配电装置及线路设计规范》 GBJ54-83
（10）《工业企业照明及设计规范》GBJ50034-93
（11）《通用用电设备配电规范》 GBJ-50055-93
（12）《建设项目环境保护管理条例》中华人民共和国国务院令第253号1998
1、设计原则
（1）严格执行国家及地方有关环保法规及相关的排放标准，使处理后的废气各项指标达到且优于国家和地方标准。
（2）采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，并且有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
（3）工艺设计与设备选型，能够在生产运行过程中，具有较大的灵活性和调节余地，确保废气达标排放。
（4）在净化设备运行过程中，便于操作管理、便于维修，节省动力消耗和运行费用。
3、工程范围
（1）根据工况，确定管道弯头及设备风阻，选用合适风量风压的低噪声离心风机。
（2）做好设备基础， 电气设备的连接等
五、处理排放标准
国家标准参考《大气污染物综合排放标准》GB19297-1996
污染物 名称 | 最高允许排放速率mg/m3 | 速率kg/h | 无组织限制mg/m3 |
一/二/三类区 |
笨 | 17 | 禁/0.6/0.9 | 0.5 |
甲苯 | 60 | 禁/3.6/5.5 | 0.3 |
二甲苯 | 90 | 禁/1.2/1.8 | 1.5 |
非甲烷总烃 | 150 | 6.3/12/18 | 5.0 |
目前很多省市都没有出台地方标准，故可以参考广东省《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》DB44/814-2010第二时段标准
笨外排浓度低于1mg/m3
甲苯与二甲苯外排浓度低于20mg/m3
总VOCs外排浓度低于40mg/m3
六、处理工艺
◆ 工艺说明：
1、干式生物球过滤净化装置
目前，在欧美发达国家80％的喷漆室均采用干式生物球净化，一个重要原因在于环境保护的综合考虑。此外，干式生物球净化在确保喷漆性能、净化效率、减少二次污染、降低运行成本等也显示了巨大的优越性。
它具有以下优点：
★ 干式净化，无需水，无二次污染、环保节能；
★ 生物球净化效率高，净化效率高达90-99%；
★ 设备运行阻力低、运行能耗低；
★ 设备结构简单，维修保养方便；
★ 干式生物球过滤材料净化效率高、容尘量大、阻燃、阻力小、使用寿命长，可多次重复使用。
2、活性碳废气净化处理装置
活性碳废气净化器是一种干式废气处理设备。由箱体和装填在箱体内的吸附单元组成。根据吸附单元的数量和风量可进行不同规格的组合，活性碳废气净化器选择不同填料可以处理多种不同废气，主要用于油漆等有机废气的净化。对于浓度低于1000mg/m3的废气净化后排放满足GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。本设备为活性碳吸附装置，需要配套活性碳再生系统(采用纳米光催化氧化装置)一起使用。活性碳吸附装置主要优点：吸附效率高、运行成本低、维护方便、能够同时处理多种混合废气。
3、紫外光解有机废气技术
产品技术原理：
紫外光解技术利用UV紫外线光束照射废气如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物，如CO2、H2O等。
技术原理：
（1）UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。
UV＋O2→O-+O＊(活性氧)O+O2→O3(臭氧),众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果。
（2）恶臭气体利用排风设备输入到本净化设备后，净化设备运用高能UV紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，再通过排风管道排出室外。
（3）利用高能UV光束裂解恶臭气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），再通过臭氧进行氧化反应，彻底达到脱臭及杀灭细菌的目的．
4、可调式臭氧发生器技术
描述(略)
解污染物的目的。
◆ 工艺对比
1、处理工艺对比
处理方法 | 定义 | 适用范围 | 特点 |
臭氧技术 | 利用臭氧的强氧化性，破坏恶臭分子结构的原理，轰击废气中恶臭分子，从而裂解恶臭分子，达到脱臭净化的目的。 | 能处理多种臭气充分组成的混合气体，但对高浓度易燃易爆废气，极易引起爆炸。 | 无二次污染 |
紫外光解技术 | 采用高能UV紫外线，在光解净化设备内，裂解氧化恶臭物质分子链，改变物质结构，将高分子污染物质，裂解、氧化成为低分子无害物质，如水和二氧化碳等。 | 能处理氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等高浓度混合气体。 | 净化技术可靠且非常稳定，净化设备无需日常维护，只需接通电源，即可正常工作，运行维护费用极低。 |
生物球吸附法 | 多孔的生物球能快速吸附空气中的油漆颗粒 | 果较好，后期维护成本也小 | 净化率99.9%，运行成本一般 |
活性炭吸附技术 | 利用活性炭的微孔结构产生的引力作用，将分布在气相中的的有机物分子或分子团进行吸附，以达到净化气体的目的 | 初期除臭效率可达80-90%以上，但易饱和，通常和臭氧一起使从而不需更换。 | 净化率90%，投资一般，运行成本高 |
2、生物球处理器与油帘、水帘的对比
| 干式生物球过滤器 | 水（油）帘机 |
净化原理 | 通过排风机的作用,使生物球粒子通过专业生物球过滤材料,利用气流惯性力在材料纤维表面改变方向，降低流速，在重力作用下生物球颗粒沉淀在纤维间隙内。 | 利用水（油）泵通过水（油）管、水（油）帘板及喷水（油）嘴淋洒出的水（油）雾清洗生物球,使利用风机负压的吸引气流生物球与水雾相碰撞，将生物球沉降在水箱内。 |
过滤器特点 | 1.无管道设备堵塞现象； 2.净化效率高，效率为85%-90%；
3.无二次水污染； 4.由于没有水雾，可保证过滤器、管道及主风机不会腐蚀，使用寿命长；
5.同时没有水泵，可降低维修费用 | 1.由于使用水（油）泵，生物球容易黏附于水（油）泵及喷水（油）嘴上引起堵塞；
2.水（油）帘板因沉积生物球会造成水（油）流不连续，净化效率低； 3.喷淋循环水（油）需要经常排放，有二次污染。
4.设备运行中有水（油）雾，使所有设备易腐蚀，使用寿命短，维修费用高。 |
清理 | 只需取下过滤材料拍打，或用吸尘器清理，简单方便 | 1.平时使用需人工清捞，疏通水（油）泵、水（油）管及喷头；2.2-3天进行清捞，工作量大。 |
运行费用按处理风量（为15000m3/h来计算，每天工作8小时) | 1.电费主风机功率3kw，每度电为0.6元则电费E1=3×8×0.6=14.4元/天
2.过滤材料更换费：过滤面积为3m2，每70天更换一次，过滤材料为80元/m2则材料更换费 ×80/70=3.4元/天
3.材料清理人工费每星期清理一次，每次一人清理，时间为半小时，工人人工费为4元/h则清理费E3=4×0.5/7=0.3元/天 则运行费用E=E1+E2+E3=15.1元/天注：以上包括全部费用。 | 1.电费；主风机功率4kw，水（油）泵功率为2.2kw，每度电为1元则电费E1=（4+2.2）×8×1=49.6元/天
2.喷淋水（油）更换费：喷淋水（油）为3m3，每2天更换一次，每吨水（油）为4元/m3则水更换费E2=3×4/2=6/天（油的费用更高，在此不做详细计算）
3.清理人工费：每2天清理一次，每次一人清理，时间为1小时，工人人工费为4元/h则清理费E3=4×1/2=2元/天则运行费用E=E1+E2+E3=53.1元/天。 |
七、工艺流程图及说明
整套机的规格为：1800*600*1800（MM）
1、处理工艺选定
综上所述，所有方法均有优缺点，一个好的处理工艺必须集众所长，避其所短，成本低，高效使用，低能耗，易操作。
实践证明，单独采用任何一种方法都不能达到高效处理目标，因此，本方案选用组合处理工艺，以到达最佳、高效的处理效果。
根据喷漆废气的特点及环保要求，拟采用隔离工艺（干式机械除雾过滤器）加活性炭吸附工艺对其进行治理。
喷漆生物球和臭氧气体一起通过干式生物球过滤器多重逐渐加密的生物填料材料，生物球粒子在拦截、碰撞、吸收等作用下容纳在材料中，未被拦截处理的废气最终经过活性炭吸附塔的吸附处理，除掉臭味，吸附部分有机废气，最终达标排放。
八、技术及主要设备简介
汽车喷漆房在对汽车进行维修喷漆处理的时候，液态胶黏剂和稀释剂在气压作用下行成雾化的粉尘颗粒及挥发性三苯类物质，产生的生物球浓度高，粒径小，绝大部分在10μm以下，若未经预处理，将很快堵塞活性炭微孔，活性炭的微孔一般为几十纳米，远小于生物球粒径，容易使活性炭失效。喷漆废气经过干式生物球过滤器的拦截处理后，废气中的细小微尘、未凝固的油漆颗粒及少量的有机废气被过滤器吸收，确保废气中粉尘颗粒物大部分被拦截去除，再进入活性炭吸附床，有机废气通过活性炭吸附床时被活性炭吸附，被净化后的干净气体通过排风管道抽排到大气中。
该法净化效率可达95%以上，达标排放，大大的改善了大气环境，减少了对周边环境的污染。
1、主要设备
（1）生物球过滤器
喷枪工作时，喷雾飞扬，生物球颗粒微小，粒度大，易粘附在物质表面，部分生物球被气液带走，经过干式生物球过滤器的拦截，可隔除90%以上的漆尘，又保证风压损失最小，确保下一工序活性炭的使用效率及延长使用周期，从而降低成本，生物球过滤器的进气端可以设置波纹板预过滤。
（2）活性炭吸附塔
活性炭吸附塔，它适用于大流量低浓度的有机废气，活性炭采用TF高效蜂窝状活性炭，比表面积（吸附面积）高达500-1500m3/g，比表面积大，因而具有很高的表面活性和吸附能力，排出的低浓度有机废气被吸附在活性炭表面上，达到净化的目的。
（3）离心风机
风机选用4-72 3.0KW的离心风机。
2、工艺特点
工业隔离加活性炭吸附可以有效地提高处理效率，减少活性炭吸附压力，降低设备运行成本。
九、废气的风量及污染物浓度
风机风量按15000m3/h计算，污染物浓度具有不确定性，没有详细的数值，只能根据经验来确定。在喷漆过程中，二甲苯的污染物浓度约为50---300mg/m3。
十、设计参数
1、风管管口径
喷漆废气经过风管进行收集，然后再进入废气净化系统，经净化处理后达标排放，取主风管内的风速为12m/s，则主风管截面积为0.25m2，管道设计为L×W=500mm×500mm的方管。
2、干式生物球过滤器
干式生物球过滤器采用管道式设计，方便更换滤料由钢网、滤料组成。
外形主体设计为箱体结构，与活性炭吸附塔相通，材质为不锈钢材质。
材料性能参数如下：
产品名称 | 直径 | 数量 | 过滤效率 |
生物球滤料 | 5mm | 1500 | ＞85% |
3、活性炭吸附塔
（1）活性炭
煤柱状活性炭具有较大比表面积，吸附容量大，微孔结构，在空气污染治理领域中普遍应用，选用活性炭吸附法即废气与具有打表面积的多孔性的活性炭接触，废气中的污染物被吸附，使其与空气混合物分离而起到净化作用。
查有关资料，笨分子的临界直径为6.8AO，甲苯分子的临界直径为6.7AO，参照同行业的经验，活性炭对甲苯的吸附率取60%
依据《大气控制原理》，活性炭最佳吸附过滤风速为0.3—0.6m/s，本方案取0.3m/s
4、风机的选定
风压由管道压降△P0、干式生物球处理器风阻△P1、活性炭吸附塔风阻△P2组成。
△P0=由管道长度确定+弯头阻力+进出口
注：根据工况确定，但一般不会超过100Pa
P总=△P0+△P1+△P2=300pa+300Pa+300Pa=900Pa（最大风压）
则风机选用4-72 3.0KW
