一种喷蜡废气处理装置及处理方法
技术领域
本发明属于汽车喷蜡废气处理技术领域，尤其涉及一种喷蜡废气处理装置及处理方法。
背景技术
目前在汽车生产过程中，通常需要对汽车底盘进行喷蜡工艺处理，为满足环保要求，喷蜡过程废气处理面临几个问题，第一，现有喷漆废气处理方法无法适用于喷蜡废气处理，不满足环保要求；第二，传统的固气剥离收集工艺难以用于石蜡，且存在堵塞风险；第三，常规的脱附工艺无法满足喷蜡过程中高沸点有机废气的脱附效果，且活性炭寿命低。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明第一方面提供一种汽车喷蜡废气处理装置，包括吸附风机、吸附装置、脱附风机、催化氧化装置、蒸汽发生装置及冷凝换热装置；
所述吸附风机出风端通过第一管道连接所述吸附装置，所述吸附装置出口端还连接用于将吸附后的洁净气体排出的第一管道；
所述脱附风机出风端通过第二管道连接所述吸附装置，所述吸附装置通过第二管道连接所述催化氧化装置，所述催化氧化装置的排放端与所述脱附风机进风端连通；
所述蒸汽发生装置通过第三管道连接所述吸附装置，所述吸附装置通过第三管道连接所述冷凝换热装置。
可选的，位于所述吸附装置进出口端的第一管道上均设置吸附阀，位于所述吸附装置进出口端的第二管道上均设置第一脱附阀，位于所述吸附装置进出口端的第三管道上均设置第二脱附阀。
可选的，所述脱附风机与所述吸附装置之间连接的所述第二管道还连接有补冷风机。
可选的，所述脱附风机出风端还连接有第四管道，所述第四管道上设置排气阀，所述脱附风机与所述吸附装置之间连接的所述第二管道上设置进气阀。
可选的，所述处理装置还包括过滤装置，所述过滤装置与所述吸附风机进风端连通。
可选的，所述过滤装置为三级干式过滤器。
可选的，所述处理装置还包括设置在所述喷蜡室底部的喷淋池和布置在所述喷淋池内的喷淋管道，所述喷淋池两侧设置与其连通的侧室，所述侧室内设置填料层，所述填料层将所述侧室分为上侧室和下侧室，所述喷淋管道的喷淋端延伸至所述上侧室内，所述上侧室连通有风道，进入所述风道的预处理后废气通入所述过滤装置。
可选的，所述处理装置还包括消防装置，所述消防装置通过第五管道连接所述吸附装置，所述第五管道延伸至所述吸附装置内并连接降温喷淋头。
本发明第二方面提供一种汽车喷蜡废气处理方法，所述处理方法包括如下步骤：
将含蜡气流通入吸附装置进行吸附处理后排出；
当所述吸附装置达到吸附饱和状态时，进行脱附-催化燃烧处理：将催化氧化装置燃烧产生的热气流通入所述吸附装置，并将流出所述吸附装置带有机废渣的热气流再次通入所述催化氧化装置进行燃烧处理后排出；
当所述脱附-催化燃烧处理不能满足脱附要求时，进行蒸汽脱附处理：将蒸汽发生装置产生的蒸汽通入所述吸附装置，并将流出所述吸附装置带有机废渣的蒸汽通入冷凝换热装置进行冷凝处理后排出。
可选的，所述将含蜡气流通入吸附装置进行吸附处理后排出之前，还包括：
含蜡气流通过喷蜡室底部的喷淋池，经过水喷淋拦截的石蜡被水流带走；
经所述水喷淋后的含蜡气流通入三级过滤器进行三级过滤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明解决了喷蜡废气中石蜡剥离和高沸点废气脱附的难题，规避使用风险，有效提高的废气处理效果，确保满足环保要求，并且降低了处理成本，兼顾效率和经济性目标；同时通过双级脱附解决高沸点有机废气的脱附效果问题。
附图说明
图1为本发明提供的喷淋池内部结构示意图；
图2为本发明提供的喷蜡室内喷淋池示意图；
图3为本发明提供的汽车喷蜡废气处理装置中吸、脱附处理装置示意图。
附图标记说明
过滤装置1、吸附风机2、止回阀3、吸附总阀4、第一吸附阀5、补冷风机6、补风阀7、进气阀8、排气阀9、烟囱10、催化氧化装置11、脱附风机12、蒸汽发生装置13、消防装置14、自然风风机15、冷凝换热器16、第二吸附阀17、第二热气脱附阀18、第二蒸汽脱附阀19、第一蒸汽脱附阀20、消防阀21、降温喷淋头22、第一热气脱附阀23、喷淋池24、侧室25、风道26、喷淋管道27、填料层28、水泵29、第三热气脱附阀30、吸附装置31。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案加以解释。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供一种汽车喷蜡废气处理装置，包括吸附风机2、吸附装置31、脱附风机12、催化氧化装置11、蒸汽发生装置13及冷凝换热装置16；
所述吸附风机2出风端通过第一管道连接所述吸附装置31，所述吸附装置31出口端还连接用于将吸附后的洁净气体排出的第一管道；
其中吸附装置31可以采用活性炭吸附箱，上述吸附风机2将含蜡气流吸入吸附装置31，吸附装置31能够实现对含蜡气流的高效吸附处理过程，并将吸附后洁净气体排出，其中吸附装置31出口端连接的第一管道可以外接烟囱10，烟囱1用于洁净气体的集中排放；而为了方便控制吸附装置31吸附过程的通断，位于所述吸附装置31进口端的第一管道上可以设置第一吸附阀5，位于所述吸附装置31出口端的第一管道上可以设置第二吸附阀17；同时还可以在靠近吸附风机2端的第一管道设置吸附总阀4和止回阀3，其中的吸附总阀4可以实现对连接多个吸附装置31的第一管道进行总控，而止回阀3可以避免含废蜡渣废气返回至吸附风机2后，对吸附风机2及已经进行过废蜡处理的喷蜡室内造成二次污染。
所述脱附风机12出风端通过第二管道连接所述吸附装置31，所述吸附装置31通过第二管道连接所述催化氧化装置11，所述催化氧化装置11的排放端与所述脱附风机12进风端连通；
上述脱附风机12将催化氧化装置11燃烧产生的热气流吸入吸附装置31，进入吸附装置31内的热气流将已经吸附在活性炭表面的有机溶剂脱附出来，其中的脱附温度优选采用100-120℃，并经过催化氧化装置11进行催化燃烧反应转化生成CO2和水蒸气等无害物质，并放出热量，反应产生的热量回到脱附加热气流中，当脱附达到一定程度时放热跟脱附加热达到平衡，系统在不外加热量的情况下也可完成脱附再生过程；因此为了使得脱附前期尚未达到催化燃烧放热跟脱附所需热平衡时，脱附温度更佳，可以采用外接热源进行加热方式辅助加热，而为了避免脱附温度过高造成的不利影响，还可以在所述脱附风机12与所述吸附装置31之间连接的所述第二管道上外接补冷风机6，用于补充冷风，同时在补冷风机6与第二管道之间设置补风阀7进行控制；
而为了方便控制吸附装置31内热风脱附过程的通断，位于所述吸附装置31进口端的第二管道上可以设置第一热气脱附阀23，位于所述吸附装置31出口端的第二管道上可以设置第二热气脱附阀18，同时还可以在靠近所述催化氧化装置11端的第二管道上设置第三热气脱附阀30；
为了将上述脱附-催化燃烧处理过程结束后产生的洁净热气体排出，所述脱附风机12出风端还连接有第四管道，所述第四管道上设置排气阀9，所述第四管道排出口可以外接至烟囱10，此外，所述脱附风机12与所述吸附装置31之间连接的所述第二管道上还可以设置进气阀8，进气阀8可以实现对连接多个吸附装置31的第二管道进行总控。
所述蒸汽发生装置13通过第三管道连接所述吸附装置31，所述吸附装置31通过第三管道连接所述冷凝换热装置16；
在上述脱附-催化燃烧处理后仍不能满足要求时，启动蒸汽脱附，蒸汽发生装置13将蒸汽送入吸附装置31内，将吸附在活性炭表面的残留有机废渣脱附出来，并随蒸汽一同进入冷凝换热装置16进行冷凝处理，将冷凝形成的废液集中处理；采用集中蒸汽脱附+冷凝析出的方式，能够提高脱附效果，实现延长活性碳寿命和保证脱附效果的目的，同时规避高温脱附的消防风险。
而为了方便控制吸附装置31内蒸汽脱附过程的通断，位于所述吸附装置31进口端的第三管道上可以设置第一蒸汽脱附阀20，位于所述吸附装置31出口端的第三管道上可以设置第二蒸汽脱附阀19。
在一种可实现的方式中，所述处理装置还包括过滤装置1，所述过滤装置1与所述吸附风机2进风端连通；
其中，过滤装置1优选采用三级干式过滤器，分别为初效过滤、中效过滤、高中效过滤；初效过滤器精度达到G4级，过滤精度为对粒径≥5μm的颗粒，过滤效率90％＞E≥70％；初效过滤器安装在过滤器内部，可以采用金属板框式，折装简单、可直接使用高压水枪进行冲洗，可重复使用；中效过滤器精度达到F6级，过滤精度为对粒径≥1μm的颗粒，过滤效率80％＞E≥50％，中效过滤器安装在过滤器内部，可以采用板袋式，折装、清洗方便，可重复使用；高效过滤器精度达到F9级，过滤精度为对粒径≥1μm的颗粒，过滤效率99％＞E≥90％；中效过滤器安装在过滤器内部，可以采用板袋式，折装、清洗方便，可重复使用；经过三级过滤的含蜡废气再通入吸附装置31进行吸附处理，能够有效将含蜡颗粒物滤除，减少吸附装置的净化处理负担。
在一种可实现的方式中，所述处理装置还包括设置在所述喷蜡室底部的喷淋池24和布置在所述喷淋池24内的喷淋管道27，所述喷淋池24两侧设置与其连通的侧室25，所述侧室25内设置填料层28，所述填料层28将所述侧室25分为上侧室和下侧室，所述喷淋管道27的喷淋端延伸至所述上侧室内，所述上侧室连通有风道26，进入所述风道26的预处理后废气通入所述过滤装置1；上述填料层28可以采用波耳环填料；
喷蜡室内的含蜡废气首先可以采用水喷淋拦截的方式进行预处理，喷蜡的气流缓慢通入喷淋池24内，废气进入侧室25后，经过填料层28的过滤向上进入上侧室，位于上侧室内的喷淋管道27便会进行喷淋处理，由于废气从下往上走、水从上往下喷，使得气液充分碰撞，因此通过喷淋能够有效去除大量蜡渣，此时绝大部分蜡渣会被拦截下来，拦截下来的石蜡被水流带至集水池，由于石蜡的密度小，会浮在水面形成蜡层，此时通过隔膜泵便可将其吸走，而隔膜泵的泵口可以设计成浮动型，保证一直吸取的是上层的石蜡，经过隔膜泵吸除上层的石蜡后的预处理水，还可以被循环喷淋泵29送至喷淋管道27进进行喷淋拦截处理，形成预处理水的循环使用；去除大量蜡渣后的废气经过风道26通入过滤装置1进行三级过滤处理。
此外，由冷凝换热装置16冷凝处理得到的废液还可以通入上述喷淋管道27内，用于喷淋处理，使得冷凝处理液得到二次利用。
在一种可实现的方式中，所述处理装置还包括消防装置14，所述消防装置14通过第五管道连接所述吸附装置31，所述第五管道延伸至所述吸附装置31内并连接降温喷淋头22；
该消防装置可以为冷水供应装置，且可以与吸附装置31内温控检测装置配套使用，当吸附装置31内检测到高温，此时，需要将吸附装置31上端和下端的所有吸脱附阀门全部关闭，保证吸附装置31处于密封状态，然后通过降温喷淋头22进行喷淋降温即可，而为了方便单独控制每个吸附装置31上的降温喷淋过程，可以在每个吸附装置31上的第五管道上设置消防阀21。
上述由喷淋池24、过滤装置1及吸附装置31及其配套组件形成的喷蜡废气处理装置的处理流程如下：
1、水喷淋蜡渣过滤：喷蜡VOCs(汽车底盘喷蜡产生，含大量蜡渣)→喷淋池24(喷蜡室底部抽风，喷蜡废气经过水喷淋去掉大量蜡渣)→风道26→过滤装置31(干式过滤器)进行三级过滤；
2、吸附：VOCs(过滤器出)→第一管道→吸附装置31→达标气体→烟囱排放，此过只有第一管道上阀门打开；
3、脱附-催化燃烧处理：当某一个吸附装置31需要脱附时，关闭此吸附装置31上下的吸附阀门(第一吸附阀5和第二吸附阀17)，打开主脱附阀门(第一热气脱附阀23、第二热气脱附阀18、第三热气脱附阀30及进气阀8)，同时关闭排气阀9→干净热空气(催化氧化装置)→吸附装置31→高浓度VOCs空气→燃烧转变二氧化碳和水(催化氧化装置)→关闭进气阀8、打开排气阀9→烟囱10排放；
4、蒸汽辅助脱附：当某一个吸附装置31需要辅助脱附时，关闭此吸附装置31上下的吸附阀门和主脱附阀门，打开辅助脱附阀门(第一蒸汽脱附阀20、第二蒸汽脱附阀19)，蒸汽发生装置13→吸附装置31→高浓度VOCs蒸汽→冷凝换热装置16→高浓度VOCs冷凝水→排放(喷淋池24)。
实施例2
一种汽车喷蜡废气处理方法，所述处理方法包括如下步骤：
将含蜡气流通入吸附装置进行吸附处理后排出；
当所述吸附装置达到吸附饱和状态时，进行脱附-催化燃烧处理：将催化氧化装置燃烧产生的热气流通入所述吸附装置，并将流出所述吸附装置带有机废渣的热气流再次通入所述催化氧化装置进行燃烧处理后排出；
当所述脱附-催化燃烧处理不能满足脱附要求时，进行蒸汽脱附处理：将蒸汽发生装置产生的蒸汽通入所述吸附装置，并将流出所述吸附装置带有机废渣的蒸汽通入冷凝换热装置进行冷凝处理后排出。
在一种可实现的方式中，所述将含蜡气流通入吸附装置进行吸附处理后排出之前，还包括：
含蜡气流通过喷蜡室底部的喷淋池，经过水喷淋拦截的石蜡被水流带走；
经所述水喷淋后的含蜡气流通入三级过滤器进行三级过滤。
本实施例中处理方法为与实施例1中的处理装置对应的处理方法，因此对于该处理方法的具体实施过程不再展开赘述。
下面以一个具体项目验证本发明处理工艺的优势：
项目输入：
本项目拟建设喷蜡室2间，室体规格为长14.0×宽5.5×高5.0m，腊消耗约1800kg/天，年平均风速0.3m/s。
风量核算：
风量V0＝(LP*WP)-(LC*WC)*S*K＝44280m3/h
注：喷蜡室长LP＝14m，喷蜡室体宽WP＝5.5m，风速S＝0.3m/s，车体宽度WC＝3m，车体伸进长度LC＝12m，风量系数K＝1。
采用两台排风机，两台送风机，每台50000m3/h；配备活性碳吸附箱一套，分4+1个吸附箱，各配脱附风机一台，每台风量4000m3/h。设计总风量V＝120000m3/h。
功率核算：
热量Q＝L*(T-T0)*C*ρ＝342727KCAL/h；
功率P＝Q/K*K1＝399Kw
注：冬季温度T0＝-5℃，室体需求温度T＝20℃，空气比热容C＝0.24
KCAL/KG·℃，空气密度ρ＝1.29KG/m3，热量/功率换算K＝860KCAL/h·Kw，功率系数K1＝1。
VOCs浓度核算：
经分析验证，腊占总比例约60％，每天最大耗量约1800kg，腊去除(100％)后有机溶剂余量约720kg；车架上蜡率约为50％，故VOC处理总量为360kg。
末级VOCs总量G＝360kg*(1-P1)(1-P2)(1-P3)(1-P4)＝215.91kg
到活性炭VOC占比X＝G/1800*100％＝12％
注：PN为有机溶剂去除率，其中喷淋去除率P1＝20％，汽水分离器去除率P2＝2％，第一道油气分离器去除率P3＝15％，第二道油气分离器去除率P4＝10％
平均VOCs浓度C＝G*106/120000/t＝149.94mg/m3
注：每日工作时间t＝12h
活性炭核算：
根据作业最大喷量和室体风量设计参数，结合到活性炭VOC占比X，测算得出活性炭体积V＝20m3，重量M＝9T。
活性炭饱和周期：
活性炭饱和时间Ta＝M*S/(C*0.000001(kg/mg)*Q*t)＝5(天)
注：活性炭质量M＝9000kg，VOC总浓度C＝149.94mg/m3，风量Q＝12×104m3/h，生产作业时间t＝12h，平衡保持量S＝12％
集中蒸汽脱附周期：
根据热空气脱附效率(75％)，按四次脱附后进行集中蒸汽脱附设计，则集中蒸汽脱附周期＝Ta+Ta*0.75+Ta*0.752+Ta*0.753＝13.7(天)
综上，本发明专利通过解决喷蜡废气中石蜡剥离和高沸点废气脱附的难题，集成废气处理工艺，有效提高的废气处理效果，确保满足环保要求，并且降低了处理成本，兼顾效率和经济性目标。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。
