一种应用于汽修业的VOCs处理装置与方法

技术领域

本发明涉及污染气体治理技术领域，具体为一种应用于汽修业的VOCs处理系统与方法，属于环境保护领域。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)有多种定义，在我国，通常是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物。VOCs对人体有很多直接的危害，主要为气味、感官、黏膜刺激和其他系统毒性导致的病态及基因毒性和致癌性。此外，VOCs还能够造成光化学烟雾、O3浓度升高、雾霾天气次数增加等环境问题，间接地影响人体健康。

汽车维修生产过程中产生的废气中，最主要的就是喷漆过程中的VOCs。汽车维修企业在生产过程中，大多对污染物排放没有做到有效控制，只是在喷烤漆房的排气口装有很少的活性炭，其活性炭的使用量和使用的油漆所产生的VOCs量不平衡，使得排放到大气中的废气并不达标。而且如上所述，VOCs对人体和环境的危害巨大，并且汽修4S店数量庞大，所以国家和地方政府都对油漆中VOCs含量和汽车修理行业的VOCs排放越来越重视，出台了越来越严格的限排措施和标准。如何妥善回收与处理VOCs已成为人们研究的焦点问题之一。VOCs的回收技术主要有冷凝法、吸附法、吸收法和膜分离法。根据VOCs的物理和化学性质，选择不同的回收方法或几种方法的组合来回收VOCs中的有机化合物，不仅可以减轻环境污染，还会取得一定的经济效益。

因此有必要针对汽车修理行业VOCs的排放特点，开发一种效果显著并且适用性高的VOCs处理装置与方法。

发明内容

针对汽修行业VOCs排放浓度波动大(喷漆工况VOCs排放浓度约200～300mg/m3，烤漆工况VOCs排放浓度约1000～2000mg/m3的特点)，不连续排放(烤漆工况不通风)，排放温度波动大(20～80℃)等特点，本发明专利提供了一种应用于汽修业的VOCs处理装置与方法，不仅能够减少VOCs的排放，并且能够回收一部分VOCs，具有一定的经济性。

为实现上述目的，本发明设计思路如下：

一种应用于汽修业的VOCs处理装置与方法，技术工艺简单，VOCs去除率高，经济效益较好，很适合中小汽车维修行业处理VOCs废气。为了适应汽车维修行业排放VOCs的特点，并且达到所预期的处理效果，本发明对调漆、磨漆和喷烤漆所产生的VOCs采用不同技术工艺，并组合成系统。

调漆房和磨漆房因为排放的VOCs浓度小、时间短等特点，采用普通风机联合活性炭吸附/脱附塔进行处理就能使排放的废气VOCs含量达标，所需的活性炭也不是很大。

喷烤漆房因为烤漆后排放的废气温度高、浓度范围大(综合喷烤漆来看约为200-2000mg/m3)，在通风口安装风机，然后将废气通过冷凝器，通过调节温度和压力使某些有机物过饱和从而发生凝结作用,使部分VOCs得以净化和回收，具有一定的经济效益。冷凝法对沸点在60℃以下的VOCs,去除率在80％～90％之间。然后再通过燃烧室，燃烧室采用低温催化燃烧，不需要太高的温度，去除率就能达很高。最后，通过燃烧室之后的废气再经过一次冷凝后被活性炭吸附/脱附塔所吸收。

所述的活性炭吸附/脱附塔不仅仅只是吸附，还可实现活性炭脱附。利用低压蒸汽通过活性炭脱附塔对活性炭进行再生，过程中会产生含VOCs的水蒸气，再利用冷凝室/燃烧室等进行如上的回收和处理。活性炭能够在系统中再生，降低成本，减少费用。

优选的，设置两个活性炭吸附/脱附塔，两个活性炭吸附/脱附塔能够自由切换，其中一个活性炭吸附饱和进行再生时，尾气经冷凝和燃烧后可以通过另一个活性炭吸附/脱附塔吸附后再排放，VOCs处理效率高。

优选的，设置两个冷凝器，冷凝器中冷凝的VOCs可以回收利用，并且燃烧室前高浓度的VOCs以及燃烧室后高温废气中的VOCs都能充分回收。

优选的，调漆、磨漆和喷烤漆房的风机后都设置了独立的阀门，并且设立风力单向阀，可以同时使用也可以单独使用。

优选的，燃烧室采用低温催化燃烧，处理效果好，不需要太高的温度。

优选的，利用燃烧室中的余热产生低压蒸汽，再利用低压蒸汽对吸附饱和的活性炭进行再生，可以减少能源的消耗。

鉴于上述设计思路，本发明首先提供了一种应用于汽修业的VOCs处理装置，该装置包括三个子处理装置：调漆房VOCs子处理装置、磨漆房VOCs子处理装置和喷烤漆房VOCs子处理装置，其中：

调漆房VOCs子处理装置：调漆房通风口出气口与风机进气口连接，风机出气口通过阀门与活性炭吸附/脱附塔连接；

磨漆房VOCs子处理装置：磨漆房通风口出气口与风机进气口连接，风机出气口通过阀门与活性炭吸附/脱附塔连接；

喷烤漆房VOCs子处理装置：喷烤漆房与通风口进气口之间设有阀门，通风口出气口与风机进气口连接，风机出气口通过阀门依次连接有第一冷凝室、燃烧室、第二冷凝室，第二冷凝室出气口通过阀门与活性炭吸附/脱附塔连接；第一冷凝室与第二冷凝室均通过阀门与VOCs回收接收器连接。

优选的，所述的三个子处理装置既可以三个同时使用或任意两个同时使用，也可以单独使用，最后统一经活性炭吸附/脱附塔处理后排放。

优选的，该装置还包括低压蒸汽发生器，所述的低压蒸汽发生器通过阀门与活性炭吸附/脱附塔连接。

优选的，所述的活性炭吸附/脱附塔还通过阀门与第一冷凝室进气口连接。

优选的，该装置还包括第二个活性炭吸附/脱附塔，所述的第二个活性炭吸附/脱附塔与各其他部件的连接方式与第一个活性炭吸附/脱附塔的连接方式相同。

本发明还提供了一种应用于汽修业的VOCs处理方法，使用如上所述的应用于汽修业的VOCs处理装置，根据实际使用需要，通过阀门控制，可以三个同时进行或任意两个同时进行，也可以单独进行下列三个环节：

环节1：对调漆房所排放的VOCs采用活性炭吸附法，将调漆房的VOCs通过风机进入活性炭吸附/脱附塔，经活性炭吸附/脱附塔处理后排放；

环节2：对磨漆房所排放的VOCs采用活性炭吸附法，将磨漆房的VOCs通过风机进入活性炭吸附/脱附塔，经活性炭吸附/脱附塔处理后排放；

环节3：对喷烤漆房所排放的VOCs采用冷凝和催化燃烧法,将喷烤漆房的VOCs通过风机依次进入第一冷凝室、燃烧室和第二冷凝室，通过两个冷凝室冷凝的VOCs进入VOCs回收接收器以实现回收利用，以使燃烧室前高浓度的VOCs和燃烧室后低浓度的VOCs都能充分回收；通过第二冷凝室的VOCs进入活性炭吸附/脱附塔，经活性炭吸附/脱附塔处理后排放。

优选的，该方法还包括活性炭再生与再生VOCs的再处理步骤：利用低压蒸汽通过活性炭吸附/脱附塔，对吸附饱和的活性炭进行再生，再生过程中会产生含VOCs的水蒸气，将含VOCs的水蒸气依次通过第一冷凝室、燃烧室和第二冷凝室进行回收和处理，而活性炭则在系统中再生。

优选的，该方法还包括低压蒸汽产生步骤：利用燃烧室中的余热作为热源在低压蒸汽发生器中产生低压蒸汽。

优选的，该方法还包括活性炭吸附/脱附塔的更换步骤：设置两个活性炭吸附/脱附塔，一个活性炭吸附/脱附塔饱和时可以通过阀门切换到另一个吸附/脱附塔，不会对生产进度造成影响。

优选的，该方法还包括活性炭吸附/脱附塔的联合使用步骤：当其中一个活性炭吸附/脱附塔饱和进行再生时，尾气经冷凝室和燃烧室处理后还可以通过另一个活性炭吸附/脱附塔吸附后再排放，提高VOCs处理效率。

综上所述，本发明具备以下有益效果：

(1)VOCs处理效率高，并且能够回收一定量的VOCs，具有经济性；

(2)活性炭吸附塔中的活性炭能够在系统中再生，并且使用的热量是燃烧室的余热，做到余热利用，而活性炭能够循环使用，也降低了成本，减少了费用。

附图说明

图1：VOCs处理装置的整体结构，其中：1：调漆房；2：磨漆房；3：喷烤漆房；41,42,43：通风口；51,52,53：风机；11：阀门；6：第一冷凝室；7：燃烧室；8：第二冷凝室；91：活性炭吸附/脱附塔；92：第二活性炭吸附/脱附塔；10：低压蒸汽发生器；61：VOCs回收接收器；62：废水接收器。

图2：调漆房VOCs处理工艺流程图。

图3：磨漆房VOCs处理工艺流程图。

图4：喷烤漆房VOCs处理工艺流程图。

图5：磨漆房和喷烤漆房VOCs同时处理工艺流程图。

图6：活性炭再生与再生VOCs的再处理工艺流程图。

图7：两个活性炭吸附/脱附塔联合使用时的活性炭再生与再生VOCs的再处理工艺流程图。

图8：三个子处理装置同时使用以及两个活性炭吸附/脱附塔联合使用工艺流程图(情况一)。

图9：三个子处理装置同时使用以及两个活性炭吸附/脱附塔联合使用工艺流程图(情况二)。

具体实施方式

为了进一步说明本发明专利的目的、具体方案和优点，下面结合附图对本发明中的实施例进行详细、完整的描述。下面所描述的实例不是本专利全部实施例，仅为本发明专利的部分实施例。基于本发明的实施例，本领域的其他技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利所保护的范围。

本发明首先提供了一种应用于汽修业的VOCs处理装置，该装置包括三个子处理装置：调漆房VOCs子处理装置、磨漆房VOCs子处理装置和喷烤漆房VOCs子处理装置，其中：

调漆房VOCs子处理装置：调漆房1通风口41出气口与风机51进气口连接，风机出气口通过阀门11与活性炭吸附/脱附塔91连接；

磨漆房VOCs子处理装置：磨漆房2通风口42出气口与风机52进气口连接，风机出气口通过阀门与活性炭吸附/脱附塔91连接；

喷烤漆房VOCs子处理装置：喷烤漆房3与通风口43进气口之间设有阀门，通风口43出气口与风机53进气口连接，风机53出气口通过阀门依次连接有第一冷凝室6、燃烧室7、第二冷凝室8，第二冷凝室8出气口通过阀门与活性炭吸附/脱附塔91连接；第一冷凝室6与第二冷凝室8均通过阀门与VOCs回收接收器61连接。

所述的三个子处理装置既可以三个同时使用或任意两个同时使用，也可以单独使用，最后统一经活性炭吸附/脱附塔处理后排放。三个子处理装置的具体使用方法将在后续实施例中具体阐述。

该装置还包括低压蒸汽发生器10，所述的低压蒸汽发生器10通过阀门与活性炭吸附/脱附塔91连接。

所述的活性炭吸附/脱附塔91还通过阀门与第一冷凝室6进气口连接。

该装置还包括第二个活性炭吸附/脱附塔92，所述的第二个活性炭吸附/脱附塔92与各其他部件的连接方式与第一个活性炭吸附/脱附塔91的连接方式相同。

本发明还提供了一种应用于汽修业的VOCs处理方法，使用如上所述的应用于汽修业的VOCs处理装置，根据实际使用需要开展调漆房、磨漆房和喷烤漆房的VOCs处理，具体实施例如下：

实施例1：调漆房VOCs处理

如图2所示，对调漆房所排放的VOCs采用活性炭吸附法，将调漆房1的VOCs通过通风口41和风机51进入活性炭吸附/脱附塔91，经活性炭吸附/脱附塔91处理后排放。

实施例2：磨漆房VOCs处理

如图3所示，对磨漆房所排放的VOCs采用活性炭吸附法，将磨漆房2的VOCs通过通风口42和风机52进入活性炭吸附/脱附塔91，经活性炭吸附/脱附塔91处理后排放。

实施例3：喷烤漆房VOCs处理

如图4所示，对喷烤漆房所排放的VOCs采用冷凝和催化燃烧法,将喷烤漆房3的VOCs通过通风口43和风机53依次进入第一冷凝室6、燃烧室7和第二冷凝室8，通过两个冷凝室冷凝的VOCs进入VOCs回收接收器61以实现回收利用，以使燃烧室前高浓度的VOCs和燃烧室后低浓度的VOCs都能充分回收；通过第二冷凝室的VOCs进入活性炭吸附/脱附塔91，经活性炭吸附/脱附塔91处理后排放。

实施例4：磨漆房和喷烤漆房VOCs同时处理

如图5所示，对磨漆房所排放的VOCs采用活性炭吸附法，将磨漆房2的VOCs通过通风口42和风机52进入活性炭吸附/脱附塔91，经活性炭吸附/脱附塔91处理后排放；同时，对喷烤漆房所排放的VOCs采用冷凝和催化燃烧法,将喷烤漆房3的VOCs通过通风口43和风机53依次进入第一冷凝室6、燃烧室7和第二冷凝室8，通过两个冷凝室冷凝的VOCs进入VOCs回收接收器61以实现回收利用，以使燃烧室前高浓度的VOCs和燃烧室后低浓度的VOCs都能充分回收；通过第二冷凝室的VOCs进入活性炭吸附/脱附塔91，经活性炭吸附/脱附塔91处理后排放。

实施例5：活性炭再生与再生VOCs的再处理

如图6所示，利用燃烧室7中的余热作为热源在低压蒸汽发生器10中产生低压蒸汽，利用低压蒸汽通过活性炭吸附/脱附塔91，对吸附饱和的活性炭进行再生，再生过程中会产生含VOCs的水蒸气，将含VOCs的水蒸气依次通过第一冷凝室6、燃烧室7和第二冷凝室8进行回收和处理，通过两个冷凝室冷凝的VOCs进入VOCs回收接收器61以实现回收利用，第一冷凝室6中产生的废水通过废水接收器62回收，通过该过程，活性炭实现再生。

实施例6：两个活性炭吸附/脱附塔联合使用时的活性炭再生与再生VOCs的再处理

如图7所示，利用燃烧室7中的余热作为热源在低压蒸汽发生器10中产生低压蒸汽，利用低压蒸汽通过活性炭吸附/脱附塔91，对吸附饱和的活性炭进行再生，再生过程中会产生含VOCs的水蒸气，将含VOCs的水蒸气依次通过第一冷凝室6、燃烧室7和第二冷凝室8进行回收和处理，通过两个冷凝室冷凝的VOCs进入VOCs回收接收器61以实现回收利用，第一冷凝室6中产生的废水通过废水接收器62回收，通过该过程，活性炭实现再生。第二冷凝室8出口排出的气体，经活性炭吸附/脱附塔92处理后排放。

实施例7：三个子处理装置同时使用以及两个活性炭吸附/脱附塔联合使用

如图8所示，在实施例6的基础上，启动调漆房、磨漆房和喷烤漆房三个VOCs子处理装置。既可以同时实现调漆房、磨漆房和喷烤漆房的VOCs处理，也可以实现活性炭吸附/脱附塔91中活性炭再生与再生VOCs的再处理。

实施例8：三个子处理装置同时使用以及两个活性炭吸附/脱附塔联合使用

如图9所示，在实施例6的基础上，互换活性炭吸附/脱附塔91与92与其他部件的连接。启动调漆房、磨漆房和喷烤漆房三个VOCs子处理装置。既可以同时实现调漆房、磨漆房和喷烤漆房的VOCs处理，也可以实现活性炭吸附/脱附塔92中活性炭再生与再生VOCs的再处理。

本发明专利可以适用于处理汽修业所产生的VOC，根据汽车维修行业不同步骤所排放VOCs的特点所设计，不仅VOCs能达到所预期的处理效果，并且活性炭能够再生，燃烧法所产生的余热也能被应用，具有一定的经济性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本专利进行了详细的说明，对本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。