CN108079738B - 应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，包括喷漆阶段废气处理、流平阶段废气处理以及烘干阶段废气处理，所述烘干阶段废气处理：流平完成后，进入烘干阶段，利用换气设备将烘干室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥，处理后的气体回流到烘干室中，形成循环气流；待有机挥发性气体浓度较高且低于爆炸下限25%时，从循环气流中抽取少部分高浓度废气，进行加热、低温催化燃烧形成高温燃烧废气，高温燃烧废气与大部分循环气流热交换后，经冷冻干燥、吸附达标后排至大气中。本发明采用上述方法，能够对废气进行尽可能彻底地处理，最大限度降低排放总量，提高资源利用率，做到真正的节能环保。

Description

应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法

技术领域

本发明属于喷漆烤漆技术领域，具体涉及应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法。

背景技术

喷漆烤漆工艺涉及家具、航空、汽车、船舶、集装箱、五金电器、电子行业等，现有的喷漆烤漆工艺一般在烤漆房内完成，喷漆烤漆过程中会产生大量的漆雾、有机挥发性气体等废气。

现有处理烤漆房内废气一般是通过过滤方式将废气中的颗粒物滤除掉，但是仍然残留很多有害成分就直接排出，有些甚至将烤漆房内废气直接排出而不做任何处理，严重影响周围的生活环境以及大气环境。

现在也有将废气催化燃烧的工艺，大都是将燃烧后的气体直接排放到大气中，以达到净化废气的作用，这种方式虽然能够改善废气，但是不断地释放废气又不断地补入空气，不仅造成热量资源的浪费而能耗巨大，而且排放总量也很大，这些环保工艺不仅不节能甚至还高耗能，无法实现绿色可持续发展目标。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，解决现有喷漆烤漆工艺中对废气的处理不彻底、不完全，造成极大的环境污染以及资源浪费的问题，真正实现超低浓度同时又超低总量的排放，排放总量仅为常规环保工艺合格排放的10%甚至更少，并把本要放弃的热能回收循环利用，做到了节能环保。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：

应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，包括喷漆阶段废气处理、流平阶段废气处理以及烘干阶段废气处理，

喷漆阶段废气处理：将工件放置于喷涂室内进行喷涂，利用换气设备将喷涂室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥、吸附处理，处理后的气体回流到喷涂室中，形成循环气流；

流平阶段废气处理：工件喷漆完成后，进入流平阶段，利用换气设备将流平室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥、吸附处理，处理后的气体回流到流平室中，形成循环气流；

烘干阶段废气处理：流平完成后，进入烘干阶段，利用换气设备将烘干室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥，处理后的气体回流到烘干室中，形成循环气流；待有机挥发性气体浓度低于爆炸下限25%且达到理想催化燃烧水平时，从循环气流中抽取少部分高浓度废气，进行加热、催化燃烧形成高温燃烧废气，高温燃烧废气与大部分循环气流热交换后，经冷冻干燥、吸附达标后排至大气中。

进一步地，作为优选技术方案，所述喷漆阶段废气处理的具体过程为：

步骤1-1：工件在喷涂过程中，喷涂室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤1-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤1-3：将干燥废气送入吸附装置中进行吸附，干燥废气中的有机挥发性成分被吸附装置中的吸附剂吸附掉，得到洁净气体，并将洁净气体送回到喷涂室中；

步骤1-4：重复步骤1-1、步骤1-2、步骤1-3，实现废气的循环处理、洁净气体的循环利用。

进一步地，作为优选技术方案，所述流平阶段废气处理的具体过程为：

步骤2-1：工件在流平过程中，流平室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤2-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤2-3：将干燥废气送入吸附装置中进行吸附，干燥废气中的有机挥发性成分被吸附装置中的吸附剂吸附掉，得到洁净气体，并将洁净气体送回到流平室中；

步骤2-4：重复步骤2-1、步骤2-2、步骤2-3，实现废气的循环处理、洁净气体的循环利用。

进一步地，作为优选技术方案，所述烘干阶段废气处理的具体过程为：

步骤3-1：烘干过程中，烘干室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤3-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤3-3：干燥废气作为循环气，在换气设备的作用下回到烘干室内；

步骤3-4：循环步骤3-1、步骤3-2、步骤3-3，直至循环气中的有机挥发性气体浓度低于爆炸下限25%且达到理想催化燃烧水平时，从循环气流抽取少部分废气，将其送入催化加热器并加热至可催化分解温度，然后将加热后的废气送至催化器内，废气经催化燃烧分解后，得到有害物质已被分解的高温燃烧废气，将高温燃烧废气与循环气进行热交换，循环气体经换热升温后通过换气设备送回至烘干室内，为工件的烘干提供热量；高温燃烧废气与循环气流换热降温后，再经冷冻干燥装置析出液态水，得到常温燃烧废气，最后常温燃烧废气经吸附装置吸附残余有机挥发性气体达标后排至大气中；

步骤3-5：循环步骤3-1~步骤3-4，直至工件完成烘干且循环气体最后经吸附成为洁净气体，烘干工艺结束。

进一步地，作为优选技术方案，所述烘干阶段废气处理还包括脱附步骤：在烘干时，从大气中抽取干净空气，经脱附加热装置加热至可脱附温度后，送入吸附装置的某个或某些需要脱附的吸附单元，脱附得到的高浓度有机挥发性废气经催化加热、催化燃烧形成高温燃烧废气，高温燃烧废气先与参与脱附的干净气体进行热交换，减少脱附气体加热耗电，再与循环气进行热交换，循环气经换热升温后通过换气设备送回至烘干室内，为工件的烘干提供热量；高温燃烧废气经两次换热降温后，再经冷冻干燥装置去除燃烧废气中的水分，得到常温燃烧废气，最后常温燃烧废气经吸附装置吸附残余有机挥发性气体达标后排至大气中。

进一步地，作为优选技术方案，所述吸附装置包括多个独立吸附、独立脱附的吸附单元，吸附剂为高效分子筛。

进一步地，作为优选技术方案，所述步骤3-4中，采用低温催化燃烧工艺，具体过程为：将高浓度有机挥发性气体通过催化加热器加热至可催化分解温度，然后送入催化燃烧器中，高浓度有机挥发性气体在催化燃烧器中以远低于其燃点的温度完成有机挥发性气体的氧化分解，最终分解成二氧化碳和水，并释放出大量的热量。

进一步地，作为优选技术方案，所述换气设备前的风道上以及脱附加热装置的进气口位置均设置有与室外空气连通的补气口，所述吸附装置的出气口位置设置有与室外空气连通的排气口。

进一步地，作为优选技术方案，所述步骤1-2、步骤2-2、步骤3-2中的废气采用冷冻干燥处理，将废气与冷冻干燥装置的冷冻端进行热交换，得到低温干燥废气、饱和液态水，饱和液态水直接排出，而低温干燥废气与冷冻干燥装置的散热端进行热交换，低温干燥废气经热交换升温后变成常温干燥废气。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过换气设备形成循环气流，将喷涂室、流平室、烘干室内的漆雾颗粒等带走、滤除掉，然后通过吸附装置的高效分子筛，将有机挥发性气体吸附，得到较为干净的气体，然后将洁净气体送回到室内中，如此循环，实现喷涂室、流平室、烘干室内废气处理的同时，还实现了洁净气体的循环利用，避免了大量室外空气的进入而影响喷漆烤漆作业，甚至是污染工件的情况发生。

（2）本发明由于喷涂、流平阶段废气处理中均为空气内循环，利用两次过滤拦截颗粒物，并利用高效分子筛吸附有机挥发性气体，确保室内空气洁净，只有少量喷涂压缩空气、作业人员呼吸供气进入室内，因此，只需排放经高效分子筛吸附后的少量气体至大气中，即可保持室内的压力平衡，使这两个步骤做到少量废气合格排放，相对于传统工艺的大排放量，本发明能够有效降低能耗。

（3）本发明通过脱附的方式将吸附装置吸附的有机挥发性气体析出，然后对有机挥发性气体进行催化燃烧分解，从而实现了对有机挥发性气体尽可能彻底的去除，同时使吸附装置能够持续性地提供吸附能力，确保整个工艺持续、高效地进行，并且采用催化燃烧分解废气，在处理废气的基础上，将能耗降低到较低的水平。

（4）本发明通过将高温燃烧废气与循环气进行热交换，并将热交换后的燃烧废气经冷冻降温后送入吸附装置中，经吸附后排到大气中，这样，不仅达到了为烘干室提供热量、提高烘干效率、提高资源利用率的目的，而且对燃烧废气进行了再次吸附，将催化燃烧分解不完全可能导致残留的有机挥发性气体或者其他有害物质做了进一步去除，从而确保最低水平的排放。

（5）本发明不仅对喷涂、流平、烘干过程中产生的废气实现了全密闭式净化处理，实现了废气的循环处理、洁净空气的循环利用，避免了室内漆雾等杂质气体或者单纯引入室外空气对工件造成污染的情况发生，同时，对有机挥发性气体进行催化燃烧分解，释放大量的热量，并将释放的热量用于相关热交换，实现了废气的尽可能彻底处理的同时，更实现了资源的最大化利用，降低了能耗，真正做到了节能环保。

（6）本发明采用冷冻处理方式对废气进行处理，废气一方面在冷冻干燥装置的冷冻端的作用下，通过冷冻低温处理，使废气中的水分与有机挥发性气体很好地实现了分离，得到饱和液态水和低温干燥废气，饱和液态水可直接排出，从而能够尽可能彻底地去除掉废气中夹带的水分，避免整个循环气中的湿度影响喷漆作业以及流平、烘干效果，更能避免吸附装置因为吸水性而降低吸附效率，这是现有工艺无法比拟的。

（7）本发明在烘干阶段将低浓度废气采用内循环方式逐渐提高至高浓度废气，再逐步就地低温催化燃烧排放，并将燃烧热能通过热交换方式回收用于烘干；本发明相较传统工艺，有效解决吸附装置吸附较高温度烘干废气效率较低的技术难题，也直接减少吸附装置在烘干阶段的吸附总量，确保吸附装置在其他阶段的有效使用。

附图说明

图1为本发明的喷涂工艺流程示意图；

图2为本发明的流平工艺流程示意图；

图3为本发明的烘干阶段废气直接催化燃烧分解的工艺流程示意图；

图4为本发明的烘干阶段脱附催化燃烧分解的工艺流程示意图；

图5为本发明的烘干阶段中脱附与废气燃烧的工艺流程图；

图6为本发明的烘干阶段中脱附再生的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，包括喷漆阶段废气处理、流平阶段废气处理以及烘干阶段废气处理，喷漆阶段废气处理：将工件放置于喷涂室内进行喷涂，利用换气设备将喷涂室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥、吸附处理，处理后的气体回流到喷涂室中，形成循环气流；流平阶段废气处理：工件喷漆完成后，进入流平阶段，利用换气设备将流平室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥、吸附处理，处理后的气体回流到流平室中，形成循环气流；烘干阶段废气处理：流平完成后，进入烘干阶段，利用换气设备将烘干室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥，处理后的气体回流到烘干室中，形成循环气流；待有机挥发性气体浓度低于爆炸下限25%且达到理想催化燃烧水平时，这里的理想催化燃烧水平燃烧，从循环气流中抽取少部分高浓度废气，进行加热、低温催化燃烧形成高温燃烧废气，高温燃烧废气与大部分循环气流热交换后，经冷冻干燥、吸附达标后排至大气中。

可以理解的是，上述有机挥发性气体浓度低于爆炸下限25%且达到理想催化燃烧水平，指的是有机挥发性气体浓度低于其爆炸浓度下限25%，使废气的催化燃烧处于一个安全的状态，而理想催化燃烧水平指的是废气具有较高的燃烧价值，一般当废气中有机挥发性气体浓度在5000mg/立方米及以上时，具有较高的燃烧价值，并释放相对可观的热量，最低可以维持自燃所需温度，以减少催化燃烧加热耗电。

如图1所示，具体地，可采用如下方法来实现喷涂阶段废气处理：

步骤1-1：工件在喷涂过程中，喷涂室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤1-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤1-3：将干燥废气送入吸附装置中进行吸附，干燥废气中的有机挥发性成分被吸附装置中的吸附剂吸附掉，得到洁净气体，并将洁净气体送回到喷涂室中；

步骤1-4：重复步骤1-1、步骤1-2、步骤1-3，实现废气的循环处理、洁净气体的循环利用。

在上述喷涂阶段废气处理中，通过形成循环的方式，将喷涂室内的废气带走，并依次通过步骤1-2、1-3进行分别处理，步骤1-2主要用于去除废气中的水分，避免对步骤1-3中吸附装置的吸附剂造成损害，影响吸附效果，同时对于含水量高的水性漆喷涂作业中，去除循环气流中的水分，极大的有利于提高流平、烘干效率，经过步骤1-3处理后的气体基本为干净气体，可直接送回到喷涂室进行再次利用，从而形成废气的循环处理、循环利用。

可以理解的是，由于喷涂室内有操作人员作业，为了保证操作人员专用呼吸供气、喷涂用压缩空气等引入所导致的压力平衡，可在喷涂室设置补气口和排气口，补气口可单独设置过滤结构，防止室外空气带来污染物；排气口设置在吸附装置的出气口位置，并在此设置有机挥发性气体浓度检测装置，当喷涂室内的氧气含量低于正常值后，检测吸附装置出气口位置的有机挥发性气体浓度是否达到排出标准，如果达到了，则排出一部分吸附后的干净气体，并同时通过补气口补入等量的空气，从而确保喷涂室内有较为充足的氧气，同时不会造成喷涂室内的压强失衡。喷涂室内的氧气含量、温度、湿度、有机挥发性气体浓度、压强等均可采用相应的传感检测装置来检测，并实现对补气口和排气口的自动开闭。

可以理解的是，为避免喷涂操作人员在喷漆过程中出现供氧不足或废气超标，本实施例还在喷涂室内安装呼吸供气设施供操作人员专用，室内的压力平衡通过排放等量吸附后的气体来实现，前提是排出的气体达标。

以有机挥发性气体浓度为60mg/立方米左右的废气从烟囱算合格排放为例。上述用于压力平衡的补气气量仅为循环气流量的1/400到1/200，假如1小时的循环气流量为18000立方米，那么抽取来直接催化燃烧的气体量为45至90立方米左右，也就是说，相对于循环气总量来说，每次补充或者排出的气体都极少，其经吸附后合格排放的等量气体中有机挥发性气体总量最多只有0.0054kg。而传统的喷涂工艺，均是大量抽取室外气体来冲淡喷漆废气，按每小时18000立方米废气排放算，一个小时排放的有机挥发性气体总量仍有1.08kg。本发明不仅对废气中的有机挥发性气体进行了吸附处理，同时还进行低温催化燃烧分解，将废气中的有机挥发性气体含量降到了非常低的水平，通过本发明处理后排出的气体中，有机挥发性气体含量远远小于现有的工艺，排放总量则更低。

如图2所示，具体地，本实施例的流平（或称晾干）阶段废气处理的具体过程为：

步骤2-1：工件在流平过程中，流平也称晾干、表干，流平室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤2-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤2-3：将干燥废气送入吸附装置中进行吸附，干燥废气中的有机挥发性成分被吸附装置中的吸附剂吸附掉，得到洁净气体，并将洁净气体送回到流平室中；

步骤2-4：重复步骤2-1、步骤2-2、步骤2-3，实现废气的循环处理、洁净气体的循环利用。

流平指的是被喷漆工件受漆后，在密闭、清洁的、有一定空气流速的遂道内运行10-15分钟，主要目的是将湿漆工件表面的溶剂挥发气体（及水分）在一定时间内挥发掉，挥发气体（及水分）挥发的同时湿漆膜也得以流平，从而保证漆膜的平整度和光泽度，在湿喷工艺中，流平也起到表干的作用，也称表干、晾干，以便达到二度喷漆的质量；流平的作用是使喷漆后喷在材料表面上的漆滴摊平，并使溶剂（及水分）挥发一些，以防止在烘烤时漆膜上出现针孔，因此，流平是优质喷漆、烤漆涂装生产线工艺中的必须环节。

上述流平阶段废气处理与喷涂阶段废气处理类似，先通过换气设备形成循环气流，将流平室内的漆雾颗粒等带走、滤除掉，水分冷凝掉，然后通过吸附装置的吸附剂，将有机挥发性气体吸附，得到较为干净的气体，然后将干净气体送回到流平室中，如此循环，实现流平室内废气处理的同时，还可实现干净气体的循环利用，整个流平过程可做到无污染气体排出，真正做到了环保。另外，由于流平阶段中没有操作人员在流平室内作业，因此，只需要利用吸附剂即可吸附有机挥发性气体，无需补入或者排出空气，真正做到零废气排放。

如图3所示，具体地，本实施例的烘干阶段废气处理的具体过程为：

步骤3-1：烘干过程中，烘干室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤3-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤3-3：干燥废气作为循环气，在换气设备的作用下回到烘干室内；

步骤3-4：循环步骤3-1、步骤3-2、步骤3-3，直至循环气中的有机挥发性气体浓度低于爆炸下限25%且达到理想催化燃烧水平时，从循环气流抽取少部分废气，将其送入催化加热器并加热至可催化分解温度，然后将加热后的废气送至催化器内，废气经催化燃烧分解后，得到有害物质已被分解的高温燃烧废气，将高温燃烧废气与循环气进行热交换，循环气体经换热升温后通过换气设备送回至烘干室内，为工件的烘干提供热量；高温燃烧废气与循环气流换热降温后，再经冷冻干燥装置析出液态水，得到常温燃烧废气，最后常温燃烧废气经吸附装置吸附残余有机挥发性气体达标后排至大气中；

步骤3-5：循环步骤3-1~步骤3-4，直至工件完成烘干且循环气体最后经吸附成为洁净气体，烘干工艺结束。

烘干阶段废气处理还可以进行脱附步骤：如图4在烘干时，从大气中抽取干净空气，经脱附加热装置加热至可脱附温度后，送入吸附装置的某个或某些需要脱附的吸附单元，脱附得到的高浓度有机挥发性废气经催化加热、催化燃烧形成高温燃烧废气，高温燃烧废气先与参与脱附的干净气体进行热交换，减少脱附气体加热耗电，再与循环气进行热交换，循环气经换热升温后通过换气设备送回至烘干室内，为工件的烘干提供热量；高温燃烧废气与循环气流换热降温后，再经冷冻干燥装置析出液态水，得到常温燃烧废气，最后常温燃烧废气经吸附装置吸附残余有机挥发性气体达标后排至大气中。以汽车维修喷漆为例，按行业经验值，一辆轿车整车喷漆、烤漆共产生有机挥发性气体平均总量为4.5kg，通过本发明低温催化燃烧处理后，能产生与45kwh电能相当的热能，这些热量回收后有效利用，可以实现烤漆烘干三分之二的热能需求。

如图6所示，吸附单元完成脱附后，为了实现吸附剂的快速再生，抽取干净空气（不加热）直接送入待完成脱附的吸附单元，干净空气对吸附单元的吸附剂进行降温，吸附剂降温后完成再生。

上述烘干阶段废气处理中，先用红外干燥对工件进行烘干，将烘干产生的有机挥发性气体浓度逐步提高到具有燃烧价值的程度，且浓度低于爆炸下限25%时，然后直接抽取部分循环气送去低温催化燃烧，产生的热能与循环气换热又用于烘干，完成对烘干本身产生的有机挥发性废气的尽可能彻底清除的同时，实现了热能的有效回收利用；这种有机挥发性气体浓度自然浓缩，使烘干废气能立即处理，并能实现热能回收，另外还减少吸附装置的吸附总量，以使吸附装置保持较高的吸附能力，让吸附装置服务能力更强，确保整个工艺持续、高效地进行。

上述烘干阶段废气处理中，通过脱附的方式将吸附装置吸附的有机挥发性气体解析出，然后对有机挥发性气体进行催化燃烧分解，从而实现了对有机挥发性气体的尽可能彻底的清除，同时使吸附装置能够持续性地提供吸附能力，确保整个工艺持续、高效地进行。另外为了实现节能，本实施例采用低温催化加热将高浓度有机挥发性气体加热至可催化燃烧温度，催化燃烧温度一般为350℃以上，而传统燃烧的温度为600℃甚至700℃以上，然后送入到催化燃烧器中分解，得到有机挥发性气体已被分解的高温燃烧废气，并伴随着大量的热量释放，高温燃烧废气的温度在450℃以上，能让催化燃烧器持续维持低温自燃分解，以减小催化加热装置加热耗电；高温燃烧废气并不直接排放或者与循环气混合，而是先与脱附气体进行热交换，由于脱附气体需要的温度为200℃左右，而高温燃烧废气的温度在450℃以上，因此，当高温燃烧废气形成后，当热交换效率足够高时，参与脱附的干净空气基本不需要专门的脱附加热装置来加热，只需要与高温燃烧废气进行热交换，即使换热效率不理想，只能实现部分换热，那么再通过脱附加热器对参与脱附的干净空气进行辅助加热，即可使干净空气达到脱附所需的温度，从而减小脱附加热耗电，减小能耗。上述烘干阶段废气处理不仅实现了废气的彻底分解处理，使得整个工艺无废气排出，而且在处理废气的基础上，将废气转化得到的热能进行了有效地利用，真正实现了废气燃烧热能回收的循环利用，使能耗降低到较低的水平。

上述烘干阶段废气处理中，所有排放到大气中的气体均是通过催化燃烧分解以及吸附处理的，因此，确保了排出的气体均是无害气体，最大限度地实现了环保，真正属于环境友好型。

可以理解的是，上述步骤3-4与脱附是两个独立的工艺，两个工艺可以分时段进行，如图3、图4所示，也可以同时进行，如图5所示，步骤3-4是直接将有机挥发性成分浓度较高且低于爆炸下限25%时的循环气直接抽取后催化燃烧分解，有机挥发性成分浓度较高时相对具有较大的燃烧价值，能够使有机挥发性成分得到分解的同时，释放大量的热量。脱附主要是将吸附单元在喷涂阶段、流平阶段、烘干阶段吸附的有机挥发性气体解析出来，并对其低温催化燃烧分解，做到有害成分的彻底处理，同时进一步地吸附之后再排到大气中，将污染降低到基本可以忽略的程度。

上述抽取用于直接催化燃烧的气体量为循环气流量的1/20到1/10，假如1小时的循环气流量为18000立方米，那么抽取来直接催化燃烧的气体量为1000立方米左右，也就是说，相对于循环气总量来说，每次补充或者排出的气体都不多。通过本发明处理后排出的气体中，有机挥发性气体含量远远小于现有的工艺，排放总量则更低。

可以理解的是，为了确保高浓度有机挥发性气体催化燃烧分解充分，本实施例可实时检测催化燃烧室内的含氧量，当含氧量较低时，不利于催化燃烧反应，可能导致有机挥发性气体分解不充分，因此，当催化燃烧室内的含氧量不足时，通过从室外补入空气的方式引入氧气，以便有机挥发性气体分解充分，同时，从烘干室排放出等量的经吸附装置吸附达标的燃烧废气，确保烘干室内的压力平衡。

可以理解的是，为了更好地实现吸附、脱附，确保整个过程不用停车，本实施例可将吸附装置设置成多个吸附单元，每个吸附单元独立完成吸附、脱附，以两个吸附单元为例，废气进入到吸附装置，其实是分别从两个吸附单元的底部进入到吸附单元内部的吸附床，吸附床的吸附剂将废气中的有机挥发性气体吸附，废气中未被吸附的无害部分则顺利从吸附单元的顶部流出，随着吸附反应的不断进行，吸附剂会逐渐趋于饱和，在吸附剂未饱和前，选择饱和度更高的一个吸附单元开始脱附，即吸附单元的底部不再让进入废气，同时，同一吸附单元的顶部通入脱附热空气，吸附剂开始脱附，并将有机挥发性气体从吸附剂上脱离出来，脱离出来的浓度相对较高的有机挥发性气体从吸附单元底部流出，然后进入催化加热装置中，进行后面的催化燃烧分解；吸附剂脱附完成后经过降温得到再生，紧接着就可以开始吸附，而另一个吸附单元则可开始脱附，从而可实现吸附不间断；同理，如果是吸附装置包括3个、4个、5个甚至更多的吸附单元，则可更好地实现吸附，并有更多的脱附时机选择。另外，为了获得较好的吸附效果，并方便脱附，本实施例可将步骤1-3、步骤2-3中的吸附剂选为高效分子筛，相应地，脱附时则对高效分子筛进行脱附，这里的高效分子筛选用现有的高效分子筛即可。

可以理解的是，在脱附的时候，脱附空气的量的选择可根据吸附装置的规模来定，假如吸附装置包括5个独立的吸附单元，那么在脱附的时候，可选择其中一个吸附剂饱和度最高的吸附单元来脱附即可，剩下的4个吸附单元继续进行吸附工作，此时，我们只需要抽取气量为循环气的五分之一或者更少的干净空气作为脱附气体，抽的气体量与吸附浓缩比有关，与催化燃烧器功能大小以及爆炸隐患关系紧密，一般来说为十分之一左右比较经济且安全可靠，因此，具体抽取多少干净空气来进行脱附，以工程中的实际应用为准。

可以理解的是，上述喷涂室、流平室以及烘干室，可以是同一密闭室或者说同一密闭室的同一区域，也就是说，当对工件进行喷涂作业时，密闭室就叫喷涂室或者喷涂区，而接下来对工件进行流平作业时，该密闭室就叫做流平室或者流平区；当然，喷涂室、流平室以及烘干室也可以是同一密闭室的不同区域，也可以是不同的密闭室。不少行业，喷涂、流平以及烘干均在同一室内完成，甚至是同一区域内完成，也就是说，当工件完成喷涂后，接着进行流平，最后进行烘干，进行这三个工序时，工件不做挪动或者移动。

可以理解的是，上述换气设备可以是风机，还可以是其他使空气形成循环流动的结构，喷涂室、流平室以及烘干室作为密闭室，密闭室的下方作为废气出口，密闭室的上方作为废气处理后的洁净气体的入口，密闭室外整体为一密闭风道，废气的过滤、干燥、吸附在风道内或风道上完成，密闭室与密闭风道形成密闭循环风道，循环气通过风机来实现，各个风道支路的开闭通过阀门来实现，密闭循环风道的进气与出气，通过相应的补气阀、排气阀来实现。传统去除室内废气的方式不外乎就是换气，通过引入大量室外空气来将室内的废气赶走或者抽走，这种方式虽然能够去除废气，但同时也可能引入新的污染气体，因为并不能室外空气就一定是无污染空气，存在污染工件、影响喷漆、烤漆作业的问题，而如果采用大型设备来过滤进入到室内的空气，显然成本又太高。基于此，本实施例在将室内废气处理的同时，只将一部分经催化燃烧并吸附处理后的气体排出，这部分气体只占总气量的十分之一左右甚至更少，排出气体的同时，引入与排出等量的室外干净空气，确保室内压力平衡，少量干净空气的引入也降低工件污染的风险以及引入大量室外空气带来的成本。本实施例在流平阶段基本不排放出气体，同时也不引入室外空气，而在喷涂阶段以及烘干阶段，只有在室内含氧量不足的时候，才会引入一定量的室外空气，这样的少量室外空气可经过一般的净化装置即可，不会过多的增加成本投入。

上述喷涂阶段废气处理、流平阶段废气处理、烘干阶段废气处理中采用的干燥方式有很多，本实施例采用了一种十分巧妙的方式，具体如下：将步骤1-2、步骤2-2、步骤3-2中的废气采用冷冻干燥处理，将废气与冷冻干燥装置的冷冻端进行热交换，得到低温干燥废气、饱和液态水，饱和液态水直接排出，而低温干燥废气与冷冻干燥装置的散热端进行热交换，低温干燥废气经热交换升温后变成室温干燥废气。

采用上述冷冻处理方式，废气一方面在冷冻干燥装置的冷冻端的作用下，通过冷冻低温处理，使废气中的水分与有机挥发性气体很好地实现了分离，得到饱和液态水和低温干燥废气，饱和液态水可直接排出，从而能够相对彻底地去除掉废气中夹带的水分，尤其对于水性漆作业，本实施例通过将冷冻干燥应用于本发明中，很好地带走了室内的水分并予以去除，为实现气体循环利用创造了条件，避免整个循环气中的湿度影响喷漆作业以及流平、烘干效果，这是现有工艺无法比拟的；另一方面，低温干燥废气与冷冻干燥装置的散热端进行热交换，恢复至室温，便于将其直接送入吸附装置中，这样实现了能源的有效利用。

由于高温燃烧废气的温度在450℃以上，高温燃烧废气与脱附气体完成热交换后，仍然还有较高的热量，因此，本实施例可对其做进一步地利用，将高温燃烧废气与参与脱附的干净空气以及循环气分别完成热交换后，再与冷冻干燥后的低温废气进行热交换，实现热能的再一次利用，然后再将燃烧废气冷冻干燥后送入吸附装置中，经吸附后直接排到大气中。

另外，为了进一步确保回到喷涂室或流平室或烘干室的气体中不含有固体颗粒，避免对室内工件造成污染，将洁净气体送回到喷涂室或流平室或烘干室内之前，还包括二次过滤，通过过滤装置，将气体中残存的固体颗粒过滤掉。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：包括喷漆阶段废气处理、流平阶段废气处理以及烘干阶段废气处理，

喷漆阶段废气处理：将工件放置于喷涂室内进行喷涂，利用换气设备将喷涂室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥、吸附处理，处理后的气体回流到喷涂室中，形成循环气流；

流平阶段废气处理：工件喷漆完成后，进入流平阶段，利用换气设备将流平室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥、吸附处理，处理后的气体回流到流平室中，形成循环气流；

烘干阶段废气处理：流平完成后，进入烘干阶段，利用换气设备将烘干室内的废气带走，并对带走的废气进行过滤、干燥，处理后的气体回流到烘干室中，形成循环气流；待有机挥发性气体浓度低于爆炸下限25%且达到理想催化燃烧水平时，从循环气流中抽取少部分高浓度废气，进行加热、催化燃烧形成高温燃烧废气，高温燃烧废气与大部分循环气流热交换后，经冷冻干燥、吸附达标后排至大气中。

2.根据权利要求1所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述喷漆阶段废气处理的具体过程为：

步骤1-1：工件在喷涂过程中，喷涂室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤1-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤1-3：将干燥废气送入吸附装置中进行吸附，干燥废气中的有机挥发性成分被吸附装置中的吸附剂吸附掉，得到洁净气体，并将洁净气体送回到喷涂室中；

步骤1-4：重复步骤1-1、步骤1-2、步骤1-3，实现废气的循环处理、洁净气体的循环利用。

3.根据权利要求1或2所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述流平阶段废气处理的具体过程为：

步骤2-1：工件在流平过程中，流平室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤2-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤2-3：将干燥废气送入吸附装置中进行吸附，干燥废气中的有机挥发性成分被吸附装置中的吸附剂吸附掉，得到洁净气体，并将洁净气体送回到流平室中；

步骤2-4：重复步骤2-1、步骤2-2、步骤2-3，实现废气的循环处理、洁净气体的循环利用。

4.根据权利要求3所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述烘干阶段废气处理的具体过程为：

步骤3-1：烘干过程中，烘干室内的废气在换气设备的作用下，先经过过滤装置，将废气中的漆雾颗粒拦截下来；

步骤3-2：对经过过滤装置的废气进行干燥处理，将废气中的水分去除，得到干燥废气；

步骤3-3：干燥废气作为循环气，在换气设备的作用下回到烘干室内；

步骤3-4：循环步骤3-1、步骤3-2、步骤3-3，直至循环气中的有机挥发性气体浓度低于爆炸下限25%且达到理想催化燃烧水平时，从循环气流抽取少部分废气，将其送入催化加热器并加热至可催化分解温度，然后将加热后的废气送至催化器内，废气经催化燃烧分解后，得到有害物质已被分解的高温燃烧废气，将高温燃烧废气与循环气进行热交换，循环气体经换热升温后通过换气设备送回至烘干室内，为工件的烘干提供热量；高温燃烧废气与循环气流换热降温后，再经冷冻干燥装置析出液态水，得到常温燃烧废气，最后常温燃烧废气经吸附装置吸附残余有机挥发性气体达标后排至大气中；

步骤3-5：循环步骤3-1~步骤3-4，直至工件完成烘干且循环气体最后经吸附成为洁净气体，烘干工艺结束。

5.根据权利要求4所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述烘干阶段废气处理还包括脱附步骤：所述吸附装置包括多个独立吸附、独立脱附的吸附单元，在烘干时，从大气中抽取干净空气，经脱附加热装置加热至可脱附温度后，送入吸附装置需要脱附的吸附单元，脱附得到的高浓度有机挥发性废气经催化加热、催化燃烧形成高温燃烧废气，高温燃烧废气先与参与脱附的干净气体进行热交换，减少脱附气体加热耗电，再与循环气进行热交换，循环气经换热升温后通过换气设备送回至烘干室内，为工件的烘干提供热量；高温燃烧废气经两次换热降温后，再经冷冻干燥装置去除燃烧废气中的水分，得到常温燃烧废气，最后常温燃烧废气经吸附装置吸附残余有机挥发性气体达标后排至大气中。

6.根据权利要求4或5所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述吸附装置中，吸附剂为高效分子筛。

7.根据权利要求4或5所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述步骤3-4中，采用低温催化燃烧工艺，具体过程为：将高浓度有机挥发性气体通过催化加热器加热至可催化分解温度，然后送入催化燃烧器中，高浓度有机挥发性气体在催化燃烧器中以远低于其燃点的温度完成有机挥发性气体的氧化分解，最终分解成二氧化碳和水，并释放出大量的热量。

8.根据权利要求5所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述换气设备前的风道上以及脱附加热装置的进气口位置均设置有与室外空气连通的补气口，所述吸附装置的出气口位置设置有与室外空气连通的排气口。

9.根据权利要求5所述的应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理方法，其特征在于：所述步骤1-2、步骤2-2、步骤3-2中的废气采用冷冻干燥处理，将废气与冷冻干燥装置的冷冻端进行热交换，得到低温干燥废气、饱和液态水，饱和液态水直接排出，而低温干燥废气与冷冻干燥装置的散热端进行热交换，低温干燥废气经热交换升温后变成常温干燥废气。

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