摘要：本文针对光伏玻璃深加工生产中VOCs废气成分复杂的特点，通过分析有机废气处理技术，提出了合理的VOCs 废气治理工艺及技术方案，并分析了VOCs废气治理发展趋势，为光伏玻璃深加工行业VOCs废气治理提供了参考方案。
关键词：光伏玻璃；VOCs废气；沸石转轮；蓄热式燃烧；RTO
1 引言
VOCs是挥发性有机化合物的简称，一般指常温、常压下，沸点在50℃～260℃，以蒸气形式存在于空气中的一类挥发性有机物。主要来自于有机化工、石油石化、包装印刷、表面涂装等行业。VOCs成分主要是烷类、芳烃类、酯类、醛类和其它等。VOCs对人体健康和自然环境有很大危害，能够损害人体肝脏、神经系统、血液成分和心血管系统等。
随着我国环境污染防治管理体系的逐步完善，2016年新修订的《大气污染防治法》首次将VOCs纳入了监管范围，从国家层面明确了开展VOCs污染防治工作的重要性。对VOCs治理要求及排放标准要求越来越严格，各个行业的VOCs治理势在必行。
2 光伏玻璃深加工生产中VOCs来源
在光伏玻璃深加工生产中，镀膜工序和丝网印刷工序是产生VOCs废气的两个来源。
2.1 镀膜工序VOCs废气
光伏玻璃是光伏电池组件必不可少的盖板玻璃。为了通过提高光伏玻璃的透光率，从而实现提高光伏电池组件发电功率的要求，目前光伏玻璃深加工行业普遍采用辊涂镀膜的工艺方法，在光伏玻璃表面涂镀一层厚度约120nm的SiO2减反射薄膜来提高玻璃透光率。在辊涂镀膜生产中，所使用的镀膜液中含有大量挥发性有机物，这些有机物成分挥发并排放到大气中形成了VOCs废气。镀膜工序产生的VOCs成分及特性如下：
2.2 丝网印刷工序VOCs废气
对于双玻光伏电池组件，背板也使用光伏玻璃，为了弥补背板玻璃的漏光问题，目前光伏玻璃深加工行业都采用丝网印刷的工艺方法，在背板玻璃表面漏光区域印刷白色高反射涂层。在丝网印刷生产中，所使用的油墨中含有各种挥发性有机物，这些有机物成分挥发并排放到大气中也形成了VOCs废气。丝网印刷工序产生的VOCs成分及特性如下：
3 VOCs废气治理工艺选择
3.1 VOCs废气处理技术特点
针对不同VOCs废气的特点，产生了多种废气治理工艺，主要有活性炭吸附、蓄热式燃烧 (RTO)、催化氧化（CO）、蓄热式催化燃烧（RCO）、沸石转轮吸附浓缩等方法。
随着国家对VOCs排放指标要求越来越严格，单一的处理工艺已经不能满足排放标准要求，目前主流的VOCs处理工艺采用“沸石转轮吸附浓缩+蓄热式氧化燃烧 (RTO)”组合工艺方法。该工艺特别适用于大风量、低浓度有机废气治理，目前在制药、涂装、印刷等行业已经广泛应用。
沸石转轮是该组合系统的关键设备之一，沸石转轮分为吸附区、脱附区和冷却区三个功能区域（面积比为10：1：1），各区域由耐热、耐溶剂的密封材料分隔开来，沸石转轮在各个功能区域内连续运转。吸附风机将大风量、低浓度的有机废气吸附经过沸石转轮，气流中的VOCs成分被沸石分子筛吸附，吸附净化后的洁净气体通过转轮吸附区排出到烟囱。沸石转轮保持1～6r/h不停旋转，将吸附的VOCs转到脱附区域，吸附在沸石转轮上的VOCs被180～220℃的高温热风脱附，脱附出来的高浓度有机废气进入RTO氧化炉燃烧为CO2和 H2O等无害物质，同时释放出热量。为保证较高的吸附效率，需对高温脱附后的转轮进行冷却，脱附后的沸石转轮经过冷却区降温后，旋转至吸附区，完成了吸附→脱附→降温的循环过程。
蓄热式焚烧炉（RTO) 是该组合系统的另一关键设备，采用蜂窝陶瓷蓄热材料和热交换技术，利用760℃～850℃高温氧化燃烧去除VOCs废气。与催化燃烧（CO）、直燃式热氧化炉（TO）相比，具有热效率高、运行成本低、能处理大风量低浓度废气等特点。
目前行业内主要采用的是三床式蓄热氧化炉，废气进入 RTO 的蓄热床，被蓄热陶瓷逐渐加热后进入燃烧室，废气中的 VOCs在燃烧室内高温氧化分解成CO2和 H2O，并放出热量，氧化产生的高温气体流经另一蓄热床蜂窝状陶瓷蓄热体时，与蓄热陶瓷进行热交换，储存热能。蓄热陶瓷被热风加热的同时，被氧化的干净气体温度逐渐降低，RTO出口比进口温升约40～60℃。通过不同蓄热床底部气动阀门的切换，改变废气进入蓄热陶瓷的方向，实现蓄热区与放热区的热量交替转换。三床式 RTO 的热回收效率≥95%，净化效率≥99%。“沸石转轮吸附浓缩+蓄热式氧化燃烧 (RTO)”组合工艺流程如下图：
3.2 VOCs处理方案
沸石转轮并不是对所有的VOCs成分都能处理，对一些不易处理的成分，还需采用其他工艺配合处理。例如镀膜工序的挥发物甲醇，属于极性强成分，转轮不吸附；镀膜工序的硝酸、甲基磺酸等酸性物质容易导致沸石吸附性能退化；丝网印刷工序的挥发物松油醇，容易在沸石转轮细孔内反应并积蓄，不能脱附。所以必须对这些成分进行预处理后才能进入转轮系统。通过对实际生产中VOCs废气成分进行分析，并结合VOCs有机废气处理技术的特点，VOCs 废气治理技术方案如下：
镀膜工序、丝网印刷工序产生的低浓度挥发性有机气体，利用密闭负压收集，经预处理系统去除粉尘、颗粒物及不能被转轮处理的成分后，进入沸石转轮吸附浓缩，吸附的挥发性有机物转至脱附区进行高温脱附，脱附后的高浓度废气进入蓄热式氧化炉燃烧处理，在约800℃高温下将废气中的VOCs成分氧化成CO2和 H2O排出到烟囱。经过沸石转轮吸附后的洁净空气，直接通过烟囱排放。
4 结语
目前行业内各种VOCs治理方法虽然在一定程度上减轻了空气污染，但仍不能有效彻底根除，未来需要研发更加科学合理的VOCs废气治理技术，实现VOCs废气零排放目标。同时要从污染源头进行控制，实施清洁生产，减少生产工艺中VOCs的排放量。生产中使用低污染材料取代高污染材料；改善生产条件，降低有机物的无组织逸散；采用新工艺，减少有机溶剂的用量。通过源头治理，从根本上减少VOCs的排放，降低末端治理负荷。
参考文献
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作者简介
李军海（1981～ ），男，河南安阳人，本科，机械工程师。研究方向：光伏玻璃深加工。
论文作者:李军海,石常青,陈文学
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：废气论文; 蓄热论文; 转轮论文; 玻璃论文; 光伏论文; 成分论文; 工序论文; 《基层建设》2019年第19期论文;