高温无氧零碳气体燃烧技术在涂装业废气处理应用

高温无氧零碳气体燃烧技术：是杨满锁自2008年以来自主研发的专利技术《VOC强力燃烧设备》，专利号：ZL202010804846.6。本发明专利首次创建燃烧室共振腔热能放大技术，高温燃烧室以腔体中心设置电热元件作为光波、高温能量源，电热元件工作时产生高温与光波，光波与高温在筒体式高温燃烧室内进行光波辐射、高温热能折射放大热功率。光波的作用：光波以辐射方式加热挥发性有机物VOCs，穿透力强、热能在数秒启动不需预热，加速VOCs燃烧。高温的作用：高温热能在电热元件与高温燃烧室腔体之间形成热折射放大，高温以直接传导方式将热能传输给挥发性有机物VOCs，使其得到长时间全方位高温辐射穿透及热接触传导加剧燃烧，促使其快速分解、裂解；光波、热能以电热元件为中心，立体空间全方位折射放大热效应，形成热能量放大。光波、热能量在高温燃烧室内以辐射穿透、折射放大热能效应，将热能的利用效率提升了数十倍，这是本专利的核心技术。

技术功能一、电热元件配合特有的燃烧室材料及形体结构达到饱和辐射、折射放大热力效应，将电力热能发挥到了极致，以此节能。多燃烧室并联结构可以燃烧处理大风量工业废气，配置串联结构的涡流二次燃烧室，延长燃烧分解裂解时间提高效率。技术功能二、锁住高温不随气体外流，温度是能源不可浪费；电能产生的高温与挥发性有机物VOCs燃烧产生的高温聚焦于高温燃烧室与涡流二次燃烧室内被吸收存储，长时间热能保持不随气体外泄防止形成能量损耗，以降低电能消耗。电力热能与挥发性有机物VOCs燃烧生成的热能叠加，长时间聚集在高温燃烧室与涡流二次燃烧室内被存储。实现电热能、挥发性有机物VOCs燃烧产生的热能、燃烧室吸收存储的热能，三种热能释放交替替代部分电能发热，节省电能消耗；技术功能三、设置热交换器进行温度回收循环利用，高温燃烧室、涡流二次燃烧室内温度被长时间锁定，室内高温达到吸收存储饱和状态无法收储时燃烧室内余温才可以随气体外流，余温进入热交换器进行温度释放预热挥发性有机物VOCs，达到余温回收循环再利用，节省电能消耗。整合式系统性对挥发性有机物VOCs工业废气进行的高温燃烧分解裂解处理，达到更加清洁的气体排放标准。工业废气燃烧治污设备应以高安全性、低耗能、低运维、无二次污染物(固废、气废)产生，是广泛应用的基础，治污设备的高效能是政策法规的规范要求，低耗能为企业治污提供保障，以此确保治污技术装备的优越性能。

本专利技术攻克了电能发热成本高的世界性难题。“因为电能发热燃烧工业废气治污费用要高于化石燃料燃烧，在未能攻克电能发热成本高的世界性难题的情况下，所以世界各国持续研发蓄热式燃烧、低氧燃烧、全氧燃烧等技术，以此提高化石燃料燃烧热能的利用效率，降低化石燃料燃烧产生的温室气体排放及燃烧费用高的难题”。本专利技术首次实现电能高温燃烧工业废气治污费用低于现今世界现有的化石燃料燃烧、焚烧工业废气治污费用，奠定了清洁电能作为治污能源的基础，为治污设备的能源转型提供了技术保障。该专利技术完全以电能发热获取高温，电能发热无需助氧、不产生二氧化碳等温室气体及排放，所以被誉为：高温无氧零碳气体燃烧技术，达到了高温燃烧工业废气治污设备自身不产生二次污染物的新标准。

VOC强力燃烧设备：攻克了电能发热成本高的世界性难题，为企业治污的低耗能奠定了技术基础，实实在在的为企业治污减轻了负担，助力企业发展，治污设备的低耗能可促使企业提高爱护保护生态环境的意愿，承担应有的社会责任，以此能够更好的保护生态环境。

VOC强力燃烧设备针对小风量、高浓度工业废气进行了专业技术研发，实现了治污设备的小型化，满足治污标准要求的条件下使设备小型化，其优点：减少设备制造原材料的用量，以此降低设备投资而减少企业购置成本，降低企业在设备上的投资，更有助于治污设备的普遍推广应用。

VOC强力燃烧设备：以清洁电能获取高温，当今世界清洁电能获取技术已形成多样化，并且清洁发电技术更加成熟，清洁电能发电量再逐年攀升，可再生能源发电技术：如光伏发电、风力发电、水力发电、光热发电等获取清洁电能技术、核能发电技术等，逐步替代传统的燃烧化石燃料发电技术，以减少因化石燃料燃烧产生的温室气体排放。可再生清洁电能的充沛有助于电力治污设备的广泛推广应用。VOC强力燃烧设备利用清洁电能获取高温，其低能耗、零排放、低运维费用、高安全性能，能成为世界上主流的高温燃烧处理工业废气的技术装备。治污技术装备清洁能源转型大势所趋。

VOC强力燃烧设备在工业涂装业的实际应用，涂装工艺在机械制造、家电生产、木器家具加工制造、汽车、飞机制造等诸多产业都需要表层涂装的保护。通过涂料覆盖物体表面，防止光、雨、露及各种介质的侵蚀，延长金属、木材、塑料等材料的使用寿命。涂装的作用：赋予物体美丽的外观，具有色彩、光泽与平滑性、提升视觉舒适度，具备防水、防污、防火、隐身、杀菌等特性，涂装工业的广泛应用必然要有专业治污技术装备的保驾护航。

涂装材料：如醇酸漆、聚氨酯漆、丙烯酸漆、氯化橡胶漆等常用种类。醇酸漆：该树脂通过酯化反应合成，涉及多元醇(甘油、季戊四醇)、多元酸(邻苯二甲酸酐)、树脂酸、植物油、燃料、催干剂、溶剂(二甲苯)、助剂等诸多原料生产而成。醇酸漆在涂装使用过程中能释放多种污染物，主要包括挥发性有机物(VOCs)和有害化学物质；溶剂类污染物、重金属类、粉尘颗粒物等具有毒性及致敏性。多元醇〔polyhydric alcohols〕：甘油加热至400℃以上，可达到燃烧条件，含有燃烧依赖引燃温度。甘油(C₃H₈O₃)完全燃烧，其碳元素全部转化为二氧化碳(CO₂)，氢元素转化为水(H₂O)。甘油燃烧质量热值约为18.0kJ/g；季戊四醇(C₅H₁₂O₄)：燃点370℃以上，季戊四醇含碳(C)、氢(H₂)、氧(O)元素，在足氧气中充分燃烧分解为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。多元酸：邻苯二甲酸酐(C₈H₄O₃)一种有机化合物，邻苯二甲酸酐引燃温度569℃，高温下充分燃烧时，与氧气反应生成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)；树脂酸(C₂₀H₃₀O₂)引燃温度450℃，高温燃烧分解产生二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。二甲苯(C₈H₁₀)是一种芳香烃，有邻、间、对三种同分异构体，均为无色易燃液体，二甲苯虽属于低毒类化学物质，但短时间内吸入高浓度后，会引起心、肾、肝、肺损害，严重时可治呼吸停止，二甲苯的自燃温度约为528℃，具体自燃温度因异构体而异，二甲苯充分燃烧主要生成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)无害气体。

聚氨酯漆〔polyurethanepaint〕：聚氨酯漆在涂装时会释放大量挥发性有机物VOCs，如二甲苯(C₈H₁₀)等溶剂，这些物质是空气污染和光化学烟雾的成因之一；还会释放甲醛、苯系物等有害物质，这些成分具有强刺激性，对眼睛、呼吸道黏膜造成不适甚至损伤，还会释放异氰酸酯单体(TDI、MDI)具有强刺激性，其对人体健康存在多方面的显著危害，主要通过呼吸引起慢性损伤。高温燃烧处理聚氨酯漆涂装时释放的异氰酸酯单体(TDI、MDI)、挥发性有机物VOCs等污染物适宜温度≥800℃燃烧分解。

丙烯酸漆〔acrylicpaint〕：丙烯酸漆涂装时释放的主要污染物包括挥发性有机物VOCs、苯系物(甲苯(C₇H₈)、二甲苯(C₈H₁₀)等溶剂)具有刺激性气味；丙烯酸单体及其衍生物，其气味刺激眼睛、皮肤和呼吸道；其他溶剂与副产物：酯类(乙酸乙酯)、酮类(丙酮)、芳烃等污染物有损身体健康。挥发性有机物VOCs、苯系物适宜燃烧分解温度≥800℃。

氯化橡胶漆〔Chlorinatedrubber paint〕：氯化橡胶漆在涂装过程中，主要释放污染气体包括：挥发性有机物VOCs及卤代烃类物质。VOCs是主要排放物，氯化橡胶漆以溶剂挥发干燥为主，释放有机溶剂(甲苯、二甲苯等)在涂装时会挥发形成VOCs，这些化合物刺激眼睛、呼吸道、引发头痛等健康问题；卤代烃类物质(如二氯甲烷)这些物质具有毒性，二氯甲烷(CH₂CI₂)燃烧时主要发生氧化反应，产物取决于燃烧条件(如氧气充足和足够高的温度)，完全燃烧时，主要生成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)；漆雾和颗粒物也是重要污染物，喷涂产生的漆雾(固体颗粒)虽非气体，但与VOCs并存，影响空气环境。充分燃烧分解温度≥800℃，时间≥3s以上适宜。

综上所述：将醇酸漆、聚氨酯漆、丙烯酸漆、氯化橡胶漆等多种类漆形进行详细分析涂装生产过程所产生或释放出的污染物的主要成分、危害特性，高温燃烧分解涂装释放出的挥发性有机物VOCs最适宜的温度≥800℃，燃烧分解时间≥3s，以分解裂解成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)排放，保护生态环境。

以企业通用的喷漆、烤漆房为实例：普遍喷漆烤漆房容积约为一百立方米至两百立方米(100m³-200m³)，喷漆房在机械制造厂、家电生产、木器家具加工、汽车维护等企业作为专用于喷漆烤漆设施，也是企业产出挥发性有机物VOCs的主要环节之一。一两百立方米左右容积的喷漆房数量占比较多。喷漆房应配置挥发性有机物VOCs高温燃烧分解治污设备，处理喷漆产生的挥发性有机物VOCs污染物，保护生态环境。喷漆房挥发性有机物VOCs空气置换流量计算：按喷漆房容积计算空气置换流量为常见，但是以喷涂漆溶剂量计算喷漆房内空气置换流量为科学，以空气流量计算治污费用。涂装设备通常有两种喷涂方式：1、以空气喷涂使用喷枪，通过压缩空气雾化漆料；2、无空气喷涂使用高压泵，以高压方式将漆料喷涂到物体表面。喷漆房内需要确保通风以控制溶剂浓度，通常每千克溶剂使用200m³通风量，以保障喷漆时避免爆炸风险。正常喷涂漆料溶剂量在每小时5kg之内，喷漆房内空气置换流量应≥1000m³/小时为益。VOC强力燃烧设备电加热功率设计为15kw，风机3kw，总计：18kw。按电价0.75元kw/h计算，每小时治污费用约；14元。

VOC强力燃烧设备设置废气燃烧温度为≥800℃，燃烧时间≥3秒，对涂装溶剂释放的挥发性有机物VOCs进行高温燃烧分解处理，挥发性有机物VOCs燃烧会产生热能替代部分电能发热，以此又降低了电力消耗，实际应用电力消耗要小于设计功率15kw/h。挥发性有机物VOCs在≥800℃高温作用下持续≥3s的高温充分燃烧分解下，完全生成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)排放到大气中去，达到无害化处理。

挥发性有机物VOCs的生成主要来源于化石燃料燃烧、石油化工(炼油、农药、塑料生产等释放烃类物质)、溶剂生产与使用(油漆、涂料、胶粘剂等释放苯系物、酮类物质)、印刷、油墨、制药、农药生产等释放污染物称为：挥发性有机物VOCs。其共有属性是易燃，采用高温燃烧处理是最有效的技术及方法。高温燃烧处理工业废气挥发性有机物VOCs技术装备应满足达标排放要求，同时要降低治污设备的购置费用，降低治污设备的运行费用、维护费用，提高安全性能等，成为受企业欢迎的治污技术装备，助力环境保护，达到企业盈利与环境保护的双赢。