Очистка выхлопных газов в цехе распыления

Когда говорят про очистку выхлопных газов в окрасочном цеху, многие сразу представляют себе огромные циклонные батареи или дорогущие скрубберы. Но на деле, если брать именно цех распыления, там история тоньше. Основная загвоздка — не просто пыль, а взвесь лака, краски, растворителей, причем частицы часто субмикронные, липкие. Многие ошибочно думают, что достаточно поставить обычный рукавный фильтр — и дело сделано. На практике же такие фильтры быстро забиваются, теряют эффективность, а летучие органические соединения (ЛОС) они вообще не улавливают. Вот с этого и начнем.

Что на самом деле нужно улавливать в окрасочной камере

Если разложить по полочкам, то выбросы из цеха распыления — это смесь. Твердая фаза: частицы краски, не осевшие на изделие. Жидкая фаза: аэрозоль из растворителей. И газовая фаза: те самые ЛОС, которые испаряются уже после распыления. Многие системы проектируют, делая упор только на твердую фазу, а про газовую забывают. А между тем, именно ЛОС часто становятся причиной проблем с экологическими нормативами и запахом на территории.

В одном из проектов лет пять назад мы столкнулись как раз с этим. Поставили хорошую систему фильтрации на основе картриджных фильтров тонкой очистки. По пыли — результат отличный. Но заказчик через месяц жалуется: запах остался, датчики на границе санитарной зоны показывают превышение по органике. Пришлось разбираться. Оказалось, что при температуре в цехе 22-24°C испарение растворителей из уже осевшего на фильтре аэрозоля продолжалось, и эти пары просто проходили сквозь фильтрующий материал. Пришлось дорабатывать.

Отсюда вывод: система должна быть комбинированной. Первая ступень — улавливание капель и крупных частиц, часто мокрые завесы или циклон-каплеуловитель. Вторая — тонкая фильтрация аэрозоля. И третья, которую часто игнорируют, — доочистка газовой фазы, например, с помощью адсорбции на активированном угле или каталитического дожигания. Без этого комплексного подхода эффективность всей системы очистки выхлопных газов будет неполной.

Типичные ошибки при проектировании и выборе оборудования

Самая частая ошибка — неправильный расчет объема воздуха. Берут паспортную производительность окрасочных кабин, суммируют и накидывают ?запас?. Но не учитывают подсосы, сопротивление сети после фильтра, реальную работу вытяжных зонтов. В итоге вентилятор не тянет, в кабине возникает обратный поток, краска оседает не там где нужно. Видел объекты, где из-за этого маляры работали фактически в облаке тумана, хотя фильтры на выходе были почти идеально чистые — весь ?груз? оставался в цехе.

Еще один момент — выбор фильтрующего материала для второй ступени. Для липких аэрозолей классические нетканые материалы из полиэстера не всегда подходят. Они быстро ?слепляются?. Есть специальные материалы с антиадгезионной пропиткой, например, на основе PTFE. Они дороже, но их реже нужно менять, и сопротивление растет медленнее. В свое время мы экспериментировали с разными вариантами, вплоть до бумажных фильтров с масляной пропиткой (старая школа). Сейчас, пожалуй, оптимальны синтетические материалы с гладкой поверхностью.

И конечно, недооценка обслуживания. Любая, даже самая продвинутая система, требует внимания. Датчиры перепада давления на фильтрах, регламентная замена адсорбента, очистка каплеуловителей. Если этого нет, через полгода система существует только на бумаге. У одной известной компании, которая как раз предлагает комплексные решения, в том числе и для окрасочных производств — ООО Аньцю Кэхуа окружающая технология (их сайт — https://www.khhj.ru) — в описании их оборудования как раз виден акцент на комплектность. Они пишут, что разрабатывают полные комплекты для очистки воздуха, удаления пыли. Это важный подход, потому что одно дело — продать фильтр, и другое — спроектировать систему, где все компоненты, от вытяжки до вентилятора и системы управления, подобраны друг под друга.

Практический кейс: интеграция адсорбционной ступени

Вернемся к той истории с запахом. После диагностики стало ясно, что нужна ступень доочистки от ЛОС. Каталитическое дожигание отпало — у заказчика не было готовности к высоким эксплуатационным расходам на газ. Остановились на адсорбции на активированном угле. Но и здесь не все просто.

Во-первых, уголь нужно защитить от попадания аэрозоля и пыли, иначе его поры быстро забиваются, и он перестает работать. Пришлось ставить дополнительный, уже чисто полиэстеровый, предфильтр после картриджных фильтров. Во-вторых, важен тип угля. Для смеси растворителей (сложные эфиры, кетоны, ароматические углеводороды) нужен уголь с определенным распределением пор, часто импрегнированный. Мы взяли уголь на основе скорлупы кокоса, с добавками.

Самая большая головная боль — определение времени насыщения. Теоретические расчеты давали от 3 до 6 месяцев. По факту, из-за колебаний в производстве (разные краски, разная интенсивность работы) первый блок насыстился за 2 месяца. Хорошо, что сделали два параллельных адсорбера с запасом и возможностью переключения. Это тот случай, когда теория сильно расходится с практикой очистки выхлопных газов в реальном цеху.

В итоге система заработала. Запах ушел, замеры на выходе стали в норме. Но стоимость обслуживания (замена угля, утилизация) оказалась существенной статьей расходов для цеха. Это к вопросу о том, что экология — это не разовые капитальные вложения, а постоянные операционные затраты.

Взгляд на современные тенденции и материалы

Сейчас много говорят о системах с регенерацией, например, RTO (регенеративные термические окислители). Для крупных окрасочных линий, с постоянным и большим объемом выбросов, это может быть экономически оправдано. Но для среднего или мелкого цеха распыления, который работает на разных заказах, с простоями, — это часто избыточно. Высокие температуры, сложная автоматика, необходимость подогрева на старте.

Более перспективным для таких условий мне видится развитие адсорбционно-десорбционных систем с рекуперацией растворителей. То есть не просто улавливать ЛОС на угле и потом его утилизировать, а десорбировать их паром, конденсировать и возвращать в производство. Экономика сразу меняется. Но тут есть свои технологические барьеры: чистота recovered solvent, энергозатраты на десорбцию. Пока что это скорее нишевые решения.

Из конкретных продуктов на рынке, помимо уже упомянутой компании, стоит смотреть на готовые модульные решения. Например, агрегат, который объединяет в одном корпусе каплеуловитель, картриджный фильтр и слой адсорбента. Это упрощает монтаж и занимает меньше места. Но при выборе такого ?все-в-одном? нужно очень внимательно смотреть на качество исполнения кассет, доступность для замены. Видел модули, где чтобы поменять уголь, нужно было практически разбирать половину установки — это непрактично.

Итоговые соображения и рекомендации

Итак, если резюмировать опыт по теме очистки выхлопных газов в цехе распыления. Первое — не существует универсального ?фильтра для краски?. Нужен анализ состава красок, режима работы цеха, требований к нормативам на выходе. Второе — проектировать систему нужно с запасом по производительности, но и с умом, чтобы не переплачивать за избыточную мощность вентиляторов и нагревателей.

Третье, и, пожалуй, самое важное — закладывать стоимость обслуживания и утилизации отходов (отработанные фильтры, уголь, шлам из мокрых систем) в бюджет проекта сразу. Иначе через год система будет заброшена. И четвертое — не стесняться делать пилотные испытания. Если есть возможность, взять в аренду или поставить на испытания модуль фильтрации на месяц, замерять его работу в реальных условиях. Это сэкономит массу средств и нервов впоследствии.

Что касается компаний-поставщиков, то стоит обращать внимание не только на каталог, но и на наличие инжиниринговой поддержки. Готов ли их инженер приехать, посмотреть на цех, взять пробы воздуха? Есть ли у них лаборатория для анализа фильтрующих материалов? Например, на сайте ООО Аньцю Кэхуа окружающая технология видно, что они позиционируют себя как разработчик комплектов оборудования. Для серьезного проекта это лучше, чем просто торговец железом. Но в любом случае, окончательное решение должно основываться на детальном технико-коммерческом предложении с ясными гарантиями и регламентом обслуживания. В этом деле мелочей не бывает.