隨著全球環(huán)保法規(guī)的完善，汽車制造業(yè)面臨嚴(yán)峻的減排壓力。蓄熱式熱氧化技術(shù)（RTO）因高效、節(jié)能特性，成為汽車行業(yè)廢氣處理的核心工藝。但是，RTO在應(yīng)對(duì)廢氣成分波動(dòng)、設(shè)備腐蝕等問(wèn)題中仍面臨挑戰(zhàn)。

本文基于RTO技術(shù)對(duì)汽車制造行業(yè)廢氣處理效率的提升進(jìn)行分析，為汽車行業(yè)帶來(lái)科學(xué)的廢氣治理參考。RTO技術(shù)應(yīng)向智能化、模塊化方向發(fā)展，不斷適應(yīng)更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

1、優(yōu)化多級(jí)蓄熱體結(jié)構(gòu)

針對(duì)汽車涂裝、焊接工序帶來(lái)的苯系物、酯類等復(fù)雜VOCs，采取蜂窩陶瓷與板式陶瓷復(fù)合蓄熱體設(shè)計(jì)方案，調(diào)整材料配比與結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行熱能回收。

實(shí)際操作中，選擇熱穩(wěn)定性優(yōu)的堇青石材質(zhì)蜂窩陶瓷作為主體結(jié)構(gòu)，它規(guī)則的孔道設(shè)計(jì)下氣流分布均勻。同時(shí)，輔以抗熱震性能好的板式陶瓷進(jìn)行補(bǔ)充，重要部位構(gòu)成梯度溫度場(chǎng)。蓄熱室內(nèi)部施加分層填充，上層布置孔徑大的蜂窩陶瓷，抵御高濃度廢氣沖擊，中層選擇中等孔徑材料過(guò)渡緩沖，下層配置致密型板式陶瓷儲(chǔ)存熱能。組合結(jié)構(gòu)方式下控制精確，保持每層材料孔隙率及熱容參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)適應(yīng)廢氣濃度波動(dòng)范圍。

運(yùn)行中，檢測(cè)到廢氣濃度升高，大孔徑層快速吸收熱量并減緩氣流速度；濃度降低時(shí)，致密層維持穩(wěn)定蓄熱能力。結(jié)合智能溫控系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣流分配比例，保證熱回收率穩(wěn)定在95%以上，把輔助燃料消耗維持在總能耗5%以內(nèi)。

為強(qiáng)化提升效能，在陶瓷表面涂覆納米級(jí)氧化鋁涂層，不但增加有效換熱面積，而且避免有機(jī)物附著而降低性能。定期采用脈沖反吹技術(shù)清除積塵，維持孔隙暢通性，確保系統(tǒng)長(zhǎng)期保持理想工作狀態(tài)。

2、智能控制動(dòng)態(tài)閥門系統(tǒng)

汽車制造廢氣處理中，利用PLC控制系統(tǒng)同線上氣相色譜儀聯(lián)動(dòng)，精準(zhǔn)調(diào)控RTO進(jìn)氣閥門。

系統(tǒng)首先形成電泳烘干、面漆噴涂等不同工序廢氣排放特征數(shù)據(jù)庫(kù)，融合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)VOCs濃度、流量參數(shù)，借助模糊PID算法動(dòng)態(tài)計(jì)算最理想閥門動(dòng)作參數(shù)。電泳烘干線處在生產(chǎn)高峰期，系統(tǒng)自動(dòng)把閥門切換周期從常規(guī)90秒縮短到60秒，同時(shí)把進(jìn)氣閥開(kāi)度提升到15%-20%，保證高濃度廢氣快速進(jìn)入燃燒室。夜間維修或面漆線換色間隙等低負(fù)荷工藝，智能延長(zhǎng)切換周期至120秒，并相應(yīng)減小閥開(kāi)度到標(biāo)準(zhǔn)值70%。

為應(yīng)對(duì)汽車生產(chǎn)特有間歇性排風(fēng)情況，閥門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中加裝伺服定位模塊，使閥板在0.5秒內(nèi)完成0-100%精確開(kāi)合，防止傳統(tǒng)氣動(dòng)閥門滯后問(wèn)題發(fā)生。

此外，進(jìn)氣總管設(shè)置緩沖腔體，配合差壓傳感器校正氣流分布，檢測(cè)到某支路濃度突增時(shí)，立即調(diào)節(jié)分區(qū)閥門開(kāi)啟時(shí)序，避免局部過(guò)載。系統(tǒng)每15分鐘自動(dòng)校核閥門動(dòng)作與濃度變化匹配度，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法持續(xù)優(yōu)化控制模型，使廢氣捕捉率始終在99.2%以上，而閥門作動(dòng)能耗較傳統(tǒng)模式降低約18%。就汽車廠常見(jiàn)突發(fā)性調(diào)產(chǎn)狀況，預(yù)設(shè)噴涂車間、焊裝車間等不同區(qū)域的應(yīng)急控制預(yù)案，保證生產(chǎn)線速變更時(shí)RTO系統(tǒng)同步調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。

3、廢氣預(yù)處理協(xié)同集成

汽車制造廢氣處理系統(tǒng)內(nèi)RTO裝置前端選擇三級(jí)梯度預(yù)處理工藝對(duì)焊裝煙塵及涂裝漆霧展開(kāi)分級(jí)凈化。

第一級(jí)配置自動(dòng)卷簾式過(guò)濾系統(tǒng)，選擇G4級(jí)玻纖濾材對(duì)10μm以上顆粒物完成初級(jí)攔截，濾料更換周期按照壓差傳感信號(hào)自行提示；第二級(jí)設(shè)置旋風(fēng)分離器及靜電除塵復(fù)合單元，利用6-8m/s切向進(jìn)氣速度分離5-10μm金屬粉塵，此外，6000V高壓靜電場(chǎng)捕集0.1-5μm帶電顆粒；第三級(jí)應(yīng)用文丘里噴淋塔，塔內(nèi)布置螺旋噴嘴陣列，采用40-50℃循環(huán)堿液（p H=8.5-9.2）對(duì)殘留漆霧完成洗滌，液氣比維持在3-5L/m3，塔頂設(shè)置折流除霧器去除夾帶液滴。

系統(tǒng)工作中，利用PLC監(jiān)測(cè)各級(jí)壓降變化，當(dāng)焊裝車間機(jī)器人焊接工位集中作業(yè)中，自行提升靜電單元極板振打頻率至每15分鐘一次；涂裝車間換色清洗期間，啟動(dòng)噴淋塔自動(dòng)排污程序，把積聚樹(shù)脂類物質(zhì)排出處理。

預(yù)處理系統(tǒng)出口配置激光散射式顆粒物檢測(cè)儀，保證進(jìn)入RTO的廢氣中顆粒物濃度低于5mg/m3，粒徑大于1μm的顆粒去除率能達(dá)到99.6%以上。

針對(duì)不同車型生產(chǎn)線工藝特征，調(diào)整預(yù)處理單元組合方式，如鋁合金車身生產(chǎn)線加設(shè)布袋除塵器應(yīng)對(duì)輕質(zhì)粉塵，高固體分涂料生產(chǎn)線強(qiáng)化噴淋塔，加強(qiáng)溶劑吸收功能。全部預(yù)處理設(shè)備均進(jìn)行快拆式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便生產(chǎn)間隙維護(hù)作業(yè)。

4、余熱回用系統(tǒng)耦合

汽車制造廢氣處理系統(tǒng)內(nèi)，基于RTO的排放煙氣余熱回收環(huán)節(jié)采取多級(jí)換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，達(dá)到梯級(jí)利用能量的目的。

首先，煙道出口安裝不銹鋼板式換熱器，把高溫?zé)煔鈴?00℃降到120℃，回收的熱量借助熱媒循環(huán)系統(tǒng)輸送到電泳烘干爐新風(fēng)預(yù)熱段，將補(bǔ)入空氣溫度抬升到80-90℃，替代約25%燃?xì)饧訜崃?。剩余煙氣利用引風(fēng)機(jī)送入涂裝車間集中供熱管網(wǎng)，利用氣-氣換熱器對(duì)噴漆室送風(fēng)完成預(yù)熱處理，冬季工況下維持送風(fēng)溫度18℃以上。

車身烘干中工藝比較特殊，需設(shè)置獨(dú)立的熱管式換熱單元，借助相變傳熱原理把150℃煙氣熱量轉(zhuǎn)化成90℃熱風(fēng)，直接向烘干爐循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)中注入，借助PID調(diào)節(jié)閥將摻混比例控制好，把爐溫波動(dòng)維持在±2℃范圍內(nèi)。

系統(tǒng)運(yùn)行中，利用能源管理系統(tǒng)（EMS）監(jiān)測(cè)各用熱點(diǎn)溫度，優(yōu)先把余熱分配給電泳烘干、PVC烘干等高耗能工序；生產(chǎn)線暫時(shí)停工中，自動(dòng)切換到蓄熱式水箱儲(chǔ)存熱能，儲(chǔ)熱容量應(yīng)滿足4-6小時(shí)保溫需要。換熱器選型方面，應(yīng)用耐腐蝕的氟塑料材質(zhì)控制煙氣中的酸性成分，配置自動(dòng)吹掃裝置避免積灰影響傳熱效率。

通過(guò)熱平衡計(jì)算優(yōu)化管網(wǎng)布局，把余熱輸送距離控制在150米內(nèi)，溫降維持在10℃內(nèi)。所有換熱裝置均配備線上效能監(jiān)測(cè)板塊，換熱效率降低至5%時(shí)，自動(dòng)清洗程序會(huì)被觸發(fā)，保證系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定工作。集成化余熱回收方案非常適應(yīng)汽車制造連續(xù)生產(chǎn)、多工序用熱特征，達(dá)到循環(huán)利用能源目的。

5、燃燒參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)

汽車制造廢氣處理中，借助傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）監(jiān)測(cè)VOCs組分濃度變化，構(gòu)成RTO燃燒參數(shù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制。

系統(tǒng)配置多通道采樣探頭，分別采集涂裝車間面漆線、密封膠烘房等重要工位廢氣，每30秒進(jìn)行一次全組分掃描，著重檢測(cè)苯系物、酯類及含硅化合物特征吸收峰。檢測(cè)到密封膠固化廢氣內(nèi)二甲苯濃度高于800mg/m3時(shí)，自行觸發(fā)高溫燃燒模式，把燃燒室溫從標(biāo)準(zhǔn)760℃提升到880℃，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)頻率使氣體停留時(shí)間延長(zhǎng)到1.5秒；同時(shí)，提高燃燒器燃?xì)夤┙o壓力到0.25MPa，保證高沸點(diǎn)物質(zhì)分解充分。

就電泳烘干工序生成的低濃度混合廢氣（VOCs<300mg/m3），切換到節(jié)能模式，保持爐溫在720-750℃之間，停留時(shí)間縮短到0.8秒。系統(tǒng)內(nèi)置汽車行業(yè)典型廢氣組分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)識(shí)別不同車型生產(chǎn)中（如底涂、中涂、面漆）廢氣情況，預(yù)判濃度變化，預(yù)先調(diào)整參數(shù)。涂裝車間換色及工藝切換中，借助快速響應(yīng)算法90秒內(nèi)完成燃燒參數(shù)過(guò)渡調(diào)整，防止處理效率發(fā)生波動(dòng)。為確保監(jiān)測(cè)精度，自動(dòng)完成標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)，并配置備用采樣管路不間斷測(cè)量。燃燒室重要部位設(shè)置熱電偶陣列，融合CFD模擬優(yōu)化溫度場(chǎng)分布，這樣，任何工況下?tīng)t內(nèi)低溫點(diǎn)不低于設(shè)定值30℃。此方案非常適應(yīng)汽車生產(chǎn)多品種、變批量特征，平衡處理效果與運(yùn)行成本。

來(lái)源：[1]涂歡.基于RTO技術(shù)的汽車制造廢氣處理效率提升分析[J].時(shí)代汽車,2025,(18):4-6.（轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明）

編輯：石家莊漢創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰?；長(zhǎng)三角VOCs治理產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟