隨著全球環(huán)保法規(guī)的完善，汽車制造業(yè)面臨嚴峻的減排壓力。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在應對廢氣成分波動、設備腐蝕等問題中仍面臨挑戰(zhàn)。

本文基于RTO技術(shù)對汽車制造行業(yè)廢氣處理效率的提升進行分析，為汽車行業(yè)帶來科學的廢氣治理參考。RTO技術(shù)應向智能化、模塊化方向發(fā)展，不斷適應更嚴格的環(huán)保標準。

1、優(yōu)化多級蓄熱體結(jié)構(gòu)

針對汽車涂裝、焊接工序帶來的苯系物、酯類等復雜VOCs，采取蜂窩陶瓷與板式陶瓷復合蓄熱體設計方案，調(diào)整材料配比與結(jié)構(gòu)布局進行熱能回收。

實際操作中，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)則的孔道設計下氣流分布均勻。同時，輔以抗熱震性能好的板式陶瓷進行補充，重要部位構(gòu)成梯度溫度場。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渡緩沖，下層配置致密型板式陶瓷儲存熱能。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)自動適應廢氣濃度波動范圍。

運行中，檢測到廢氣濃度升高，大孔徑層快速吸收熱量并減緩氣流速度；濃度降低時，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)。

為強化提升效能，在陶瓷表面涂覆納米級氧化鋁涂層，不但增加有效換熱面積，而且避免有機物附著而降低性能。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)長期保持理想工作狀態(tài)。

2、智能控制動態(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，精準調(diào)控RTO進氣閥門。

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，融合實時監(jiān)測VOCs濃度、流量參數(shù)，借助模糊PID算法動態(tài)計算最理想閥門動作參數(shù)。電泳烘干線處在生產(chǎn)高峰期，系統(tǒng)自動把閥門切換周期從常規(guī)90秒縮短到60秒，同時把進氣閥開度提升到15%-20%，保證高濃度廢氣快速進入燃燒室。夜間維修或面漆線換色間隙等低負荷工藝，智能延長切換周期至120秒，并相應減小閥開度到標準值70%。

為應對汽車生產(chǎn)特有間歇性排風情況，閥門驅(qū)動機構(gòu)中加裝伺服定位模塊，使閥板在0.5秒內(nèi)完成0-100%精確開合，防止傳統(tǒng)氣動閥門滯后問題發(fā)生。

此外，進氣總管設置緩沖腔體，配合差壓傳感器校正氣流分布，檢測到某支路濃度突增時，立即調(diào)節(jié)分區(qū)閥門開啟時序，避免局部過載。系統(tǒng)每15分鐘自動校核閥門動作與濃度變化匹配度，利用機器學習算法持續(xù)優(yōu)化控制模型，使廢氣捕捉率始終在99.2%以上，而閥門作動能耗較傳統(tǒng)模式降低約18%。就汽車廠常見突發(fā)性調(diào)產(chǎn)狀況，預設噴涂車間、焊裝車間等不同區(qū)域的應急控制預案，保證生產(chǎn)線速變更時RTO系統(tǒng)同步調(diào)整運行參數(shù)。

3、廢氣預處理協(xié)同集成

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

第一級配置自動卷簾式過濾系統(tǒng)，選擇G4級玻纖濾材對10μm以上顆粒物完成初級攔截，濾料更換周期按照壓差傳感信號自行提示；第二級設置旋風分離器及靜電除塵復合單元，利用6-8m/s切向進氣速度分離5-10μm金屬粉塵，此外，6000V高壓靜電場捕集0.1-5μm帶電顆粒；第三級應用文丘里噴淋塔，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）對殘留漆霧完成洗滌，液氣比維持在3-5L/m3，塔頂設置折流除霧器去除夾帶液滴。

系統(tǒng)工作中，利用PLC監(jiān)測各級壓降變化，當焊裝車間機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，啟動噴淋塔自動排污程序，把積聚樹脂類物質(zhì)排出處理。

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

針對不同車型生產(chǎn)線工藝特征，調(diào)整預處理單元組合方式，如鋁合金車身生產(chǎn)線加設布袋除塵器應對輕質(zhì)粉塵，高固體分涂料生產(chǎn)線強化噴淋塔，加強溶劑吸收功能。全部預處理設備均進行快拆式結(jié)構(gòu)設計，方便生產(chǎn)間隙維護作業(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)采取多級換熱網(wǎng)絡設計，達到梯級利用能量的目的。

首先，煙道出口安裝不銹鋼板式換熱器，把高溫煙氣從200℃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預熱段，將補入空氣溫度抬升到80-90℃，替代約25%燃氣加熱量。剩余煙氣利用引風機送入涂裝車間集中供熱管網(wǎng)，利用氣-氣換熱器對噴漆室送風完成預熱處理，冬季工況下維持送風溫度18℃以上。

車身烘干中工藝比較特殊，需設置獨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，直接向烘干爐循環(huán)風系統(tǒng)中注入，借助PID調(diào)節(jié)閥將摻混比例控制好，把爐溫波動維持在±2℃范圍內(nèi)。

系統(tǒng)運行中，利用能源管理系統(tǒng)（EMS）監(jiān)測各用熱點溫度，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)線暫時停工中，自動切換到蓄熱式水箱儲存熱能，儲熱容量應滿足4-6小時保溫需要。換熱器選型方面，應用耐腐蝕的氟塑料材質(zhì)控制煙氣中的酸性成分，配置自動吹掃裝置避免積灰影響傳熱效率。

通過熱平衡計算優(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)測板塊，換熱效率降低至5%時，自動清洗程序會被觸發(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汽車制造連續(xù)生產(chǎn)、多工序用熱特征，達到循環(huán)利用能源目的。

5、燃燒參數(shù)自適應調(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VOCs組分濃度變化，構(gòu)成RTO燃燒參數(shù)動態(tài)響應機制。

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秒進行一次全組分掃描，著重檢測苯系物、酯類及含硅化合物特征吸收峰。檢測到密封膠固化廢氣內(nèi)二甲苯濃度高于800mg/m3時，自行觸發(fā)高溫燃燒模式，把燃燒室溫從標準760℃提升到880℃，經(jīng)過調(diào)節(jié)引風機頻率使氣體停留時間延長到1.5秒；同時，提高燃燒器燃氣供給壓力到0.25MPa，保證高沸點物質(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，停留時間縮短到0.8秒。系統(tǒng)內(nèi)置汽車行業(yè)典型廢氣組分數(shù)據(jù)庫，自動識別不同車型生產(chǎn)中（如底涂、中涂、面漆）廢氣情況，預判濃度變化，預先調(diào)整參數(shù)。涂裝車間換色及工藝切換中，借助快速響應算法90秒內(nèi)完成燃燒參數(shù)過渡調(diào)整，防止處理效率發(fā)生波動。為確保監(jiān)測精度，自動完成標準氣體校準，并配置備用采樣管路不間斷測量。燃燒室重要部位設置熱電偶陣列，融合CFD模擬優(yōu)化溫度場分布，這樣，任何工況下爐內(nèi)低溫點不低于設定值30℃。此方案非常適應汽車生產(chǎn)多品種、變批量特征，平衡處理效果與運行成本。

來源：[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].時代汽車,2025,(18):4-6.（轉(zhuǎn)載請注明）

編輯：石家莊漢創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰?；長三角VOCs治理產(chǎn)學研用聯(lián)盟