本实用新型属于废气处理技术领域，具体涉及基于UV光催化氧化的水性漆废气节能环保处理系统，尤其是针对喷漆烤漆工艺产生的废气，采用循环方式实现对废气处理、循环利用，达到节能环保的目的。
背景技术：
水性漆，是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离TDI有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好，并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点。
水性漆虽然本身不存在有机溶剂，但是其溶剂辅料中往往含有挥发性有机物，比如常见的水溶性分散剂PM（丙二醇甲醚）、乙醇或异丙醇、丁酮和乙酸甲酯等等，工件在喷涂和烘干过程中，水性漆会产生大量的水分、漆雾颗粒以及少量有机挥发性物质，传统的方法是采用增大排风量的方式，将水分、漆雾颗粒及挥发性物质带走，当风量足够大时，排出的气体只是因为总体排放量大而达标，本身并未实现气体的处理，这样不仅总体能耗较高，而且并未对有机挥发性物质处理，对大气环境同样会造成影响。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供基于UV光催化氧化的水性漆废气节能环保处理系统，解决现有水性漆在喷漆烤漆工艺中，产生的大量水分、漆雾颗粒以及少量有机挥发性物质不便于处理，只能实现表面上的排放达标，使得整体能耗较高且并未实现真正的环保的问题，真正实现超低浓度同时又超低总量的排放。
本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案实现：
基于UV光催化氧化的水性漆废气节能环保处理系统，包括喷涂室、前级循环风道、后级循环风道以及UV光催化氧化设备，所述喷涂室的底部出气口与前级循环风道的进气口连通，前级循环风道的出气口与后级循环风道的进气口通过阀门实现连通，后级循环风道的出气口与喷涂室的顶部进气口连通，喷涂室、前级循环风道、后级循环风道三者构成循环通道，所述UV光催化氧化设备的废气进气口与前级循环风道的出气口通过阀门实现连通，UV光催化氧化设备的达标气出气口通过排气阀与大气连通；
所述前级循环风道内依次设置有第一过滤装置、第一换气设备以及冷冻干燥装置，所述第一过滤装置与第一换气设备之间的前级循环风道设置有补气阀。
进一步地，作为优选技术方案，所述冷冻干燥装置包括冷冻干燥内机冷凝盘、冷冻干燥外机散热盘、冷凝水槽以及自动排水阀，所述冷冻干燥内机冷凝盘沿气流方向设置在第一换气设备的后方，冷冻干燥外机散热盘沿气流方向设置在冷冻干燥内机冷凝盘的后方，所述冷凝水槽设置在冷冻干燥内机冷凝盘的下方，自动排水阀设在冷凝水槽的底部。
进一步地，作为优选技术方案，还包括第二换气设备，所述第二换气设备设置在排气阀所在的排气口。
进一步地，作为优选技术方案，所述第二换气设备为风机。
进一步地，作为优选技术方案，所述第二换气设备为变频风机。
进一步地，作为优选技术方案，所述喷涂室的顶部设置有第二过滤装置，从后级循环风道流出的气体经第二过滤装置过滤后回到喷涂室内。
进一步地，作为优选技术方案，所述喷涂室的底部为网孔结构，网孔结构的下方设置有沉降沟道，喷涂室内的废气从底部的网孔结构进入到沉降沟道内，并沿着沉降沟道到达第一过滤装置。
进一步地，作为优选技术方案，所述沉降沟道内铺设有用于收集沉降漆雾颗粒的收纳棉。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本实用新型通过采用循环式废气处理的方式对喷涂室内的废气实现抽走、处理，变为干燥气体后送回到喷涂室中，实现废气的循环处理、循环利用，相较于现有工艺，不仅排放的气体中有机挥发性气体含量远远小于现有的工艺，而且排放总量更低。
（2）本实用新型实现了对废气中漆雾颗粒的去除，同时采用冷冻干燥的方式将废气中不易去除的水分去除干净，为水性漆废气的循环处理、循环利用创造了很好的条件，另外，通过UV光催化氧化设备实现了对废气最终的无害化处理，使废气可不断地进入到喷涂室内进行循环，相对传统利用大排放量冲淡废气来实现达标排放的方式，本实施例既做到了无害化排放，同时气体排放总量更低，能耗也更低。
（3）传统工艺主要通过密闭内循环加热，或是引入大流量室外空气来挥发水性漆废气中的水分来实现水性漆干燥；加热过程虽然能加快水分蒸发，但密闭内循环使空气易被蒸发水分变为饱和状态，失去吸水能力，最终使水性漆干燥效率不高；而引入大流量室外空气来挥发水性漆废气中的水分，室内环境易被室外气体污染，室外空气本身湿度波动也较大，其吸水能力无法保证，最终使水性漆干燥效率也不高，并且能耗极高；这些方法干燥效率均比较低，其产生的有机挥发性废气也不易处理。基于此，本实用新型通过采用冷冻干燥装置去除水性漆废气中的水分，不仅能够较为彻底地去除废气中的水分，使其变为液态水，以提高循环气流干燥效率，而且利用冷冻干燥装置本身的散热端与干燥废气换热，实现了热能的有效利用。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为前级循环风道的内部结构示意图；
图3为本实用新型的工作流程图。
附图标记对应的名称为：1、喷涂室，2、沉降沟道，3、第一过滤装置，4、补气阀，5、第一换气设备，6、冷冻干燥装置，7、前级循环风道，8、后级循环风道，9、红外干燥加热装置，10、UV光催化氧化设备，11、废气进气口，12、达标气出气口，13、排气阀，14、第二过滤装置，15、第二换气设备。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例：
如图1~图3所示，本实施例所述的基于UV光催化氧化的水性漆废气节能环保处理系统，包括喷涂室1、前级循环风道7、后级循环风道8以及UV光催化氧化设备10，喷涂室1的底部出气口与前级循环风道7的进气口连通，前级循环风道7的出气口与后级循环风道8的进气口通过阀门实现连通，后级循环风道8的出气口与喷涂室1的顶部进气口连通，喷涂室1、前级循环风道7、后级循环风道8三者构成循环通道，UV光催化氧化设备10的废气进气口11与前级循环风道7的出气口通过阀门实现连通，UV光催化氧化设备10的达标气出气口12设有排气阀13。
上述结构中，喷涂室1、前级循环风道7、后级循环风道8三者构成完整的循环风道，喷涂室1内的废气可经前级循环风道7、后级循环风道8后，返回至喷涂室1内，形成内循环，在水性漆的喷涂、流平（或称晾干）阶段，喷涂室1内的废气经前级循环风道7后，一部分废气入后级循环风道8内，另一部分则通过废气进气口11进入到UV光催化氧化设备10内，废气在UV光催化氧化设备10内完成光催化反应，分解成二氧化碳和水，二氧化碳和水经排气阀13排放到大气中，而内循环一直处于循环中，不断将喷涂室1内的水分、挥发性物质等带走，然后再将部分废气送入UV光催化氧化设备10处理。
UV光催化氧化设备是去除有机废气、恶臭气体的专用净化设备，具体到本实用新型中，是用于去除喷涂室1内废气中的有机挥发性气体；UV光催化氧化设备一般由众多紫外光灯管及催化网组成，废气中的有机挥发性气体进入到UV光催化氧化设备中后，被分解为低分子化合物、水和二氧化碳，最后通过排风管道排出室外。
可以理解的是，上述喷涂室1是作为作业室（或作业区）的统称，当然，水性漆在不同作业阶段，喷涂室1可以有不同叫法，比如，当水性漆在喷涂过程中，该作业室（或作业区）称之为喷涂室，而当水性漆处于流平（晾干）阶段时，该作业室（或作业区）则称之为流平室，当水性漆处于烘干阶段时，该作业室（或作业区）称之为烘干室。当然，喷涂室1也可以是各个作业阶段的统一叫法，不管水性漆处于哪个作业阶段，都统称该作业室（作业区）为喷涂室，因为可能涉及到工件从喷漆、流平再到烘干这段时间，工件是不会移动位置的，所以可以统称这段时间的作业室（作业区）为喷涂室。
上述用于内循环的气量与送入UV光催化氧化设备10的气量的比例可根据需要而定，以能够较好地实现内循环并将喷涂室1内的水分及挥发性物质带走，同时又满足UV光催化氧化设备10的处理能力为准。
可以理解的是，由于喷涂阶段的喷涂室1内有作业人员，为了确保作业人员的呼吸不受影响，本实施例可为作业人员配备单独的呼吸供气设备，以满足作业人员对新鲜空气、氧气的需求。
本实施例的前级循环风道7内依次设置有第一过滤装置3、第一换气设备5以及冷冻干燥装置6，第一过滤装置3与第一换气设备5之间的前级循环风道7设置有补气阀4，由于UV光氧催化反应是一个好氧反应，因此，补气阀4在废气处理过程中始终处于打开状态，补气阀4控制的补气量大小可根据水性漆有机挥发性气体浓度水平来具体设计，而为了确保喷涂室1内的压力平衡，通过排气阀13排放与补气量相等的达标气体。在第一换气设备5的作用下，废气被抽入前级循环风道7内，并依次经过第一过滤装置3、冷冻干燥装置6，第一过滤装置3对废气中的漆雾颗粒进行拦截，而废气中的有机挥发性气体则透过第一过滤装置3进入到冷冻干燥装置6中，废气与冷冻干燥装置6的冷冻端完成热交换，析出饱和液态水，变成低温干燥废气，低温干燥废气再与冷冻干燥装置7的散热端进行热交换，得到常温或者常温以上的干燥废气，此时，干燥废气分两个走向，其中一部分干燥废气经后级循环风道8回到喷涂室1内，构成内循环，并不断地将喷涂室内的水分、挥发性物质带走；另一部分干燥废气被送入UV光催化氧化设备10，干燥废气在UV光催化氧化设备10内完成光催化氧化反应，将有害物质分解，得到二氧化碳和水，二氧化碳和水通过大气阀门直接排放至大气中。本实施例通过采用上述结构，不仅实现了对废气中漆雾颗粒的去除，同时采用冷冻干燥的方式将废气中不易去除的水分去除干净，为水性漆废气的循环处理、循环利用创造了很好的条件，并实现了冷冻干燥装置的热量回收利用，另外，通过UV光催化氧化设备实现了对废气最终的无害化处理，实现达标排放，相对传统利用大排放量冲淡废气来实现达标排放的方式，本实施例既做到了无害化排放，同时气体排放总量更低，能耗也更低。
可以理解的是，第一换气设备5可以是一般的风机，为了便于控制风量，优选采用变频风机。
另外，也可关闭前级循环风道7与废气进气口11之间的阀门，而前级循环风道7的出气口与后级循环风道8的进气口之间的阀门则处于常开状态，喷涂室1、前级循环风道7、后级循环风道8构成内循环通道，并在废气处理过程中始终处于连通、循环状态，在喷涂室1内的水分不断地被带走的过程中，循环气浓度越来越高，当浓度达到一定值时，打开前级循环风道7与废气进气口11之间的阀门，使部分循环废气通过废气进气口11进入到UV光催化氧化设备10，废气在UV光催化氧化设备10内完成光催化反应，分解成二氧化碳和水，二氧化碳和水经排气阀13排放到大气中，同时，内循环不断地进行，将喷涂室1内的水分、挥发性物质带走，最终实现喷涂室1内的水分及挥发性物质的彻底清除，为工件的喷涂、流平（或称晾干）、烘干作业构建洁净的环境，防止工件受到污染。
为了更好地实现废气处理以及整个处理系统的压力平衡，本实施例还可设置第二换气设备15，第二换气设备15设置在排气阀13所在的排气口，第一换气设备5主要实现气体循环，而第二换气设备15则实现气量、浓度控制，具体地，第二换气设备15通过对排气阀13排出的气量的控制，间接实现UV光催化氧化设备10的进气量控制、补气阀的补气量控制，以及整个废气处理系统的浓度控制。由于补气阀4处于常开状态，在第二换气设备15的作用下，排气阀13排出多少达标气体，通过补气阀4则自动补入与排出量相等的室外干净空气。为更好实现第二换气设备15对风量的控制，本实施例的第二换气设备15优选采用变频风机，当处理系统内的有机挥发性气体浓度较高时，通过加大第二换气设备15的换气量，即增大通过排气阀13的排气量，使UV光催化氧化设备10的进气量增大，从而实现降低循环气中的有机挥发性气体浓度的目的；同理，当循环气中的有机挥发性气体浓度较低时，可以适当减小第二换气设备15的换气量，降低通过排气阀13的排气量，使UV光催化氧化设备10的进气量减小，从而对循环气以及进入UV光催化氧化设备10内的废气进行合理控制。
可以理解的是，为了增强整个处理系统的安全性，可在排气阀13所在的排气口位置增加安全网，防止异物进入，在补气阀4所在的补气口位置设置过滤装置，防止外部颗粒物等杂质进入而污染工件。
本实施例的冷冻干燥装置采用如下结构来实现废气中水分的冷冻去除，具体地，冷冻干燥装置6包括冷冻干燥内机冷凝盘61、冷冻干燥外机散热盘62、冷凝水槽63以及自动排水阀64，冷冻干燥内机冷凝盘61沿气流方向设置在第一换气设备5的后方，冷冻干燥外机散热盘62沿气流方向设置在冷冻干燥内机冷凝盘61的后方，冷凝水槽63设置在冷冻干燥内机冷凝盘61的下方，自动排水阀64设在冷凝水槽63的底部。这里所说的“后方”是从气流方向来说的，冷冻干燥内机冷凝盘61沿气流方向设置在第一换气设备5的后方，指的是废气先经过第一换气设备5，再经过冷冻干燥内机冷凝盘61；同理，冷冻干燥外机散热盘62沿气流方向设置在冷冻干燥内机冷凝盘61的后方，指的是废气先经过冷冻干燥内机冷凝盘61，再经过冷冻干燥外机散热盘62；而冷凝水槽63设置在冷冻干燥内机冷凝盘61的下方，指的是重力方向，废气中的水分在冷冻干燥内机冷凝盘61冷凝，变成饱和液态水析出，在重力的作用下之间进入到冷凝水槽63中。通过这样的设计，废气在冷冻干燥内机冷凝盘61换热降温，析出饱和液态水，并得到低温干燥废气，饱和液态水汇集在冷凝水槽63中，并最终通过自动排水阀64排出，而低温干燥废气则继续流动到冷冻干燥外机散热盘62，并与冷冻干燥外机散热盘62换热，在实现了冷冻去除废气中水分的情况下，利用冷冻干燥装置本身的散热端与低温干燥废气换热，实现了热能的有效利用。
可以理解的是，在水性漆烘干阶段，由红外干燥加热装置9对工件进行加热烘干，携带水分的废气经冷冻干燥装置冷冻除去水分后，再与冷冻干燥装置的散热端换热，得到干燥废气，最后大部分干燥废气作为循环气又回到喷涂室1内，干燥废气为工件烘干提供部分热量，实现热量的循环利用。本实施例的红外干燥加热装置9采用现有的红外加热结构，比如汽车烤漆中用到的常规红外干燥加热装置。
为了防止循环气带回颗粒物等杂质到喷涂室1内，本实施例可在喷涂室1的顶部设置第二过滤装置14，从后级循环风道8流出的气体经第二过滤装置14过滤后回到喷涂室1内，第二过滤装置14将循环气中可能携带的颗粒物进行拦截，从而确保回到喷涂室1内的循环气不会对工件的喷涂造成影响，同时不会影响洁净气体的循环利用。
可以理解的是，本实施例的第一过滤装置3、第二过滤装置14均采用现有常规的颗粒物过滤装置即可，用于实现漆雾颗粒的拦截，因此，第一过滤装置3、第二过滤装置14的具体结构就不在此一一赘述。
可以理解的是，本实施例的第一换气设备5、第二换气设备15均可采用现有常规的风机来实现，优选可以采用变频风机来实现，变频风机的功率大小及型号等可根据实际废气处理需求具体选择。
为了便于废气较为通畅且彻底地被抽走，本实施例可将喷涂室1的底部设计为网孔结构，网孔结构的下方设置沉降沟道2，喷涂室1内的废气从底部的网孔结构进入到沉降沟道2内，并沿着沉降沟道2到达第一过滤装置3，废气中的大密度杂质，比如部分漆雾颗粒等，可在沉降沟道3内沉降，实现对漆雾颗粒的初步处理，而第一过滤装置3则起到进一步处理的作用。为了更好地实现沉降收集，本实施例还可在沉降沟道3的底部铺设收纳棉，进入沉降沟道3内的颗粒物杂质沉降在收纳棉上，实现颗粒物杂质的预处理。
在本实用新型中，为了确保系统安全，喷涂室1内可安装各种计量检测装置，用于实时检测如空气颗粒物含量、含氧量、温度、湿度、风速、压强、有机挥发性气体浓度等等，含氧量过低时自动开启补气阀，温度过高后自动关闭红外干燥加热装置，同时加装若干安全阀，当喷涂室或者循环管道内的压强、废气浓度超过安全限值时，安全阀自动开启；另外，红外干燥加热装置与换气设备联动，管道系统加装阻火阀及火星探测器等。上述各个计量检测装置、传感器、红外干燥加热装置等可通过控制设备实现自动控制。比如，当温度检测装置检测到喷涂室内的温度高于设定值时，控制设备发出控制命令，使红外干燥加热装置停止工作，并增大换气设备（风机）的换气效率，从而实现降温，达到温度的自动控制，其他设备的自动控制原理类似，在此就不再一一赘述。
可以理解的是，上述各个计量检测装置、传感器、管道系统加装阻火阀、火星探测器、控制设备等功能器件均采用现有结构即可，各个功能器件的连接关系以及设置的具体位置为本领域技术人员为实现安全生产、自动控制的常规选择，本领域技术人员在获知了本发明的发明目的以及本发明公开的上述结构的基础上，无需付出创造性劳动即可实现本发明目的并获得相应的技术效果。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。