文章導(dǎo)讀:VOCs減排控制技術(shù)一般分為源頭控制、過程控制和末端治理三個環(huán)節(jié),集裝箱行業(yè)的VOCs治理也遵循著這個體系。
集裝箱制造業(yè)是典型的高消耗、高污染產(chǎn)業(yè)。我國集裝箱制造業(yè)排放的VOCs總量在各行業(yè)中排名前十。
控制集裝箱行業(yè)的VOCs排放,要從噴涂環(huán)節(jié)下手。VOCs減排控制技術(shù)一般分為源頭控制、過程控制和末端治理三個環(huán)節(jié),集裝箱行業(yè)的VOCs治理也遵循著這個體系。
VOCs排放貫穿集裝箱制造始終
我國生產(chǎn)的集裝箱大致可分為普通(干貨)集裝箱和特種集裝箱。這兩種集裝箱的生產(chǎn)工藝大致相同,都是從鋼板預(yù)處理開始,經(jīng)過冷軋成型加工、焊接組裝、整箱噴砂、噴漆及完工線裝配等十幾道工序,其中關(guān)鍵工藝為鋼材預(yù)處理、冷加工成型、焊接組裝及噴漆4個部分。
集裝箱制造的第一道工序和最后一道工序都是涂裝,它不僅貫穿著集裝箱制造的始終,而且要與整個集裝箱工藝相適應(yīng)。
集裝箱生產(chǎn)中的VOCs排放主要來自于富鋅漆、中層漆、瀝青漆、面漆、修補(bǔ)漆等涂料的噴涂、烘干等過程,顆粒物的排放則主要來自于鋼材預(yù)處理、焊接、組裝、打砂等過程。另外,在集裝箱生產(chǎn)過程中的局部及死角部位噴涂、修補(bǔ)、零件表面涂裝等亦會產(chǎn)生VOCs排放。這些工藝大多數(shù)為人工操作,分散面廣,VOCs的濃度、流量小。
國內(nèi)一家集裝箱生產(chǎn)企業(yè)的車間
源頭控制:推廣使用水性涂料
傳統(tǒng)溶劑型涂料中含有大量VOCs成分。樣品檢測結(jié)果顯示,集裝箱噴涂工藝所用的底漆中VOCs含量約為17.9%~25%(質(zhì)量比,下同),面漆中VOCs含量約為25%~70%。溶劑型涂料中的VOCs成分在使用過程中會揮發(fā)出來,產(chǎn)生嚴(yán)重的VOCs污染。隨著環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格,國際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化委員會對集裝箱涂料的環(huán)保和衛(wèi)生提出較高的要求,比如,涂料內(nèi)不得含鎘、鉛、鉻、汞等重金屬;采用磷酸鹽等無毒的顏料;高固體分低VOCs含量的涂料等。于是用VOCs含量小的水性涂料替代溶劑型涂料成為目前最好的選擇。
但目前水性涂料的推廣應(yīng)用還存在著許多技術(shù)難點(diǎn):一是在底漆噴涂階段,業(yè)界采用“包絡(luò)技術(shù)”防止“富鋅底漆”中鋅原子被氧化,即將鋅粉用少量有機(jī)溶劑包絡(luò)并溶解于低VOCs介質(zhì)。使用水性涂料后,則必須在協(xié)調(diào)包絡(luò)技術(shù)所采用的有機(jī)溶劑含量的極限基礎(chǔ)上達(dá)到降低VOCs目的。
二是水性涂料存在的“閃銹”問題。集裝箱在打砂工藝之后,鋼材不能接觸水汽,否則會發(fā)生“閃銹”,即在“打砂”后的粗糙鋼材表面尖峰點(diǎn)上出現(xiàn)快速氧化銹蝕現(xiàn)象。使用水性涂料將大大增加“閃銹”發(fā)生的概率。
三是水性涂料的涂裝工藝技術(shù)難點(diǎn)。將溶劑改為水性體系后,由于水和低含量有機(jī)溶劑的凝固點(diǎn)約為0℃,加上空氣中有大量的水分,所以,噴涂水性涂料低于一定溫度和高于一定濕度時,就無法形成有效的涂膜。此外,水性涂料在干燥過程中,干燥度需要達(dá)到一定要求,否則也無法形成有效涂膜。
四是水性涂料的成膜質(zhì)量缺陷。水性涂料在涂裝過程中會有較多的成膜質(zhì)量缺陷,如起泡、開裂、流掛、針孔、發(fā)霉、閃銹等。
過程控制:改進(jìn)集裝箱生產(chǎn)工藝
現(xiàn)有涂裝工藝改進(jìn)主要集中在一次底材處理涂裝方式、內(nèi)表面的自動噴涂、靜電涂裝等方面,這些工藝的改進(jìn)具體如下:
一次打砂車間底漆輥涂工藝。傳統(tǒng)集裝箱生產(chǎn)過程中鋼板預(yù)處理是在自動打砂機(jī)中一次完成的,這種車間底漆噴涂方式存在涂料損耗大、占用場地大等缺點(diǎn)。2007年中集集團(tuán)嘗試使用自動輥涂工藝進(jìn)行車間底漆的施工,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程在自動流水線中一次完成,從而大幅降低涂料損耗:涂料用量減少20%,溶劑用量減少50%,每個集裝箱能減排15%。經(jīng)濟(jì)方面也能節(jié)約成本20~30美元/標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。
整箱自動噴涂工藝。傳統(tǒng)集裝箱箱體部分位置采用人工噴涂的方式,噴涂損耗大、施工節(jié)奏慢。2007年起,部分集裝箱生產(chǎn)企業(yè)開始采用“噴槍固定、集裝箱移動”的噴涂方式,將涂裝的條件參數(shù)輸入電腦程序,由電腦控制噴槍和涂裝機(jī)工作,提高了涂裝效率,節(jié)省了涂料,還降低了工作人員的健康風(fēng)險。
靜電噴涂。目前集裝箱涂料的大部分損耗發(fā)生在快速施工過程中的漆霧飛濺。為了降低涂料損耗,中集集團(tuán)和勝獅集團(tuán)的部分箱廠先后進(jìn)行了靜電噴涂試驗(yàn),通過對環(huán)氧富鋅底漆和環(huán)氧中間漆、內(nèi)面漆進(jìn)行靜電噴涂,可以降低涂料損耗近20%。
末端治理:治理技術(shù)的革新
在集裝箱制造業(yè)VOCs末端治理中,“活性炭吸附—水蒸氣脫附—溶劑回收”工藝得到普遍應(yīng)用。該工藝原理是將漆房排出的含有機(jī)溶劑的廢氣由排風(fēng)機(jī)抽送入回收系統(tǒng);在回收系統(tǒng)中先進(jìn)行過濾、冷卻等預(yù)處理,去除廢氣中部分有害成分;之后廢氣抽送進(jìn)入復(fù)合炭床吸附罐內(nèi),溶劑分子被罐中活性炭吸附在縫隙中,凈化氣體排入大氣。一定時間后吸附罐吸附達(dá)飽和,系統(tǒng)會自動通入水蒸氣脫附,脫附下來的有機(jī)溶劑和水蒸氣的混合液體冷卻后進(jìn)入自動分離器分離,分離的溶劑為噴漆所用。
上述溶劑回收方法對油性漆的污染氣體回收率可達(dá)90%,但隨著水性漆在行業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)用,這種末端治理技術(shù)已經(jīng)無法滿足新的生產(chǎn)工藝需求,比如水性漆VOCs含量比油性漆少得多,繼續(xù)用溶劑回收技術(shù)處理廢氣,會使成本大幅提高。所以,越來越多的集裝箱制造企業(yè)采用了新的治理工藝——“固定床活性炭吸附—熱風(fēng)脫附—催化燃燒”工藝。
從近年來集裝箱制造企業(yè)有機(jī)廢氣處理的實(shí)踐看,新的處理工藝具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性,能適應(yīng)集裝箱制造廠有機(jī)廢氣的大風(fēng)量、低濃度的特點(diǎn)。新方法采用的活性炭吸附—熱風(fēng)脫附—催化燃燒—余熱利用這一工藝路線,與溶劑回收法相似,同樣經(jīng)過活性炭的吸附和脫附的過程,不同之處在于,新方法將脫附出的有機(jī)廢氣經(jīng)過催化燃燒。目前,多家集裝箱企業(yè)已采用這種工藝治理有機(jī)廢氣,經(jīng)多次環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測及許多次的內(nèi)部監(jiān)測,排放濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。相比溶劑回收法,這種工藝所需的運(yùn)行成本、占地面積、操作簡便等性能指標(biāo)均有明顯改善,取得較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
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