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為推進(jìn)佛山市典型行業(yè)污染治理工作，引導(dǎo)企業(yè)開發(fā)、使用先進(jìn)的治污技術(shù)，助力企業(yè)提升環(huán)境管理水平，佛山市生態(tài)環(huán)境局特在“佛山生態(tài)環(huán)境”公眾號開設(shè)【典型行業(yè)治污技術(shù)】欄目，對典型行業(yè)工藝規(guī)范化管理、先進(jìn)技術(shù)和典型案例進(jìn)行宣傳展示，供相關(guān)行業(yè)企業(yè)學(xué)習(xí)借鑒。
本期，環(huán)境君帶大家一起了解機(jī)械制造行業(yè)涂裝工藝，以及企業(yè)如何在生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中減少VOCs的產(chǎn)生與排放。
機(jī)械制造業(yè)
機(jī)械制造業(yè)的機(jī)械涂裝生產(chǎn)過程中會有VOCs的產(chǎn)生和排放，機(jī)械涂裝具有以下的特點(diǎn)：
1. 機(jī)械涂裝主要是油漆噴涂和粉末噴涂，可以使用種類較少。
2. VOCs產(chǎn)生在調(diào)漆、噴漆、流平、烘干、清洗等工序，VOCs來源于涂料、稀釋劑、清洗劑、固化劑、膠粘劑和密封膠等含VOCs原輔材料。
3. 機(jī)械使用環(huán)境比較復(fù)雜，對涂裝的質(zhì)量要求較高。因此，對原輔材料的質(zhì)量要求較高，需要多層噴涂或多次涂裝，部分還需要進(jìn)行特殊的處理，例如，特殊防腐和防水等等，原輔材料的消耗量也會增加。
4. 由于機(jī)械的體積較大，導(dǎo)致涂裝生產(chǎn)所需要場地較大；由于機(jī)械的形狀差異較大，增加了涂裝生產(chǎn)的復(fù)雜性；部分大體積的機(jī)械只能是半開敞環(huán)境或開放環(huán)境中進(jìn)行涂裝，收集VOCs難度大，VOCs無組織排放量大。
生產(chǎn)工藝
一、基本工藝
機(jī)械涂裝工藝可以根據(jù)使用的原材料分成油漆噴涂和粉末噴涂，油漆噴涂又分水性油漆噴涂和油性油漆噴涂；機(jī)械涂裝工藝又可以根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境分成密閉式生產(chǎn)、半密閉式生產(chǎn)和敞開式生產(chǎn)；機(jī)械涂裝生產(chǎn)工藝還可以根據(jù)使用的工具不同分成自動化生產(chǎn)線噴涂、機(jī)械手噴涂和手工噴涂。
生產(chǎn)工藝的差別既可能影響VOCs排放總量，例如，粉末噴涂與油性噴漆兩者的VOCs排放總量差異較大；也可能影響無組織排放量，例如，使用相同的原輔材料，但生產(chǎn)環(huán)境不同，密閉式生產(chǎn)和敞開式生產(chǎn)，兩者的無組織排放量相差較大。
機(jī)械涂裝生產(chǎn)中產(chǎn)生VOCs的工序和場所有噴底漆、流平、烘干以及調(diào)料等等。
二、原輔材料
01 漆噴涂原材料
噴漆所使用的原材料有油性漆和水性漆。在使用油性漆時還需要使用固化劑和稀釋劑。VOCs的排放不僅來自油性漆本身，還來自所使用的輔助材料。
①使用油性油漆時不僅油性油漆本身VOCs含量大，所用的助劑VOCs含量也大。
②使用水性油漆時不僅水性油漆的VOCs含量遠(yuǎn)低于油性油漆，而且所使用助劑的VOCs含量也低。
02 粉末噴涂原材料
從原材料成份分析，粉末是不含VOCs的。但在生產(chǎn)過程中，尤其是高溫固化和烘干的情況，會有少數(shù)VOCs逸散出來。
三、VOCs收集與治理
01 收集
在機(jī)械涂裝中，VOCs收集是其中重要的一環(huán)。一方面，要進(jìn)行涂裝的機(jī)械體積較大，涂裝時需要較大的空間，空間越大收集VOCs難度越大。另一方面，機(jī)械的涂裝生產(chǎn)有相當(dāng)部分是在半開敞環(huán)境或開敞環(huán)境下進(jìn)行的，限制了VOCs的收集。
02 預(yù)處理
在機(jī)械涂裝中含VOCs廢氣的收集應(yīng)根據(jù)各個生產(chǎn)工序收集到廢氣的特點(diǎn)不同分類收集，分類進(jìn)行預(yù)處理。
例如，噴漆工序收集的廢氣溫度較低，但因已經(jīng)過水膜處理含水量大。預(yù)處理中不需要降溫，要除水。烘干工序收集的廢物溫度較高，含水量低，需要降溫，而不需要脫水。
03 治理工藝
當(dāng)機(jī)械涂裝使用油性漆噴涂時，廢氣中VOCs的濃度較大，風(fēng)量也大，應(yīng)以吸附—催化燃燒或吸附—蓄熱燃燒為主要的治理工藝。當(dāng)機(jī)械涂裝使用水性油漆噴涂或粉末噴涂，廢氣的風(fēng)量較大，而VOCs濃度較低，可以選擇活性炭吸附為治理工藝。
機(jī)械涂裝清潔化生產(chǎn)途徑
一、綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)
01 合理搭配底漆、中間漆和面漆
合理搭配底漆、中間漆和面漆是可以減少漆的消耗，從而達(dá)到減少VOCs排放的目的。合理搭配底漆、中間漆和面漆的工作包括減少各層漆的用量、使用VOCs含量較少的漆等等。
02 合理確定產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
提高產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)勢必會增加原輔材料的消耗，導(dǎo)致增大VOCs量的排放。因此，合理確定產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)十分重要的，既不過分提高產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又要滿足機(jī)械使用的要求。嚴(yán)格控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就可以嚴(yán)格控制原輔材料的消耗量，最終達(dá)到嚴(yán)格控制VOCs的排放量。
二、原輔材料的改進(jìn)和選擇
01 用水性漆替代油性漆
在機(jī)械涂裝中，減少VOCs排放量實(shí)用性強(qiáng)和有效性高的方法是使用水性漆。水性漆技術(shù)趨向成熟，在許多機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用，例如，風(fēng)機(jī)、壓機(jī)、分條機(jī)、橫切機(jī)、泵、擠出機(jī)、電柜等等產(chǎn)品，基本上都可以使用水性漆。水性漆的使用有以下幾種情況：
①水性底漆+低VOCs含量油性面漆；
②水性底漆+低VOCs含量油性中間漆+低VOCs含量油性面漆；
③水性底漆+水性中間漆+低VOCs含量油性面漆。
④底漆、中間漆和面漆均用水性油漆。
企業(yè)可以根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和水性漆的質(zhì)量采用不同的方法。
02 粉末涂料替代油性油漆
粉末涂料基本上不含VOCs，用粉末涂料取代油性漆可以減少VOCs的排放。在某些方面，粉末噴涂的質(zhì)量又優(yōu)于水性漆。因此，粉末噴涂代替油漆噴涂是減少VOCs排放的有效途徑。然而，機(jī)械常常是體積較大的，在使用粉末噴涂還需要解決一些實(shí)際的技術(shù)難題。對于體積較小、重量較輕的機(jī)械組合件是可以用粉末噴涂代替漆噴涂。
03 選擇VOCs含量較低的原輔材料
含VOCs的原輔材料中，由于所含VOCs的種類不同或所含的量不同，導(dǎo)致有不同的VOCs排放量。在生產(chǎn)過程中應(yīng)選擇VOCs含量較低的原輔材料。
三、改進(jìn)生產(chǎn)工藝與裝備
01 提高噴涂量的精度
在漆噴涂中，提高噴涂量的精度就是減少漆和粉末的用量，不僅可以減少VOCs的排放量，還可以降低生產(chǎn)成本。要提高噴涂量的精度就要做好消耗量的計(jì)算、噴涂時的風(fēng)量和速度等等。
02 改進(jìn)噴涂的方式
隨著技術(shù)的進(jìn)步，在噴涂方式方面有緊湊式涂裝、靜電噴涂、高壓無氣噴涂、空氣輔助無氣噴涂、熱噴涂等等。企業(yè)可以根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和生產(chǎn)的環(huán)境，選擇不同的噴涂方式，提高生產(chǎn)效率，減少噴涂時的原輔材料的逸散。
03 提高噴涂的自動化程度
提高噴涂自動化程度不僅可以提高生產(chǎn)效率，降低員工勞動強(qiáng)度，也可以減少VOCs的排放。例如，機(jī)械手噴涂可以提高噴涂精度。由于機(jī)械具有體積大、重量重的特點(diǎn)，不能采用自動化噴涂生產(chǎn)線的形式，更適合采用機(jī)械手噴涂的方式。
04 嚴(yán)格控制工藝參數(shù)
嚴(yán)格控制VOCs產(chǎn)生工序工藝參數(shù)是有利于減少VOCs的排放，例如，嚴(yán)格控制噴漆的速度、嚴(yán)格控制烘干的溫度以及嚴(yán)格控制流平的溫度和時間都有利于減少VOCs的釋放。
四、生產(chǎn)環(huán)境清潔化
01 減少原輔材料的揮發(fā)
保持盛含VOCs原輔材料容器的密封，嚴(yán)格控制和適當(dāng)?shù)亟档蛢Υ婧琕OCs原材料的溫度，在稱量、配料和輸送含VOCs原輔材料時要盡量避免在空氣中暴露等等。
02 改進(jìn)原輔材料的稱量、調(diào)配和輸送
由于機(jī)械涂裝的面積大，使用的原輔材料量大。人工進(jìn)行稱量和調(diào)配所需要的時間較長。在原輔材料稱量、調(diào)配和輸送過程中會造成液體的擾動和揮發(fā)。為了減少在稱量、調(diào)配和輸送過程的VOCs釋放，盡可能運(yùn)用自動化設(shè)備。使用自動化設(shè)備具有速度快、密封性好、準(zhǔn)確、失誤可能性少。
03 減少生產(chǎn)過程的泄漏
機(jī)械涂裝生產(chǎn)應(yīng)該在生產(chǎn)車間進(jìn)行，禁止在露天操作。在生產(chǎn)車間進(jìn)行涂裝生產(chǎn)時，噴漆等工序應(yīng)做到在密閉空間進(jìn)行。如果不能全密閉時，應(yīng)做可移動的半密閉隔離空間，并安裝抽氣系統(tǒng)，收集無組織排放的VOCs。如果只能敞開式生產(chǎn)，則生產(chǎn)車間需要進(jìn)行密閉，并在車間安裝集氣裝置收集VOCs。
五、優(yōu)化收集和治理工藝
01 加強(qiáng)VOCs的收集
①加強(qiáng)VOCs的無組織排放。要減少VOCs的無組織排放就是要強(qiáng)化生產(chǎn)車間的密封性以及做好集氣系統(tǒng)。
②提高生產(chǎn)環(huán)境的密封性。噴漆、流平和晾干/烘干等工序要在密閉條件下進(jìn)行。鼓勵企業(yè)針對小工件噴涂采用自動化密閉收集，大工件設(shè)備采用軌道輸送+密閉噴涂方式進(jìn)行，落實(shí)調(diào)漆房和噴涂作業(yè)廢氣收集。
③符合條件的情況下做好廢氣分類收集和分類預(yù)處理。例如，有噴漆房、流平隧道或烘干房的情況下，做好廢氣分類收集和分類預(yù)處理。
02 優(yōu)化處理工藝組合
合理選擇廢氣治理工藝組合以及合理調(diào)整廢氣治理工藝的順序是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的必要條件。
03 嚴(yán)格控制治理工藝參數(shù)
除了選擇合理的廢氣治理工藝外，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況及時調(diào)整治理工藝參數(shù)以及嚴(yán)格控制治理工藝參數(shù)是十分必要的。廢氣治理工藝參數(shù)主要有風(fēng)量、風(fēng)速、廢氣溫度、燃燒溫度以及活性炭的飽和度等等。
典型案例
該公司是國內(nèi)大型的風(fēng)機(jī)制備企業(yè)，該企業(yè)重視節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)以及碳減排。該企業(yè)安裝的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其發(fā)電量已經(jīng)能夠滿足該企業(yè)的所有用電。
隨著水性漆技術(shù)的不斷成熟，該企業(yè)經(jīng)過了較長期的研究，不斷調(diào)試，常規(guī)的風(fēng)機(jī)、水泵、電柜等產(chǎn)品均可以使用水性漆，而不使用油性漆。企業(yè)水性漆產(chǎn)品占全部產(chǎn)品的80%以上。核電站和水電等的專用設(shè)備由于使用條件的限制仍是使用油性漆。
該企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，創(chuàng)造密閉的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行生產(chǎn)。調(diào)漆間與噴漆房相連接，僅與對應(yīng)工序的噴漆房有門進(jìn)出，噴漆房使用軌道輸送，內(nèi)設(shè)小型吊機(jī)，方便噴涂作業(yè)時做好廢氣收集工作；水性漆噴涂生產(chǎn)線和油性漆噴涂生產(chǎn)線獨(dú)立運(yùn)行，分類收集處理。
該企業(yè)經(jīng)過較長時間的研究和探索，決定根據(jù)不同的廢氣采用分類收集和分類治理。水性漆生產(chǎn)線的廢氣采用水射流混動塔+活性炭吸附的治理工藝。油性漆生產(chǎn)線的廢氣采用水射流混動塔+三級過濾器+筒式轉(zhuǎn)輪吸附+蓄熱式催化燃燒。
來源|佛山市生態(tài)環(huán)境局
整理|佛山生態(tài)環(huán)境微信編輯小組
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