中国石油集团工程技术研究有限公司 天津塘沽 300451
摘要:对于各类金属材料而言,涂层起到了良好的保护及装饰作用,而在整个制造业中,涂装则被认为是一种十分重要的生产工艺。在生产常规的涂料及施工时,往往会用到数量较多的有机类溶剂,它们会挥发而进入到大气之中。目前,中国在大力地推动大气污染问题的有效治理,明显地降低了一系列的污染物(例如PM、Sox以及NOx等)的浓度值,而在某些地区(如上海),臭氧(即O3)则是其排名居前的一类污染物。在SOA(其中文全称为二次有机气溶胶)以及O3的生成过程中,挥发性有机物(缩写为VOC)是非常重要的一类前体物,而SOA则会使各类微颗粒物(例如PM2.5)的浓度值明显提高,所以目前在VOC等各类有机溶剂排放问题上,提出了更加严格的控制要求。现在,为了有效地实现VOC的减排目标,特别关注下述几个问题,即有效地消减源头,严格地控制整个过程,同时加强对于末端环节的深化治理等。上述措施在涂装领域中均是不可忽视的,有必要综合性地对其予以考虑,采取合理的方式来发挥各自的作用;单独从某一方面去实现达标排放,其经济效益和环保效益均很难取得满意的结果,不利于企业长期竞争力和绿色发展。所以本文就涂装生产中VOC综合减排探析展开论述分析。
关键词:涂装生产;VOC;综合减排
从源头消减、过程控制、末端治理3个方面介绍V0c减排的方法或措施。源头减排主要分析各类涂料的优点和局限性,过程控制阐述需要重点注意的步骤和降V0c切入点,末端治理中总体介绍各类废气处理方法的原理。综合比较汽车涂装老生产线 VOC 减排的各种改造工艺优缺点,确定了最终的改造工艺方案。
一、源头消减
当前最受重视是方式就是源头消减法,这一形式属于最有效的治理手段,通过源头消减法,有利于对涂料中的VOC进行降低甚至消除,可应用具有低污染性能的有机溶剂进行干预,当前,节能减排已经成为我国主要政策之一,通过降低VOC含量,有利于降低排放浓度,但是若是过分追求小含量的VOC,将增加涂料应用成本,提升施工控制难度,还会对涂膜应用的性能和质量产生不利影响,对VOC产品的推广产生负面作用。在进行VOC数值限定过程中,必须对当前成本承受能力和其限值进行考量,以含有VOC较低含量高的涂料进行生产,当前多用的涂料主要包括高固体分涂料、水性涂料、辐射固化涂料等,下面就水性涂料和粉末涂料进行分析:
(一)水性涂料
水性涂料中,分散介质为水,以水进行有机溶剂的替代,溶剂型涂料与涂装施工配套设备存在通用性,施工技能存在相似的要求,产品外观基本雷同,VOC的降低情况明显,属于当前备受关注的消减方案。在一般工业领域中,大都以优质水性涂料为主,VOC的含量相对于传统溶剂来说已经降低了五分之四,水性涂料中,所应用的有机溶剂大都为助溶剂,可对涂层成膜产生改善作用,优化施工性能,分析臭氧反应活性增量,其远远低于二甲苯的传统容积,具有较低的光化学反应。在进行车辆持续生产中,水性涂料涂装过程中,会产生大量废气,排放难度较大,但是后期的处理要求比较低。当前,许多车辆涂装工作已经开始应用水性涂料进行,经多年运行状况表明,水性涂料具有稳定性和性能可靠性,其在应用缓解上,与溶剂型涂料存在明显差异,必须进行切换,并对表面污染物进行关注,优化干燥过程中的温湿度把控,调节涂料运输与存储温度,优化表面修补要求[1]。
(二)粉末涂料
粉末涂料应用期间,主要呈现固态粉末状态,并以该状态应用到被涂物表面,施工期间,无需采用溶剂,涂装工序与0vOc排放接近,热固性粉末涂料应用概率较高,成膜过程主要有加热熔融、喷涂施工、固化、流平等。粉末涂料具有绿色环保、性能优异和外观明等特点。近年,随着小型零部件涂装行业的发展,粉末涂料的发展也是也随之加快,有些大型简单结构件的应用范围也随之增加。轨道车辆整体涂装期间,到目前为止,粉末涂装难度较大。一般情况下,封魔涂料骨化温度是160-200℃,与此同时,地铁等称量往往需要涂抹3层至4层,使得粉末固化工序增加,而且能源消耗多,涂装前,采用适量腻子修补,可以实现表面平整,最终达到两层粉末的目标,有些可以采用一次粉末,便实现成膜,该方法有助于能源损耗成本减少,促进效率的提高。大部分粉末涂料采用静电喷涂方法,法拉第笼评比效应使得部分复发结构发生改变,最终无法成膜,导致使用范围受到限制。总而言之,粉末涂料是一种高效而且环保的产品,现阶段,被广泛应用于车内内饰和金属板材中,随着低温骨化技术的推广和完善,粉末涂料的使用范围也越来越广。[2]
二、过程控制
各种涂料在应用过程中,均会释放VOC,所以必须强化过程管理,过程管理必须从以下两个方面开展,第一,必须对VOC的散逸进行控制,必须对VOC排放总量进行把控。自涂料开桶搅拌以后,就必须不断向大气中进行有机溶剂的挥发,当前,机械能废气处理大都是在烘烤车间和喷涂车间开展,跳起过程中进行搅拌充分混合,并进行涂料的转运,转运过程中,开展露天小面积修补,还需要进行施工器具的清洁,对废弃物中残留的VOC进行处理[3]。此外,更需要重视的为涂装车间清洁度的原因必须被纳入考量之中,以微正压设计方式进行喷房和烘烤房的设计,确保排风风量在送风风量以下。若是室内密封不良,在风机运行中,必须将包含有机溶剂的气体到周围空气中逸散,对生产过程中各个位置的VOC进行监控,对收集措施进行完善和改进,以对有机溶剂实际排放量进行降低。依靠优化设计方式,有利于对涂膜进行配套干预,依靠传递效率的施工设备进行科学施工,对出除油体系进行清除,降低调配及洗枪过程中涂料和溶剂浪费,降低由于涂膜弊病等返工产生的涂料使用量,最终也将减低后续排放压力,同时也降低了生产成本。
三、末端治理
涂装行业废气处理技术路线较多,主要包括活性炭吸附、分子筛吸附、沸石吸附等吸附法,直接燃烧(TO)、催化剂燃烧(CO)、蓄热式催化燃烧(RC0)、蓄热式热氧化燃烧(RTO)等燃烧方案,以及光催化降解法、等离子处理等。每一种处理方法对于废气浓度要求、能源消耗、处理效率等有显著差异,需要根据实际排放要求、废气特点、需要处理总量及成本投资预算等综合考虑选用。
四、结束语
当前VOC减排依然是我国大气环境治理的重要内容之一,减排压力依旧严峻,治理过程中,源头消减、过程控制、末端治理缺一不可。根据各个工厂的实际排放特点及减排目标制定策略,是实现可持续发展和绿色发展的必然要求。VOC治理也只有通过系统性考虑、全流程分析以及认真落实才能实现有效减排和经济减排。
参考文献:
[1]张虎,刘志新.先进水性B1B2涂装工艺VOC减排效果实际应用分析[J].现代涂料与涂装,2018,21(10):71-73.
[2]李玉杰,王玉涛,韩虎,等.运用Deltalyze法分析涂装生产过程中缩孔产生的原因及优化[J].汽车工艺与材料,2018,000(003):14-21.
[3]吴忠喜.汽车涂装生产过程中脏点分析及控制[J].现代涂料与涂装,2018(5):46-48.