如何控制机械制造行业涂装工艺的VOCs排放？
- 2024-09-13 11:09:502074
本期，环境君带大家一起了解机械制造行业涂装工艺，以及企业如何在生产各环节中减少VOCs的产生与排放。
机械制造业
机械制造业的机械涂装生产过程中会有VOCs的产生和排放，机械涂装具有以下的特点：
1. 机械涂装主要是油漆喷涂和粉末喷涂，可以使用种类较少。
2. VOCs产生在调漆、喷漆、流平、烘干、清洗等工序，VOCs来源于涂料、稀释剂、清洗剂、固化剂、胶粘剂和密封胶等含VOCs原辅材料。
3. 机械使用环境比较复杂，对涂装的质量要求较高。因此，对原辅材料的质量要求较高，需要多层喷涂或多次涂装，部分还需要进行特殊的处理，例如，特殊防腐和防水等等，原辅材料的消耗量也会增加。
4. 由于机械的体积较大，导致涂装生产所需要场地较大；由于机械的形状差异较大，增加了涂装生产的复杂性；部分大体积的机械只能是半开敞环境或开放环境中进行涂装，收集VOCs难度大，VOCs无组织排放量大。
生产工艺
一、基本工艺
机械涂装工艺可以根据使用的原材料分成油漆喷涂和粉末喷涂，油漆喷涂又分水性油漆喷涂和油性油漆喷涂；机械涂装工艺又可以根据生产环境分成密闭式生产、半密闭式生产和敞开式生产；机械涂装生产工艺还可以根据使用的工具不同分成自动化生产线喷涂、机械手喷涂和手工喷涂。
生产工艺的差别既可能影响VOCs排放总量，例如，粉末喷涂与油性喷漆两者的VOCs排放总量差异较大；也可能影响无组织排放量，例如，使用相同的原辅材料，但生产环境不同，密闭式生产和敞开式生产，两者的无组织排放量相差较大。
机械涂装生产中产生VOCs的工序和场所有喷底漆、流平、烘干以及调料等等。
二、原辅材料
01 漆喷涂原材料
喷漆所使用的原材料有油性漆和水性漆。在使用油性漆时还需要使用固化剂和稀释剂。VOCs的排放不仅来自油性漆本身，还来自所使用的辅助材料。
①使用油性油漆时不仅油性油漆本身VOCs含量大，所用的助剂VOCs含量也大。
②使用水性油漆时不仅水性油漆的VOCs含量远低于油性油漆，而且所使用助剂的VOCs含量也低。
02 粉末喷涂原材料
从原材料成份分析，粉末是不含VOCs的。但在生产过程中，尤其是高温固化和烘干的情况，会有少数VOCs逸散出来。
三、VOCs收集与治理
01 收集
在机械涂装中，VOCs收集是其中重要的一环。一方面，要进行涂装的机械体积较大，涂装时需要较大的空间，空间越大收集VOCs难度越大。另一方面，机械的涂装生产有相当部分是在半开敞环境或开敞环境下进行的，限制了VOCs的收集。
02 预处理
在机械涂装中含VOCs废气的收集应根据各个生产工序收集到废气的特点不同分类收集，分类进行预处理。
例如，喷漆工序收集的废气温度较低，但因已经过水膜处理含水量大。预处理中不需要降温，要除水。烘干工序收集的废物温度较高，含水量低，需要降温，而不需要脱水。
03 治理工艺
当机械涂装使用油性漆喷涂时，废气中VOCs的浓度较大，风量也大，应以吸附—催化燃烧或吸附—蓄热燃烧为主要的治理工艺。当机械涂装使用水性油漆喷涂或粉末喷涂，废气的风量较大，而VOCs浓度较低，可以选择活性炭吸附为治理工艺。
机械涂装清洁化生产途径
一、绿色产品设计与生产
01 合理搭配底漆、中间漆和面漆
合理搭配底漆、中间漆和面漆是可以减少漆的消耗，从而达到减少VOCs排放的目的。合理搭配底漆、中间漆和面漆的工作包括减少各层漆的用量、使用VOCs含量较少的漆等等。
02 合理确定产品质量标准
提高产品质量标准势必会增加原辅材料的消耗，导致增大VOCs量的排放。因此，合理确定产品的质量标准十分重要的，既不过分提高产品质量标准，又要满足机械使用的要求。严格控制质量标准就可以严格控制原辅材料的消耗量，最终达到严格控制VOCs的排放量。
二、原辅材料的改进和选择
01 用水性漆替代油性漆
在机械涂装中，减少VOCs排放量实用性强和有效性高的方法是使用水性漆。水性漆技术趋向成熟，在许多机械制造中广泛应用，例如，风机、压机、分条机、横切机、泵、挤出机、电柜等等产品，基本上都可以使用水性漆。水性漆的使用有以下几种情况：
①水性底漆+低VOCs含量油性面漆；
②水性底漆+低VOCs含量油性中间漆+低VOCs含量油性面漆；
③水性底漆+水性中间漆+低VOCs含量油性面漆。
④底漆、中间漆和面漆均用水性油漆。
企业可以根据产品的特点和水性漆的质量采用不同的方法。
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减少VOCs的排放。在某些方面，粉末喷涂的质量又优于水性漆。因此，粉末喷涂代替油漆喷涂是减少VOCs排放的有效途径。然而，机械常常是体积较大的，在使用粉末喷涂还需要解决一些实际的技术难题。对于体积较小、重量较轻的机械组合件是可以用粉末喷涂代替漆喷涂。
03 选择VOCs含量较低的原辅材料
含VOCs的原辅材料中，由于所含VOCs的种类不同或所含的量不同，导致有不同的VOCs排放量。在生产过程中应选择VOCs含量较低的原辅材料。
三、改进生产工艺与装备
01 提高喷涂量的精度
在漆喷涂中，提高喷涂量的精度就是减少漆和粉末的用量，不仅可以减少VOCs的排放量，还可以降低生产成本。要提高喷涂量的精度就要做好消耗量的计算、喷涂时的风量和速度等等。
02 改进喷涂的方式
随着技术的进步，在喷涂方式方面有紧凑式涂装、静电喷涂、高压无气喷涂、空气辅助无气喷涂、热喷涂等等。企业可以根据产品的特点和生产的环境，选择不同的喷涂方式，提高生产效率，减少喷涂时的原辅材料的逸散。
03 提高喷涂的自动化程度
提高喷涂自动化程度不仅可以提高生产效率，降低员工劳动强度，也可以减少VOCs的排放。例如，机械手喷涂可以提高喷涂精度。由于机械具有体积大、重量重的特点，不能采用自动化喷涂生产线的形式，更适合采用机械手喷涂的方式。
04 严格控制工艺参数
严格控制VOCs产生工序工艺参数是有利于减少VOCs的排放，例如，严格控制喷漆的速度、严格控制烘干的温度以及严格控制流平的温度和时间都有利于减少VOCs的释放。
四、生产环境清洁化
01 减少原辅材料的挥发
保持盛含VOCs原辅材料容器的密封，严格控制和适当地降低储存含VOCs原材料的温度，在称量、配料和输送含VOCs原辅材料时要尽量避免在空气中暴露等等。
02 改进原辅材料的称量、调配和输送
由于机械涂装的面积大，使用的原辅材料量大。人工进行称量和调配所需要的时间较长。在原辅材料称量、调配和输送过程中会造成液体的扰动和挥发。为了减少在称量、调配和输送过程的VOCs释放，尽可能运用自动化设备。使用自动化设备具有速度快、密封性好、准确、失误可能性少。
03 减少生产过程的泄漏
机械涂装生产应该在生产车间进行，禁止在露天操作。在生产车间进行涂装生产时，喷漆等工序应做到在密闭空间进行。如果不能全密闭时，应做可移动的半密闭隔离空间，并安装抽气系统，收集无组织排放的VOCs。如果只能敞开式生产，则生产车间需要进行密闭，并在车间安装集气装置收集VOCs。
五、优化收集和治理工艺
01 加强VOCs的收集
①加强VOCs的无组织排放。要减少VOCs的无组织排放就是要强化生产车间的密封性以及做好集气系统。
②提高生产环境的密封性。喷漆、流平和晾干/烘干等工序要在密闭条件下进行。鼓励企业针对小工件喷涂采用自动化密闭收集，大工件设备采用轨道输送+密闭喷涂方式进行，落实调漆房和喷涂作业废气收集。
③符合条件的情况下做好废气分类收集和分类预处理。例如，有喷漆房、流平隧道或烘干房的情况下，做好废气分类收集和分类预处理。
02 优化处理工艺组合
合理选择废气治理工艺组合以及合理调整废气治理工艺的顺序是实现稳定达标排放的必要条件。
03 严格控制治理工艺参数
除了选择合理的废气治理工艺外，根据生产的实际情况及时调整治理工艺参数以及严格控制治理工艺参数是十分必要的。废气治理工艺参数主要有风量、风速、废气温度、燃烧温度以及活性炭的饱和度等等。
典型案例
该公司是国内大型的风机制备企业，该企业重视节能减排、环境保护以及碳减排。该企业安装的太阳能光伏发电系统，其发电量已经能够满足该企业的所有用电。
随着水性漆技术的不断成熟，该企业经过了较长期的研究，不断调试，常规的风机、水泵、电柜等产品均可以使用水性漆，而不使用油性漆。企业水性漆产品占全部产品的80%以上。核电站和水电等的专用设备由于使用条件的限制仍是使用油性漆。
该企业根据产品的特点，创造密闭的生产环境进行生产。调漆间与喷漆房相连接，仅与对应工序的喷漆房有门进出，喷漆房使用轨道输送，内设小型吊机，方便喷涂作业时做好废气收集工作；水性漆喷涂生产线和油性漆喷涂生产线独立运行，分类收集处理。
该企业经过较长时间的研究和探索，决定根据不同的废气采用分类收集和分类治理。水性漆生产线的废气采用水射流混动塔+活性炭吸附的治理工艺。油性漆生产线的废气采用水射流混动塔+三级过滤器+筒式转轮吸附+蓄热式催化燃烧。
来源|佛山市生态环境局
整理|佛山生态环境微信编辑小组
原标题：如何控制机械制造行业涂装工艺的VOCs排放？