噴涂廢氣的全過(guò)程控制

1、噴涂廢氣的全過(guò)程控制1 引言噴涂廣泛用于家具涂裝等行業(yè)。 涂料中含有一定比例的溶劑， 噴 涂作業(yè)中還要添加一些稀釋劑， 因此在噴涂、 流平及干燥過(guò)程中會(huì)產(chǎn) 生大量的揮發(fā)性有機(jī)物， 其中含苯有機(jī)物毒性很大， 不但對(duì)操作工人 的身體造成直接危害，同時(shí)也污染了周圍的大氣環(huán)境。2 噴涂廢氣污染物的來(lái)源一般涂料的組成包括：成膜物質(zhì)（基料） 、顏料、填料、溶劑、其他 助劑等，在噴涂作業(yè)時(shí)還要配上稀釋劑（稀料） 。成膜物質(zhì)是涂料中最重要的組成部分，成膜時(shí)隨著涂料中溶劑的揮 發(fā)，黏結(jié)劑分子或者乳液中的聚合物微粒相互靠近而凝聚， 將顏料和 填料黏結(jié)起來(lái)，形成連續(xù)涂膜，并使該涂膜牢固地黏結(jié)在基層上。成 膜物質(zhì)固定

2、在物體表面，很少進(jìn)入噴涂廢氣中。顏料又稱為著色顏料， 在涂料中的主要作用是使涂膜具有一定的遮蓋 力和所需要的各種色彩。 顏料在涂料所占比例小， 進(jìn)入廢氣中的更少， 但因其有很強(qiáng)的著色能力， 造成廢氣中的顆粒物帶有顏色。 因此按照 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) （GB16297 1996），對(duì)噴涂廢氣中的 顆粒物進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)執(zhí)行染料塵限值標(biāo)準(zhǔn)。填料又稱為體質(zhì)顏料， 主要起填充作用， 填料能有效改善涂料的貯存 穩(wěn)定性和涂膜的相關(guān)性能。填料是構(gòu)成噴涂廢氣中顆粒物的一部分， 一般附著在漆霧中。助劑可以改善涂料及涂膜的某些性能， 一般用量很小， 但對(duì)涂料和涂 膜的性能卻有很大的影響。主要包括：成膜助劑、固化

3、劑、分散劑、消泡劑、增稠劑等，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，有很多不同的選擇。 溶劑是液體涂料配方中的重要組成部分， 是成膜物質(zhì)的載體， 目前主 要采用的有甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、正丁醇、乙二醇、 丁醚、汽油、混合溶劑等。它與涂料的制造、貯存、施工、漆膜的質(zhì) 量有密切關(guān)系。其主要作用是：01溶解并稀釋涂料中的成膜物質(zhì)，降 低涂料的黏度，便于涂漆或噴涂等施工操作；提高涂料貯存的穩(wěn)定 性，防止成膜物質(zhì)凝膠，同時(shí)加入溶劑后會(huì)使桶內(nèi)充滿溶劑蒸汽，可 減少涂料表面結(jié)皮；O3改善涂膜的流平性，可避免涂膜太后，太薄或 涂刷性能不好而產(chǎn)生刷痕或起皺等弊病。 溶劑是揮發(fā)性的液體， 只起 溶解和稀釋成膜物質(zhì)的作用

4、，在涂膜干結(jié)時(shí)，它揮發(fā)到空氣中，是噴 涂廢氣中的主要污染物。 涂料有水性和溶劑型 2種，溶劑型涂料采用 的溶劑包括純苯、甲苯、二甲苯、汽油溶劑等，產(chǎn)生的VOC包含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等。水性涂料屬于環(huán)保型涂料，目前因其 價(jià)格昂貴，使用受到限制，只在少量出口汽車，機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用，水 性涂料廢氣污染物主要包括醇類和醚類等有機(jī)物。 稀釋劑是在噴涂施工過(guò)程中用于稀釋涂料的溶劑， 一般和涂料中的溶 劑相同或相溶， 對(duì)涂料有良好的溶解性和分散性， 同時(shí)對(duì)涂料的性能 影響較小。各種類型的涂料都有相應(yīng)的稀釋劑，一般彼此不能通用。 氨基漆稀釋劑由二甲苯、丁醇混合組成；硝基漆稀釋劑（香蕉水）由 酯、醇、苯

5、類混合溶液組成。無(wú)苯涂料稀釋劑主要由乙酸乙酯、乙酸 丁酯、溶劑油等組成， 能溶解硝基漆、 醇酸漆、氨基漆、 丙烯酸漆等。 稀釋劑和溶劑一樣最終揮發(fā)成為廢氣污染物。從涂料原料組分上看，噴涂產(chǎn)生的VOC主要來(lái)自于溶劑和稀釋劑，顆 粒物主要來(lái)自于成膜物質(zhì)和各種固態(tài)添加劑； 要從源頭上消除或減輕 噴涂廢氣的污染， 首先要從涂料的選擇上考慮， 采用揮發(fā)分含量低的 環(huán)保涂料，特別是水性涂料， 它是解決噴涂廢氣污染環(huán)境的有效措施。 水性涂料是采用水溶性及水分散性樹(shù)脂及各種助劑制成， 不需加入含 苯稀釋劑， 以水稀釋即可； 污染物主要是醇類和醚類等污染相對(duì)低的 有機(jī)物，對(duì)環(huán)境影響較小。水性涂料在歐洲的使用率已

6、經(jīng)達(dá)到80%，從 2004 年 4 月 1 日開(kāi)始， 歐盟已禁止生產(chǎn)、 銷售和使用溶劑型涂料； 目前溶劑型涂料的使用受到很大的限制， 世界范圍內(nèi)溶劑溶劑型涂料 被水性涂料取代只是時(shí)間問(wèn)題。 按照 2006年 12月 1日實(shí)施的清潔 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 汽車制造業(yè)(涂裝)(HJ/T293 2006),清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要 求禁止使用含苯涂料、稀釋劑和溶劑；底漆、中涂和面漆均推薦使用 水性涂料和粉末涂料。3 施工工藝設(shè)備對(duì)廢氣污染物排放的影響噴涂工藝的差別會(huì)影響物料的利用率和污染物的排放量， 目前工 業(yè)生產(chǎn)中采用的噴涂工藝大致包括人工涂漆、 人工噴涂、機(jī)械噴涂等 幾種方式。人工涂刷效率低、 漆膜質(zhì)量不高， 主要采

7、用于小規(guī)模產(chǎn)品的表面 裝飾，噴涂則是目前涂裝行業(yè)的主流， 在自動(dòng)化程度高的汽車涂裝等 行業(yè)主要采用自動(dòng)噴漆工藝， 而在部分機(jī)械制造業(yè)企業(yè)仍然采用人工 噴涂工藝。工藝不同， 涂料的利用率有較大的差別。 在汽車涂裝企業(yè)多采用 先進(jìn)的涂裝工藝，中涂、面漆以靜電旋杯噴涂為主，由機(jī)械人主動(dòng)仿 形，出漆量及噴涂圖形根據(jù)車身的位置調(diào)整到最佳狀態(tài)， 可使涂料利 用率提高到 90%以上，可大大減少涂料用量，從而減少有機(jī)溶劑對(duì)環(huán) 境的污染。在進(jìn)行噴涂過(guò)程中白車身涂漆面積、 涂層厚度、涂料品種、 涂裝工藝等都會(huì)對(duì)排放量造成影響， 關(guān)鍵是涂裝工藝， 直接影響涂料 利用率，影響噴涂廢氣污染物的排放。工業(yè)化生產(chǎn)中， 噴涂

8、一般在噴漆室進(jìn)行，噴漆室一般由室體、土 建基礎(chǔ)、平板車、軌道、進(jìn)風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)等組成。噴漆 室一般采用上送風(fēng)下抽風(fēng)方式， 能及時(shí)排走各個(gè)方向的漆霧， 有利于 減輕漆霧對(duì)操作人員呼吸體統(tǒng)的影響， 并能從不同方向?qū)ぜM(jìn)行噴 涂，部分汽車涂裝企業(yè)采用機(jī)械手自動(dòng)噴涂。 噴漆室底設(shè)有過(guò)濾系統(tǒng)， 初步過(guò)濾廢氣中的漆霧，減輕漆霧對(duì)有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)的影響。噴漆室的設(shè)計(jì)和自動(dòng)化程度對(duì)涂料的利用率有影響， 空氣通過(guò)送 風(fēng)系統(tǒng)均壓后，經(jīng)過(guò)濾進(jìn)入噴漆室，形成均勻一致的風(fēng)速。對(duì)工件而 言，為避免紊流及提高涂料的利用率，不需要太大的風(fēng)速( 0.20.3 m/s); 而對(duì)操作人員與設(shè)備而言，則需要相對(duì)較大的風(fēng)速

9、( 0.30.5 m/s)將漆霧迅速排除，以保障清潔的工作環(huán)境和人員的健康與安全。 因此合理的設(shè)計(jì)和分配風(fēng)速， 可以提高噴涂效率， 減少過(guò)噴漆霧的排 放。目前有一些涂裝設(shè)備采用分流隔板， 造成兩側(cè)區(qū)域具有較高的風(fēng) 速，而中央的噴涂區(qū)有較低的風(fēng)速， 一方面保障操作人員的清潔環(huán)境， 同時(shí)又能提高涂料的利用率，減少過(guò)噴漆霧的排放。噴涂的主要器具是噴槍， 噴槍噴射的漆霧一部分附著在涂裝工件 上，剩余部分以射流狀反彈到空氣中。 噴槍技術(shù)性能的先進(jìn)性是減少 空氣污染的積極因素，可以大大降低涂裝作業(yè)過(guò)程中環(huán)境治理的負(fù) 擔(dān)。噴槍種類較多，技術(shù)差異較大，如空氣噴槍、高壓無(wú)氣噴槍、混 合噴槍、低壓大容量噴槍等。老

10、式噴槍附著率、利用率都很差，不僅 影響噴涂質(zhì)量，也加重了環(huán)境污染，如普通空氣噴槍，噴出的漆霧中 含有較多的壓縮空氣，回彈現(xiàn)象嚴(yán)重，涂料利用率低，操作環(huán)境差， 增加了噴涂廢氣的排放。 目前先進(jìn)的噴槍包括大容量低壓噴槍， 無(wú)氣 噴槍等，效率達(dá)到 90%以上，物料流失率低，廢氣污染物的排放量減 少。工藝技術(shù)和設(shè)備先進(jìn)性是涂裝行業(yè)清潔生產(chǎn)水平的一個(gè)重要指 標(biāo)，簡(jiǎn)陋的設(shè)備和落后的工藝，不但會(huì)增加資源、能源的消耗，同時(shí) 也增加了廢氣污染物的產(chǎn)生和排放量， 增大了處理設(shè)施的運(yùn)行成本和 污染物的排放濃度。 新建噴漆室應(yīng)禁止使用落后的、 淘汰的工藝技術(shù) 和設(shè)備，提高噴涂作業(yè)環(huán)節(jié)的清潔生產(chǎn)水平。4 噴涂廢氣污染物

11、治理措施噴涂工序包括噴涂、流平和烘干，每個(gè)工序均有 voC非放。某汽 車噴涂金屬車間底色漆，在噴漆室、流平室及烘干室的VOC產(chǎn)生量分 別是 60%、 35%和 5%，罩光漆在三個(gè)工序的的產(chǎn)生量分別是 50%、 20% 和30%噴漆室或噴涂工序主要污染物為 VOC和漆霧（顆粒物），流 平和烘干工序主要污染物為 VOC漆霧顆粒微?。ń^大部分在 10um 以下）、黏度大、易黏附在物質(zhì)表面，凈化有機(jī)廢氣中的甲苯、二甲 苯、非甲烷總烴等揮發(fā)性有機(jī)物。目前國(guó)內(nèi)外漆霧處理方法包括： 過(guò)濾法、低溫冷凝法、 油吸收法。 水吸收法等，較多采用的是過(guò)濾法和水吸收法。過(guò)濾主要采用濾層阻留漆霧和顆粒物，濾料可以采用玻璃

12、纖維 棉、爐渣等，也可組合使用；如某抽油機(jī)廠采用的過(guò)濾系統(tǒng)由 3 部分 組成，分別為塑料回轉(zhuǎn)球、 棕板和玻璃纖維棉 3 層，過(guò)濾材料視污染 程度定期更換或清理漆塊后重復(fù)使用。過(guò)濾措施能除去大部分的漆 霧，對(duì)有機(jī)物也有少量的吸附，但不能保證廢物污染物的達(dá)標(biāo)排放，還需進(jìn)一步處理吸收方式包括噴淋水洗、霧化洗滌、無(wú)泵水幕處理、水旋式處理 等。噴淋水洗采用噴嘴組成的噴淋室，將霧水化來(lái)沖洗漆霧，水過(guò)濾 后重復(fù)使用，該方法效果差，噴嘴易堵塞；霧化洗滌采用螺旋進(jìn)氣， 在高級(jí)霧化作用下，氣液充分接觸，廢氣中的細(xì)小顆粒物，未凝固的 涂料顆粒物及少量有機(jī)廢氣被吸收； 無(wú)泵水幕噴漆室和無(wú)泵水激噴漆 室是利用高速排水誘

13、導(dǎo)提水， 將排風(fēng)系統(tǒng)和排水系統(tǒng)合二為一， 形成 無(wú)泵的水循環(huán)系統(tǒng)， 由于漆霧經(jīng)過(guò)水幕、 水簾以及氣水通道與水幕強(qiáng) 烈攪拌，形成多級(jí)凈化過(guò)程，提高了凈化效率；水旋式噴漆室主要是 靠在柵格板下的水面撞擊后， 同水一起以漩渦運(yùn)動(dòng)流入水旋器， 漆霧 和空氣分離。目前廣泛采用的主要是水幕、水旋及水激式噴涂設(shè)備， 均能取得較好的凈化效果，但因甲苯、二甲苯等有機(jī)物不溶于水，對(duì) 該類有機(jī)污染物的去除效率甚微，還需要進(jìn)一步處理。經(jīng)過(guò)除霧處理后的噴涂廢氣和流平、 烘干廢氣主要含有揮發(fā)性有 機(jī)物，一般還需采取吸附、燃燒或催化燃燒的方式進(jìn)行處理。吸附法是目前廣泛使用的有機(jī)廢氣處理技術(shù)， 其原理是利用吸附 劑的多孔結(jié)構(gòu)

14、，將廢氣中的voC甫獲。吸附劑應(yīng)能滿足：比表面積和 孔隙率大，吸附能力強(qiáng)，具有一定的顆粒度，較好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué) 穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉，原料來(lái)源充足。處理噴 涂廢氣選用的吸附劑有活性炭、活性炭纖維、焦炭粉粒等?；钚蕴亢?活性炭纖維具有密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面積大，吸附性能好 化學(xué)性 質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿，耐水，耐高溫，高壓，不易破碎，對(duì)空氣阻力小等 特點(diǎn)，因此被廣泛采用。活性炭過(guò)濾吸附法是一種較為經(jīng)濟(jì)的方法， 與其他方法比較，具有去除率高、能耗低、工藝成熟、易于推廣的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是處理設(shè)備較大。將含VOC的有機(jī)廢氣通過(guò)活性碳床，其中 的VOC被吸附劑吸附，廢氣得到凈化后排入大氣。當(dāng)碳吸

15、附達(dá)到飽和 后，需對(duì)飽和的碳床進(jìn)行脫附再生；通入水蒸氣加熱碳層，VOC被吹托放出，并與水蒸氣形成蒸氣混合物，一起離開(kāi)碳床，作進(jìn)一步的處 理。直接燃燒法 （或稱為熱氧化） 是通過(guò)燃燒來(lái)消除有機(jī)物廢氣污染 物的方法，是使用有機(jī)廢氣在溫度 600800C和滯留時(shí)間0.30.5s 的條件下直接燃燒， 變成二氧化碳和水， 適用于濃度較大的有機(jī)廢氣。 為減低染料費(fèi)用，需要回收排放氣中的熱量。催化燃燒法是一種類似燃燒法的方式來(lái)處理 VOC操作溫度較普 通燃燒法低一半，通常為200400C,將有機(jī)物氧化成二氧化碳和水， 同時(shí)發(fā)出燃燒熱。 它凈化有機(jī)物是用鉑、 鈀等貴金屬催化劑及過(guò)渡金 屬氧化物催化劑來(lái)代替火焰

16、， 由于溫度降低， 允許使用標(biāo)準(zhǔn)材料來(lái)代 替昂貴的特殊材料， 大大降低了設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用。 系統(tǒng)采用間壁 式和蓄熱式兩類熱量回收方式。對(duì)于大流量，低濃度的有機(jī)廢氣， 燃燒或催化燃燒處理費(fèi)用太高， 不經(jīng)濟(jì)。利用碳吸附具有處理低濃度和大氣量的優(yōu)勢(shì)， 先用活性炭捕 獲廢氣中的有機(jī)物，然后用很小流量的熱空氣來(lái)脫附，這樣可使 VOC 富集 1015倍，大大地減少了處理廢氣的體積， 使后處理設(shè)備的規(guī)模 也大幅度降低。 把濃縮后的氣體送到催化燃燒裝置中， 利用催化燃燒 處理較高濃度的特點(diǎn)來(lái)消除 VOC催化燃燒所放出熱量可以通過(guò)間壁 換熱器來(lái)預(yù)熱進(jìn)入碳吸附床的脫附氣， 降低系統(tǒng)的能量需要量。 該技 術(shù)利用碳

17、吸附處理低濃度和大氣量的特點(diǎn)， 又利用催化床處理適中流 量、高濃度的優(yōu)勢(shì)，形成一非常有效的集成技術(shù)。目前該技術(shù)已用于噴涂排放大流量、低濃度的有機(jī)廢氣的治理從目前涂裝行業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)看， 末端治理仍然是控制噴涂廢氣排放 的主要措施。 企業(yè)贏完備廢氣處理措施， 做到噴涂廢氣中的污染物全 面達(dá)標(biāo)排放； 同時(shí)規(guī)范處理措施。 設(shè)備的運(yùn)行操作規(guī)程和環(huán)境管理要 求，做到處理措施的持續(xù)有效，污染物持續(xù)達(dá)標(biāo)排放。然其導(dǎo)熱系數(shù)減小， 保溫性能好， 但在經(jīng)濟(jì)上可接受的范圍內(nèi)其 涂膜的阻熱效果與普通涂料相比并無(wú)明顯差別， 即該類涂料屬于薄膜 層涂料，沒(méi)有明顯的保溫性能， 只能涂裝于外墻外保溫或屋頂保溫層 上，起到隔熱和保

18、護(hù)作用， 而不能作為獨(dú)立的建筑節(jié)能涂料來(lái)代替目 前廣泛使用的膨脹聚苯板和聚苯顆粒保溫漿料等外保溫系統(tǒng)。 筆者在 實(shí)際中曾遇到提倡該類涂料作為獨(dú)立節(jié)能材料使用的情況。4.2.2 應(yīng)注意保證反射型建筑絕熱涂料的質(zhì)量反射型建筑絕熱涂料的反射性能主要由反射填料所提供， 而目前 這類材料價(jià)格都很高， 因而不能因?yàn)槭袌?chǎng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)而降低反射填料 的用量。否則，一種好的涂料最后可能會(huì)因市場(chǎng)的惡性競(jìng)爭(zhēng)而得不到 好的應(yīng)用效果。4.2.3 應(yīng)制定涂膜對(duì)光和熱反射性能的測(cè)試方法目前關(guān)于涂膜反射光和熱的性能還沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法， 這 給不同填料之間的性能優(yōu)劣的比較帶來(lái)了困難， 因而應(yīng)制定涂膜反射 光和熱的性能測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)，以利于該類產(chǎn)品的推廣使用。4.2.4 應(yīng)注意解決反射型建筑絕熱涂料生產(chǎn)與應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題這一點(diǎn)是很重要的。 反射型建筑絕熱材料作為一種新型功能性建 筑涂料，其使用才剛剛開(kāi)始，隨著