文_林翔 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

隨著《深入打好重污染天氣消除、臭氧污染防治和柴油貨車污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)方案》的提出，特別是針對(duì)臭氧污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，要求將石化、化工、涂裝、制藥、包裝印刷和油品儲(chǔ)運(yùn)銷等作為VOCs重點(diǎn)減排領(lǐng)域，推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)深度治理。船舶制造廠生產(chǎn)工藝流程中涉及鋼材/型鋼預(yù)處理、分段涂裝等多道涂裝工序，是涂裝行業(yè)中的污染大戶。針對(duì)船舶制造廠中不同工段產(chǎn)生的有機(jī)廢氣目前常用的治理方式有“預(yù)過濾+沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱式氧化爐”“預(yù)過濾+沸石分子篩/沸石轉(zhuǎn)輪+催化燃燒、活性炭吸附+熱空氣脫附+催化燃燒”工藝等。其中，鋼材/型鋼預(yù)處理作為船廠第一道噴涂工藝，是提高機(jī)械產(chǎn)品和金屬構(gòu)件抗腐蝕能力的關(guān)鍵工作，在底漆預(yù)涂和烘干的過程中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢氣。研究表明，目前上海各船舶制造廠主要以采用“活性炭吸附+催化燃燒”為主的方式去除鋼材預(yù)處理過程中產(chǎn)生的廢氣，設(shè)備的凈化效率可以達(dá)到90%以上。隨著環(huán)保政策不斷收緊，生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，以及活性炭廢氣處理后勁不足的缺點(diǎn)的逐漸暴露，原本的治理工藝已無法滿足現(xiàn)在的環(huán)保要求，各大船廠開始進(jìn)行廢氣治理設(shè)施的升級(jí)改造。本文以我國(guó)某船舶制造廠的鋼材預(yù)處理生產(chǎn)線涂裝廢氣治理設(shè)施的升級(jí)改造為例，分析現(xiàn)有治理設(shè)施存在的不足，提出相應(yīng)的解決方案，為后續(xù)類似改造工程提供參考。

1 工程概況

該船舶廠主要生產(chǎn)各種成品郵輪、貨船、海工等產(chǎn)品，年鋼材用量約為80000t。設(shè)有單獨(dú)的鋼材/型材噴漆預(yù)處理車間，采用全自動(dòng)流水線。鋼材/型材經(jīng)過除銹處理后，由輥道輸送至噴漆室，采用兩把自動(dòng)噴槍進(jìn)行噴漆工作；噴漆完成后，進(jìn)入烘干箱烘干處理，在噴漆和烘干過程中均會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)氣體。噴漆室與調(diào)漆室的廢氣統(tǒng)一送至有機(jī)廢氣治理設(shè)施進(jìn)行處理。

改造前有機(jī)廢氣采用一層初效、兩層亞高效過濾材料組合的形式干式過濾器+活性炭吸附+催化燃燒的治理工藝。其中第一級(jí)采用G4效率的過濾材料，第二級(jí)采用F6級(jí)效率的過濾材料，第三級(jí)采用F9級(jí)效率的過濾材料。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，過濾材料的的更換頻率高，炭床的處理效果明顯下降，尾氣異味越來越嚴(yán)重。打開炭床后，炭床迎風(fēng)面附著一層藍(lán)色的顆粒物。

2 項(xiàng)目分析

2.1 漆霧預(yù)處理方案的選擇欠佳

一般來說，噴涂產(chǎn)生的漆霧治理主要采用裝填有數(shù)層的過濾材料的過濾器進(jìn)行過濾處理。根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)使用的底漆材料，主要采用溶劑型無機(jī)硅酸鋅車間底漆。該底漆主要由烷基硅酸酯、超細(xì)鋅粉、顏填料、特種助劑、固化劑等組成，其體積固體分非常低，只有25%～28%，VOCs含量高達(dá)600～660g/L，并且要求主劑細(xì)度要≤5μm。相比于傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂類油漆，硅酸鋅底漆含有超細(xì)鋅粉，因此硅酸鋅底漆噴漆廢氣中細(xì)粉塵濃度含量較高，且對(duì)最后一級(jí)過濾材料的要求較高。采用常規(guī)噴漆廢氣的預(yù)處理方式無法對(duì)超細(xì)鋅粉進(jìn)行有效的過濾，會(huì)導(dǎo)致鋅粉逃逸至下一道廢氣處理裝置中，影響后續(xù)工序的處理效果，使廢氣處理設(shè)備無法長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 原設(shè)計(jì)廢氣濃度考慮與實(shí)際不符

設(shè)計(jì)廢氣濃度遠(yuǎn)小于實(shí)際工況濃度?！盎钚蕴课?催化燃燒”的工藝適用于間斷或不穩(wěn)定狀態(tài)的低濃度有機(jī)廢氣的治理，要求廢氣濃度小于200mg/m3，對(duì)于中高濃度有機(jī)廢氣的治理效果持續(xù)性較差。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備前端管道廢氣濃度的檢測(cè)結(jié)果顯示，噴漆室出來的廢氣濃度根據(jù)噴涂的工件的不同存在一定的波動(dòng)，其中鋼材噴涂時(shí)濃度較低約600mg/m3，型材噴涂時(shí)濃度往往偏高達(dá)到1200mg/m3，廢氣濃度較高。高濃度的有機(jī)廢氣容易導(dǎo)致活性炭吸附材料快速飽和，且需要更長(zhǎng)的脫附時(shí)間。當(dāng)活性炭的脫附時(shí)間保持不變，則會(huì)導(dǎo)致活性炭的吸附容量快速下降，導(dǎo)致最終的失效。

3 改造方案選型

3.1 預(yù)處理工藝選擇

改造后的工藝采用“干式過濾器+濾筒除塵器”的方案，利用DPA漆霧過濾袋初步過濾還有粘性的漆霧和大顆粒粉塵，再采用配套壓縮空氣反吹的濾筒除塵器對(duì)細(xì)顆粒進(jìn)行進(jìn)一步的去除，解決頻繁更換濾袋的問題，高效收集細(xì)小灰塵，保護(hù)廢氣處理設(shè)備，使廢氣處理設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能夠減小系統(tǒng)阻力，運(yùn)行維護(hù)成本更加低廉。濾筒除塵器設(shè)備主要參數(shù)見表1。

表1 濾筒除塵器選型參數(shù)

3.2 VOCs治理工藝選擇

鋼材預(yù)處理屬于間歇性工作，噴漆室每日工作10h，在噴漆室作業(yè)過程中廢氣會(huì)持續(xù)穩(wěn)定在高濃度（600～1200mg/m3）。廢氣成分分析報(bào)告顯示，廢氣中污染物以甲苯、二甲苯等高燃燒熱值的苯系物為主，因此改造方案采用蓄熱式燃燒爐（RTO）直接對(duì)收集的廢氣進(jìn)行燃燒降解后排放。采用蓄熱陶瓷的情況下，當(dāng)濃度持續(xù)600mg/m3時(shí)，RTO燃燒爐可以由高濃度廢氣維持自燃，無需補(bǔ)充燃料，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性和運(yùn)行節(jié)能。

根據(jù)上述的工藝選擇方案最終確定鋼材預(yù)處理噴漆廢氣的系統(tǒng)流程（見圖1）。預(yù)處理線噴漆車間和調(diào)漆車間的VOCs廢氣經(jīng)過干式過濾器和濾筒除塵器進(jìn)行漆霧和粉塵的過濾后，直接進(jìn)入RTO系統(tǒng)高溫燃燒凈化后達(dá)標(biāo)排放。

圖1 鋼材預(yù)處理噴漆廢氣系統(tǒng)流程圖

4 工程特點(diǎn)及治理效果

該項(xiàng)目由于船廠使用油漆的特殊性，廢氣中粉塵濃度相比于漆霧的濃度更高，在漆霧預(yù)處理環(huán)節(jié)引入了濾筒除塵器對(duì)廢氣中細(xì)顆粒鋅粉進(jìn)行有效的去除和及時(shí)的清理，減少了過濾材料的消耗，節(jié)省預(yù)處理系統(tǒng)人力和物力方面的投入；有效的減少進(jìn)入VOCs主要治理設(shè)備中細(xì)顆粒物的含量，避免后續(xù)處理設(shè)備發(fā)生堵塞。另外，由于油漆的原料組分中含有硅酸酯類物質(zhì)，為了防止硅酸酯類物質(zhì)在爐膛燃燒生成的氧化硅物質(zhì)堵塞蓄熱材料的孔道，采用防堵型蓄熱體材料，在爐膛內(nèi)部設(shè)置Y型粉塵收集部件，對(duì)燃燒后可能產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行有效收集與清理，同時(shí)防止氣流反向吹掃時(shí)形成揚(yáng)塵，延長(zhǎng)設(shè)備的高效運(yùn)行壽命。

經(jīng)改造后，濾筒運(yùn)行過程中設(shè)備壓力穩(wěn)定有規(guī)律，RTO設(shè)備運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)自持燃燒，天然氣耗只用在RTO設(shè)備開機(jī)升溫階段。對(duì)整個(gè)廢氣處理系統(tǒng)的治理效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采用濾筒過濾器可以保證進(jìn)入RTO設(shè)備的粉塵濃度低于1mg/m3的要求，經(jīng)過RTO設(shè)備的凈化可以使廢氣達(dá)標(biāo)排放，治理效果顯著提升。

表2 預(yù)處理噴漆廢氣監(jiān)測(cè)結(jié)果表

5 結(jié)語

針對(duì)采用溶劑型無機(jī)硅酸鋅車間底漆進(jìn)行噴涂作業(yè)的車間，除塵效果對(duì)其廢氣的治理結(jié)果具有一定的影響，采用“干式過濾器+濾筒除塵器”的預(yù)處理的方案不會(huì)導(dǎo)致濾筒糊袋，可以滿足后續(xù)處理設(shè)備對(duì)廢氣粉塵處理的要求。采用蓄熱式燃燒設(shè)備RTO進(jìn)行末端處理可以在維持較低的能耗下對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行高效凈化。相比于“過濾+活性炭吸附+催化燃燒”的工藝，“干式過濾器+濾筒除塵器+RTO”的治理工藝更適合于造船廠鋼材預(yù)處理噴漆車間的廢氣治理。