孟祥軍, 張開帥, 劉 欣, 馮立新

(1.大連船舶重工集團設計研究院，遼寧 大連 116005；2.中國船舶集團有限公司，上海 200011)

0 引 言

船舶涂裝涉及船舶建造全過程，具有持續(xù)時間長、范圍廣等特點，同時產(chǎn)生大量固體廢物，是在船舶建造過程中污染物排放的主要因素。隨著我國揮發(fā)性有機物排放標準和法規(guī)的逐漸完善，船舶涂裝工藝在不斷探索革新，采用大包裝涂料系統(tǒng)替代傳統(tǒng)小包裝涂料系統(tǒng)，即為船舶涂裝創(chuàng)新升級工藝之一[1]。盡管近年來國內個別船廠在大包裝涂料系統(tǒng)應用方面進行初步嘗試，但基于大包裝涂料系統(tǒng)的裝備升級、工藝創(chuàng)新和物流管理等方面的瓶頸，目前尚無比較成熟和標準的大包裝涂料系統(tǒng)在船廠的應用模式可供參考[2]。

1 大包裝涂料系統(tǒng)

1.1 大包裝涂料系統(tǒng)技術問題

大包裝涂料系統(tǒng)由大包裝涂料罐、與大包裝涂料罐匹配的攪拌器和噴涂裝置等3部分組成。近年的研究實踐表明，各部分均存在一系列技術問題。

(1)大包裝涂料罐

需要研究確認適合多種船舶涂料裝載的大包裝涂料罐的規(guī)格、尺寸、質量、開口方式和出口形式等參數(shù)設計問題，并取得中國船級社(CCS)等機構的相關運輸化學品認可證書。

(2)與大包裝涂料罐匹配的攪拌器

需要研究確認與大包裝涂料罐開口尺寸匹配的攪拌器的規(guī)格、槳葉形式與布置和密封固定形式等參數(shù)設計問題，并針對不同黏度的涂料實現(xiàn)充分攪拌，滿足正常噴涂施工需求。

(3)與大包裝涂料罐匹配的噴涂裝置

需要研究確認A/B雙組分涂料的順暢吸入、精準數(shù)量配比、及時有效混合熟化和規(guī)定時間良好噴涂等參數(shù)設計問題，并確保噴涂后的科學高效清洗，滿足涂裝生產(chǎn)效率需求。

1.2 大包裝涂料罐

近年來，中型散裝容器(Intermediate Bulk Container，IBC)廣泛用于石油化工等行業(yè)，以其現(xiàn)有技術工藝參數(shù)為基礎，結合船舶涂裝的現(xiàn)場實際，確定用于裝載船舶涂料的大包裝涂料罐適用范圍：符合《國際海運危險貨物規(guī)則》要求的UN31A/Y包裝導則的Ⅱ類和Ⅲ類液態(tài)危險品；裝運的危險液體密度不大于2.74 kg/L，包括相關化學品(危險品)，如涂料、黏合劑、油墨、液體肥料和農(nóng)藥等；可重復清洗再利用。大包裝涂料罐如圖1所示。

圖1 大包裝涂料罐

結合船舶涂料技術參數(shù)、綜合運輸和循環(huán)應用需求，設計確定大包裝涂料罐的各項總體和附屬功能參數(shù)，如表1所示，其中，DN為公稱通徑，EPT(Ethylene Propylene Terpolymer)為乙烯丙烯三元聚合物(合成橡膠)，PTFE(Polytetrafluoroethylene)為聚四氟乙烯。

表1 大包裝涂料罐技術參數(shù)

1.3 與大包裝涂料罐匹配的攪拌器

800 L及以上大包裝涂料罐需要根據(jù)涂料罐的長寬高尺寸、容積參數(shù)、涂料黏度參數(shù)、船舶涂裝現(xiàn)場安全要素、電動/氣動等合適動力攪拌狀況和不同層面液體流動原理等多種要素，結合相關實際開展各種組合試驗和對比測試，研究確定合適的攪拌器動力方式和結構形式。在確定上述大包裝涂料罐技術參數(shù)后，擬定采用氣動三層槳式組合攪拌器，該組合攪拌器按涂料的不同層級分布攪拌葉片，配備專用自動化可移動和升降組合裝置，可順利實現(xiàn)不同層級大包裝涂料的均勻攪拌，達到理想的攪拌效果。氣動三層槳式組合攪拌器如圖2所示。

圖2 氣動三層槳式組合攪拌器

1.4 與大包裝涂料罐匹配的噴涂裝置

與大包裝涂料罐匹配的噴涂裝置可采用常規(guī)高壓無氣噴涂泵、新型雙組分高壓無氣噴涂泵和專用大包裝涂料噴涂組合裝置。

常規(guī)高壓無氣噴涂泵主要適用于單組分大包裝涂料，而雙組分大包裝涂料需要人工在現(xiàn)場按比例采用中置罐混合攪拌再進行噴涂，費工費力且混合比例參數(shù)等較難控制，影響噴涂后的涂層質量。

新型雙組分高壓無氣噴涂泵主要適用于雙組分大包裝涂料，可解決大包裝雙組分涂料(A/B組分)的準確吸取和混合攪拌，實現(xiàn)正常噴涂。

專用大包裝涂料噴涂組合裝置基于新型雙組分高壓無氣噴涂泵，增加中置罐和攪拌設備，結合大包裝涂料的工藝特點，開發(fā)研制專用大包裝涂料噴涂組合裝置單元，適用于單/雙組分涂料的噴涂施工，具有自動涂料配比精準和中置容器攪拌均勻等優(yōu)點，可實現(xiàn)順利的噴涂施工和良好的噴涂質量。

2 大包裝涂料系統(tǒng)物流管理

2.1 小包裝涂料系統(tǒng)物流管理流程和成本

(1)小包裝涂料系統(tǒng)物流管理流程

小包裝涂料系統(tǒng)物流管理流程：船廠訂單購買→由涂料公司提供小包裝涂料(在鄰近地區(qū)設置必要的涂料儲存周轉物流倉庫)→涂料公司按船廠需要及時供貨至船廠(船廠在廠內設置臨時儲存庫)→船廠按生產(chǎn)計劃領用，用過的小包裝涂料罐等固體廢物由船廠按環(huán)保要求合規(guī)處理。

(2)小包裝涂料系統(tǒng)物流管理成本

以1輛專用危險品卡車公路運輸小包裝涂料(20 L/罐)至某船廠作為1個運輸單元為例：1輛卡車最多裝載40個托盤，運輸質量為31.2 t，共18 000 L，運輸距離約1 300 km，運輸時間為5 d。涂料本身成本不計，其物流管理成本如下：①小包裝涂料罐1 200個，16 000元；②小包裝涂料罐供應商將涂料罐運至涂料公司(運費)，3 000元；③托盤、塑料薄膜，5 000元；④小包裝涂料運費，14 000元。

1個運輸單元公路物流管理成本為38 000元，涂料運輸成本平均約2.11元/L。

2.2 大包裝涂料系統(tǒng)物流管理流程和成本

(1)大包裝涂料系統(tǒng)物流管理流程

大包裝涂料系統(tǒng)物流管理要素主要包括船廠、涂料公司和第三方物流公司。各要素均可成為牽引主導，其物流管理流程大體相同。

以涂料公司牽引主導為例，大包裝涂料系統(tǒng)物流管理流程：涂料公司與第三方物流公司簽訂大包裝涂料物流合同→第三方物流公司負責大包裝涂料罐的訂制(購買或租賃)、清洗和重復利用→船廠根據(jù)船舶生產(chǎn)需求，下發(fā)大包裝涂料訂單至涂料公司(每批量提前10 d)→涂料公司接收船廠訂單，制定涂料生產(chǎn)計劃，并通知第三方物流公司送備大包裝涂料罐，安排涂料生產(chǎn)→涂料公司通知第三方物流公司安排專用運輸危險品卡車將大包裝涂料公路運輸至船廠→船廠將大包裝涂料放入專用化學品倉庫儲存→船廠按生產(chǎn)計劃領用，并在涂料公司指定的使用期限內用完大包裝涂料，用過的大包裝涂料罐由船廠現(xiàn)場即時進行預清洗并密封，再由第三方物流公司將空涂料罐拉回指定位置，按照環(huán)保要求進行合規(guī)清洗、日常(易損件等)維護保養(yǎng)、儲存，以備下次使用。

(2)大包裝涂料系統(tǒng)物流管理成本

以1輛專用危險品卡車公路運輸大包裝涂料(800 L/罐，實際裝載600 L/罐)至某船廠作為1個運輸單元為例：1輛卡車最多裝載26個大包裝涂料罐，運輸質量為31.2 t，共15 600 L，運輸距離約1 300 km，運輸時間為5 d。涂料本身成本不計，其物流管理成本如下：①大包裝涂料罐26個，涂料公司從第三方物流公司租賃大包裝涂料罐的1次使用成本為8 580元[按330元/(個·次)計算]；②第三方物流公司將空涂料罐送至涂料公司(運費)，3 000元；③第三方物流公司將大包裝涂料送至船廠(運費)，14 000元；④第三方物流公司將船廠用過并經(jīng)簡單預清理的空涂料罐運至指定地點(運費)，4 000元。

1個運輸單元公路物流管理成本為29 580元，涂料運輸成本平均約1.90元/L。

(3)大小包裝涂料系統(tǒng)物流管理成本對比

根據(jù)上述大小包裝涂料系統(tǒng)物流管理成本數(shù)據(jù)，與小包裝涂料系統(tǒng)相比，大包裝涂料系統(tǒng)可節(jié)省約0.21元/L。假設某船廠1 a使用大包裝涂料240萬L，采用大包裝涂料系統(tǒng)則共計可節(jié)省約 50 400元。

(4)大包裝涂料系統(tǒng)其他成本

大包裝涂料系統(tǒng)成本應包含大包裝涂料罐的清洗成本。人工清洗：平均500元/(罐·次)，根據(jù)大包裝涂料罐的不同狀態(tài)有所差別，具體包括人工費200元/(罐·次)，溶劑約200元/(罐·次)，危廢處置、密封件更換等其他費用約100元/(罐·次)。自動設備清洗：設備總投資約600 000元(不包括場地等成本)，使用年限按5 a計算，每年折舊費為120 000元；假設某船廠1 a使用大包裝涂料240萬L，則清洗4 000罐次，清洗成本為30元/(罐·次)(單個成本取決于每年清洗罐體數(shù)量)。以采用自動設備清洗方式為例，大小包裝涂料罐的清洗成本對比：每年4 000罐次大包裝涂料罐相當于12萬個小包裝涂料罐，用過的小包裝涂料罐固體廢物質量按1.65 kg計算(含涂料殘留約0.5%)，共產(chǎn)生小包裝涂料罐固體廢物198.0 t，地方合規(guī)處理固體廢物單價按1 700元/t計算，共產(chǎn)生固體廢物處理費約336 600元。采用自動設備清洗大包裝涂料罐，約2 a即可收回自動清洗設備的投入成本。

3 結 語

從目前大包裝涂料系統(tǒng)論證和現(xiàn)場涂裝實際來看，大包裝涂料系統(tǒng)主要可用于船舶建造各階段的大面積涂裝施工，包括單組分防污漆和雙組分通用環(huán)氧漆等。針對各階段船舶涂裝的修補和小面積施工，仍需要采用小包裝涂料系統(tǒng)。船廠可結合各自的實際情況，以小包裝涂料系統(tǒng)為基礎，針對大包裝涂料系統(tǒng)，建立實際應用各要素(船廠、涂料公司、第三方物流公司等)的職責范圍和分工體系，確定具體實施方案。