涂裝行業

摘要
以某中小型涂裝企業為例，分析其現有VOCs(揮發性有機物)廢氣收集處理存在的問題，針對VOCs廢氣產生源收集不全面，漆霧回收率低，VOCs廢氣收集系統混亂，VOCs廢氣處理工藝不適當，VOCs廢氣處理設備能力偏小等問題導致的VOCs超標排放，從源頭、過程和末端全過程進行整改，整改后企業產生的VOCs廢氣能達標排放。

工業涂裝行業排放大量含VOCs(揮發性有機物)的廢氣，占整個工業源VOCs排放量的20%以上。工業涂裝等溶劑使用行業對VOCs的貢獻受到了越來越多的關注。VOCs組分繁多，對公眾健康會產生直接或間接的不良影響，部分VOCs對人體具有致癌作用。VOCs已成為導致環境空氣質量惡化的核心污染物之一。目前VOCs減排的研究主要集中在末端治理技術上。VOCs的減排應從源頭、過程和末端的全過程進行控制。

現場調查蘇州市10家中小型涂裝企業的VOCs廢氣治理現狀后發現：這些企業全部使用低VOCs含量的涂料，VOCs產生量較少；其中30%的企業采用高壓噴槍，油漆浪費較多；只有30%的企業對漆霧進行了回收利用；普遍VOCs廢氣收集不完善，雖然所有企業都集中收集處理了噴漆房的VOCs廢氣，但調漆間、流平室、固化區、危廢暫存間的VOCs廢氣未進行有效的收集和處理；80%的企業的廢氣治理工藝不合理，如某使用紫外光(UV)固化油性漆的企業中的VOCs廢氣主要采用噴淋、UV光解和活性炭吸附的方式來處理，難以使廢氣中的VOCs達標排放。

另外，從VOCs廢氣治理設備分析，這10家企業還存在以下問題：UV光解設備的處理能力都偏小；78%的企業中，活性炭吸附箱處理能力偏小；80%的企業廢氣收集管的管徑不適當，風速不適宜；所有企業皆存在管線偏長，管道壓力損失大，各并聯管網壓力損失不匹配，且未設置調壓裝置，風機風壓不足以克服壓力損失，VOCs廢氣收集系統難以正常運行。本文以蘇州市某中小型涂裝企業為例，講述如何從源頭、過程和末端全過程整改其VOCs廢氣收集處理系統，確保達標排放。

1 某中小型涂裝企業VOCs治理現存問題的分析

1. 1 涂料
該企業使用的底漆和面漆屬于紫外光固化油性涂料。紫外光固化溶劑型涂料屬于《“十三五”揮發性有機物的污染防治工作方案》(環大氣[2017]121號)中鼓勵使用的涂料類型之一，因此原輔材料無需整改。

1. 2 涂裝工藝和設備
使用傳遞效率優良的涂裝技術和設備，如空氣輔助噴涂、無氣噴涂、靜電噴涂等，可減少涂料使用量，可以減少VOCs排放量。該企業采用靜電噴涂工藝，所以不需要整改。底漆房和面漆房分別配置7支高壓噴槍，工作壓力0.4 MPa。高壓噴槍的噴涂霧化能力強，噴漆效率高，但油漆浪費較多，因此需要將高壓噴槍整改為低壓噴槍。

1. 3 漆霧回收
回收漆霧有利用企業節約油漆使用量，同時減少對廢氣收集管網和后續廢氣處理設備的不利影響。該企業只采用旋風裝置回收底漆房漆霧，面漆房未回收，故需增加漆霧回收設備。

1. 4 VOCs廢氣收集
收集是廢氣有效處理的前提。涂裝企業生產主要經歷待加工件除塵、噴底漆、流平、固化、噴面漆、流平、固化等工序。VOCs產生源主要來自油漆調配、噴漆、流平、固化等環節以及危廢暫存。該企業僅對噴漆房廢氣進行了密閉收集處理，其余VOCs廢氣未收集，處于無組織排放狀態。由于VOCs廢氣收集不全面，因此需要整改。
以長3.0 m、寬3.5 m、高2.2 m的面漆房為例，對現有引風機的風量符合性進行分析。風機型號為4-72-NO8C，風量范圍12 224 ~ 15 705 m3/h。利用風機風量與通風面積(即長乘高)的比值計算出最小風速0.51 m/s和最大風速0.66 m/s，它們在《涂裝作業安全規程噴漆室安全技術規定》(GB 14444–2006)要求的控制風速0.38 ~ 0.67 m/s范圍之內，故不需要整改。

1. 5 治理工藝
VOCs治理技術主要有：直接燃燒法、蓄熱燃燒法、催化燃燒法、低溫等離子體法、臭氧法、冷凝法、膜分離法、吸附法、吸收法、生物降解法、光解法、光催化法等。
該企業主要采用“兩級水噴淋 + 活性炭吸附 + UV光解”處理技術。據《江蘇省2018年度揮發性有機物(VOCs)減排核算方法說明》，活性炭吸附技術的VOCs去除效率為30%；UV光解的VOCs去除效率為20%；水噴淋的VOCs去除效率為10%。該企業使用油性漆，從原理上講水噴淋對油性漆VOCs的去除率低，因此不考慮水噴淋對VOCs的去除效果。該企業現有廢氣治理工藝的VOCs去除總效率為44%，不滿足《江蘇省固定污染源大氣揮發性有機物排放標準》DB 323151-2016)的“表3”對表面涂裝行業VOCs去除率不低于80%的要求。因此，VOCs廢氣治理工藝需要進行調整，將VOCs去除率提高至80%以上。

1. 6 治理設備

1. 6. 1 噴淋塔：
一級噴淋塔內徑1.50 m，高度3.00 m；二級噴淋塔內徑1.50 m，高度4.50 m。如前所述，水噴淋對油性漆VOCs的去除效果較差，不適用于本項目，需要整改。

1. 6. 2 UV光解設備：
該企業原有的UV光解設備的尺寸為2.7 m × 1.1 m × 1.3 m，安裝有紫外燈管60根，每根燈管電壓100 V，長度90 cm。據設備說明書所述，該設備設計處理風量為10 000 m3/h，遠小于企業目前實際收集的底漆房和面漆房VOCs廢氣量24 448 ~ 31 410 m3/h，其處理能力不足，因此需要整改。

1. 6. 3 活性炭吸附設備
該企業采用固定床吸附裝置，尺寸為0.9 m × 1.0 m × 1.3 m，活性炭箱為3層，每層20 cm高。每15 d更換一次蜂窩狀活性炭。根據處理風量與活性炭吸附箱中通風面積計算出廢氣最小流速為6.79 m/s，不符合《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ 2026–2013)中小于1.2 m/s的要求。廢氣在活性炭吸附箱中停留時間較短，設備處理能力不足，需要整改。

1. 7 VOCs廢氣收集管網
以底漆房至風機的通風管(長達15 m)為例進行計算，底漆房至風機的通風管斷面為邊長500 mm的正方形，斷面面積為0.25 m2。根據風量范圍12 224 ~ 15 705 m3/h可算出通風管內風速為13.58 ~ 17.45 m/s，不符合《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB 50019–2015)中風速在2 ~ 14 m/s范圍內的要求，通風管內徑偏小。
通風管阻力包括摩擦阻力和局部阻力，通風管阻力計算參照《簡明通風設計手冊》。由于并聯管道阻力損失相差大于10%，因此需要安裝調壓閥，但該企業現有廢氣收集系統未進行調壓處理。
該企業現有的廢氣收集處理系統是自行設計的，矩形管和圓形管混接，管徑不適當，存在管線偏長、管道壓力損失大、各并聯管網壓力損失不匹配、未設置調壓裝置等問題，風機風壓不足以克服系統壓力損失，廢氣收集系統難以正常運行，因此需要整改。

2 VOCs廢氣收集處理系統的整改
由上述分析可知，該企業現在的VOCs廢氣治理問題主要是：涂裝設備不合理，使油漆浪費較多；漆霧回收效率較低；廢氣收集不全面；廢氣治理工藝不適當；廢氣治理設備規模偏小；廢氣收集管網不匹配。于是對存在的問題進行逐項整改。

2. 1 涂裝設備的整改
建議改用工作壓力不超過0.3 MPa的低壓噴槍。

2. 2 有機廢氣收集系統的整改
根據對VOCs產生源的分析，按表1進行有機廢氣收集系統風量計算。

2. 3 有機廢氣處理工藝整改
據《江蘇省2018年度揮發性有機物(VOCs)減排核算方法說明》，催化燃燒的VOCs去除效率為90%。該企業VOCs產生濃度經計算約為188 mg/m3，若采用活性炭吸附濃縮后催化燃燒去除廢氣中90%的VOCs，則VOCs排放濃度為18.8 mg/m3，低于DB 323151-2016的VOCs排放限值60 mg/m3。
因此VOCs廢氣去除率和排放濃度可以同時達標。為保護后端處理設備和提高油漆回收利用率，擬對噴漆室進行脫脂預處理。揮發性有機廢氣主要來自噴漆房和固化室，因此這兩處采用脫脂箱(預處理)加活性炭吸附濃縮催化燃燒工藝。
為充分利用現有設備，底漆房的旋風回收集漆霧設備保留，在其后端安裝脫脂箱，如圖1所示。油漆分裝間和危廢暫存間產生的揮發性有機廢氣少，濃度較低，并且持續產生，因此經收集后利用現有活性炭吸附設備處理后排放。

2. 4 漆霧回收設備的整改
對噴漆室進行脫脂預處理，保護了后端處理設備之余，又增大了油漆回收利用率。面漆房和底漆房分別配置一個脫脂箱，其處理能力大于收集風量13 662 m3/h。

2. 5 末端控制設備的整改

2. 5. 1 噴漆房和固化室的有機廢氣末端控制設備
將現有的噴淋塔、UV 光解設備、活性炭吸附箱等末端控制設備改為活性炭轉輪濃縮−催化燃燒處理設備，它主要由活性炭轉輪濃縮、脫附系統、催化燃燒系統、控制系統等部分組成，要求處理能力達到40 000 m3/h，同時符合《催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ 2027–2013)的要求。

2. 5. 2 油漆分裝間和危廢暫存間有機廢氣的處理
油漆分裝間和危廢暫存間的廢氣經收集后，利用現有的活性炭吸附設備處理后排放。這兩處廢氣量為 1 400 m3/h，現有活性炭吸附設備尺寸為 0.9 m × 1.0 m × 1.3 m，算得廢氣風速為 0.3 m/s，符合 HJ 2026–2013 標準中小于 1.2 m/s 的要求。因此現有活性炭吸附設備滿足這兩處廢氣的處理要求。

2. 6 通風管的整改
VOCs 廢氣收集管網的設計與安裝應根據廢氣性質、廢氣量來確定管材、管徑，各并聯管路進行調壓，根據壓力損失和風量來選擇適用的風機。各處理設施盡量縮短連接距離，減小通風管道壓力損失。并聯風管應安裝壓力調節閥、密閉止回閥。各有機廢氣污染源的收集通風管采用圓形管，長度、管徑及壓力損失見圖 2。有機廢氣處理系統配置的風機應能克服管道和設備壓力損失。