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佛山南海区铝型材电泳涂装废气治理现状研究

http://news.alu1886.com来源:全球铝业网2017-11-30 09:30 阅读次:

摘要:佛山市南海区是全国铝型材加工相对集中的区域之一,产销一直居于全国前列。电泳涂装工艺是中型规模以上铝型材企业广泛采用的一种表面加工手段,但目前电泳涂装废气基本未经处理直排,与严峻的环境空气质量防控政策相违

  佛山市南海区是全国铝型材加工相对集中的区域之一,产销一直居于全国前列。电泳涂装工艺是中型规模以上铝型材企业广泛采用的一种表面加工手段,但目前电泳涂装废气基本未经处理直排,与严峻的环境空气质量防控政策相违背,因此电泳涂装废气问题引起环保主管部门重视。本文结合对南海区某大型铝材厂(简称M厂)电泳车间涂装废气治理工程的监测,研究VOCs(挥发性有机化合物)的收集和去除效果,对行业整治提升提出建议。

  1问题的提出

  过往M厂电泳生产过程产生的VOCs基本没有经过系统的收集和处理,直接从厂房顶部排走,遇上不利的气象条件,气味难以扩散,不但恶化车间环境,而且对工人和周边居民造成安全健康隐患。在清洁生产审核中,M厂主动对电泳车间进行改造升级。

  2电泳涂装工艺

  2.1M厂电泳车间生产工艺流程图如下

佛山南海区铝型材电泳涂装废气治理现状研究

  2.2电泳涂装的作用

  铝材经前处理水洗后可直接电泳,根据电泳类型选择电泳漆,常见的电泳漆有丙烯酸和聚氨酯两大类。表面覆膜的电泳漆经过烘烤加热发生交联反应硬化,铝型材表明多孔质氧化膜封闭,使机械性能和耐蚀性增加。

  2.3废气的来源和危害

  VOCs主要来源于漆膜的烘干过程(溶剂挥发、涂膜热融化、高温热固化阶段)。M厂主要从事阳极电泳,漆膜在高温加热初期会流下不挥发的固体粉末,伴随油烟产生,经过烘烤烟气中仍含有较多聚合物的热分解生产物,如苯、甲苯、二甲苯、脂类、酮类、醇类、胺类、醛类、异氰酸酯类,具有嗅觉容易察觉的恶臭气味。

  3治理工艺的选择

  3.1实际应用的有机废气处理方案弊端

  当前VOCs治理技术五花八门。直接燃烧法运行所需的温度高,能耗大,不适用于低浓度废气;蓄热式催化燃烧法起燃温度低,但铝材氧化过程容易带有氯、磷元素,易造成催化剂中毒;活性炭吸附法设备运行阻力大,活性炭易饱和需频繁更换,饱和吸附后须作危废处理;光催化氧化法前期投资大,稳定性差,对设计风量大的废气处理效果不理想;低温等离子法工艺发展至今技术参差不齐,业界存有较大争议。

  3.2废气收集系统

  M厂铝型材通过立式输送链分批次送入4个天然气烘烤炉内进行干燥固化。若直接从烘烤炉内抽出废气处理会造成温度和压力波动,成品质量难控制,且能耗剧增,因此各烘烤炉顶盖留有缝隙,在其两侧设负压(5000m3/h风量)抽气管道;另针对铝材安放和移出烘烤设备时需打开顶盖,在盖板上方一侧对应位置安装4个抽气口(总风量25000m3/h)并配阀门控制,固化过程关闭阀门,在打开盖板时才抽气,避免影响固化工艺;电泳液储槽暴露在车间内造成VOCs挥发,在储槽上方安装盖板负压抽气。

  3.3处理方案的选择

  M厂最终采用强化吸收法,适用于含有颗粒物且有机废气浓度低、风量大的特点,能在消除气态污染物的同时对污染物进行回收。将废气引出进入净化高效吸收塔,除去颗粒污染物及气态污染物,进入除雾强化净化装置。先进行气液分离脱水除雾,再进入有机棉吸附层强化净化,利用特制的高分子吸收液作为吸收剂,由循环水池经水泵增压后自塔顶喷淋而下,通过废气与吸收液雾的接触,气液两相在塔内完成吸收后,使废气中的有机物通过相似相溶原理而被吸收,净化后的气体从装置上部排放口排出,吸收液进入循环池,饱和吸收尾液进入废水处理系统处理,反应后的废渣定期清理。

  3.4强化吸收法工艺流程图

佛山南海区铝型材电泳涂装废气治理现状研究

  4监测内容

  4.1抽样位置如上图所示,在烘烤炉顶盖收集管废气处理前汇集处设1#点,在烘烤炉两侧废气收集管废气处理前汇集点设2#点,在与治理设施末端相连的排放筒布设3#点。

  4.2周期和频次

  铝材从投料、加热保温、出料耗时约20分钟,即一个固化周期。每周期抽样3次,涵盖三个阶段,每次先监测采样点风量,再以0.5L/min流速抽样。监测期间须保证烘烤炉的总工况达到75%以上,各点位同步监测。

  4.3监测方法

  固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法(GB/T16157-1996)、《表面涂装(汽车制造业)挥发性有机化合物排放标准》附录E(DB44/816-2010)。

  4.4监测结果

佛山南海区铝型材电泳涂装废气治理现状研究

  5数据分析

  5.12#点进气浓度偏低原因分析

  烘烤炉加热过程会持续逸出大量油烟状有机废气,但2#测得VOCs最高浓度仅为18.0mg/m3,表明固化炉两端负压抽气装置存在漏气现象,烘烤炉两侧废气收集管敞开面积小,负压抽气效果未如理想。

  5.21#点进气浓度偏低原因分析

  在打开烘烤炉顶盖移出和安放铝型材时,废气瞬间集中大量释放,此时吊臂两侧配套的挡板起到一定的密闭作用,但毕竟不是完全密封,存在漏气现象;该电泳车间空间较大,车间生产流水线尾端需要下件和包装,存在空气对流现象;烘烤炉盖板顶部仅一侧有收集管,很大程度上影响了有机废气大面积的收集效率,故处理前1#测点污染物浓度较低。

  5.3VOCs去除率未能达到标准要求

  VOCs去除率最高为86.5%,处理前两测点污染物浓度进气浓度低是导致去除率偏低的主要原因,虽未能达到排放标准(DB44/816-2010)要求的90%,但该企业配套的强化吸收治理设施的处理效率是可以接受的。

  5.4污染物产出分析

  2#烘烤炉两侧废气收集管离盖板位置近,固化阶段均释出高浓度污染物,但由于收集不全,VOCs在车间无组织散发。顶盖刚打开时VOCs达到最大值,后续被车间内空气稀释浓度逐渐降低导致1#点浓度波动幅度大,由于风机功率大,它还收集一定量车间内无组织排放的VOCs,从排放速率可看出两个监测位置VOCs的最高产出总量相当。

  5.5污染物成份分析

  VOCs分析涵盖了十多种常见的有机污染物,结合数据查阅色谱图,发现二甲苯占比最大,证明M厂电泳漆主要以二甲苯作稀释剂。

  6结语和建议

  6.1以人为本,改善VOCs收集是关键

  提高整治效果的关键是怎样确保车间内VOCs得到有效的收集,减少对环境和工人的影响。在提高生产自动化程度的前提下,尽可能保证生产过程车间密封,减少人员进出;加大烘烤炉侧吸收集管的面积和增加烘烤炉顶部另一侧收集管数量,合理调节最佳风量;做好抽气装置的密封处理,适当增加出料时的停留时间。

  6.2源头减排,加强生产全过程污染控制

  铝型材电泳涂装应从源头减少有机溶剂的使用量,切实推进涂装工艺与设备改进,鼓励企业使用环保的新涂料、新工艺、新装备是实现VOCs减排的根本途径。开展涂装废气中VOCs成分谱图研究,探讨不同处理工艺对涂装废气不同组分的处理效果。

  6.3易被忽视,电泳废气的污染问题应引起重视

  国家已将VOCs纳入“十三五”总量减排指标,通过落实行业总量控制和推进企业VOCs综合整治进而改善空气质量。这种形势将为所有排放VOCs的铝型材生产企业带来巨大的挑战,以标准和法规促进行业健康发展的体系尚未形成,国家应尽快定标立制,规定电泳涂装废气的收集和排放细则。

  6.4齐抓共管,推进行业环保转型升级的浪潮

  佛山市南海区作为全国铝型材行业集中生产基地,应该在涂装废气VOCs整治上创新突围。地方环保部门应尽快出台管控细则和整治方案,对提前完成整治的企业进行适当财政补助,对处理装置的使用建立长效监督体制,与企业之间须形成有效环保合力,共同推动铝型材行业污染深化整治工作。(罗绍鸣 黄春福)

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