實(shí)現(xiàn)環(huán)保涂裝，推進(jìn)綠色修船

劉習(xí)賢/廣東中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司

隨著環(huán)保要求的不斷提高，環(huán)境污染已成為制約修船行業(yè)發(fā)展的重要因素，“綠色涂裝工藝”響應(yīng)了國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，也是修船業(yè)突破目前瓶頸的一條必經(jīng)之路。本文對傳統(tǒng)修船涂裝工藝中存在的問題進(jìn)行總結(jié)；闡述修船綠色涂裝工藝的定義和發(fā)展現(xiàn)狀；針對其特點(diǎn)及存在的問題，著重介紹幾種先進(jìn)的綠色涂裝工藝；舉例介紹環(huán)保型水霧噴砂除銹技術(shù)在修船廠的具體實(shí)踐。

傳統(tǒng)工藝難以滿足環(huán)保要求

近十年來，我國船舶修理行業(yè)突飛猛進(jìn)，已連續(xù)多年成為世界第一的船舶修理大國，2017年，我國規(guī)模以上修船廠數(shù)量超200家，承接了全球近70%的修船工程量。與此同時，修船涂裝工程所造成的環(huán)境污染已成為無法回避的問題，其污染物排放量遠(yuǎn)高于國際平均水平，如果再不進(jìn)行有效治理，再不實(shí)施技術(shù)設(shè)備的升級改造，那么將嚴(yán)重影響修船涂裝作業(yè)主要包括噴砂除銹和油漆噴涂兩大部分，由于場地和技術(shù)限制，大部分涂裝作業(yè)都是在露天環(huán)境下完成的，往往造成揚(yáng)塵和VOC排放量超標(biāo)。

除銹是船舶涂裝工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對涂裝質(zhì)量和船舶修理周期有直接影響，目前業(yè)界仍采用機(jī)械噴砂除銹作為主流工藝，優(yōu)點(diǎn)是效率高、成本低和質(zhì)量優(yōu)，但存在揚(yáng)塵大、污染嚴(yán)重等問題，隨著社會的發(fā)展，該工藝正逐步被淘汰。

修船涂裝使用的涂料主要以油性涂料為主，含有大量揮發(fā)性的有機(jī)化合物(VOC)，除危害人體健康、造成環(huán)境污染以外，還易燃易爆;某些品種還含有大量甲醛、苯、鉛等有毒物質(zhì)，是損害作業(yè)人員健康和污染環(huán)境的“隱形殺手”。隨著整個社會對職業(yè)健康和環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，全國各地相繼制定了限制 VOC 排放的法律法規(guī)。

推行綠色工藝勢在必行

“綠色技術(shù)”又被稱作環(huán)境友好技術(shù)或生態(tài)技術(shù)，其概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代中期，核心內(nèi)容是保護(hù)人體健康，減少環(huán)境污染和能源消耗，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。綠色修船涂裝工藝是指在修船涂裝過程中，通過采用先進(jìn)的技術(shù)、無污染涂裝材料，既能經(jīng)濟(jì)的滿足客戶的需求，又能節(jié)省資源，減少或消除環(huán)境污染的工藝流程。

為適應(yīng)國家關(guān)于節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)的政策法規(guī)和社會要求，部分先進(jìn)修船企業(yè)在最近幾年已開始研發(fā)、推行綠色涂裝技術(shù)，如超高壓水除銹技術(shù)、水霧噴砂工藝。但總體來說，我國修船涂裝的節(jié)能環(huán)保指標(biāo)仍遠(yuǎn)落后于國際平均水平。大多數(shù)修船涂裝過程污染嚴(yán)重，能耗大，資源利用率低，這表明修船企業(yè)普遍缺乏“綠色”涂裝理念，當(dāng)務(wù)之急是應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)政府、企業(yè)和專業(yè)人員的節(jié)能環(huán)保意識，并通過立法和財(cái)政補(bǔ)貼等行政手段，以促進(jìn)修船涂裝的“綠化”和“轉(zhuǎn)型升級”。

為了更好應(yīng)對日益嚴(yán)格的國家環(huán)保要求，全國各大船舶研究機(jī)構(gòu)、先進(jìn)修船企業(yè)及相關(guān)配套公司都在加大研發(fā)力度，不斷推出滿足綠色涂裝要求的新技術(shù)、新工藝，主要包括揚(yáng)塵控制技術(shù)和VOC治理技術(shù)兩大部分。

（一）揚(yáng)塵治理技術(shù)：

1、超高壓水射流清洗技術(shù)

超高壓水射流技術(shù)興起于20世紀(jì)60年代的歐美國家，其工作原理是使用超高壓泵將普通自來水加壓到數(shù)百甚至數(shù)千個大氣壓，然后通過一個特殊的噴嘴（孔徑約1—2毫米），以非常高的速度（200—500米/秒）噴出一股能量高度集中的水流。這種水流具有巨大的沖擊能量，就像小子彈一樣，可以被用作鋼板切割、金屬表面除銹、鑄件清砂，還可以去除管道內(nèi)壁上的鹽、堿、水垢等各種附著物，這種利用高速水流進(jìn)行清洗的技術(shù)即為超高壓水射流技術(shù)。

與傳統(tǒng)機(jī)械噴砂作業(yè)相比，超高壓水射流清洗不會產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，污染大氣環(huán)境，損害員工身體健康。該工藝以無味、無臭、無毒的水為介質(zhì)，噴射出的水霧可有效降低作業(yè)區(qū)域的粉塵濃度，根除塵肺病源，是中國環(huán)保事業(yè)的重要舉措。凡事都具有兩面性，超高壓水射流清洗也不例外，該工藝雖然具有環(huán)保、高效等優(yōu)勢，但是投資成本較高，且容易出現(xiàn)二次返銹問題。

2、水霧噴砂工藝

該工藝以傳統(tǒng)干式噴砂工藝為基礎(chǔ)，通過技術(shù)創(chuàng)新，在砂槍周圍加入水霧噴淋設(shè)備，在打砂作業(yè)時，水從砂槍周圍的水霧噴口噴出，形成漏斗狀水霧，與揚(yáng)塵融合后沉降到地面，既起到降塵效果，又不影響噴砂效果。該工藝具有設(shè)計(jì)簡單、成本低、降塵效果好等特點(diǎn)，對環(huán)境保護(hù)有非常重大的意義。

3、自動循環(huán)回收式環(huán)保噴砂機(jī)

自動循環(huán)回收式環(huán)保噴砂機(jī)使用壓縮空氣作為動力，將磨料以非常高的速度噴射到工件表面，巨大沖擊力將工件表面的銹污除掉，使得表面滿足油漆噴涂的清潔度和粗糙度。該噴砂機(jī)還配有一套回收系統(tǒng)，先是利用真空泵或真空發(fā)生器產(chǎn)生的負(fù)壓將砂料和粉塵進(jìn)行回收，再通過砂塵分離系統(tǒng)將完整的磨砂分離后循環(huán)利用，而銹污和粉塵則進(jìn)入集塵箱。該設(shè)備具有節(jié)能環(huán)保、用途廣泛、移動便捷等特點(diǎn)，但作業(yè)效率相對較低。

4、防揚(yáng)塵水幕系統(tǒng)

防揚(yáng)塵水幕系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)包括噴水管、水泵、出水孔、噴水帷幕等若干部分，通過在生產(chǎn)現(xiàn)場構(gòu)建完整的防揚(yáng)塵水幕，從而滿足粉塵治理的需要。相比噴灑水、設(shè)置圍擋等傳統(tǒng)降塵措施，防揚(yáng)塵水幕系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，材料損耗少，防治效果好等特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價值，可被應(yīng)用于建筑工地、儲煤場、礦場和修船浮船塢等揚(yáng)塵治理。

（二）VOCS治理技術(shù)

1、推廣使用水性涂料

水性涂料使用水作為稀釋劑，不含VOC（如甲醛、苯、甲苯、二甲苯）和有毒重金屬。相比傳統(tǒng)溶劑型涂料，水性涂料既不會造成環(huán)境污染，也不會損壞人體健康，并且具有耐老化、耐變黃、平滑性好、使用方便等特點(diǎn)，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為“第三次涂料革命”，可應(yīng)用于金屬、木器、玻璃、建筑表面等多種材質(zhì)上。在船舶涂裝領(lǐng)域，常用的水性涂料包括水性無機(jī)硅酸涂料、水性環(huán)氧涂料和水性丙烯酸涂料等，主要被應(yīng)用于機(jī)艙、居住區(qū)、空艙等防腐蝕要求不高的內(nèi)艙區(qū)域，可用比例占單船涂料總量的10%—20%。但是水性涂料也存在明顯缺點(diǎn)，如成本較高、耐水性差，施工條件（溫度、濕度）苛刻等，目前尚無法大規(guī)模推廣。

2、高固體份涂料

隨著環(huán)境保護(hù)被提升為國家戰(zhàn)略高度，以及涂料生產(chǎn)技術(shù)的提高，高固體份涂料逐步進(jìn)入人們的視野，目前已廣泛應(yīng)用于汽車制造、金屬加工等行業(yè)。高固體份涂料是指一般固體份含量占65%－85%，有機(jī)溶劑含量僅占15%－35%的涂料，簡稱HSC（High Solid Coat）。高固體份涂料發(fā)展到極致便是活性溶劑涂料（又被稱為無溶劑涂料），其典型代表就是2012年后異軍突起的聚脲彈性體涂料。

相比其他低污染涂料，高固體份涂料有其明顯優(yōu)勢。其生產(chǎn)設(shè)備、涂裝工藝、檢測評估儀器與傳統(tǒng)溶劑型涂料相同，可直接利用現(xiàn)有施工設(shè)備，不需要額外投資。一次涂裝的膜厚是傳統(tǒng)涂料1－4倍，不僅提高了涂裝工作效率，而且節(jié)約了勞動力成本和溶劑成本，還有效減少VOC的排放。其缺點(diǎn)是施工過程中容易出現(xiàn)爬縮、縮孔和流掛問題。

環(huán)保型水霧噴砂除銹技術(shù)

圖1

圖2

圖3

日前，由廣東中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司自主研發(fā)的一種環(huán)保型水霧砂槍，其包括槍頭、砂槍、水霧槍套、進(jìn)水管、水霧控制頭，密封膠圈等部件。水霧槍套套在砂槍上，水管連接在水霧槍套側(cè)邊上，最后把水霧控制頭連接到砂管出口端，就組裝成了水霧砂槍。

該項(xiàng)目通過技術(shù)創(chuàng)新，在銅礦砂從砂槍噴出后，水從水霧噴槍中噴出，形成漏斗狀水霧包圍圈從四周包圍銅礦砂，既起到降塵效果，同時也不影響噴砂。通過使用該新技術(shù)可以改善打砂環(huán)境，改變以往打砂時灰塵滿天飛的惡劣狀況，可以做到基本沒有灰塵，使打砂環(huán)境更加改善，空氣質(zhì)量得以提升，對環(huán)境保護(hù)有非常重大的意義。另外，水管砂管單獨(dú)分離，可以同時噴水和砂，也可以單獨(dú)噴砂或噴水，不用噴水時可以直接將水管撤掉，操作簡單，不影響噴砂，也可單獨(dú)噴水，兼作消防滅火。打砂產(chǎn)生的污水流到船塢甲板的污水井里面，進(jìn)行銅礦砂等顆粒物的存儲沉淀，污水處理之后再排出，防止污水流入江河湖海，避免造成水域的污染。

本技術(shù)研發(fā)的水霧砂槍，其包括槍頭、砂槍、水霧槍套、進(jìn)水管、水霧控制頭，由這些部件組裝而成。打砂除銹效果顯著，可以達(dá)到Sa1-Sa3等級的打砂標(biāo)準(zhǔn)，除塵效果好，打砂除銹后產(chǎn)生的污水，利用船塢的污水柜收集起來，沉淀顆粒物，污水過濾處理合格后再排放。

目前，廣東中遠(yuǎn)海運(yùn)重工在一年內(nèi)迅速將其轉(zhuǎn)化為實(shí)用的設(shè)備，按照常規(guī)打砂1艘船用量，制作50套試用，并推廣運(yùn)用到塢修工程中，改變傳統(tǒng)的陳舊落后的打砂除銹技術(shù)造成的揚(yáng)塵空氣污染問題。

其中，該項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的槍頭是一種內(nèi)螺紋的管子，管壁上帶有限位孔，在連接砂管和砂槍上，螺釘穿過限位孔上緊，鎖死砂管和砂槍，詳情見圖1。

所設(shè)計(jì)的砂槍為一種帶螺紋的管狀噴頭，外圈用鋁合金制作，內(nèi)圈套為鎢鋼制作，保證強(qiáng)度夠，耐磨，并防止浸濕部分生銹，端部帶有螺紋，大頭螺紋一端連接砂管和水霧槍套，小頭螺紋一端連接水霧控制頭，槍管上的膠圈用來密封槍管和水霧槍套，防止漏水，詳見圖2。

所設(shè)計(jì)的進(jìn)水管，用45#鋼制作，連接在水霧槍套側(cè)邊，一種彎管，一端帶有螺紋螺母連接到水霧噴槍槍套上，螺母（黃銅材質(zhì)）上緊即鎖死進(jìn)水管，防止漏水，防止使用過程中進(jìn)水管轉(zhuǎn)動脫落，另一端頭是階梯型防滑設(shè)計(jì)，連接水管用鎖緊環(huán)鎖緊進(jìn)水管和供水膠管。詳見圖3。

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

圖9

圖1 0

所設(shè)計(jì)的水霧槍套，是一種機(jī)加工成的管子，一端大一端小，套在砂槍上，大頭端有出水的圓孔，前端緊挨著水霧控制頭，小頭端插入槍頭內(nèi)，緊靠著槍頭和砂槍末端，上緊后壓緊槍頭和水霧槍套之間的膠圈，起到密封作用，防止漏水，整個水霧槍套就包裹住砂槍，詳見圖4。

所設(shè)計(jì)的水霧控制頭，材質(zhì)為鋁合金，是機(jī)加工而成的中空的圓臺，用螺母連接頂靠在水霧槍套前端，之間加膠圈密封，調(diào)節(jié)螺母（螺母材質(zhì)為黃銅）的松緊可以伸縮水霧控制頭，控制噴水壓力和角度，可伸縮調(diào)節(jié)范圍在0—0.5毫米內(nèi)，詳見圖5。整體組裝圖，詳見圖6。 圖7為 零件拆解圖。

實(shí)施效果對比如圖8：未采用新技術(shù)前，噴砂過程中砂塵較大，現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣。

通過技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)明環(huán)保型水霧砂槍，采用高壓噴霧式，砂從水槍中間噴出，有效的清除油漆皂化、海生物、水泡、老化、油污染、各種程度的銹蝕，水形成霧從四周包圍，既不影響噴砂，也有非常明顯的降塵效果，現(xiàn)場幾乎看不到明顯的灰塵飛揚(yáng)，見圖9。

除銹效果明顯，皂化、海生物、水泡、老化、油污染、各種程度的銹蝕和腐爛的油漆等污物都清除的非常干凈，并且除銹后的表面清潔度也很好，相比較以前的打砂方式，明顯干凈無灰塵，更有利于油漆的附著，推廣應(yīng)用到船塢和陸上平地表面打砂處理，不造成灰塵污染，實(shí)用性非常高，效果非常好，見圖10。

本項(xiàng)目研發(fā)的水霧砂槍是一種環(huán)保型的水霧噴砂除銹新設(shè)備產(chǎn)品，是自主研發(fā)的產(chǎn)品，已向國家申請專利。本項(xiàng)目產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)包括以下五個方面。

一是，除塵效果好，傳統(tǒng)打砂灰塵漫天，船塢內(nèi)能見度極低，采用水霧噴砂除銹技術(shù)后，船塢內(nèi)能見度大幅提高，視野清晰，空氣質(zhì)量也大幅提高，船上設(shè)備機(jī)械運(yùn)作更順暢，人員走動作業(yè)不會發(fā)生交叉碰撞危險。

二是，減少砂塵對船上設(shè)備的影響，避免大量砂塵進(jìn)入船上和船塢的設(shè)備和機(jī)械，避免因?yàn)樯皦m導(dǎo)致的設(shè)備和機(jī)械等的短路和損壞，減少了維護(hù)保養(yǎng)要先除砂塵的麻煩。

三是，采用污水處理系統(tǒng)，污水被船塢的污水井接收，并進(jìn)行污水的處理，做到了污水不外流，治污效果好，不會影響水域的生態(tài)環(huán)境。

四是，噴頭可調(diào)節(jié)，可以控制噴出的水壓和水膜的厚度，保持噴霧的形狀。

五是，職業(yè)健康安全效果好，可以有效的降低空氣污染物的擴(kuò)散，避免對呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生傷害，對作業(yè)者和周邊施工人員以及周邊居民的身體健康有保護(hù)。

目前，該項(xiàng)目的研發(fā)成果已經(jīng)應(yīng)用到船塢修理打砂除銹方面，造船平地打砂除銹，陳舊落后的傳統(tǒng)打砂方式已經(jīng)開始退出歷史舞臺，新技術(shù)的研發(fā)成果已經(jīng)展露鋒芒。新成果的使用，將傳統(tǒng)工藝下的勞動密集型產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)主導(dǎo)型的綠色船舶產(chǎn)業(yè)模式，開創(chuàng)了廣東地區(qū)綠色修船的先河。塢修機(jī)械化程度的提高，也給塢修涂裝技術(shù)帶來了巨大的變革，加快了修船智能化的步伐。新成果率先在廣東中遠(yuǎn)海運(yùn)重工的修船領(lǐng)域?qū)嵤┦褂?，一改往日船塢打砂灰塵漫天的霧霾景象，現(xiàn)在船塢即使晝夜打砂，也再看不到漫天的灰塵，守住了碧水藍(lán)天，極大地改善了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境?！?/p>