集裝箱制造VOCs廢氣治理

王忠

寰宇東方國際集裝箱（青島）有限公司 山東青島 266000

集裝箱的生產(chǎn)流程主要包括：開卷下料→打砂拋丸→預處理→沖壓冷加工→部裝焊接→總裝焊接→二次打砂→噴漆→烘干→美妝→出箱等工序。在這些工序中產(chǎn)生VOCs廢氣的工序主要有預處理、噴漆及烘干工段。在生產(chǎn)過程中，用大量油漆噴涂到鋼板表面，起到防腐、耐磨及美觀的作用。油漆中含有大量稀釋劑，稀釋劑的主要成分包括甲苯、二甲苯、丁醇、甲基異丁基酮、100#溶劑油等有機溶劑物，這些有機物在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣排放形成VOCs的主要成分，如果未經(jīng)處理大量排放到環(huán)境中，會給環(huán)境及人類健康帶來極大的危害。

1 VOCs有機廢氣的危害與現(xiàn)狀

1.1 VOCs有機廢氣排放的危害

VOCs有機廢氣源于煤、石油等燃料燃燒以及噴漆、涂料、塑料等化工品的生產(chǎn)過程，如果這些廢氣不經(jīng)處理任意排放到空氣中，會對環(huán)境帶來很大的危害，揮發(fā)物質(zhì)會與空氣中的二氧化氮結(jié)合形成臭氧，其產(chǎn)生的光化學煙霧和刺激性氣味會刺激眼睛與呼吸道，并損傷心肺功能與肝臟等重要人體器官，如果長期置于揮發(fā)性有機廢氣中，甚至會導致癌變，對人體健康產(chǎn)生巨大的威脅。對動植物的生長也會造成嚴重的破壞[1]。

1.2 VOCs有機廢氣治理現(xiàn)狀

目前，VOCs有機廢氣的排放越來越受到人們的關注，許多國家相繼出臺法律法規(guī)來限制VOCs有機廢氣的排放。由于工業(yè)企業(yè)的廢氣處理技術比較落后，一些企業(yè)因為國家出臺的相關政策才安裝廢氣處理設備，實際上并沒有達到應有的治理效果。為了提高經(jīng)濟效益，減少投入，有些企業(yè)引進的治理設備與技術也相對落后與陳舊，使廢氣處理不徹底，且容易造成二次污染。傳統(tǒng)的VOCs有機廢氣處理技術在實際應用中有較大限制，它們在高濃度與中濃度的VOCs有機廢氣治理中效果較好，對于低濃度的VOCs有機廢氣處理，其效果相對較差。要對VOCs有機廢氣的治理不斷創(chuàng)新，積極引進國外先進技術，形成切實有效、實用性強的處理技術與方法理念，以加強對空氣污染的整治工作。

2 集裝箱制造VOCs廢氣治理

2.1 鋼板預處理工段

鋼板預處理是指在生產(chǎn)集裝箱的過程中，整卷鋼板經(jīng)開卷、下料、打砂拋丸后對鋼板表面進行噴涂或者輥涂的過程。在這一工藝段中，因全程采用自動化控制，因此針對廢氣的收集，可將房體做成相對密閉形式，用較小的風量進行抽風排氣，廢氣中VOCs濃度會在1200-2500mg/m3之間，使用熱氧化技術進行綜合處理。

熱氧化技術即在高溫下將無回收價值、有毒、有害的VOCs完全氧化成CO2和H2O的過程。熱氧化技術按工藝不同可分為直接燃燒、蓄熱氧化法、多孔介質(zhì)燃燒

（1）直接燃燒法。是直接將VOCs作為燃料或助輔燃料的方法，VOCs濃度足夠高時優(yōu)先考慮此法，濃度低需進行濃縮或添加助輔燃料方可進一步處理。直接燃燒法技術成熟，但熱量回收效率僅有40%～65%，而且燃燒室內(nèi)溫度高（700～1 000℃），易產(chǎn)生NOx、二英和鹵素氧化物等污染物，因此對設計和操作過程要求較嚴格。

（2）蓄熱氧化法。蓄熱氧化法在直燃法的基礎上增加了蓄熱體進行預熱和回熱。蓄熱氧化法包括蓄熱熱力學氧化(RTO)和蓄熱熱力學催化氧化(RCO)，兩者都使用2個或多個的含有高比熱[800～1 000 J/(kg·K)]介質(zhì)的蓄熱層，RCO與RTO不同的是在蓄熱層上增加了以貴金屬、過渡金屬為主的催化床層，可使燃燒溫度降低至200～400℃。廢氣停留時間、爐內(nèi)溫度和湍流(“3T”)是影響蓄熱氧化法的主要因素，目前研究多以CFD仿真模擬技術對工藝參數(shù)進行優(yōu)化以提高技術的穩(wěn)定性。處理效率高達99%;對于濃度＞60000 mg/m3的VOCs，為保證氣流均勻分布和傳熱效率應過渡至5室或以上的RTO/RCO，同時應提高換氣閥的靈敏度[2]。

2.2 整箱噴涂車間

集裝箱經(jīng)總裝焊接完成、經(jīng)過二次打砂后，需對內(nèi)、外表面進行噴涂。按噴涂工藝分為底漆、內(nèi)面漆、中間漆和外面漆4道油漆。根據(jù)集裝箱的生產(chǎn)特點，為避免廢氣對周邊環(huán)境的影響，整個生產(chǎn)線為封閉式，每個噴涂房排風量在12000-15000m3/h，噴涂房內(nèi)以自動噴漆為主，每個噴房有10-15把噴槍。使用集裝箱整箱噴涂生產(chǎn)線的廢氣是大風量低濃度的有機廢氣。針對這種有機廢氣的治理，一般采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO工藝進行治理。RTO是在設備中的蓄熱室內(nèi)將含VOCs廢氣升溫到760℃之上，使VOCs氧化分解為CO2和H2O。處理后的高溫廢氣流經(jīng)蓄熱室，使得其內(nèi)部的特制陶瓷蓄熱體被加熱升溫，由此蓄積熱量，可以用來預熱隨后進入的新鮮待處理廢氣，從而達到回收反應熱以及節(jié)省燃料消耗的目的?；钚蕴看嬖趬勖?、不穩(wěn)定、受水氣影響大、難脫附高沸點有機物、熱氣流再生過程中易發(fā)生火災等缺點，沸石具有均勻微孔，其孔徑與一般有機分子大小相當，具有耐高溫、不可燃、良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點。在凈化效率方面和安全風險方面：沸石轉(zhuǎn)輪的性能要優(yōu)于蜂窩活性炭。同時，噴涂廢氣組分中含有二甲苯、三甲苯和苯甲醇等沸點高于120℃的高沸點組分，針對此類高沸點有機化合物，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮性能明顯優(yōu)于蜂窩活性炭吸附濃縮[3]。

3 結(jié)語

總之，集裝箱制造VOCS廢氣的治理，針對不同的工段采用不同的工藝，都能做到投資成本低、運行穩(wěn)定、運行能耗低最終達標排放的目標[4]。