船舶外場(chǎng)涂裝無組織排放現(xiàn)狀與法規(guī)分析

劉彩云，張繼果，劉鑫宇

(1.中船重工信息科技有限公司，江蘇 連云港 222000；2.中國船舶重工集團(tuán)公司第七一六研究所，江蘇 連云港 222000)

現(xiàn)代造船實(shí)行殼舾涂一體化建造模式，涂裝作為造船三大支柱環(huán)節(jié)之一[1]，在修造船中占據(jù)重要地位。涂裝能夠美化船舶外觀、繪制船舶標(biāo)志，還具有防腐、防污、隔熱等作用?？偠瓮垦b、船塢(臺(tái))涂裝、碼頭涂裝又俗稱外場(chǎng)涂裝[2]。船舶外場(chǎng)涂裝作業(yè)環(huán)境惡劣，施工周期及涂裝質(zhì)量易受到溫度、濕度、風(fēng)速等影響。作業(yè)中產(chǎn)生的漆霧及揚(yáng)塵、油漆固化揮發(fā)的有機(jī)廢物等屬于無組織排放，船舶涂裝的過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)不僅具有毒性[3],在陽光下與氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生臭氧,進(jìn)而導(dǎo)致呼吸道病癥,威脅施工人員的安全；粉塵顆粒物等會(huì)影響人們的呼吸健康、降低空氣能見度等。明確揮發(fā)性有機(jī)物的排放標(biāo)準(zhǔn)，重視空氣污染物的治理，才能打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，改善空氣質(zhì)量。

1 現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)大型船舶企業(yè)的噴涂自動(dòng)化程度相對(duì)較高，中小型企業(yè)仍然采用刷涂等傳統(tǒng)工藝，會(huì)造成空氣污染、危害人員健康安全等問題。邳州市船舶工業(yè)園區(qū)有30家船舶維修廠，造船廠在舊船維修及造船噴漆過程中產(chǎn)生的廢氣對(duì)周圍環(huán)境造成影響；吳江市鵬建五金修理場(chǎng)主要從事船舶維修保養(yǎng)，保養(yǎng)噴漆過程的無組織廢氣，污染環(huán)境且對(duì)周邊居民造成影響。

涂裝專業(yè)知識(shí)體系薄弱，缺乏涂裝專業(yè)人才、人員作業(yè)水平參差不齊。目前，僅上海工程技術(shù)大學(xué)以及江西科技師范大學(xué)兩所高校開設(shè)了“涂料工程”專業(yè)。中國船舶涂裝技術(shù)與國外比仍存在涂裝周期長、效率低、成本高等問題。中國一流船廠的涂裝工時(shí)消耗率為0.85 h/m，是日本船廠10年前的涂裝工時(shí)消耗率(0.25 h/m)的3.4倍；涂裝材料消耗率是日本船廠10年前的1.24倍，其他船廠或平均水平則更低。

國內(nèi)大型船廠一直不斷改進(jìn)工藝與技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)降本增效。滬東中華造船集團(tuán)、江南造船集團(tuán)、大連新船重工、廣船國際等先后實(shí)現(xiàn)了TRIBON軟件系統(tǒng)二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)完成涂裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)主要文件，加快了作業(yè)效率。船舶外場(chǎng)涂裝是造修船的主要污染排放源之一，近幾年，隨著國家對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視，各大船廠進(jìn)行了工藝改進(jìn)或漆料篩選，環(huán)境污染在一定程度上有所減弱。大連市實(shí)行“一廠一策”方法，就企業(yè)污染現(xiàn)狀、存在問題、整改措施、完成時(shí)限等，嚴(yán)格要求重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行整改；上海市針對(duì)船舶工業(yè)鋼質(zhì)船舶造修與海洋工程裝備企業(yè)或生產(chǎn)設(shè)施，就涂裝工藝、綠色造船等方面提出嚴(yán)格的治理要求；滬東中華長興造船廠引進(jìn)滬東重機(jī)自主研發(fā)的“中船海洋動(dòng)力—CSOP”VOCs治理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了滬東中華長興造船廠區(qū)排放整體達(dá)標(biāo)的目標(biāo)；廣船國際進(jìn)行VOCs治理改造，引入鋼板預(yù)處理流水線RTO設(shè)備；浦東船廠購置了VOCs減排設(shè)備；南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎船舶工程公司在鋼板預(yù)處理車間部署全省首臺(tái)RTO蓄熱式高溫氧化裝置，將鋼板除銹、噴漆環(huán)節(jié)產(chǎn)生的顆粒物、醇類、苯類等有機(jī)廢氣經(jīng)過專業(yè)處理，高溫分解為二氧化碳和水。

總體來看，分段涂裝等室內(nèi)涂裝污染治理結(jié)果較理想，由于外場(chǎng)涂裝處于廣闊的開放空間加之受溫度、風(fēng)速等影響，污染物回收困難、溢散迅速，有機(jī)揮發(fā)物污染以及粉塵污染等現(xiàn)象嚴(yán)重。針對(duì)船舶涂裝作業(yè)，國內(nèi)外制定了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)/環(huán)保法規(guī)，了解相關(guān)規(guī)定、明確大氣污染物排放要求，才能從涂裝工藝、涂料選擇與改進(jìn)、涂裝設(shè)備等多方面入手制定合理的減排措施，改善大氣環(huán)境。

2 標(biāo)準(zhǔn)/法規(guī)

VOCs治理一直以來都是重污染型企業(yè)在大氣污染防治方面的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。國內(nèi)、國外對(duì)環(huán)境保護(hù)的建設(shè)力度不斷加強(qiáng)，出臺(tái)了多項(xiàng)政策、標(biāo)準(zhǔn)等。

2.1 國外

2006年12月8日，國際海事組織(IMO)第82屆海上安全委員會(huì)通過了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》，并將其列入《國際海上人命安全公約》，使之成為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，并且在具體執(zhí)行時(shí)要求更加嚴(yán)格。例如要求每個(gè)分段大合龍后，涂層的破損率(涂層損壞面積占艙室總面積的比率)不得超過2%。

《美國國家毒性空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求船舶造修廠每月證明其揮發(fā)性有害空氣污染物(VOHAP)的排放符合標(biāo)準(zhǔn)限值要求。根據(jù)美國《聯(lián)邦公報(bào)》和《控制技術(shù)指南(CTG)》的內(nèi)容，梳理了造修船外場(chǎng)涂裝常用涂層的VOHAP限值，如表1所示，表1中“—”表示無相關(guān)限值。

表1 造修船外場(chǎng)涂裝常用涂層的VOHAP限值 g/L

美國《替代控制技術(shù)文件：造船和修船設(shè)施的表面涂層操作》，建議干舷和外表面的水線以上區(qū)域采用富鋅涂層或環(huán)氧聚酰胺涂層(提供防腐蝕保護(hù))，裝飾及耐久性保護(hù)材料采用有機(jī)硅改性醇酸面漆、丙烯酸改性醇酸面漆、雙組分環(huán)氧樹脂面漆、聚氨酯或丙烯酸面漆。典型的涂料系統(tǒng)是使用2層環(huán)氧樹脂和2層有機(jī)硅醇酸樹脂，或1層富鋅底漆、3層環(huán)氧樹脂和2層有機(jī)硅醇酸樹脂；水下船體區(qū)域必須能夠抵抗沖擊磨損、電偶腐蝕和氣蝕的破壞，還要防止生物附著。水下區(qū)域的腐蝕控制通常包括使用犧牲陽極(鋅或鋁)的陰極保護(hù)或外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。美國的弗吉尼亞州、康涅狄格州、路易斯安那州、緬因州、華盛頓州、威斯康星州、加利福尼亞州、安達(dá)利福尼亞灣區(qū)、南海岸和圣地亞哥縣等州和地區(qū)建立有涉及船舶涂層和VOCs排放、船舶的戶外噴砂和PM10排放等的空氣監(jiān)管法規(guī)。

日本為控制VOCs排放，于2006年4月正式實(shí)施了《大氣污染防治法》，2007年3月實(shí)施了《生活環(huán)境保護(hù)條例》，明確提出2010年VOCs的排放量要比2000年減少30%。

韓國在2007年頒布了《清潔空氣保護(hù)法案》和《清潔空氣保護(hù)強(qiáng)制辦法》，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)VOCs的管控力度。

泰國于2007年頒布了《國家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，其中包含了9種VOCs的排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。

2.2 國內(nèi)

我國《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了33種大氣污染物的排放限值，同時(shí)規(guī)定了執(zhí)行過程的各種要求。國家生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)司組織制訂了《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》,規(guī)定了VOCs物料儲(chǔ)存、物料轉(zhuǎn)移和輸送、工藝過程等無組織排放控制要求以及VOCs無組織排放廢氣收集處理系統(tǒng)要求、企業(yè)廠區(qū)內(nèi)及周邊污染監(jiān)控要求。

上海、北京、山東、陜西、福建、河南、河北等各省市針對(duì)工業(yè)(船舶)無組織排放相繼發(fā)布了管理排放標(biāo)準(zhǔn)。中國各省市工業(yè)(船舶)無組織排放限制匯總表見表2，表2中“—”代表無相關(guān)限值。

總體來看，船舶外場(chǎng)涂裝作業(yè)主要以苯、甲苯、二甲苯、苯系物、非甲烷總烴、顆粒物6種污染物為監(jiān)測(cè)要素。外場(chǎng)涂裝作業(yè)因場(chǎng)地廣闊、氣體擴(kuò)散快速且回收處理困難等原因，多以非甲烷總烴作為主要監(jiān)測(cè)要素。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定企業(yè)廠區(qū)監(jiān)控點(diǎn)處，任意一次非甲烷總烴的測(cè)量，其濃度值應(yīng)小于30 mg/m3；各地市結(jié)合自身環(huán)保要求，制定了更為嚴(yán)格的排放濃度限值，各地市的各類有害氣體濃度值雖各有差異但在國家標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍內(nèi)。顆粒物的測(cè)定依據(jù)HJ 618-2011進(jìn)行，企業(yè)邊界及周邊VOCs監(jiān)測(cè)按照HJ/T 55的規(guī)定執(zhí)行，揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定采用HJ 604、HJ 1012規(guī)定的方法。明確相關(guān)政策與指標(biāo)要求，才能更好地遵守國家規(guī)定、改善環(huán)境質(zhì)量。

表2 中國各省市工業(yè)(船舶)無組織排放限制匯總表 mg/m3

3 結(jié)束語

我國造船市場(chǎng)份額在國際上高于40%(以載重噸計(jì))，但相較于國外，我國船舶行業(yè)的現(xiàn)代化、綠色化程度稍低。改善環(huán)境狀況、提高船舶外場(chǎng)涂裝服務(wù)水平可以從下幾方面入手。

1)解決污染根源，探索環(huán)保涂料。根據(jù)船舶各部位的功能需求，采用不同品種涂料。減少重毒、重金屬成分以及涂料的使用，涂料中的顏料也都采用無毒的鋁粉、鋅粉、鐵紅等。研制適用于船舶的淺色、高固體分、無溶劑涂料，降低VOCs排放量。

2)改進(jìn)涂裝工藝，提高涂裝質(zhì)量。船舶外板直底施工搭建三防布，能夠減少船舶涂裝對(duì)周圍環(huán)境的干擾[5]。建立完整的涂裝管理體系以及信息化系統(tǒng)，做到漆料的采購、出入庫、處理的透明化。引進(jìn)自動(dòng)攪拌油漆大包裝工藝，減少人員投入以及有毒物質(zhì)的揮發(fā)，從而有效保護(hù)環(huán)境。采用三相射流作業(yè)法、自吸附式爬壁裝置拋丸作業(yè)法、超高壓水作業(yè)法[6]等拋丸除銹方法，降低粉塵的產(chǎn)生。采用帶有回收裝置的爬壁噴涂機(jī)器人等進(jìn)行涂裝作業(yè)，提高作業(yè)效率、噴涂質(zhì)量，減少有毒氣體的排放。

3)加強(qiáng)人才培養(yǎng)，改善工藝能力。船舶涂裝集化工、機(jī)械、電器、流體動(dòng)力、材料、熱力學(xué)技術(shù)于一體,對(duì)作業(yè)人員提出了多方位的要求。許多涂裝技術(shù)管理員又都是從化工或機(jī)械專業(yè)逐步轉(zhuǎn)換過來的[7]。因此要建立完整的涂裝工藝體系，對(duì)涂裝技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，使其掌握高技術(shù)(如涂裝機(jī)器人操作、維修與調(diào)整，高技術(shù)噴涂工藝，現(xiàn)代化拋丸技術(shù)等)、具備專業(yè)且全面的知識(shí)架構(gòu)。提高涂裝質(zhì)量與效率、減少涂料浪費(fèi)與二次作業(yè)，間接減少有害物質(zhì)排放。

在人員健康、技術(shù)發(fā)展、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)等的要求下，船舶企業(yè)需要從重污染、低自動(dòng)化的傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色制造業(yè)。基于船舶涂裝作業(yè)的重要地位以及船舶外場(chǎng)涂裝環(huán)境治理的緊迫性，本文梳理了船舶涂裝的現(xiàn)狀，進(jìn)而歸納及對(duì)比了國內(nèi)外大氣污染無組織排放的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)/法規(guī)，提出了船舶綠色涂裝的優(yōu)化發(fā)展對(duì)策。旨在為船舶企業(yè)提供涂裝排放限值及要求等方面的參考依據(jù)，降低企業(yè)發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響和危害，從而更好的實(shí)現(xiàn)船舶行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。