船舶涂裝工藝技術(shù)改造中的環(huán)保技術(shù)研究

毛建偉

舟山中遠海運重工有限公司 浙江舟山 316131

近些年來，我國交通行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)取得了較為明顯的成效和進步，實現(xiàn)了渠道的大幅度拓展，造船事業(yè)也正式步入了快速發(fā)展期，逐步演變?yōu)橹饕еa(chǎn)業(yè)，在這一態(tài)勢的引導下，船舶生產(chǎn)也逐漸向著綠色，快速，低耗能的方向持續(xù)邁進。這也就意味著，涂裝作業(yè)的質(zhì)量能夠直接影響造船的周期，牽涉到整個船舶的效益，也影響后期的維修工作和使用壽命，所以也需要在新的歷史時期得到更加高度的關注和重視，順應造船行業(yè)綠色發(fā)展的基本需求。

1 分析船舶涂裝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在上世紀70年代之前，傳統(tǒng)造船工程應用的涂裝技術(shù)是尤為落后的，大多都是以簡單的油漆覆蓋為主，直到20世紀80年代初期，船舶涂裝領域才正式引進各種新的手段和原理，鋼鐵原材料預處理和涂裝車間底漆的新工藝得到了廣泛的普及和應用。而傳統(tǒng)的手工敲鏟除銹也被全新的動力工具除銹所代替，室內(nèi)噴砂除銹獲得了更加廣闊的市場。在這一期間，國內(nèi)也在不斷的引進國外先進且高性能的涂料，無論是設計工藝還是生產(chǎn)技術(shù)，以及管理方式都有了煥然一新的發(fā)展，這就給我國的造船事業(yè)注入了更多的生機與活力。

從上世紀90年代中期開始，我國國內(nèi)的船舶涂裝技術(shù)也獲得了明顯的成就，國內(nèi)的大中型船廠都配置了大型的涂裝設施，由此來配合國內(nèi)市場需求的變化，特別是就鋼材預處理生產(chǎn)線、分段涂裝車間來講，已經(jīng)配備了自動噴漆，自動除塵裝置，溫度和濕度自動調(diào)控設備等等，這就大大提高了涂裝工作的效率和質(zhì)量。與此同時，很多造船廠也針對涂裝工作的標準和質(zhì)量管理，構(gòu)建了更為完善的體系，這也就真正推動了涂裝作業(yè)向著周期化的方向發(fā)展，打造了更為完善的一體化造船格局，并引入了先進的計算機設備，發(fā)揮出其輔助設計和管理的作用，這也進一步凸顯了企業(yè)自身的核心競爭力，提高了工程材料的可控制性。另外，各種高性能專用材料，低表面處理涂料，通用型底漆，都不斷滲透到流通領域，提高了勞動生產(chǎn)的效率，實現(xiàn)了人為勞動力的有效置換。并且很多造船廠也加大了人才的招聘力度，針對船舶涂裝設計人員，質(zhì)量檢驗人員和施工人員展開了長期的培訓，這也進一步壯大了涂裝的隊伍，提高了專業(yè)人員的臨場應變能力，幫助他們積累了更多的經(jīng)驗和教訓，涂裝工程獲得了越來越多的重視和關注。

2 分析我國船舶涂裝污染物以及處理方法

2.1 主要污染物

首先是大氣污染，隨著涂裝作業(yè)的推進，大量的漆霧，有機溶劑蒸氣和粉塵也會隨之產(chǎn)生，一旦操作人員長期接觸這些有害物質(zhì)，他們的身體也會受到極大的損害和干擾，這些有毒物質(zhì)在吸入體內(nèi)之后，有可能引發(fā)慢性病毒或者是皮膚病等顯著問題，如果直接排放到大氣中，也必然會產(chǎn)生大幅度的大氣污染。一些具有光化學反應特性的溶劑，一旦與陽光中的紫外線有所接觸，就會形成毒性更大的物質(zhì)，這就會擴大污染延伸的范圍和面積。當下，國內(nèi)外船舶涂料大多都以有機溶劑型涂料為主，而這一類型的材料都具有溶脂性的特征，在接觸油脂以后能夠被有效溶解。這也就意味著，當溶劑在進入人體之后，能夠迅速與那些含有脂肪類的物質(zhì)發(fā)生反應，特別是就神經(jīng)組織來講，有可能造成一定的麻痹問題，讓人體受到行動或者是語言上的障礙。與此同時值得注意的是，由于有機溶劑的化學結(jié)構(gòu)不同，所以毒性也是存在區(qū)別的，有毒溶劑大多都是四氯乙烷，苯類，異氰酸酯等等。

其次是水污染，船舶涂裝產(chǎn)生的廢水主要來自于脫脂，磷化，鈍化這些涂裝前的處理工序，同時也牽涉到陰極電泳工藝，中涂和面涂等操作。

最后是廢棄物污染，船舶涂裝產(chǎn)生的殘渣大多都是以表面處理的沉渣物為主。與此同時，在清潔涂裝設備，通風設備和墻壁的時候，也有可能會累積一些涂料。如果涂料有所變質(zhì)，也會產(chǎn)生大量的廢料。除此之外，水溶性樹脂的渣子，水處理過程中產(chǎn)生的沉淀物，都是廢棄物污染的主要來源。

2.2 污染物處理技術(shù)

2.2.1 廢水的處理

這一操作的主要目的是為了讓其達到國家和地方規(guī)定的污染物排放標準，這里所說的廢水，主要包括脫脂廢水，鈍化廢水和磷化廢水等等。在處理脫脂廢液的時候，操作人員都會采用酸化法先展開破乳操作，在廢液中投加無機酸，調(diào)整其pH值，而乳化劑中的陰離子表面活性劑一旦遇到酸性溶液，就會容易分解，從而失去原有的穩(wěn)定性，這就打破了清油和清水的平衡，從而讓脫脂廢液破乳吸出油分。在處理廢酸液的時候，如果酸的含量在3%～4%之間，而且廢水含量較多，那么操作人員應當采用綜合回收利用的思路。如果酸的含量低于4%，而且廢水的總量并不突出，那么就可以采用綜合方法做出凈化，調(diào)整廢水的pH值，當pH值達到6～9之間之后，再有序排放。另外，在處理電泳廢液的時候，由于電泳廢水中含有許多高分子有機物，并且遺留了大量的電泳漆渣，這些物質(zhì)都會呈現(xiàn)出懸浮物的特征，或者是呈負電性的膠體狀，所以操作人員就可以在其中加入聚丙烯酰胺，或者是聚合氯化鋁，發(fā)揮出其吸附作用，來快速去除污染物。還有，在處理噴漆廢水的時候，操作人員通常會先用氧化劑展開預處理，先氧化，分解原來的有機物，然后再加入聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁，將其混凝沉淀，達到凈化的標準。

2.2.2 廢氣的處理

由于噴涂在涂裝作業(yè)中占有很大比重，所以也是產(chǎn)生廢氣的核心環(huán)節(jié)。每當大型船舶項目展開分段作業(yè)的時候，車間底漆的噴涂大多都集中在噴漆室內(nèi)，噴漆是主要由廢氣處理系統(tǒng)，進風過濾系統(tǒng)，軌道等裝置共同組成。在這里，操作人員使用的涂料本身就含有一定比例的溶劑，在后期作業(yè)中還要添加稀釋劑，因此無論是噴涂作業(yè)、流平作業(yè)還是干燥作業(yè)都會產(chǎn)生一定的VOC，這其中含有的苯有機物帶有大量的毒性，也會給操作人員帶來人身的損害，同時也會破壞周圍的大氣環(huán)境。但值得注意的是，VOC和顆粒物的黏度較大，很容易粘附在物質(zhì)表面，所以操作人員應當先去除漆霧，然后再排除廢氣中的揮發(fā)性有機物，例如二甲苯、非甲烷總烴等等。

值得一提的是，漆霧處理的方法也是多種多樣的，較為常見的有過濾法，低溫冷凝法，油吸收法，水吸收法。在這其中，過濾法，水吸收法的吸附法的應用是最為突出的。這里提到的過濾法，主要依靠的是過濾層來阻隔漆霧和顆粒物，過濾層的材料可以是玻璃纖維棉，爐渣，或者是兩者的結(jié)合。這一技術(shù)能夠去除大部分的漆霧，也可以吸附少量的有機物，但不一定保證廢物排放達到相應的標準，還需要在后期做出進一步的優(yōu)化處理。就水吸收法的應用來講，吸收的方式主要以噴淋水洗，無泵水幕處理，水旋式處理為主。操作人員都以水幕處理和水旋式處理為優(yōu)先選擇。無泵水幕處理都是利用高速排風誘導提水的，能夠把排風系統(tǒng)與排水系統(tǒng)充分結(jié)合到一起，構(gòu)成完整的水循環(huán)機制，而在具體操作的時候，漆霧會依次經(jīng)過水幕，水簾，接觸氣水通道，并產(chǎn)生強烈的攪拌，這就意味著凈化過程變得更加層次化，進一步提高了凈化的質(zhì)量和水準。相比較來講，水旋式噴漆是用水旋器來分離空氣中的漆霧，這一方法能夠把含有漆霧的空氣直接吸到機械內(nèi)，然后與柵格板下的水面產(chǎn)生撞擊，同水一起以旋渦運動的形態(tài)進入水旋器內(nèi)，從而分離漆霧與空氣。然而值得注意的是，由于甲苯，二甲苯這些毒性有機物不能被水所溶解，所以這一方法也不能完全滿足凈化的需求。相比較前兩種方法來講，吸附法是當下使用最為廣泛的有機廢氣處理技術(shù)，主要依靠的是吸附劑自身的多孔結(jié)構(gòu)，捕獲廢氣中VOC這一成分。而吸附劑的種類包括活性炭，活性炭纖維等等，這兩個材料的細孔結(jié)構(gòu)都尤為密集，化學性質(zhì)穩(wěn)定，能夠有效應對酸或者是堿的環(huán)境，并且不易破碎，對空氣的阻力相對較小。活性炭過濾吸附法能夠有效節(jié)省污染處理的成本，不僅能耗低，工藝成熟，而且能夠適用于不同的涂裝場合，滿足造船的多元化需求，但處理設備的規(guī)格相對較大，對場地有一定的要求。

2.2.3 有機廢氣的處理

一般情況下，有機廢氣的處理方法主要包括兩種類型。首先是回收法，回收法是一種物理途徑，通常需要依靠一定的溫度和壓力條件，操作人員需要使用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜，加速有機化合物的揮發(fā)，包括活性炭吸附，冷凝法，生物膜法，變壓吸附等等。其次是消除法，消除法依靠的是化學或者是生物反應，能夠在各種微生物的引導下，把有機物轉(zhuǎn)化為水或者是二氧化碳，例如熱氧化，催化燃燒，等離子體分解法，光分解法。

就活性炭吸附法來講，能夠讓有機廢氣從排風機進入到吸附床內(nèi)，當有機廢氣被吸附劑吸收之后，氣體就會得到凈化，一旦凈化后的氣體與大氣接觸，那么這一系列的操作便告一段落。活性炭吸附法主要適用于一些大分量，且溫度不高的廢氣治理場合，整體的工藝發(fā)展較為成熟，已經(jīng)形成了完善的體系，可以加速有機溶劑的回收，所以與涂裝工程的接觸也尤為密切。但不可否認的是，活性炭吸附法并不耐高溫，一旦周圍的濕度較高，那么吸附能力就會被削弱，而且具有一定的易燃性。還有就是催化燃燒法，催化燃燒也是有機氣體處理的主要途徑，能夠適用于體濃度較低的情況，可以解決醇類，苯類能有機廢氣。在這里，有機氣體中的碳氫化合物可以在催化劑的引導下，被分解成無害氣體，然后釋放熱量，這里產(chǎn)生的熱量足以維持催化反應時的溫度，并不需要額外的添加熱源。燃燒之后的熱空氣又可以幫助吸附劑熱托付再生，從而形成能源的多項循環(huán)，達到節(jié)能降排的目的[1]。

3 分析船舶涂裝工藝技術(shù)改造中的環(huán)保優(yōu)化措施

3.1 應用烘干室結(jié)構(gòu)和材料

烘爐本身就是涂裝車間的重要組成部分，也是能源消耗的核心環(huán)節(jié)，存在著極大的改進空間和余地。在未來，操作人員應當進一步優(yōu)化其換氣系統(tǒng)，要改善烘爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，平衡不同加工位置的溫度，盡可能縮小溫度的差異。在選擇輻射板的時候，也要選擇那些黑度較高的材料，并重視清潔和保養(yǎng)工作，采用較低程度的固定溫度的涂裝材料，控制好烘干的溫度。在利用TNT焚燒爐的余熱時，也需要把有機物的凈化與焚燒結(jié)合到一起，這樣就可以讓廢氣燃燒凈化中所產(chǎn)生的熱量作為烘干室的熱源，加速風力的循環(huán)，提高能源的利用率。[2]

3.2 涂裝設備的使用

企業(yè)可以引進先進的噴涂機器人，滿足全自動化噴漆的需求，實現(xiàn)勞動力的有效置換。噴涂機器人具有較大的柔性，可以完成一些危險系數(shù)較大和難度較高的工作，能夠進一步提高噴涂的品質(zhì)，免除人為因素帶來的干擾。在這里，噴涂機器人可以實現(xiàn)離線編程，這也就在很大程度上節(jié)省了現(xiàn)場調(diào)試的步驟，讓設施的運用率變得更加明顯。也就是說，噴涂機器人可以滿足高壓無氣噴涂的要求，能夠保證涂層的均勻平鋪，在高壓背景下霧化成非常細小的微粒，布局在物體的外表，讓涂層變得更加的細膩且平順，這也是傳統(tǒng)的涂裝工藝無法普及的優(yōu)勢[3]。除此之外，噴涂機器人的使用時間和運轉(zhuǎn)周期是相對較長的，能夠讓涂料微粒在高壓之下向內(nèi)不斷進行滲透，進一步強化涂料微粒和墻體之間的機械咬合力，讓原有的涂層變得更加持久。

3.3 做好施工的管理

當下，船舶涂裝施工選擇的涂料也包括高固體分涂料，這也就進一步降低了涂料中溶劑可分化成分的含量，但由于這種材料的施工粘度相對較高，所以操作人員也選擇了高壓無氣噴涂這一手法，用手工操作進行輔助。在這里，企業(yè)應當盡可能改進通風系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，打造更為完善的有機溶劑凈化系統(tǒng)，進一步改善作業(yè)環(huán)境，減少有機溶劑的排放。

4 結(jié)語

綜上所述，持續(xù)性推動環(huán)保技術(shù)在涂裝工程中的應用是合理且必要的舉動，這是推動傳播行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排目標的應有之策，也是降低企業(yè)成本和投資的有效措施。本文通過廢水處理，廢氣處理，有機廢氣處理，烘干室結(jié)構(gòu)和材料的更新，噴涂機器人的應用，施工的管理這幾個角度，論述了環(huán)保技術(shù)應用的方法，充分結(jié)合了船舶涂裝工程的基本特點，具有理論上的合理性與實踐上的可行性，能夠作為操作人員的參考依據(jù)。