修造船行業(yè)揮發(fā)性有機物治理分析

張曉明

（山東省威海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 威海 264200）

揮發(fā)性有機物（VOCs）為參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物，而VOCs 是形成細顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前提物。研究表明，VOCs 是現(xiàn)階段O3生成的主控因子。目前，國家已將間/對二甲苯、乙烯、丙烯、甲醛、甲苯、乙醛、1,3-丁二烯、三甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯等VOCs 確定為需要重點控制的臭氧前體物，其中間/對二甲苯、甲苯、三甲苯、鄰二甲苯等苯系物主要來源于表面涂裝過程所使用的溶劑型涂料。據(jù)調(diào)查，2017年，威海市VOCs 排放量約為3.55 萬t，其中溶劑使用源排放1.16 萬t，占比達32.7%，對區(qū)域臭氧的生成貢獻突出。針對上述情況，筆者以溶劑型涂料使用量較大的修造船企業(yè)為重點，對修造船行業(yè)VOCs 治理情況進行調(diào)研，以期對今后區(qū)域O3污染防治有所幫助。

1 修造船企業(yè)溶劑型涂料使用及VOCs 處理的基本情況

1.1 油漆（溶劑型涂料）使用情況

以威海市某大型修造船企業(yè)為例，造船工藝油漆及稀釋劑設(shè)計使用量如表1所示，修船工藝油漆及稀釋劑設(shè)計使用量如表2所示。

表1 造船工藝油漆及稀釋劑設(shè)計使用量

表2 修船工藝油漆及稀釋劑設(shè)計使用量

1.2 VOCs 產(chǎn)生環(huán)節(jié)

造船工藝VOCs 產(chǎn)污環(huán)節(jié)主要為分段涂裝工序及完工涂裝工序；修船工藝VOCs 產(chǎn)污環(huán)節(jié)主要為零部件噴涂工序和零部件補漆工序。其中，造船工藝分段涂裝工序、修船工藝零部件噴涂工序均在標準化涂裝車間內(nèi)進行，造船工藝完工涂裝工序及修船工藝部分零部件安裝后補漆工序在露天船塢進行。

涂裝車間采用的噴漆工藝是高壓無氣噴涂。噴涂部位一般分為壓載艙、貨艙、機艙、空艙、外板和住艙。涂裝車間均采用電加熱機組加熱烘干，烘干溫度約為50 ℃，時間約為 60 min。造船工藝完工涂裝工序在船臺（或船塢）合攏成型后進行，將船體零部件、分段、總段在船臺（或船塢）上裝焊成船體，在船塢內(nèi)通過吊車將各分段組合、安裝，中間會涉及船體合攏縫的焊接和補漆。受作業(yè)空間限制，相關(guān)作業(yè)均在露天進行。雖然修船工藝部分零部件安裝后補漆工序在露天船塢操作，但具體作業(yè)點位多在船體內(nèi)。

1.3 VOCs 治理情況

涂裝車間噴漆間采用密閉空間作業(yè)，使用“干式過濾器+活性炭吸附床+催化燃燒脫附裝置”，該廢氣治理設(shè)施基本參數(shù)如表3所示。造船工藝完工涂裝工序目前尚無有效的VOCs 收集處理措施。修船工藝船塢補漆過程中有少量噴漆廢氣產(chǎn)生，補漆工序主要在船艙中進行，產(chǎn)生的少量噴漆廢氣經(jīng)移動式活性炭吸附裝置吸附處理后無組織排放。

表3 涂裝工場VOCs 廢氣治理設(shè)施基本參數(shù)

1.4 設(shè)計VOCs 排放情況

分段涂裝工序采用“干式過濾器+活性炭吸附床+催化燃燒脫附裝置”進行有機廢氣處理，廢氣收集效率為95%，有機廢氣VOCs 處理效率取95%。造船工藝完工涂裝工序噴漆及風干過程產(chǎn)生的VOCs 全部無組織排放。修船工藝船塢補漆工序主要在船艙中進行，產(chǎn)生的少量噴漆廢氣經(jīng)移動式活性炭吸附裝置吸附處理后無組織排放。通過物料平衡計算可知，該修造船企業(yè)VOCs 排放量為27.916 9 t，其中二甲苯排放量11.968 4 t。

2 調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)的主要問題

2.1 源頭替代工作開展不利

當前，要嚴格落實國家和地方產(chǎn)品VOCs 含量限值標準，大力推進低（無）VOCs 含量原副材料替代。有關(guān)標準[1]對修造船行業(yè)所用底漆、面漆、防污漆、維修漆等主要涂料的VOCs做出限量要求，根據(jù)該標準，對該修造船廠使用的主要涂料VOCs 含量進行核算，結(jié)果表明，企業(yè)提供的13 種涂料中，符合要求的有8種，不符合要求的有5 種。對照相關(guān)標準[2]進行核算得知，企業(yè)提供的13 種涂料中，能夠達到要求的僅有3 種。其中1 種無溶劑環(huán)氧漆，VOCs 含量為123 g/L，但并未達到無溶劑涂料標準要求（限值60 g/L）。

2.2 無組織排放控制存在盲點

當前，企業(yè)要全面執(zhí)行有關(guān)標準[3]，在保證安全的前提下，在無組織排放排查整治過程中加強含VOCs 物料的全方位、全鏈條、全環(huán)節(jié)密閉管理。相關(guān)技術(shù)規(guī)范[4]規(guī)定，船舶及相關(guān)裝置制造業(yè)排污單位船塢、碼頭、平臺室外噴涂作業(yè)宜采取有效的有機廢氣收集處理措施，船塢區(qū)船艙室涂裝作業(yè)應(yīng)設(shè)有臨時收集處理設(shè)施?，F(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該修造船企業(yè)主要無組織排放點位為船塢等室外涂裝作業(yè)區(qū)，從2021年油漆、稀料用量統(tǒng)計情況看，室外涂裝作業(yè)區(qū)VOCs物料用量高達93 019.5 L，占物料總量的19.2%。由于缺乏有效治理手段，該廠區(qū)無組織排放VOCs 數(shù)量高達數(shù)十噸，存在超總量排放風險。

2.3 現(xiàn)有VOCs 治理設(shè)施有待進一步改造

目前，該修造船企業(yè)涂裝車間采用“干式過濾器+活性炭吸附床+催化燃燒脫附裝置”處理揮發(fā)性有機廢氣。其中，干式過濾器采用進口玻璃纖維過濾棉去除廢氣中的漆霧、粉塵和水等，凈化后的廢氣進入活性炭吸附床，吸附飽和的活性炭通過熱空氣進行脫附再生，脫附的高濃度有機廢氣通過催化床進行催化燃燒，最終去除VOCs。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，涂裝車間采用電加熱機組對工件表面涂層進行烘干加熱，烘干過程產(chǎn)生的廢氣溫度不符合“進入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40 ℃”[5]的基本要求；企業(yè)設(shè)計處理風量為110 000 m3/h，排氣筒內(nèi)徑為1.6 m，核算氣體流速為15.2 m/s，遠高于1.2 m/s 的標準；其他顆粒物含量、蜂窩活性炭比表面積等參數(shù)均不符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，現(xiàn)有有組織VOCs 治理設(shè)施難以保證凈化效率大于90%。

3 修造船行業(yè)VOCs 治理建議

3.1 大力推進源頭替代，有效減少VOCs 產(chǎn)生

該修造船企業(yè)并未嚴格落實相關(guān)標準要求，不符合《船舶涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 38469—2019）的涂料種類占比高達38%；符合《低揮發(fā)性有機化合物含量涂料產(chǎn)品技術(shù)要求》（GB/T 38597—2020）的涂料種類占比僅為23%。從企業(yè)提供的油漆使用情況看，雖然低VOCs 含量涂料種類不多，但其用量已占涂料使用總量（體積比）的46.7%，部分船舶低VOCs 含量涂料用量占比甚至超過90%。這說明低VOCs 含量涂料研發(fā)及推廣使用已經(jīng)成熟，進一步推進船舶涂料源頭替代已成為當務(wù)之急。

3.2 全面加強無組織排放管理，重點控制露天噴涂

對于大型構(gòu)件（船舶、鋼結(jié)構(gòu)），應(yīng)實施分段涂裝，廢氣進行收集治理；對于確需露天涂裝的，應(yīng)采用符合國家或地方標準要求的低（無）VOCs 含量涂料，或使用移動式廢氣收集治理設(shè)施。2021年，該修造船企業(yè)露天涂裝區(qū)域涂料使用量為93 019.5 L，其中符合國家或地方標準要求的低（無）VOCs 含量涂料使用量約為38 218 L，占比為41.08%。按照相關(guān)要求，54 801.5 L 非低（無）VOCs 含量涂料使用過程應(yīng)采用移動式廢氣治理裝置。企業(yè)應(yīng)進一步加大研發(fā)投入，設(shè)計適合船塢、平臺露天噴漆作業(yè)的廢氣收集處理裝置，有效處理露天作業(yè)產(chǎn)生的VOCs。

3.3 穩(wěn)步提升VOCs 治理設(shè)施處理效能

活性炭吸附+催化燃燒技術(shù)是當前較為高效的VOCs 治理工藝，但該修造船企業(yè)涂裝車間建設(shè)時間較早，當時技術(shù)尚不成熟，因此吸附溫度、氣體流速等關(guān)鍵參數(shù)不符合現(xiàn)狀設(shè)計規(guī)范。針對烘干廢氣溫度較高、不符合吸附條件的情況，使用溶劑型涂料的生產(chǎn)線烘干廢氣宜采用燃燒方式單獨處理，具備條件的可采用回收式熱力燃燒裝置。嚴格按技術(shù)規(guī)范對現(xiàn)有VOCs 治理設(shè)施進行改造，切實提高VOCs 治理效率，是該修造船企業(yè)當前面臨的重要環(huán)保工作任務(wù)。

4 結(jié)語

當前，修造船行業(yè)所使用的船舶涂料已基本具備源頭替代條件，但加強無組織排放控制、提升VOCs治理設(shè)施處理效能依然是有效解決VOCs 排放問題的必要手段。