漆包線行業(yè)VOCs深度治理問(wèn)題思考與對(duì)策

文進(jìn)軍 陳景達(dá) 龔明睿 廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院有限公司

1 概述

我國(guó)臭氧污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，而VOCS作為細(xì)顆粒物和臭氧的重要前體物，其污染防治對(duì)空氣質(zhì)量的提升具有重要意義。為進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量，迫切需要全面加強(qiáng)重點(diǎn)行業(yè)VOCS綜合治理，治理目標(biāo)：①大力推進(jìn)源頭替代；②全面加強(qiáng)無(wú)組織排放控制；③推進(jìn)建設(shè)適宜高效的治污設(shè)施；④深入實(shí)施精細(xì)化管控。

石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷、油品儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)、漆包線等行業(yè)是我國(guó)的VOCS重點(diǎn)排放源。其中，我國(guó)目前已成為漆包線生產(chǎn)和消費(fèi)的第一制造大國(guó)，2021年漆包線產(chǎn)量為200萬(wàn)t，漆包線生產(chǎn)環(huán)比增長(zhǎng)13.6%，市場(chǎng)需求量大。而漆包線行業(yè)因生產(chǎn)漆包線過(guò)程中使用大量的有機(jī)溶劑及稀釋劑，不僅給從業(yè)人員帶來(lái)職業(yè)健康危害，還造成大氣污染問(wèn)題，且該行業(yè)整體污染防治水平較低，迫切需要進(jìn)行深度治理。

2 漆包線生產(chǎn)的產(chǎn)排污環(huán)節(jié)

漆包線生產(chǎn)包括放線、伸線、退火、調(diào)漆及涂漆、烘干、冷卻、潤(rùn)滑、收線等工序，首先將需要涂布絕緣漆的裸銅線放在放線臺(tái)上連接卷取機(jī)進(jìn)行放線，經(jīng)模具拉伸成不同線徑規(guī)格的產(chǎn)品，于退火爐中恢復(fù)工藝要求的柔軟度，同時(shí)除去拉伸過(guò)程中導(dǎo)體表面殘留的潤(rùn)滑劑、油污等，導(dǎo)線涂漆后形成一定厚度均勻的漆層，進(jìn)入烘爐中重復(fù)數(shù)次烘烤固化，后續(xù)經(jīng)冷卻、潤(rùn)滑、收線后得到成品漆包線。生產(chǎn)過(guò)程涉及的VOCS排放環(huán)節(jié)主要包括調(diào)漆、涂漆、烘干環(huán)節(jié)，另收線時(shí)平順潤(rùn)滑處理會(huì)使用潤(rùn)滑油溶劑如120號(hào)溶劑，也會(huì)產(chǎn)生VOCS排放。調(diào)漆、涂漆、烘干環(huán)節(jié)由于涂料溶劑、稀釋劑等揮發(fā)產(chǎn)生大量有組織排放，其中大部分經(jīng)漆包機(jī)烘烤爐高溫過(guò)程燃燒轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，部分未完全燃燒的廢氣經(jīng)廢氣收集管道集中后排放。漆包線生產(chǎn)工藝流程及VOCS產(chǎn)排污環(huán)節(jié)見(jiàn)圖1。

圖1 漆包線生產(chǎn)工藝流程及VOCs產(chǎn)排污環(huán)節(jié)圖

3 漆包線行業(yè)VOCs廢氣深度治理問(wèn)題

3.1 廢氣成分復(fù)雜、毒性較高、嗅閾值低

漆包線生產(chǎn)過(guò)程使用的絕緣漆按品種劃分主要有聚氨酯、聚酰胺酰亞胺、聚酯、聚酯亞胺/聚酰胺酰亞胺、縮醛、自粘等，絕緣漆通常是低固體分的高VOCS涂料，有機(jī)溶劑含量比例約在70%以上。而這些溶劑、稀釋劑中所含主要成分為甲酚、二甲酚、苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺等高毒性、難氧化分解、低嗅閾值VOCS組分，導(dǎo)致涂裝和烘干工序產(chǎn)生的廢氣具有職業(yè)健康危害較大、去除效率不理想、高溫異味擾民等深度治理整治難點(diǎn)。

3.2 無(wú)組織逸散嚴(yán)重

VOCS無(wú)組織逸散主要原因：①調(diào)漆過(guò)程廢氣收集效率較低，溶劑轉(zhuǎn)移過(guò)程亦造成VOCS揮發(fā)逸散；②烘爐進(jìn)出口工藝廢氣外逸及中間冷卻段未烘烤完全的漆料揮發(fā)；③絕緣漆供漆、上漆過(guò)程密閉性較差導(dǎo)致無(wú)組織逸散。

3.3 末端治理設(shè)施針對(duì)性及有效性較差

國(guó)內(nèi)大部分漆包線生產(chǎn)企業(yè)多采用催化燃燒熱風(fēng)循環(huán)的漆包機(jī)，即將被收集的有機(jī)廢氣在催化燃燒室燃燒后最終經(jīng)排氣筒排出，而高濃度有機(jī)廢氣燃燒過(guò)程產(chǎn)生的熱量可以回用至烘烤爐烘干固化漆層。因廢氣成分復(fù)雜及較難充分完全燃燒，經(jīng)單層催化燃燒后的廢氣凈化效率低于60%，且由于對(duì)部分嗅閾值較低的酚類(lèi)或燃燒后含氮化合物及羧酸類(lèi)等強(qiáng)異味物質(zhì)針對(duì)性去除能力較低，導(dǎo)致廢氣治理減排量和異味去除能力較低。

4 對(duì)策與建議

4.1 源頭控制

漆包線行業(yè)VOCS治理措施在源頭控制上，涂料應(yīng)推廣高固體分、無(wú)溶劑、低毒性或水性絕緣漆，潤(rùn)滑油應(yīng)使用低揮發(fā)性潤(rùn)滑油替代。

高固體分絕緣漆在于提高漆的固體分含量，降低溶劑的含量，從而減少涂料中VOCS含量。目前大部分絕緣漆中的固體分含量在30%以下，應(yīng)逐步提高即用狀態(tài)固含量40%以上的絕緣漆使用比例。

無(wú)溶劑絕緣漆是指發(fā)展推廣使用輻射固化法、粉末法、擠出法等的絕緣漆。輻射固化涂料幾乎無(wú)溶劑，通常使用紫外線作為固化能量，適用于聚氨酯丙烯酸酯等溶劑型涂料的替代，其局限性在于需同步改變生產(chǎn)工藝；粉末涂料采用靜電的方法對(duì)漆包線進(jìn)行噴涂，主要難點(diǎn)在于粉末噴涂通常漆層較厚且其均勻性較難控制；擠出法參考塑料制品行業(yè)擠塑工序，發(fā)展使用熱塑性樹(shù)脂作為擠出料生產(chǎn)漆包線，代替?zhèn)鹘y(tǒng)漆液—烘干固化的生產(chǎn)工藝，適合耐熱性低的聚酯、聚氨酯等。

低毒性涂料提倡使用環(huán)保低毒的溶劑代替甲酚、二甲苯等高毒有機(jī)溶劑，減少高毒性物質(zhì)對(duì)人體的危害，所用替代低毒溶劑需滿足漆基樹(shù)脂溶解性、涂料粘度的基本要求。

水性絕緣漆使用水作為稀釋劑，既要能溶解漆基樹(shù)脂，又要使水性絕緣漆的產(chǎn)品性能不受到影響，各性能指標(biāo)基本達(dá)到溶劑型絕緣漆水準(zhǔn)，同時(shí)由于其成本、烘干能耗及生產(chǎn)效率等因素制約，推廣難度較大。

平順潤(rùn)滑處理的潤(rùn)滑油，應(yīng)優(yōu)先考慮VOCs含量低于30%的潤(rùn)滑油，減少或避免使用以120號(hào)溶劑油作為溶劑的潤(rùn)滑油。

4.2 工藝過(guò)程

漆包線行業(yè)VOCS工藝過(guò)程及無(wú)組織管控可通過(guò)以下措施最大限度減少VOCS廢氣逸散，減輕異味和職業(yè)健康危害。涂料、稀釋劑等涉VOCS物料在非取用狀態(tài)應(yīng)加蓋保持密閉，調(diào)漆過(guò)程建議在密閉設(shè)備或密閉隔間中進(jìn)行，調(diào)配廢氣收集至VOCS廢氣處理系統(tǒng)；涉VOCS物料轉(zhuǎn)運(yùn)和輸送應(yīng)使用密閉管道或密閉容器，涂料使用量、生產(chǎn)規(guī)模較大的漆包線生產(chǎn)企業(yè)建議使用集中供漆系統(tǒng)；涂漆區(qū)域應(yīng)整體密閉，與烘干廢氣一起經(jīng)負(fù)壓收集后轉(zhuǎn)入VOCS處理系統(tǒng)處理后排放，其中涂漆區(qū)可采用不銹鋼密封罩進(jìn)行密閉改造，烘爐出口及出口冷卻區(qū)域加裝廢氣收集裝置，提高廢氣收集率；無(wú)組織管控措施還可通過(guò)密閉改造漆料桶和漆槽口、關(guān)閉車(chē)間門(mén)窗及進(jìn)出門(mén)改為自動(dòng)門(mén)等。

4.3 末端治理

漆包線有組織廢氣污染防治技術(shù)案例目前可采用二級(jí)催化燃燒+吸收法、活性炭吸附、光催化氧化法等組合工藝對(duì)漆包機(jī)自身一級(jí)催化燃燒后廢氣進(jìn)行進(jìn)一步充分燃燒及異味物質(zhì)去除。羅建中等提出通過(guò)中低溫催化燃燒+植物提取液高能霧化吸收處理工藝，使用TFJF催化劑對(duì)涂漆槽廢氣經(jīng)收集催化燃燒后，再經(jīng)從天然植物中提取有效成分制成的除味吸收液除臭處理后排放。馮忠泰等通過(guò)開(kāi)發(fā)催化燃燒+藥物除臭處理裝置，將漆包線有機(jī)廢氣在催化燃燒室經(jīng)420℃、550~650℃兩次催化燃燒后再經(jīng)高壓除味藥物系統(tǒng)除味，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)異丙醇和辛烷的異味去除。

經(jīng)過(guò)調(diào)研生產(chǎn)企業(yè)，目前使用單一催化燃燒或活性炭吸附等處理設(shè)施的實(shí)際凈化效率不理想，未能有效去除有機(jī)廢氣物質(zhì)，剩余有機(jī)物成分復(fù)雜，且末端治理設(shè)施常伴有堵塞、結(jié)焦的情況。盡管部分企業(yè)采用二級(jí)/三級(jí)催化燃燒+吸收法等組合處理工藝，但其未對(duì)異味來(lái)源物質(zhì)進(jìn)行解析，且對(duì)高溫燃燒后轉(zhuǎn)化或再殘余的異味物質(zhì)無(wú)針對(duì)性去除能力，從而導(dǎo)致異味處理能力較低。因此，針對(duì)漆包線行業(yè)廢氣治理設(shè)施方案基本思路應(yīng)為：①對(duì)各漆包機(jī)出口廢氣VOCS成分譜排放特征進(jìn)行分析，解析出主要異味物質(zhì)；②設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)針對(duì)異味物質(zhì)有較高去除效率且對(duì)本身廢氣催化性能較好的二級(jí)中低溫催化燃燒催化劑；③經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小試、中試評(píng)價(jià)分析后進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)涉VOCS典型行業(yè)進(jìn)行行業(yè)整治既能實(shí)現(xiàn)較大的減排成效，又能提升行業(yè)VOCS治理整體水平。漆包線行業(yè)VOCS治理源頭控制上應(yīng)加大高固體分、無(wú)溶劑、低毒性或水性絕緣漆替代比例，使用低VOCS潤(rùn)滑油。工藝過(guò)程通過(guò)對(duì)供漆環(huán)節(jié)、涂漆環(huán)節(jié)、生產(chǎn)管理等管控措施，最大程度阻止VOCS無(wú)組織逸散。末端治理設(shè)施提出漆包線行業(yè)廢氣治理可行性工藝方案，通過(guò)加裝針對(duì)性的二級(jí)中低溫催化燃燒裝置，實(shí)現(xiàn)高效有機(jī)廢氣治理效率和精準(zhǔn)異味去除能力。本文針對(duì)源頭控制、工藝過(guò)程、末端治理環(huán)節(jié)的全流程管控對(duì)策及建議，既為行業(yè)整治難點(diǎn)找到突破口，又可為環(huán)境保護(hù)主管部門(mén)或企業(yè)進(jìn)行深度治理提供技術(shù)支撐。