閆伯駿，薛 強(qiáng)，盧曉東，劉海嬌，馬 麒，朱兆立，崔鈺凡

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京100081；2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 環(huán)境管理研究中心，北京100012）

0 引言

揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下沸點(diǎn)在50～260℃、飽和蒸氣壓大于133.32 Pa，并且能以蒸汽的形式存在于空氣中的有機(jī)化合物[1-3]，包括烴、醛、酮、醇、醚、酯、雜原子取代烴等300多種有機(jī)物。大氣中VOCs具有種類繁多、來(lái)源廣泛、毒性大(部分VOCs具有致癌、致畸、致突變效應(yīng))、濃度相對(duì)較低但污染物總量大等特點(diǎn)。

2017年9月原環(huán)境保護(hù)部出臺(tái)的《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》[4]提出，到2020年，重點(diǎn)行業(yè)VOCs排放總量要減少10%以上。隨著愈加嚴(yán)格的環(huán)保政策和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施，需進(jìn)一步加大VOCs的治理力度，強(qiáng)化VOCs減排控制技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量。

本文基于某大型橋梁制造公司涂裝車間的VOCs治理應(yīng)用工程進(jìn)行分析。該裝備公司涂裝車間的作業(yè)內(nèi)容廣，涂裝作業(yè)量大，正常生產(chǎn)作業(yè)時(shí)塵毒污染物產(chǎn)生量大且污染源點(diǎn)集中，對(duì)作業(yè)人員的身體健康和大氣環(huán)境產(chǎn)生危害。通過(guò)對(duì)該車間環(huán)保設(shè)施進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)和升級(jí)改造，達(dá)到降低污染排放、改善作業(yè)環(huán)境、保障工人健康、保護(hù)大氣環(huán)境的目的。該VOCs治理工程涵蓋了5個(gè)涂裝車間，完成了5套涂裝廢氣VOCs治理設(shè)備的升級(jí)改造，設(shè)備運(yùn)行效果良好，廠區(qū)生產(chǎn)環(huán)境得到了有效改善。在此，以某一涂裝車間為例對(duì)治理工程進(jìn)行詳述。

1 涂裝車間改造前狀況

1.1 涂裝車間作業(yè)點(diǎn)基本情況

橋梁鋼結(jié)構(gòu)組件生產(chǎn)流程較為復(fù)雜，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如圖1所示[5]。涂裝車間主要承擔(dān)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過(guò)程中底漆、中間漆和面漆噴涂作業(yè)，部分構(gòu)件噴涂作業(yè)完畢后需要在涂裝車間內(nèi)晾干。

圖1 橋梁鋼結(jié)構(gòu)組件生產(chǎn)流程

噴漆方式分為無(wú)氣噴涂、有氣噴涂和手動(dòng)刷漆3種形式，作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量漆霧和有機(jī)廢氣。現(xiàn)有作業(yè)廠房存在一定程度破損，噴涂生產(chǎn)未在全封閉車間內(nèi)進(jìn)行；原有污染物凈化設(shè)備治理工藝落后、老化嚴(yán)重，污染治理效果不佳，漆霧和有機(jī)廢氣不能被有效凈化處理，對(duì)作業(yè)人員的身體健康存在較大危害。此外，該裝備公司位于我國(guó)東南沿海區(qū)域，受氣候條件影響，涂裝車間內(nèi)空氣濕度常年維持在85%以上，對(duì)油漆的流平、固化存在較大影響[6]。涂裝車間的現(xiàn)有生產(chǎn)條件已不能滿足正常作業(yè)需求，亟需進(jìn)行改進(jìn)提升。

1.2 作業(yè)點(diǎn)污染源分析

該公司鋼結(jié)構(gòu)年生產(chǎn)量約3萬(wàn)～5萬(wàn)t，正常生產(chǎn)時(shí)，涂裝車間每年噴涂所需油漆最大量約235 900 L，所需的稀釋劑量約45 550 L。橋梁鋼結(jié)構(gòu)噴涂的原料有環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆、環(huán)氧厚漿漆、環(huán)氧瀝青漆、稀釋劑等；產(chǎn)生的VOCs種類主要是甲苯、二甲苯、酯類和非甲烷總烴等。

涂裝過(guò)程所用油漆及廢氣污染物組分分析如表1所示。

表1 涂裝工序及廢氣污染物分析

1.3 改造前作業(yè)點(diǎn)位職業(yè)病危害因素檢測(cè)結(jié)果

涂裝車間升級(jí)改造前委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)車間尾氣排放口進(jìn)行了采樣檢測(cè)分析，檢測(cè)項(xiàng)目涵蓋苯、甲苯、二甲苯、總VOCs和顆粒物。檢測(cè)期間，涂裝車間保持正常生產(chǎn)，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

由表2可知，涂裝車間廢氣中沒(méi)有檢測(cè)到苯的存在，甲苯、二甲苯、總VOCs濃度均超出排放限值，無(wú)法滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放要求。

2 涂裝車間治理方案及效果

2.1 治理方案

涂裝車間新增送風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)各1套，根據(jù)噴涂作業(yè)特點(diǎn)和車間生產(chǎn)現(xiàn)狀，氣流組織采用頂部送風(fēng)、底部側(cè)面排風(fēng)形式。噴涂作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的漆霧和有機(jī)廢氣可被送風(fēng)氣流有效下壓，減少了污染物與人體的直接接觸。根據(jù)涂裝車間實(shí)際大小和生產(chǎn)量等關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)送風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量，車間內(nèi)一側(cè)設(shè)置廢氣收集裝置，并加裝初效過(guò)濾棉以過(guò)濾廢氣中的漆霧。車間外設(shè)末端廢氣治理凈化設(shè)備，選用“沸石轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒”治理工藝。送風(fēng)系統(tǒng)增加了恒溫除濕功能，確保正常涂裝作業(yè)時(shí)，車間內(nèi)的空氣濕度≤70%。該功能有效解決了空氣中濕度過(guò)大導(dǎo)致的涂裝作業(yè)后漆膜不容易固化的問(wèn)題，保證了噴漆質(zhì)量，提升了操作人員工作環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)原有老舊涂裝車間整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部修補(bǔ)，增加涂裝車間的密閉性，以更好地保證涂裝車間的使用效果，防止作業(yè)產(chǎn)生的漆霧及有機(jī)廢氣外溢，提高生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)約能耗。

表2 治理前涂裝車間廢氣檢測(cè)結(jié)果

生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生的有機(jī)廢氣可被車間內(nèi)集氣裝置有效收集，廢氣經(jīng)4級(jí)干式過(guò)濾后沿排風(fēng)管道進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪吸附凈化裝置。該裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的吸附凈化和在線脫附濃縮，有效保證了污染物的吸附凈化效率。脫附濃縮后的廢氣引入催化燃燒床進(jìn)行無(wú)焰燃燒，有機(jī)廢氣最終可被徹底凈化。同時(shí)，脫附過(guò)程產(chǎn)生的熱氣體可在系統(tǒng)中循環(huán)使用，有效降低了能耗。

環(huán)保設(shè)施主要設(shè)備組成包括：送風(fēng)系統(tǒng)、恒溫除濕系統(tǒng)、排風(fēng)及漆霧處理系統(tǒng)、廢氣治理凈化系統(tǒng)、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。方案工藝原理如圖2所示。

圖2 涂裝車間治理工藝流程

2.2 治理效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)對(duì)涂裝車間環(huán)保設(shè)施的升級(jí)改造，該車間的生產(chǎn)環(huán)境得到有效改善。經(jīng)定點(diǎn)采樣檢測(cè)，涂裝車間廢氣排放濃度和排放速率全部符合當(dāng)?shù)嘏欧乓螅袡C(jī)廢氣治理凈化效果顯著，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

3 結(jié)論

（1）“沸石轉(zhuǎn)輪吸附凈化+催化燃燒”有機(jī)污染物治理技術(shù)對(duì)復(fù)雜生產(chǎn)工藝和多變生產(chǎn)條件具有良好的治理效果，設(shè)備性能穩(wěn)定，可有效實(shí)現(xiàn)廢氣污染物達(dá)標(biāo)排放。

（2）涂裝車間環(huán)保設(shè)備升級(jí)改造項(xiàng)目實(shí)施后，涂裝作業(yè)場(chǎng)所空氣質(zhì)量得到了顯著改善，廢氣中各項(xiàng)污染物排放指標(biāo)均優(yōu)于地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，可為同行業(yè)相關(guān)場(chǎng)所的塵毒治理提供參考。

（3）環(huán)保工程方案的設(shè)計(jì)應(yīng)以人為本，在確保治理方案滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)盡可能降低污染物對(duì)作業(yè)人員身體健康的影響。

表3 治理后涂裝車間廢氣檢測(cè)結(jié)果