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不同類型家具噴涂廢氣排放節點及治理經驗

發布日期:2018-09-04 作者:BME
       噴漆是家具制造行業最主要工藝之一,在很大程度上決定了家具制品的外觀、色彩、質量、檔次與價值。就當前家具行業來說,VOCs主要來自于噴漆工序中涂料中有機溶劑和稀釋劑的揮發,而且不同種類的涂料在使用過程中所排放的VOCs種類和含量也不同,涂裝相同面積時,使用溶劑型涂料產生的VOCs量最多,水性涂料次之,粉末涂料最少。雖然目前國家要求家具行業大力推廣使用水性、紫外光固化涂料,到2020年底前,替代比例達到60%以上,但是鑒于家具行業噴漆過程水性、紫外光固化涂料技術的不成熟,業內目前仍以溶劑型涂料為主,噴漆過程產生大量的漆塵和VOCs,因此對家具行業VOCS治理提出了很高的要求。
       自2016年,BME憑借核心技術的先進性和團隊管理的高效能為國內外數家家具企業所認可,經過多輪考察、招投標,層層選拔,企業最終紛紛選擇BME作為VOCs治理合作伙伴。
       BME能深得家具上下游企業的認可,除了得益于在工業廢氣治理領域的多年深耕,更重要的是秉持“做一項工程,樹一座豐碑”的精品工程態度,懷揣“工匠之心”,對家具行業每個生產環節、每個產塵點深究,綜合運用治理技術,實現智能把控、各個擊破。


 
家具制造VOCs治理分享
       ◆ 家具生產工藝及VOCs排污節點
       家具按照使用的主要材料、加工工藝等可分為木質家具、軟體家具、金屬家具、塑料家具、玻璃家具和竹藤家具。

【木質家具生產工藝及VOCs排污節點
       木質家具生產是選取一種或幾種木質材料為基料,按照設計要求進行加工、組裝,然后在基料表面涂裝一層或幾層涂料,形成產品;也可以是加工后,先對各個組件進行涂裝,然后組裝成產品。典型生產工藝如圖1所示。根據材質及最后成品質量要求,底漆、面漆一般涂飾1-2遍。


 
典型木質家具生產工藝流程
       各生產工序的VOCs排放特點
       木質家具制造企業VOCs主要來源于涂裝工序的涂料、稀釋劑、固化劑等含VOCs原輔材料的使用。涂料類型包括不飽和聚酯涂料(PE漆)、聚氨酯涂料(PU漆)、硝基涂料(NC漆)、水性涂料、紫外光固化涂料(UV漆)等。涂料在使用過程中需按比例與固化劑和稀釋劑進行調配。為保證良好的涂裝效果,一般會先涂底漆、修色、再涂面漆,每次涂漆需干燥后進入下一環節。因此,按工藝及功能將車間分為調漆房、底漆房、面漆房、干燥室。
       調漆房用于油漆的調配,大多靠自然通風,存在VOCs無組織排放。
       底漆是涂料系統的第一層漆,作用是增加上層涂料的附著力和面漆的裝飾性,涂裝過程產生大量含氣溶膠(漆霧)的有機廢氣。底漆涂裝對漆房環境要求不高,一般采用敞開式漆房,廢氣為無組織排放,且攜帶漆霧和家具打磨后的粉塵,顆粒物濃度高。
       面漆是涂料系統的最外層漆,起裝飾和保護作用,涂裝過程產生大量含氣溶膠(漆霧)的有機廢氣。面漆涂裝對漆房環境要求較高,要求無塵且通風良好,一般采用封閉式漆房,空氣經送風系統除塵后進入面漆房,含氣溶膠(漆霧)的有機廢氣經水簾柜等除漆霧裝置后排放,廢氣收集率高,VOCs無組織排放少。
       涂料干燥大部分都采用自然風干,有與噴涂車間相連,同在一個密封空間內,也有獨立敞開的車間。若是獨立敞開車間,涂料干燥過程中產生的VOCs將以無組織形式排放。
       不同涂裝工藝VOCs排放特點
       涂裝工藝包括噴涂、刷涂、輥涂、淋涂及浸涂等。
       噴涂特別是空氣噴涂以工藝簡單、設備費用低、工作效率高、適應性強等特點在木質家具制造行業廣泛使用。空氣噴涂以溶劑型涂料為主,如聚氨酯涂料、硝基涂料、醇酸涂料、聚酯涂料等,使用時按比例與固化劑和稀釋劑進行調配,即用狀態下VOCs含量約60%左右。涂料利用率較低,大約在30%~50%,尤其是噴涂框架結構家具時,涂料利用率僅為25%~35%,產生的揮發性有機廢氣量較大。
       刷涂是人工以刷子涂漆,涂料利用率高,但工作效率低,常用于修補漆工藝。
       輥涂自動化程度高,涂裝速度快,生產效率高,不產生漆霧,涂著效率接近100%,適用于平面狀的被涂物。輥涂工藝主要采用UV涂料,VOCs含量低,污染小。
       淋涂和浸涂在家具行業應用較少。

【軟體家具生產工藝及VOCs排污節點】
       軟體家具一般是指由彈性材料和軟質材料制成,富有一定彈性的坐臥家具的總稱,如沙發、床墊和其它軟質坐臥具等。軟體家具制造的主工序包括釘內架、粘海綿、面料縫接和捫皮等工序,具體工藝流程如圖2所示。軟體家具的彎邊、扶手、腳架仍以木質材料為主,在制作過程中也需涂裝底漆、面漆等,涂裝工藝及涂料類型與木質家具相同。軟體家具制造企業VOCs主要來源于膠粘劑、涂料、稀釋劑、固化劑等含VOCs原輔材料的使用。


 
       軟體家具生產工藝流程

       【金屬家具生產工藝及VOCs排污節點】
       金屬家具指支(框)架及主要部件以鑄鐵、鋼材、鋼板、鋼管、合金等金屬為主要材料,結合使用木、竹、塑料等材料,配以人造革、尼龍布、泡沫塑料等其他輔料制作的家具。生產工藝流程見圖3。表面處理采用電鍍或涂裝的方式將涂料涂覆在金屬表面,涂料包括液體涂料和粉末涂料,其中粉末涂料具有不含溶劑、無VOCs污染、節能和涂膜機械強度高等特點;液體涂料主要為金屬涂料、電泳涂料等,是金屬家具制造企業VOCs的主要來源。涂裝方式包括空氣噴涂、靜電噴涂、浸涂。


 
       金屬家具生產工藝流程

       【其他家具生產工藝及VOCs排污節點】
       塑料家具大致可分為熱固性塑料家具和熱塑性塑料家具,通過注塑或模壓、擠壓等方法一次成型。
       玻璃家具的主要材料是高硬度的強化玻璃和金屬框架,金屬框架根據需要進行截斷、彎管、噴漆等操作,玻璃表面清理干凈后,根據需要進行噴漆操作。
       竹藤家具是利用竹材和藤材及其他輔料制作而成,必要時需經過打光、上光油涂抹。
        ◆ 家具制造行業VOCs污染物排放
       對各類家具生產工藝及VOCs排放源的分析可知,家具制造行業VOCs排放主要來自于調漆、涂裝、噴膠及干燥等生產過程中所使用的溶劑型涂料、溶劑型膠粘劑、稀釋劑、固化劑。不同類型的家具生產企業所使用的涂料類型和涂裝工藝不同,其VOCs主要來源及排放特征見表1。


 
       ◆ 家具制造行業VOCs污染防治技術
       根據BME大量的治理案例,目前家具噴涂廢氣排放普遍存在三大特點:1、用漆種類多、固化機制不同、固化時間不同;2、底漆常為不飽和樹脂漆,漆霧仍具有聚合性,收集風管易堵塞;3、廢氣風量大、濃度低,廢氣中常含有苯乙烯等易聚合單體。
       這些正是家具噴涂VOCs治理的難點所在,BME治理技術核心優勢在于:1、按照顆粒物粒徑分布組合搭配過濾;2、對易聚合漆霧顆粒進行深度改性;3、廢氣治理設備與生產線協同智能調節。
       通過對廢氣的成分進行分析,家具制造行業有機廢氣中VOCs廢氣通常為中低濃度(<1000mg/m3),因此,根據該廢氣特性和現有相關企業治理經驗,采用組合工藝處理家具制造行業有機廢氣更為適宜。以基礎組合處理工藝為例:
       一、吸附濃縮+催化燃燒工藝
       1.技術原理
       吸附濃縮+催化燃燒工藝是將吸附濃縮和催化燃燒相結合的一種集成技術,將大風量、低濃度的有機廢氣經過吸附-脫附過程轉換成小風量、高濃度的有機廢氣,然后經過催化燃燒凈化。
       2.工藝流程
       有機廢氣在風機的作用下,穿過吸附層,有機物質被吸附層特有的作用力吸附在其內部,潔凈氣被排出;經一段時間后,吸附層達到飽和狀態時,停止吸附,此時有機物已經被濃縮在吸附層內。
       催化凈化裝置內設加熱室,啟動加熱裝置,進入內部循環,當熱氣源達到有機物的脫附溫度時,有機物從吸附層內解析出來,進入催化室進行催化燃燒,分解成水和二氧化碳,同時釋放出熱量。利用釋放出的熱量再進入吸附床脫附,同時加熱裝置部分停止工作,有機廢氣在催化燃燒室內維持自燃,循環進行,直到污染物質完全從吸附層內部解析至催化室燃燒分解,最終吸附層的吸附能力得到了恢復。
       3.處理效果
       主要有機廢氣種類為苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、2-丁酮、乙酸丁酯等。一般適用于有機物濃度1000mg/m3以下的大風量有機廢氣。吸附器的凈化效率大于90%,催化燃燒器的凈化效率大于95%。
       二、沸石轉輪吸附濃縮+蓄熱式熱氧化(RTO)工藝
       1.技術原理
       沸石轉輪吸附濃縮+蓄熱式熱氧化工藝是將吸附濃縮和蓄熱式熱氧化相結合的一種集成技術,將大風量、低濃度的有機廢氣經過吸附-脫附過程轉換成小風量、高濃度的有機廢氣,然后經過蓄熱氧化凈化。
       2.工藝流程
       待處理的大風量有機混合廢氣經風機排出,再經過轉輪排風機動力進入預處理過濾裝置去除廢氣中的粉塵及雜質部分,經過濾后“相對純凈的有機廢氣”最終進入吸附裝置進行吸附凈化處理,有機物質被吸附劑特有的作用力截留在其內部,潔凈氣體排出,經過一段時間吸附后,吸附劑達到飽和狀態,進入冷卻和高溫脫附區域。
       吸附劑脫附出來的高濃度廢氣直接進入RTO蓄熱式焚燒爐進行焚燒凈化處理,廢氣焚燒后的氧化室高溫氣體與脫附廢氣通過熱交換器進行熱交換,脫附廢氣換熱后進入脫附區進行脫附,吸附劑的有機物受到熱空氣加熱后從吸附劑中揮發出來,此時脫附出來的廢氣濃度高、風量小、溫度高。有機廢氣直接進入RTO焚燒爐氧化后釋放出大量能量,利用有機物燃燒釋放出的熱量維持自燃。
       3.處理效果
       主要有機廢氣種類為苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、環己酮等。一般適用于有機物濃度1500mg/m3以下的廢氣。廢氣中VOCs去除率可達90%以上。

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