探究船舶涂装方面的VOCs现状及治理措施

李旭东

摘要：船舶涂装过程中有机溶剂和稀释剂的使用会导致大量可挥发性有机物VOCs产生，而VOCs的成分中含有二甲苯和甲苯等有害物质，毒性很大，是造成大气污染的源头之一，也会危害到施工人员的身体健康，因此必须重视对VOCs的治理，本文主要分析了我国船舶涂装中VOCs的现状，并提出了治理VOCs排放的措施。

关键词：船舶涂装;VOCs;治理措施

目前，我国加大了对环境保护的力度，出台了相关的法律法规，由于船舶涂装过程中会产生大量的VOCs，会对环境造成污染，所以，船舶制造企业在进行船舶涂装时必须以国家相关的法律法规为依据，调整改进涂装的工艺，加强对VOCs排放的管理和治理，保证符合国家的相关排放标准。

一、我国船舶涂装技术的发展历程和现状

传统的船舶涂装技术比较落后，涂装效果也不好，但是到了80年代初，出现了一些船舶涂装的新工艺，并且得到广泛应用，取代了传统的涂装技术，比如动力工具除锈代替手工敲铲除锈。引进了一些国外新型涂装材料，并且被广泛地应用，得到行业内的认可。出现大量的新型技术、新的设计方案，促进了我国船舶涂装行业的良好发展。我国船舶涂装技术发展的鼎盛时期是在90年代中期，在这段时期，我国一些船舶制造大厂开始积极发展造船技术，并积极建设大型涂装设备，有效地提升了船舶涂装的质量和效率。而相关的船舶涂装管理规范也是在这一时期得到了完善和优化，包括对于施工质量和涂装设计的管理。通过确立涂装作业的地位，推进了壳舾涂一体化造船模式的应用，有效地实现了计算机辅助涂装生产和设计的管理，提高了船舶涂装的效率和质量，提升了涂料的可控率。船舶涂装效率的提升还得益于高性能专用涂料的使用和通用底漆的使用，另外也得益于针对相关涂装人员的大力培训，这些培训提高了相关涂装人员整体素质和技术水平，还提高了他们的应变能力，从而促进了船舶涂装行业的健康发展。

二、造成船舶涂装VOCs排放的原因

2.1 施工场地的原因

一般情况下，船舶涂装需要在外场和车间这两个施工场地进行涂装。大部分船舶制造厂家都有涂装车间，车间内的通风净化设施比较完善，除锈和喷漆工作在车间内完成时，污染物的排放量能够达到相关的标准。但是在外场涂装的施工中，对于污染物的排放就不能很好地进行控制，而且还会产生一些颗粒污染物。

2.2 涂装工艺的原因

我国在二次除锈时使用的是喷砂工艺，而世界上先进的船舶制造企业使用的是扫砂工艺，通过对比发现，我国的喷砂工艺所产生的粉尘是扫砂工艺的二到三倍。船舶构件的滚涂、刷涂工艺中产生的漆雾比高压无气喷漆工艺少。高压水表面清理技术虽然能够使除锈过程中的粉尘排放量减少，但是会产生高浓度的悬浮颗粒物，造成对环境的污染。VOCS的排放量可以通过使用水性漆来减少。

2.3 受工艺设备的影响

颗粒物排放量可以通过绿色表面清理工艺设备来减少。封闭式喷砂工艺装备可以在局部密闭的空间内限制喷砂的过程，回收净化钢砂和粉尘，从而实现颗粒物的零排放。钢板表面的铁锈、漆膜可以通过激光表面清理设备进行去除，而且产生的烟雾量很少，降低了颗粒物的排放量。VOCs排放量的降低还可以通过大包装双组分油漆喷涂装备来实现，主要是因为该设备供料的方式是大包装，减少了油漆溶剂的挥发，而且不会添加溶剂。

三、治理 VOCS排放的措施

3.1 活性炭吸附和催化燃烧技术相结合

VOCS可以通过活性炭或活性炭纤维吸附，然后进行浓缩，之后使用催化燃烧技术进行燃烧，使有害气体的排放量减少。使用活性炭吸附VOCs比较经济实惠，而且活性炭有较强的吸附能力和丰富的孔洞，但是活性炭的吸附孔洞属于半开放型，不能完全吸收脱附VOCs。而活性炭纤维具有更大的表面积，吸附速度快，但是造价高，使用次数少。该处理技术的工艺流程是：先处理涂装废气的气雾，主要是对粉尘通过玻璃棉进行过滤，保护吸附材料;然后，在吸附室使用活性炭完成对VOCs的吸附，排放达标的废气，对于不达标的废气就需要进行二次吸附，如果活性炭饱和后，不能完成吸附工作，就需要使用催化燃烧技术进行燃烧;之后，再进行排放。这项技术的优点是：费用低，耗能少;缺点是：活性炭具有较强的衰弱性，使用时间短，而且使用期一过，就会出现二次污染的情况;而且需要预处理效果达到较高的标准，如果活性炭表面进入了漆雾，就会失去吸附效果;如果对于水蒸气和高沸点溶剂没有进行过滤，就会造成活性炭吸脱附功能的降低;另外，该装置处理非甲烷总烃的能力差，容易出现排放量的超标;此项技术适合油漆用量恒定，并且有大风量和中风量的涂装施工场地。

3.2 沸石转轮浓缩和蓄热燃烧工艺相结合

VOCs治理的技术还有沸石转轮浓缩和蓄热燃烧工艺相结合的工艺。这项工艺的设备主要有前处理装置、沸石转轮装置、蓄热燃烧装置。转轮装置主要吸附和浓缩废气。先在前处理装置处理浓度低大风量的废气，对高沸点物质和粉尘进行去除，从而达到对沸石的保护;然后在沸石转轮区吸附浓缩这些废气，需要经过高温热风来完成脱附，然后在 RTO 氧化设备中氧化燃烧，并且在换热器中完成热交换，最后再进行排放。

这项技术的特点有：第一，每个吸附块都可以通过转轮的转动，完成低温吸附、高温脱附和冷却闲置。第二，被沸石吸附的气体不会全部排放，而是将一部分气体冷却，通过RTO的烟气来加热，然后进行二次利用，用在脱附中，从而达到降低设备消耗的效果。沸石转轮装置经历过三次升级，从固定床结构到传统盘式结构，最后升级到筒式结构。前处理装置之前是只对气雾进行处理，现在是综合预处理粉尘、湿度控制、高沸点气体。骨架基材浸泡负载沸石颗粒是盘式转轮中的沸石材料;多种材料压制形成了筒式转轮，沸石的吸附效率取决于其含有率，含有率高，占地面积小，吸附率就高。

结语

综上所述，本文主要分析了我国船舶涂装技术的发展历程和现状，研究了造成VOCs污染排放的原因，然后分析了目前我国治理VOCs的技术和措施。

參考文献：

[1]代德民，赵海励，李志刚，刘春潮，修剑，张霁.船舶涂装 VOC减排以及提高涂装效率方法的研究[J].中国涂料，2018（10）：26-29.

[2]吴应.上海市重点工业涂装行业VOCs排放特征与控制标准体系研究[D].上海：华东理工大学，2020.