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文档简介
1、辽宁省工业涂装工序大气污染物排放标准编制说明标准编制组二O一八年八月 目录TOC o 1-5 h z工作简介5 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1.1任务来源和起草单位5 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.2主要工作过程5标准编制的基本原则、总体思路和技术路线6 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 基本原则6 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 总体思路7 HYPERLINK l bookmark12
2、 o Current Document 技术路线7 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 工业涂装工艺技术及其大气污染物排放特点8 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 涂装定义83.2涂装应用领域8 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3.3工业涂装所用涂料8 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3.4工业涂装基本工艺过程103.5工业涂装大气污染物排放特点113.5.1工业涂装排放的大气污染物种类113.
3、5.2工业涂装排放的主要VOCs类别和组分12 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.5.3工业涂装排放的VOCs对人体和环境的毒害性14 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 工业涂装大气污染物治理技术16 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 基体表面预处理产生粉尘的治理16 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 4.2“过喷漆雾”的治理16 HYPERLINK l bookmark36 o Curren
4、t Document 4.2.1湿式漆雾净化法164.2.2干式漆雾净化法19半干式漆雾净化法20挥发性有机物(VOCs)的治理21 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 含VOCs废气治理技术概况214.3.2使用无VOCs涂料一一静电粉末喷涂技术22使用低VOCs含量的涂料23 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 采用空气喷涂之外其他施涂工艺25 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 直接燃烧25 HYPERLINK l bookmark50 o Cu
5、rrent Document 4.3.6热力燃烧(TO)25催化燃烧(CO)26活性炭吸附26沸石转轮吸附27 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 4.3.10几种VOCs治理技术比较28 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 国外相关法律法规和标准29 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 美国29 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 法规和标准体系29 HYPERLINK l bookmark60 o C
6、urrent Document 对工业涂装的要求29 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 欧盟30 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 法规和标准体系30对工业涂装的要求32 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 日本36国内相关法规和标准36 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 6.1国家层面366.2特别地区37 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 香港3
7、7 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 台湾37各地对工业涂装的综合性排放要求38各地对汽车整车制造业涂装工序的排放要求41 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 各地对家具涂装的污染物排放要求45 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 广东省关于集装箱制造涂装工序排放量标准48 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 国家和上海关于船舶工业大气污染物排放标准48 HYPERLINK l bookmark90 o
8、 Current Document 关于汽车维修业的大气污染物排放标准506.8.1北京汽车维修业大气污染物排放标准50 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 6.8.2重庆汽车维修业大气污染物排放标准DB50/661-201651 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 摩托车汽车配件制造表面涂装大气污染物排放标准51我省工业涂装大气污染物排放情况调研和监测数据分析52 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 7.1与工业涂装有关的产业概况52实地调研相关行业
9、企业的排放情况537.2.1调研的相关行业典型企业53典型排放监测数据55 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 标准主要技术内容及依据658.1标准的特性和结构65标准的范围65 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 术语和定义66 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 8.4时段划分678.5排气筒排放污染物种类及浓度限值的确定67 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 8.5.1行业区分678.5.
10、2污染物种类及浓度限值的确定原则68 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 8.5.3VOCs的种类及浓度限值的确定69 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 8.5.4颗粒物及排放浓度限值738.5.5恶臭污染物及排放浓度限值748.6排气筒高度及排放速率要求75 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 8.7污染源排气中VOCs的去除率要求798.8无组织排放浓度限值80 HYPERLINK l bookmark122 o Current Docum
11、ent 8.9工艺措施及管理要求818.10监测要求83 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 8.10.1两部分要求划分83 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 8.10.2VOCs排放浓度的检测83无组织排放的监测83 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 8.11实施与监督84技术可行性、环境效益、经济效益分析84 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 9.1技术可行性分析84 HYPERLINK
12、 l bookmark134 o Current Document 9.2环境效益87 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 9.3经济效益88 HYPERLINK l bookmark138 o Current Document 10意见分歧处理依据及结果8811作为强制性地方标准的建议及理由88 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 11.1法律依据8811.2现实需要89 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 11.2.1改善空气质量的迫切要求8
13、9 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 11.2.2现行标准不能满足环境监管需要90 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 11.2.3工业涂装领域健康发展的需要90 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 12对本标准实施的建议90工作简介任务来源和起草单位2017年5月25日辽宁省人大常委会审议通过的辽宁省大气污染防治条例(2017年8月1日实施)第三十五条明确要求:“涂装、印刷、粘合、工业清洗等含挥发性有机物的产品使用”此类生产和服务活动,“应当
14、使用低挥发性有机物含量的原料,在密闭空间或者设备中进行,并按照规定安装、使用污染防治设施;无法密闭的,应当采取措施减少废气排放”。为了推进条例的实施,推进我省企业涂装工序VOCs排放的治理工作的开展,完善地方环境保护标准体系。辽宁省环境保护厅下达了工业涂装工序大气污染物排放标准编制项目招标书,2017年7完成了项目招标,中冶焦耐(大连)工程技术有限公司成为中标主编单位。依据辽环函2017XX号XX通知。辽宁省环境保护厅为标准编制工作组织部门,档案归口单位为辽宁省环科院大气处。本标准主要起草人员:主要工作过程中冶焦耐(大连)工程技术有限公司2017年7月承担标准编制项目后,立即成立了标准编制组,
15、编制组先制定了标准编制工作计划,工作计划报省环保厅确认后,即可按计划展开了标准编制的各项工作。编制组具体开展的工作如下:a)文献资料查阅、收集和分析从2017.7.252017.8.24,编制组收集、查阅、分析了大量与工业涂装工序污染物排放的相关国内外政策、法规、标准,以及与工业涂装工序污染物(主要是VOCs)治理有关的技术资料及文献。编撰了40多页约2万字的文献综述报告。b)省内各行业涉及涂工序企业的现场调研从2017年8月起至2018年5月,分批次赴沈阳、大连、鞍山、丹东、锦州、葫芦岛、铁岭等地现场调研了涉及涂装工序的近30家企业。详细考查和收集了这些企业大气污染物排放和治理情况及实际排放
16、监测数据。这些企业分别属于汽车(整车)制造、铁路车辆制造、船舶制造、机械制造、电器制造、集装箱制造、彩钢板生产、家具制造、汽车维修等行业,几乎包含了涵盖了涂装工序的所有行业。c)兄弟省市先进治理技术和典型企业调研2018年4月17日至4月22日,编制组赴广东省进行了调研。在广东省环保厅的协助下,调研了8家典型的涉及涂装工序的企业和3家专业从事VOCs治理或监测技术开发的公司。d)标准(草案)的形成编制组通过对大量企业各种涂装工艺、实际排放情况和监测数据、治理技术应用和发展动向等调研材料、文献资料的综合分析,结合辽宁省的实际情况,组对标准框架及标准内容进行讨论,在此基础上形成了标准草案(讨论稿)
17、并编撰了相应的编制说明。e)标准(征求意见稿)的形成标准(草案)形成后,由省环保厅组织行业内的相关专家、企业技术人员,对标准草案进行了研讨,征求了这些人员的意见。根据征求的意见,编制组对标准(草案)进行了反复修改和研讨,最后形成标准(征求意见稿),并编撰了相应的标准编制说明。标准编制的基本原则、总体思路和技术路线基本原则(1)体现科学性和可行性本次标准提出的限值和要求,首先充分参考和借鉴了国内外工业涂装领域相关的大气污染物排放标准和先进的污染物控制技术,其次充分考虑了本地区环境空气质量要求和污染物排放总量控制的要求,另外通过对本地区相关企业进行广泛的实地考查调研,充分评估了实施的可行性。对新的
18、污染源,在以可靠的污染物控制技术做支撑的前提下,进行了从严考虑;对现有污染源,则留了一定的改造达标时间。这样做充分体现了指标和要求的科学性和可行性。(2)考虑先进性和前瞻性本次在标准的制订过程中,充分调研并掌握了国内外工业涂装大气污染物现有的控制治理技术,并对未来控制技术的发展方向和能达到的水平做出了预计。提出的标准要求,不仅需要企业采用较先进的控制技术和措施才能达到,而且标准还考虑到了今后一段时间内污染物排放相关控制技术的发展,不至于出现标准实施后很快成为一个落后的标准的情况。(3)将侧重末端指标控制转为全过程控制根据工业涂装大气污染物排放治理需要兼顾源头控制、过程控制和末端治理的特点,本次
19、制定标准转变了以往国内排放标准比较侧重末端指标控制不太重视工艺过程控制的情况,变为重视全过程控制。标准不仅提出了末端排放限值的要求,还提出了比较全面的工艺管制和管理要求。这样,对企业而言,不仅明确了要达到什么样目标,而且还知道了应该怎么做和怎么才能做到。对管理者而言,不仅要看监测结果,还要看控制工艺技术和过程。此所谓:只有可靠的过程,才能有好的结果。总体思路(1)加强对各行业涉及工业涂装工序企业的大气污染物(主要是VOCs)的排放控制,最大限度地减少工业涂装大气污染物的排放量。(2)通过新标准的实施,引导企业在进行工业涂装时,尽可能地通过使用挥发性有机物含量较低的原辅材料、采用先进的涂装工艺与
20、设备、采取高效稳定的末端治理措施,减少大气污染物的排放,做到涂装作业清洁生产,称为绿色制造企业。技术路线本次标准制定的技术路线见下图2.3。图2.3标准制定的技术路线工业涂装工艺技术及其大气污染物排放特点涂装定义所谓“涂装”,按照GB/T8264-2008涂装技术术语的定义,是指“将涂料涂覆于基底表面,使其具有形成具有防护、装饰或特定功能的涂层”这一作业过程,又称“涂料施工”。涂装应用领域涂装涉及的领域非常广。如果从涂装的应用领域划分,涂装大体可分为建筑涂装、工业涂装和其他涂装三大类,而每一大类又可分为非常多的小类。如果从涂装所涂覆的基体划分,其种类有:建筑涂装、汽车涂装、飞机涂装、家电涂装、
21、木器涂装、桥梁涂装、塑料涂装、等等。如果从涂装所起的作用分,则有、防腐、导电涂料、防锈、室温、耐高温、隔热、防火、防水、发光、反光、防辐射涂装等等。本次我们制定的标准是“工业涂装工序大气污染物排放标准”,针对的是“工业涂装”领域,其涉及的主要为GB/T4754-2017国民经济行业分类中列出的“C制造业”大类中的以下几个行业,这些行业中的大多企业都包含涂装工序。具体行业为:C21家具制造业、C33金属制造业、C34通用设备制造业、C35专用设备制造业、C36汽车制造业、C37铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业、C38电气机械和器材制造业、C40仪器仪表制造业、C41其他制造业、C43金属
22、制品、机械和设备修理业。工业涂装所用涂料工业涂装所用的涂料,按其用途划分时,GB/T2705-2003涂料产品分类和命名列出了下表3.1-1所示的几个类别。表3.1-1工业涂料类别(按用途划分)主要产品类型主要成膜物质类型汽车涂料(含摩托车涂料)汽车底漆(电泳漆)、中涂漆、面漆、罩光漆、修补漆、其他专用漆丙烯酸酯类、聚酯、聚氨酯、醇酸、环氧、氨基、硝基、PVC等树脂木器涂料溶剂型木器涂料、水性木器涂料、光固化木器涂料、其他木器涂料聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯类、醇酸、硝基、氨基、酚醛、虫胶等树脂铁路、公路涂料铁路车辆涂料,道路标志涂料,其他丙烯酸酯类、聚氨醋、环氧、醇酸、主要产品类型主要成膜物质类型
23、铁路、公路设施用涂料乙烯类等树脂轻工涂料自行车涂料,家用电器涂料,仪器、仪表涂料,塑料涂料,纸张涂料,其他轻工专用涂料聚氨酯、聚酯、醇酸、丙烯酸酯类、环氧、酚醛、氨基、乙烯类等树脂船舶涂料船壳及上层建筑物漆,船底防锈漆,船底防污漆,水线漆,甲板漆,其他船舶漆聚氨酯、醇酸、丙烯酸酯类、环氧、乙烯类、酚醛、硫化橡胶、沥青等树脂防腐涂料桥梁涂料,集装箱涂料,专用埋地管道及设施涂料,耐高温涂料,其他防腐涂料聚氨酯、丙烯酸类、环氧、醇酸、酚醛、硫化橡胶、乙烯类、沥青、有机硅、氟碳等树脂其他专用涂料卷材涂料,绝缘涂料,机床、农机、工程机械等涂料,航空、航天涂料,军用器械涂料,电子元器件涂料,以上未涵盖的其
24、他专用涂料聚酯、聚氨酯、环氧、丙烯酸酯类、醇酸、乙烯类、氨基、有机硅、氟碳、酚醛、硝基等树脂从表3.1-1中可以看出,工业涂装所用的涂料基本上都属于有机物树脂类。从工业涂装大气污染物的排放考虑,污染物的来源主要来自于涂料的组成,尤其是涂料中溶剂的种类和含量。为了弄清涂装工序大气污染物的来源,我们特将涂料按基料和溶剂的组成进一步进行划分为图3.1-1所示的几个类别。溶剂型液态V水溶型水性斗r水稀释型工业涂料I水乳型vI水分散型粉末图3.1-1工业涂料按基料划分之类别图3.1-1中列出的各类别涂料在产生大气污染物方面的相关特性如下:溶剂型涂料一一以有机物为溶剂的涂料。涂装过程中溶剂基本上全成为VO
25、Cs排放。即用状态下的溶剂型工业涂料VOCs的含量最大可达70%。水性涂料用水做溶剂或分散介质的涂料。包括水溶性和水乳型两类其中水乳型又分水稀释性和水分散型2种。该类涂料使用过程中向外挥发排放的主要水,VOCs的产生量一般再10%以下或更低。水溶性涂料以水溶性树脂为成膜物的涂料。最常见的为聚乙烯醇及其改性物,此外,还有水溶性醇酸树脂、水溶性环氧树脂和无机高分子水性树脂等。水稀释性涂料以后乳化乳液为成膜物配制的涂料。又称乳胶涂料。所谓后乳化乳液,是指先使溶剂型树脂溶于有机溶剂中,再在乳化剂的帮助下,靠强烈机械搅拌使树脂分散在水中形成的乳液。该涂料施工过程中可以用水稀释。水分散性涂料以合成树脂乳液
26、为成膜物配制的涂料。所谓“乳液”是指在一定温度和乳化剂存在条件下,通过强烈机械搅拌,合成树脂中的不饱和乙烯基单体聚合成小粒子团分散在水中形成的乳液。粉末涂料以粉末状态通过静电等方式涂覆于基体上,加热后流平、固化、成膜的涂料。这类涂料固含量接近100%,VOCs量非常低。工业涂装基本工艺过程涂装作业工艺有很多种,但其过程总体上都不会超出“基体表面处理一施涂f干燥固化”三个步骤。用下图3.4示意图可以说明这三个步骤具体包含的作业内容。需要提请注意的是,往一个工件或其他基体表面上实施涂装时,除静电粉末喷涂等个别涂装作业类别外,一般的液态涂料涂装都不会只涂一层,“施涂f干燥固化”作业通常会反复进行23
27、次。当然每次使用的涂料可能会不仅相同。工业涂装工艺流程施涂/涂覆1、自干(暴露于常温空气中)1、液体涂料(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)手工涂刷浸涂淋涂搓涂辊涂滚筒涂装离心涂装幕帘涂装空气喷涂高压无气喷涂静电喷涂电泳涂装自泳涂装2、粉末涂料(1)(2)(3)(4)(5)静电喷涂火焰喷涂流化床涂装电泳涂装热熔敷涂装3、其他作业调漆刮腻子打磨晾干修补(1)2、烘干红外加热对流加热复合加热电磁感应干燥3、固化(机理)氧化固化热聚合固化催化聚合电子束固化光固化紫外固化图3.4工业涂装基本工艺过程工业涂装大气污染物排放特点工业涂装排放的大气污染物种类从工业涂装工艺过程及其所用涂料的
28、种类主要是有机物树脂这两点可以看出,其作业过程排放的大气污染物只能有两类:一类是颗粒物,一类是挥发性有机物,且以挥发性有机物为主。工业涂装大气污染物颗粒物的来源,一是来自于基体喷砂和喷丸等基体物理预处理产生的粉尘,二是空气喷涂和高压无气喷涂产生的涂料尘雾,三是腻子打磨、涂层中间打磨产生的粉尘。工业涂装大气污染物挥发性有机物的来源,一是来自于调漆时有机溶剂的挥发,二是来自于施涂过程中随过喷漆雾排放的溶剂,三是涂层干燥固化过程中的溶剂挥发和产生的新挥发性有机物,四是补漆过程的溶剂挥发。这些挥发性有机物的来源中,涂料施涂作业中过喷漆雾的排放和涂层干燥固化过程中溶剂的挥发占主要比例。总之,工业涂装排放
29、的大气污染物种类可用下图3.5来描述。/基体表面处理产生的粉尘颗粒物喷涂法作业过喷漆雾腻子层、中间涂层打磨粉尘工业涂装排放污染物/调漆过程溶剂挥发施涂/涂覆过程溶剂挥发挥发性有机物喷涂作业过喷漆雾带离干燥固化过程溶剂挥发I干燥固化反应产生的新挥发物主要污染源;次要污染源图3.5工业涂装排放的大气污染物种类3.5.2工业涂装排放的主要VOCs类别和组分工业涂装排放的挥发性有机物(VOCs),主要来自于涂料中的溶剂组分。涂料种类很多,分别适用不同的领域。而涂料种类不同溶剂也不相同。这就造成了工业涂装排放的VOCs种类和组分非常之多。表3.5-1就是不同行业工业涂装排放的主要VOCs的种类。表3.5
30、-1工业涂装VOCs排放环节及可能排放的VOCs组分典型行业主要涂装工艺预处理涂装干燥排放的主要/OCs组分汽车整车制造电泳、空气喷涂、涂胶苯、甲苯、(对、间、令8)二甲苯、1,2,4-三甲苯、1,3,5-三甲苯、正丁醇、丁酮、丙酮、环己酮、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯,乙酸异丁酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚家具制造空气喷涂苯、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、丙酮、丁酮、环己酮、丁醇、甲基异丁酮集装箱制造空气喷涂rnn-kp-rnn-t-ri-h+-/-kp/苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、苯乙烯、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、乙
31、酸乙酯、乙酸乙烯酯、乙酸丁酯、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚汽车零部件空气喷涂甲苯、二甲苯、丁酮、甲乙酮家电静电粉末O甲苯、二甲苯、乙醇、丁醇、丙酮、甲乙酮金属制品喷涂、车昆涂、粉末WO甲苯、二甲苯、丙醇、丁醇、甲基异丁酮机械制造空气喷涂、静电甲苯、二甲苯、甲乙酮、丁醇、乙酸、乙酸乙酯、乙酸丁酯乐器空气喷涂、手工刷涂lj甲苯、苯、甲乙酮、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醇手机外壳空气喷涂O甲苯、二甲苯、异丙醇、丁醇、甲基异丁酮注:无O可能有有严重从表3.5-1可以看出,工业涂装过程产生或排放的VOCs种类主要为烃类、醇类、酯类、酮类、醚类、卤代烃类。这6类VOCs中,目前醚类在大多类涂料已经限用
32、,可以不考虑。这样,工业涂装排放的主要VOCs和详细组分,如果按有机类别划分,大体上可以用表3.5-2来说明。表3.5-2工业涂装排放的主要VOCs种类及相应组分VOCs类型涂料中VOCs主要组分烃类苯、甲苯、间,对-二甲苯、邻-二甲苯、1,2,4-三甲苯、1,3,5-三甲苯、乙苯、苯乙烯、正己烷醇类甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、正丁醇、异丁醇酯类乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸乙烯酯、醋酸丁酯、酮类甲乙酮、丙酮、丁酮、甲基异丁酮、4-甲基-2-戊酮、环己酮、醚类乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚卤代烃类一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、3.5.3工业涂装排放的VOCs对人体和环境的毒
33、害性工业涂装排放的主要VOCs组分人体健康的危害分为三种:一是气味和感官,包括感官刺激,感觉干燥;二是粘膜刺激和其它系统毒性导致的病态,刺激眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道和皮肤等,VOCs组分很容易通过血液-大脑的障碍,从而导致中枢神经系统受到抑制,使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉;三是基因毒性和致癌性。从这三方面综合考虑,工业涂装含有的主要VOCs组分对人体的毒害性列于表3.5-3。从由表中可以看出,苯毒性最强,甲苯、二甲苯、三甲苯和乙苯等苯系物毒害性次之,其余VOCs组分的毒性较低。因此苯及其他苯系物的排放应严格控制,其余VOCs的排放控制可以适当放松。表3.5-3工业涂装排放的主要VO
34、Cs组分对人体的毒害性VOCs组分毒性及危害苯毒理学为中等毒性。LD50:3306mg/kg(大鼠经口);48mg/kg(小鼠经皮)。咼浓度苯对中枢神经系统有麻醉作用,引起急性中毒;长期接触苯对造血系统有损害,引起慢性中毒。IARC(国际癌症研究机构)定为1类致癌物.甲苯毒理学为中等毒性。LD50:1000mg/kg(大鼠经口)12124mg/kg(兔经皮),LC50:5320ppm8小时(小鼠吸入);对皮肤、粘膜有刺激作用,对中枢神经系统有麻醉作用。3类致癌物。间-对二甲苯毒理学为中等毒性。LD50(大鼠经口)5000mg/kg,LC50(大鼠吸入)19747mg/m3,4小时,大鼠经口最低
35、中毒剂量(TDL0)19mg/m3,二甲苯对眼睛及呼吸道有刺激作用,高浓度对中枢神经有麻醉作用,短时吸入较高浓度本品可出现眼及上呼吸道刺激等症状。3类致癌物。邻二甲苯乙苯毒理学中等毒性。本品对皮肤、粘膜有较强刺激性,咼浓度有麻醉作用。LD50:3500mg/kg(大鼠经口),5g/kg(兔经皮)。1,3,5-三甲苯1,2,4-三甲苯毒理学为低毒。蒸气或雾对眼、粘膜和上呼吸道有刺激性。接触后可引起头痛、头晕、恶心、麻醉作用。可引起皮炎。1,3,5-三甲苯毒性强度与二甲苯相同。空气中最咼允许浓度为125mg/m3。为致癌物苯乙烯毒理学为低毒。LD505000mg/kg(大鼠经口);LC502400
36、0mg/m3,4小时(大鼠吸入);人吸入3500mg/m3x4小时,明显刺激症状,意识模糊、精神萎靡、共济失调、倦怠、乏力;人吸入920mg/m3x20分钟,上呼吸道粘膜刺激。对眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。高浓度时,立即引起眼及上呼吸道粘膜等的刺激反应。异丙醇毒理学为低毒。LD50:5045mg/kg(大鼠经口);12800mg/kg(兔经皮)。接触高浓度蒸气出现头痛、倦睡、共济失调以及眼、鼻、喉刺激症状。长期皮肤接触可致皮肤干燥、皲裂。正丁醇毒理学为低毒。本品具有刺激和麻醉作用。主要症状为眼、鼻、喉部刺激,在角膜浅层形成半透明的空泡,头痛,头晕和嗜睡,手部可以生接触性皮炎。异丁醇毒理学
37、为微毒性。口服-大鼠LD50:2460mg/kg(大鼠经口);VOCs组分毒性及危害4940mg/kg(兔经皮);轻度刺激皮肤,强烈刺激眼睛、粘膜和呼吸道。接触高浓度的蒸气可引起暂时性麻醉。丙酮毒理学为微毒性,对神经系统有麻醉作用,并对黏膜有刺激作用。甲乙酮毒理学为低毒。LD50:3400mg/kg(大鼠经口),6480mg/kg(兔经皮)。对眼鼻、喉、粘膜有刺激性。长期接触可致皮炎。4-甲基-2-戊酮LD50:2080mg/kg(大鼠经口)LC50:8000ppm4小时(大鼠吸入);人吸入(4.Ig/m3)时引起中枢神经系统的抑制和麻醉。乙酸乙酯毒理学为低毒。LD50:5620mg/kg(大
38、鼠经口);4940mg/kg(兔经口);LC505760mg/m3,8小时(大鼠吸入);人吸入2000ppmx60分钟,严重毒性反应;人吸入800ppm,有病症。乙酸乙烯酯毒理学为低毒。LD502900mg/kg(大鼠经口);2500mg/kg(兔经皮);LC5014080mg/m3,4小时(大鼠吸入)。对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激性,长时间接触有麻醉作用。乙酸丁酯毒理学为低毒。LD13100mg/kg(大鼠经口)。对眼及上呼吸道均有强烈的刺激作用,有麻醉作用。工业涂装排放的主要VOCs组分对大气环境的危害性(也称生态危害性),主要是VOCs组分能与氮氧化物、一氧化碳等一次污染物在大气中
39、发生光化学反应,形成臭氧o3和PM2.5。美国加利福尼亚州空气资源管理委员会(CARB)采用最大增量反应活性系数(MaximumIncrementalReactivity,MIR),表示单位质量VOCs组分生成O3的潜势(OFP),以此评价其光化学反应活性大小,即其对大气环境的危害性。MIR值越大,表示单位质量的VOCs组分生成的O3越多,即对光化学污染的贡献越大。表3.5-4为工业涂装常见的VOCs组分的光化学反应活性,从该表可以看出,苯系物中甲苯、二甲苯、三甲苯和乙苯等的MIR值较大,其光化学反应活性较强,对环境空气的危害性较大,应加严控制。表3.5-4工业涂装排放的VOCs组分的光化学反
40、应活性VOCs组分MIR值(gO3/gVOCs)苯0.72甲苯4.0间-二甲苯9.75对-二甲苯5.84令卜二甲苯7.641,3,5-三甲苯11.761,2,4-三甲苯8.87乙苯6.57苯乙烯1.73VOCs组分MIR值(g03/gVOCs)异丙醇0.61正丁醇2.88异丁醇2.51丙酮0.36甲乙酮1.484-甲基-2-戊酮3.88乙酸乙酯0.63乙酸乙烯酯3.20乙酸丁酯0.8工业涂装大气污染物治理技术基体表面预处理产生粉尘的治理工业涂装基体表面预处理产生的颗粒物粉尘,一般的情况下数量较少,采用用普通的除尘设备等就可以较彻底的去除,不需要考虑采用特别的治理技术。“过喷漆雾”的治理液体涂料
41、“空气喷涂”施涂方式在工业涂装作业方式中占有相当大的比重。该作业方式,喷漆废气中含有大量的“过喷漆雾”,如果不加治理,废气中的过喷漆雾干固后就会形成“颗粒物”排放,同时过喷漆雾中溶剂的挥发还会产生大量挥发性有机物排放。一般情况下,喷涂废气的治理,都是先设法除去其中的“过喷漆雾”,然后再进一步去除其中的“挥发性有机物”。漆雾去除的干净与否,直接影响后续废气中挥发性有机物的去除效果。另外,喷漆废气通常风量很大,会带走喷涂车间大量的热量,如果不能循环利用,还会造成喷涂车间空调能耗的大量消耗。除漆雾、除VOCs、节能这三个因素相互关联、互相制约,给喷涂废气的治理造成了较大的难度,是工业涂装工序大气污染
42、物治理方面的关键和难点。“过喷漆雾”的治理技术通常分为两类,一类是湿式净化法,另一类是干式净化法。除此之外,还有一种静电捕集方法,可以称之为“半干法”,但很少看到采用。4.2.1湿式漆雾净化法湿式净化法是依据相似相溶原理,通过水淋沉降、溶剂吸收或者化学吸收法将喷漆废气中的漆雾捕集至水溶液池中再进一步处理的方法。常用的湿式净化法有水帘式、无泵水幕式、文丘里式、水旋式等净化处理方法。它们的基本原理见表4.2-1。在性能、效率、维护等方面的差异见表4.2-2o表4.2-1几种湿法漆雾净化法方法名称示意图水帘式原理循环水泵喷淋产生流动的帘状水层,喷漆气流通过水帘时,漆雾被水帘捕集流进入到水箱池中。无泵
43、水幕式020nfrctioiaz如moaOo常翩MUMODD?0利用空气诱导提水形成水幕。喷漆废气先与水幕碰撞,然后穿过水帘进入气水搅拌通道,最后进入集气箱靠流速降低进行气液分离,通过该过程漆雾进入水槽中,净化后的气体排放到大气。文丘里式运用文丘里效应的气相负压,气流在文丘里喉口部位急剧加,通过风口的均匀水流被充分雾化,利用雾化的水汽捕集废气中漆雾;最后在离心分离器中将含有油漆的水渣从气流中分离以达到净化效果,水旋式将喷漆废气经过水幕预清洗后通往水旋器,利用旋压器内的高速气流的冲击力将水卷起,从而达到捕集漆雾目的表4.2-2几种湿式漆雾处理方法的比较项目水帘式无泵水幕式文丘里式水旋式除漆雾方式
44、借助泵喷淋水幕或水帘,分离除去漆雾废气高速通过锯齿板与漩涡导向板之间隙,水、气充分混合漆粒被水雾包裹,通过分离室后含漆水雾与气体分离,漆粒进入水中。废气在文丘里管喉部与水相遇,高速喷射过程中废气中的漆粒被水雾包裹进入水中,实现漆粒与与气体分离。借助泵形成水旋,废气咼速通过漩涡,水、气充分混合,漆粒随水雾进入水中,实现漆粒与与气体分离漆雾去除率80%90%95%98%97%99%98%99%条件喷嘴无堵塞,水和空气比适当,喷雾(水幕)均匀。水位液面要保持一定,漆渣及时清理。水膜不中断,散水板表面尢异物。水膜不中断,散水板表面尢异物。设备费用一般较低(随构造而异)较咼(随构造而异)较咼(随构造而异
45、)维护保养费功夫简单简单简单性能稳定性不稳定维持难稳定稳定废水排放循环使用定期更换新水循环使用不时补水循环使用定期更换新水循环使用定期更换新水总体比较性能不稳定,维护困难。现在多被淘汰。适用于涂料使用量较少的喷漆室。涂料使用多的场合,要设涂料分离槽。稳定、安全、效率高、能耗低,适用于汽车车身涂装之类的大型喷漆室。稳定、安全、效率高,适用于大型喷漆室,涂料使用量多的汽车车身涂装线。总体而言,湿式除漆雾方法除了水帘法效果不太理想外,其他基本上都可以达到较高的漆雾去除效率,但是,湿式除漆雾方法都有以下几个共同的缺点:a)漆雾黏附在室壁、管道、水槽中,长时间使用易形成较大漆团堵塞管道。b)产生含漆废水
46、二次污染物。含漆废水需使用化学絮凝剂处理。废水和絮凝物需进一步进行无害化处理。c)处理后的废气湿度大,给后续废气中的VOCs净化处理造成困难。d)漆雾处理废气,很难被重复利用,喷漆室空调能耗较高。以上几个缺点主要是针对使用溶剂型涂料而言的,如果使用的水性涂料这些问题有的就比较轻或不存在。譬如,使用水性涂料,由于漆雾与水相溶性好,就不容易结渣堵塞管道。另外,使用水性涂料,除漆雾后的废气中几乎不含VOCs或VOCs含量很低,有的不需要进一步治理。4.2.2干式漆雾净化法干式净化法是利用过滤装置的滤层、表面微孔等将喷漆废气中的漆雾微粒阻留下来的净化方法。在净化过程中没有水或其他液体的喷淋或雾化。目前
47、漆雾干式净化法按所用的过滤体类别大体可分为以下几种:a)过滤棉一一玻璃棉或其他纤维棉;b)过滤纸一一V型、迷宫型、或其他形式;c)普通过滤板/过滤袋;d)有机合成材料3D结构过滤体;e)预喷涂矿物粉末层过滤器;这几种过滤方式的原来和特点表4.2-3。表4.2-3几种干式漆雾净化法序号过滤装置原理特点1过滤棉由玻璃棉或其它纤维棉制成的蓬松毡状物,在废气通过方向上密度有所不冋。靠单纯的物理拦截阻留漆雾。1、常见过滤等级为G3(EN779标准),对较大的漆雾粒截留率可达85%,对10um以下细小漆雾粒过滤效率差。2、如果是玻璃棉或其他矿物纤维制成,其纤维易碎裂脱落飞散在空中,成为对人体呼吸道非常有害
48、的污染物。3、吸附到一定程度,通过拍打去除其中的部分粉化漆雾干尘后可继续使用,较长时间使用后更换新毡。4、漆雾过滤效果差,影响后续废气VOCs的进步治理。2过滤纸多采用回收环保纸制成V型(风琴纸)、多层网格型、箱式迷宫型等过滤器。利用离心除尘原理和粘附作用,阻留漆雾颗粒。1、过滤效率无确切数据。初期效果差,后期好一些。对微小漆雾粒拦截不佳。2、不适合水性漆。3、漆尘容纳能力大,使用寿命长。4、吸附一定量后需更换,最后与漆尘一起焚烧,可做到完全无害化。3普通过滤板/过滤袋合成材料制成的过滤板或过滤袋式,靠滤材上的微孔和表面粘附拦截漆雾。1、使用中效过滤袋(EN779标准)可去除98%的10um以
49、上的颗粒。2、使用寿命很短。粘性漆雾会很快将过滤袋/板迎风面粘连在一起,无法使用。4合成材料3D结构过滤体由新型有机合成材料制成,过滤器的迎风面采用3D蜂窝层状结构设计,通过滤体上的微孔和表面粘附捕集漆尘,可进行深层过滤。1、除漆雾效率高。某公司宣称其漆雾过滤器可达到:20um以上油漆颗粒去除率100%,10um以上油漆颗粒去除效率99.8%,5um以上油漆颗粒去除效率84.5%。2、容尘能力大,最大可以达到27kg/m2的漆序号过滤装置原理特点雾捕捉能力。3、具优异的防水能力,既适用于双组份溶剂型油漆,又适用于水性油漆。4、为有机合成材料制成,制作过程和使用过程安全,使用后固体废弃物100%
50、可焚化处理。5预喷涂矿物粉末层过滤器在过滤原件上预吸附一层不与涂料反应的矿物粉末(一般是石灰石粉或粘土粉),以该粉末层为过滤体阻拦废气中的漆雾。漆雾吸附到一定量造成风阻较大时,通过反吹除去含漆雾的粉末层,重新吸附新的粉末。1、除漆雾效率高,接近100%,可达到0.1mg/m3超低排放。2、喷漆室空气可80%-95%循环利用,能够为喷漆室节省60%的能耗。3、后续废气中VOCs的吸附浓缩净化处理容易进行。4、全自动化作业,含漆雾废物可用于水泥厂熟料烧成,最终完全无害化。从以上列出的几种干式漆雾净化装置的原理和特点可以看出,前3中干式漆雾净化方法都存在严重缺陷,在对环保要求越来越严格的情况下,很难
51、适用。只有第4和第五种方法才能达到满意效果。其中第4种方法比较适合漆漆量不是太大的装置,可避免频繁更换过滤器。第5种方法,是德国杜尔公司推出,技术上可称为完美,但投资大,技术复杂,不适合间歇式喷涂作业的工厂,最适合汽车整车制造流水线涂装工序。另外,目前还存在有以上14种净化方法的组合漆雾净化方案,或湿式、干式组合方案,有的也能获得较好漆雾净化效果。4.2.3半干式漆雾净化法德国艾斯曼(Eisenmann)公司推出“静电漆雾捕集法”是介于干法和湿法之间的一种先进的漆雾净化技术,其原理和特点见下表表4.2(4)。从该表内容可以看出,该技术处理漆雾的效果和能耗水平都非常好,但技术比较复杂,投资费用较
52、高,不太适合喷涂量比较小、间歇式作业的情况。表4.2-4半干式漆雾净化法过滤装置原理特点静电漆雾捕集器排气先通过阴极电栅使漆雾粒带电,待其运动至接地分离板时带电漆雾被吸附,然后通过分离剂捕获分离板上漆滴,最后再提取漆滴和分离液混合物中的分离剂进行重复利用。1、除漆雾效率达99%以上。漆雾浓度可降至0.3mg/m3。2、喷漆室空气可95%循环利用,能够为喷漆室节省78%以上的能耗。相对于湿法文丘里节水87%3、后续废气中VOCs的吸附浓缩净化处理容易进行。43挥发性有机物(VOCs)的治理4.3.1含VOCs废气治理技术概况目前含VOCs废气的治理技术大体可列出图4.3-1所示的几类。对工业涂装
53、而言,这些治理技术不一定都能适用,如冷凝(回收)技术、(液体)吸收技术、光催化、等离子、膜分离、生物法等,几乎很少采用。工业涂装通常废气量大、废气中VOCs的成分复杂,其比较适用的治理技术主要有表4.3-1列出的几种。减少VOCs的产生量f源头治理采用适当工艺使产生的VOCs废气容易治理VOCs治理技术(焚烧末端治理吸附世吸收冷凝直接燃烧热力燃烧低温催化燃烧蓄热燃烧+后处理)+后处理)+后处理)新型技术光催化等离子膜分离生物法图43-1含VOCs废气的治理技术类别表4.3-1工业涂装常用的废气VOCs治理技术类别特点源头治理使用无VOC涂料使用固含量接近100%的涂料,整个涂装过程几乎无VOC
54、排放。譬如粉末静电喷涂。使用低VOC涂料使用VOC含量低的涂料一一如水性涂料等。施涂作业废气VOCs含量低或几乎不含,涂层干固过程VOCs产生量也少。采用空气喷涂之外的其他施涂工艺施涂废气不产生漆雾,VOCs容易去除。如电泳、辊涂、滚涂、浸涂等施涂方式。末端治理直接焚烧废气VOCs浓度高,一旦点燃其蕴含的热值能自持燃烧,焚烧过程不需要外加燃料。热力燃烧(TO)废气中VOCs浓度不足以自持燃烧,需外加燃料进行焚烧。为了节能常附加烟气蓄热/换热方式。如蓄热燃烧(RTO)。催化燃烧(CO)通过催化剂作用,在未达到燃烧的温度下使废气中的VOCs组分与空气中的氧气发生氧化反应生成co2和h2o。准确的称
55、谓应为“催化氧化”催化燃烧的工作温度一般在250C500C。活性炭吸附通过活性炭吸附作用滤去废气中的VOCs。吸附了VOCs的活性炭,需进一步实施“脱附/燃烧/”处理才可最终实现污染物的无害化处理。沸石吸附与活性炭吸附相似,只是吸附剂为沸石。4.3.2使用无vOCs涂料一一静电粉末喷涂技术静电粉末喷涂技术是利用电晕放电原理使雾化的粉末涂料在高压电场的作用下荷负电并吸附于荷负电基体表面的一种涂装方式,称之为“静电粉末喷涂”。靠电荷吸引粘附到基体表面上的粉末涂料,靠加热流平固化成膜,加热温度与使用的涂料有关,一般需要在160C-200C加热20min。静电粉末喷涂,未粘附到工件上的涂料可以接近10
56、0%地予以回收,不存在喷涂过程粉尘排放。静电粉末涂料的固含量接近100%,加热流平固化成膜过程中,几乎无VOCs排放。静电粉末喷涂的使用有两个基本的前提条件,一个要能在涂装的工件表面施加电荷,第二个是涂装的工件要能耐受得起涂料的加热流平固化温度。除了这两个基本条件外,还有一个条件,就是涂装的工件最好不要太大。因为静电粉末喷涂一般都是流水线作业,受涂工件是吊挂在通电挂架上,喷涂上粉末后直接送至加热室的,太大的工件喷涂和加热都不方便。受这些条件制约,静电粉末喷涂一般多用于金属基体表面的喷涂,塑料、木质材料等的涂装一般不适合。另外,静电粉末喷涂有一个缺点也影响了其扩大使用,那就是其最后形成的涂层是非
57、镜面的,有微小凹坑,在需要镜面装饰的情况下,不太适用。不过,最近也出现了一些新的粉末静电喷涂技术,可以将涂料的流平固化温度降至接近100C的低温,并配以导电基底涂层技术,可以将静电粉末喷涂推广至木质家具和塑料材料的涂装。4.3.3使用低VOCs含量的涂料为了从使用低VOCs含量涂料入手减少涂装工序大气挥发性有机物的排放,我国制定有两项与汽车用涂料有关的标准:清洁生产标准汽车制造业(涂装)(HJ/T293-2006)、汽车涂料中有害物质限量(GB24409-2009)。另外,还制定了一项环保水性漆标准:环境标志产品技术要求一水性涂料(HJ2537-2014)。几项标准的具体要求见表4.3(2)表
58、4.3(5)。表4.3-2HJ/T293-2006对汽车涂料VOC产生量的要求指标一级二级三级原材料底漆水性漆(或水性涂料);无铅、无锡、节能型阴极电泳漆;节能型粉末涂料水性涂料;阴极电泳漆;粉末涂料中涂涂料固体份75%;水性涂料;节能型粉末涂料涂料固体份70%;水性涂料;节能型粉末涂料涂料固体份60%;水性涂料;粉末涂料面漆涂料固体份75%;水性涂料;节能型粉末涂料;紫外线固化涂料涂料固体份70%;水性涂料;节能型粉末涂料;紫外线固化涂料涂料固体份60%;水性涂料;粉末涂料;紫外线固化涂料有机废气(VOC)产生量,(g/m2)2C2B涂层3050703C3B涂层4060804C4B涂层507
59、0905C5B涂层6080100表4.3-3汽车涂料(A类,溶剂型)有害物质限量(GB244O9-20O9)涂料品种VOC含量(g/L)限用溶剂含量()热塑型底漆、中涂、底色漆(效应颜料漆、实色漆)、罩光清漆、本色面漆770苯0.3;甲苯、乙苯和二甲苯总量40:乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇甲醚醋单组分交联型底漆750中涂550底色漆(效应颜料漆、实色漆)750罩光清漆、本色面漆580酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸双组分交联型底漆、中涂670底色漆(效应颜料漆、实色漆)750酯总量0.03罩光清漆560本色面漆630注:1)A类为溶剂型涂料,分为热塑型、单组分交联型和双组分交联型。2
60、)涂料供应商应提供组分配比和能保证施涂的稀释比例范围,测试挥发性有机化合物和限用溶剂含量项目时按组分配比和最大稀释比例配制后进行测试。3)汽车发动机、排气管等部位使用的耐高温涂料归入底漆类别;单组分交联型中用于3C1B(三涂-烘干)涂装工艺喷涂的第1、2道涂料归入底色漆类别。4)某个产品作为不冋涂料品种使用,应执行最严要求,如双组分交联型涂料中既能作为实色漆也能作为本色面漆使用的产品,应执行本色面漆的指标。表4.3-4汽车涂料(B类,水性)有害物质限量(GB24409-2009)涂料品种限用溶剂含量水性涂料(含电泳涂料)乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋
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