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不同类 型家具喷涂废气排放节点及治理经验

发布日期:2018-09-04 作者:BME
       喷漆是 家具制造行业最主要工艺之一,在很大 程度上决定了家具制品的外观、色彩、质量、档次与价值。就当前家具行业来说,VOCs主要来 自于喷漆工序中涂料中有机溶剂和稀释剂的挥发,而且不 同种类的涂料在使用过程中所排放的VOCs种类和含量也不同,涂装相同面积时,使用溶 剂型涂料产生的VOCs量最多,水性涂料次之,粉末涂料最少。虽然目 前国家要求家具行业大力推广使用水性、紫外光固化涂料,到2020年底前,替代比例达到60%以上,但是鉴 于家具行业喷漆过程水性、紫外光 固化涂料技术的不成熟,业内目 前仍以溶剂型涂料为主,喷漆过 程产生大量的漆尘和VOCs,因此对家具行业VOCS治理提 出了很高的要求。
       自2016年,BME凭借核 心技术的先进性和团队管理的高效能为国内外数家家具企业所认可,经过多轮考察、招投标,层层选拔,企业最终纷纷选择BME作为VOCs治理合作伙伴。
       BME能深得 家具上下游企业的认可,除了得 益于在工业废气治理领域的多年深耕,更重要的是秉持“做一项工程,树一座丰碑”的精品工程态度,怀揣“工匠之心”,对家具 行业每个生产环节、每个产尘点深究,综合运用治理技术,实现智能把控、各个击破。


 
家具制造VOCs治理分享
       ◆ 家具生产工艺及VOCs排污节点
       家具按 照使用的主要材料、加工工 艺等可分为木质家具、软体家具、金属家具、塑料家具、玻璃家具和竹藤家具。

【木质家具生产工艺及VOCs排污节点
       木质家 具生产是选取一种或几种木质材料为基料,按照设 计要求进行加工、组装,然后在 基料表面涂装一层或几层涂料,形成产品;也可以是加工后,先对各 个组件进行涂装,然后组装成产品。典型生产工艺如图1所示。根据材 质及最后成品质量要求,底漆、面漆一般涂饰1-2遍。


 
典型木 质家具生产工艺流程
       各生产工序的VOCs排放特点
       木质家具制造企业VOCs主要来 源于涂装工序的涂料、稀释剂、固化剂等含VOCs原辅材料的使用。涂料类 型包括不饱和聚酯涂料(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 使用过程中需按比例与固化剂和稀释剂进行调配。为保证 良好的涂装效果,一般会先涂底漆、修色、再涂面漆,每次涂 漆需干燥后进入下一环节。因此,按工艺 及功能将车间分为调漆房、底漆房、面漆房、干燥室。
       调漆房 用于油漆的调配,大多靠自然通风,存在VOCs无组织排放。
       底漆是 涂料系统的第一层漆,作用是 增加上层涂料的附着力和面漆的装饰性,涂装过 程产生大量含气溶胶(漆雾)的有机废气。底漆涂 装对漆房环境要求不高,一般采用敞开式漆房,废气为无组织排放,且携带 漆雾和家具打磨后的粉尘,颗粒物浓度高。
       面漆是 涂料系统的最外层漆,起装饰和保护作用,涂装过 程产生大量含气溶胶(漆雾)的有机废气。面漆涂 装对漆房环境要求较高,要求无尘且通风良好,一般采用封闭式漆房,空气经 送风系统除尘后进入面漆房,含气溶胶(漆雾)的有机 废气经水帘柜等除漆雾装置后排放,废气收集率高,VOCs无组织排放少。
       涂料干 燥大部分都采用自然风干,有与喷涂车间相连,同在一个密封空间内,也有独立敞开的车间。若是独立敞开车间,涂料干 燥过程中产生的VOCs将以无组织形式排放。
       不同涂装工艺VOCs排放特点
       涂装工艺包括喷涂、刷涂、辊涂、淋涂及浸涂等。
       喷涂特 别是空气喷涂以工艺简单、设备费用低、工作效率高、适应性 强等特点在木质家具制造行业广泛使用。空气喷 涂以溶剂型涂料为主,如聚氨酯涂料、硝基涂料、醇酸涂料、聚酯涂料等,使用时 按比例与固化剂和稀释剂进行调配,即用状态下VOCs含量约60%左右。涂料利用率较低,大约在30%~50%,尤其是 喷涂框架结构家具时,涂料利用率仅为25%~35%,产生的 挥发性有机废气量较大。
       刷涂是 人工以刷子涂漆,涂料利用率高,但工作效率低,常用于修补漆工艺。
       辊涂自动化程度高,涂装速度快,生产效率高,不产生漆雾,涂着效率接近100%,适用于 平面状的被涂物。辊涂工艺主要采用UV涂料,VOCs含量低,污染小。
       淋涂和 浸涂在家具行业应用较少。

【软体家具生产工艺及VOCs排污节点】
       软体家 具一般是指由弹性材料和软质材料制成,富有一 定弹性的坐卧家具的总称,如沙发、床垫和 其它软质坐卧具等。软体家 具制造的主工序包括钉内架、粘海绵、面料缝 接和扪皮等工序,具体工艺流程如图2所示。软体家具的弯边、扶手、脚架仍 以木质材料为主,在制作 过程中也需涂装底漆、面漆等,涂装工 艺及涂料类型与木质家具相同。软体家具制造企业VOCs主要来源于胶粘剂、涂料、稀释剂、固化剂等含VOCs原辅材料的使用。


 
       软体家 具生产工艺流程

       【金属家具生产工艺及VOCs排污节点】
       金属家具指支(框)架及主要部件以铸铁、钢材、钢板、钢管、合金等 金属为主要材料,结合使用木、竹、塑料等材料,配以人造革、尼龙布、泡沫塑 料等其他辅料制作的家具。生产工艺流程见图3。表面处 理采用电镀或涂装的方式将涂料涂覆在金属表面,涂料包 括液体涂料和粉末涂料,其中粉 末涂料具有不含溶剂、无VOCs污染、节能和 涂膜机械强度高等特点;液体涂 料主要为金属涂料、电泳涂料等,是金属家具制造企业VOCs的主要来源。涂装方 式包括空气喷涂、静电喷涂、浸涂。


 
       金属家 具生产工艺流程

       【其他家具生产工艺及VOCs排污节点】
       塑料家 具大致可分为热固性塑料家具和热塑性塑料家具,通过注塑或模压、挤压等方法一次成型。
       玻璃家 具的主要材料是高硬度的强化玻璃和金属框架,金属框 架根据需要进行截断、弯管、喷漆等操作,玻璃表面清理干净后,根据需 要进行喷漆操作。
       竹藤家 具是利用竹材和藤材及其他辅料制作而成,必要时需经过打光、上光油涂抹。
        ◆ 家具制造行业VOCs污染物排放
       对各类 家具生产工艺及VOCs排放源的分析可知,家具制造行业VOCs排放主要来自于调漆、涂装、喷胶及 干燥等生产过程中所使用的溶剂型涂料、溶剂型胶粘剂、稀释剂、固化剂。不同类 型的家具生产企业所使用的涂料类型和涂装工艺不同,其VOCs主要来 源及排放特征见表1。


 
       ◆ 家具制造行业VOCs污染防治技术
       根据BME大量的治理案例,目前家 具喷涂废气排放普遍存在三大特点:1、用漆种类多、固化机制不同、固化时间不同;2、底漆常 为不饱和树脂漆,漆雾仍具有聚合性,收集风管易堵塞;3、废气风量大、浓度低,废气中 常含有苯乙烯等易聚合单体。
       这些正是家具喷涂VOCs治理的难点所在,BME治理技 术核心优势在于:1、按照颗 粒物粒径分布组合搭配过滤;2、对易聚 合漆雾颗粒进行深度改性;3、废气治 理设备与生产线协同智能调节。
       通过对 废气的成分进行分析,家具制 造行业有机废气中VOCs废气通常为中低浓度(<1000mg/m3),因此,根据该 废气特性和现有相关企业治理经验,采用组 合工艺处理家具制造行业有机废气更为适宜。以基础 组合处理工艺为例:
       一、吸附浓缩+催化燃烧工艺
       1.技术原理
       吸附浓缩+催化燃 烧工艺是将吸附浓缩和催化燃烧相结合的一种集成技术,将大风量、低浓度 的有机废气经过吸附-脱附过 程转换成小风量、高浓度的有机废气,然后经 过催化燃烧净化。
       2.工艺流程
       有机废 气在风机的作用下,穿过吸附层,有机物 质被吸附层特有的作用力吸附在其内部,洁净气被排出;经一段时间后,吸附层 达到饱和状态时,停止吸附,此时有 机物已经被浓缩在吸附层内。
       催化净 化装置内设加热室,启动加热装置,进入内部循环,当热气 源达到有机物的脱附温度时,有机物 从吸附层内解析出来,进入催 化室进行催化燃烧,分解成水和二氧化碳,同时释放出热量。利用释 放出的热量再进入吸附床脱附,同时加 热装置部分停止工作,有机废 气在催化燃烧室内维持自燃,循环进行,直到污 染物质完全从吸附层内部解析至催化室燃烧分解,最终吸 附层的吸附能力得到了恢复。
       3.处理效果
       主要有 机废气种类为苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、2-丁酮、乙酸丁酯等。一般适 用于有机物浓度1000mg/m3以下的 大风量有机废气。吸附器 的净化效率大于90%,催化燃 烧器的净化效率大于95%。
       二、沸石转轮吸附浓缩+蓄热式热氧化(RTO)工艺
       1.技术原理
       沸石转轮吸附浓缩+蓄热式 热氧化工艺是将吸附浓缩和蓄热式热氧化相结合的一种集成技术,将大风量、低浓度 的有机废气经过吸附-脱附过 程转换成小风量、高浓度的有机废气,然后经 过蓄热氧化净化。
       2.工艺流程
       待处理 的大风量有机混合废气经风机排出,再经过 转轮排风机动力进入预处理过滤装置去除废气中的粉尘及杂质部分,经过滤后“相对纯净的有机废气”最终进 入吸附装置进行吸附净化处理,有机物 质被吸附剂特有的作用力截留在其内部,洁净气体排出,经过一段时间吸附后,吸附剂达到饱和状态,进入冷 却和高温脱附区域。
       吸附剂 脱附出来的高浓度废气直接进入RTO蓄热式 焚烧炉进行焚烧净化处理,废气焚 烧后的氧化室高温气体与脱附废气通过热交换器进行热交换,脱附废 气换热后进入脱附区进行脱附,吸附剂 的有机物受到热空气加热后从吸附剂中挥发出来,此时脱 附出来的废气浓度高、风量小、温度高。有机废气直接进入RTO焚烧炉 氧化后释放出大量能量,利用有 机物燃烧释放出的热量维持自燃。
       3.处理效果
       主要有 机废气种类为苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮等。一般适 用于有机物浓度1500mg/m3以下的废气。废气中VOCs去除率可达90%以上。

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