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鈑金涂裝環(huán)保與安全風險控制
2025-02-13 10:19:59


近年來涂裝技術發(fā)展迅速,但仍有相當比例的落后工藝存在,安全防護技術已取得長足進步,但整體安全防護水平亟需提升。涂裝對職業(yè)健康的潛在危害,應當給予高度關注,并采取必要的措施和手段加以防范。以往人們對涂裝廢氣給環(huán)境帶來的危害認識較為薄弱,處理廢氣的技術和手段相對滯后,由于設備的高昂購置和維護成本等因素,通常會簡單處理或者直接排放涂裝廢氣,導致空氣受到嚴重污染,嚴重危及人們的健康。暴露在大量有毒的有機廢氣中時間過長,會對神經、皮膚、身體器官造成危害,導致身體殘疾、身體畸形,甚至癌變。因此,各國紛紛頒布了相關法律法規(guī),對廢氣中的有害物質和氣體排放進行了限制,其中,我國在1994 年實施的《惡臭污染物排放標準》,明確規(guī)定了惡臭污染物的排放限值以及對相關氣體濃度的限制。另外,我國在1996 年頒布了《大氣污染綜合排放標準》,實施了對苯、甲苯、二甲苯等33 種污染物排放值的限定,特別是對揮發(fā)性有機溶劑(VOCs)進行了重點限制。近年來,隨著環(huán)保意識的提高和加強,國家和地方不斷完善和加強環(huán)保法規(guī),監(jiān)管力度也在逐漸加強。

鈑金涂裝概述

鈑金加工是指金屬板材或型材經過冷加工或熱加工工藝,包括切割、折彎、沖孔、成形等工序,最終制成所需形狀和尺寸的零件或構件的過程。這些零件被廣泛應用于機械、電子、通訊、汽車、建筑、家電等行業(yè)。

⑴鈑金零件加工在各個行業(yè)中發(fā)揮著重要作用。隨著科技的不斷進步,各行各業(yè)都廣泛應用鈑金零部件這一關鍵元素。

⑵產品的使用壽命和性能直接受制于鈑金工藝的加工質量。產品使用時,鈑金件經常承受各種受力和環(huán)境條件,鈑金工藝的好壞直接決定了產品的性能。

⑶鈑金加工工藝已經發(fā)展到可以加工復雜零部件的程度。通過鈑金加工可以制造各種形狀的零件,以適應不同行業(yè)對質量和生產成本的需求。

在鈑金生產過程中,涂裝是一個至關重要但廢氣排放最多的環(huán)節(jié)。涂裝在鈑金產品的外表面處理和美化方面起著至關重要的作用,這種技術手段廣泛應用于各行各業(yè)。雖然涂裝行業(yè)在控制和減緩危害方面取得了一定進展,但仍然面臨著嚴峻的社會和職業(yè)危害,火災等事故風險嚴重,環(huán)境污染狀況依舊令人擔憂。現在,幾乎所有的鈑金廠在新建涂裝工藝生產線時都同時設計規(guī)劃了廢氣處理設備,如圖1 所示,同時,過去未設置廢氣處理設備的涂裝線也在逐步新增和改造,并要求廢氣經過處理后達到排放標準。在應對涂裝廢氣處理方面,各廠商根據自身狀況和工藝采用各種處理措施,其效果和成本也各有千秋,但與之前相比,改善和提升是顯而易見的。

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圖1 沸石轉輪+CO 廢氣處理設備

噴漆室(房)排氣量測定

為了保證涂裝車間的安全并將危害降至最低水平,廢氣收集的效率至關重要。廢氣收集效率的提高使得噴漆室(房)內空氣流動更快,大大減少廢氣對作業(yè)人員的危害。密閉的噴漆室(房)廢氣集中,內部設有水簾柜或干式漆霧柜作為初步處理措施,在機械通風的幫助下,噴漆室(房)能夠保持微弱的負壓狀態(tài),有效阻止漆霧泄漏,并及時引入新鮮空氣,為了維持微負壓狀態(tài),需要合理控制廢氣排放量。如果排放量過大,就會浪費油漆并增加排放量,有可能對作業(yè)人員和設備造成傷害,負壓過度;如果排放量過小,廢氣無法排出,作業(yè)人員的健康就得不到保障,廢氣會從噴漆室(房)縫隙泄漏,危及周邊區(qū)域的工作和生活。

計算廢氣排放量一般有兩種方法,即截面風速法和整體換氣法。

通常,側吸式噴漆室(房)會采用截面風速法計算廢氣排放量:廢氣排放量=截面寬度×截面高度×過濾風速(0.5m/s)×3600,這里的截面是指噴漆柜的開口尺寸。按照計算的廢氣排放量排放廢氣就能符合噴漆柜邊緣(距離開口邊緣100mm 處)風速為0.35m/s的要求。以一個開口尺寸為2.5m×2m的噴漆柜為例,其廢氣排放量為:2.5×2×0.5×3600=9000m3/h,即所需的排風量為9000m3/h。

整體換氣法是通過每小時更換噴漆室(房)的空氣來計算廢氣排放量,通常適用于地吸式噴漆室(房)。通常,針對大型工件或噴漆點較少的工況(如汽修廠的修補漆作業(yè)),噴漆室(房)要求的最低換氣次數為60 次/小時,在某些工況下,需要按照90次/小時計算,有時甚至需要按照120 次/小時計算。如一個長度為10m,寬度為4m,高度為4m 的噴漆室,它的排風量是:10×4×4×60=9600m3/h,即廢氣排放量為9600m3/h。

需要注意的是,當噴漆室(房)內安裝了壓風機時,無論采用何種計算方法,排氣量都應大于壓風機的風量。

廢氣處理設備選擇

對于噴漆而言,在處理廢氣時可以選擇不同的設備,包括蓄熱式廢氣焚燒設備(RTO)、蓄熱式催化氧化設備(RCO)和沸石(分子篩)轉輪/轉筒+蓄熱式廢氣焚燒設備(圖2)、活性炭吸附/脫附+催化氧化(CO)設備(圖3、圖4)等,具體的選擇取決于具體的工況,并沒有一種設備是普遍適用的。

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圖2 沸石轉輪+RTO 廢氣處理設備

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圖3 活性炭3 吸附1 脫附+CO 廢氣處理設備

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圖4 活性炭4 吸附1 脫附+CO 廢氣處理設備

一般來講氟碳漆、UV 漆、含苯乙烯的油漆,不應該投入沸石轉輪。根據經驗,建議在廢氣濃度超過800mg 后,不要選擇沸石轉輪吸附濃縮或活性炭吸附濃縮方法。應根據濃度不超過氣體爆炸下限25%的約束,對廢氣濃度為800mg 的情況進行考慮,允許最多濃縮8 倍,超過這個比例就存在爆炸風險。不論是活性炭還是沸石,吸附、脫附和冷卻都需要相應的時間,而過長的壓縮時間則可能導致排放指標不合格,或者提前報廢吸附材料。

在安全方面,水噴淋并非用于滅火,其作用在于降低吸附材料的溫度。出于吸附過程中的放熱特性,各種材料的最佳吸附溫度通常在35℃左右,超過40℃時吸附效率開始下降,到60℃時基本不再吸附,因此即使只使用活性炭箱,也應該配備溫度傳感器和降溫設備。

在遏制火源方面,氮氣才是真正有效的,一旦活性炭燃燒起來,迅速注入碳箱中的氮氣,以降低氧氣含量,從而有效撲滅火勢。采用熱氮氣脫附或氮氣伴隨某些特殊氣體,具有良好的安全性。

與活性炭有所不同,沸石吸附設備內的火焰起源于沸石吸附材料內部。沸石不僅是吸附劑,還具有催化作用。當沸石處于脫附狀態(tài)停機時,有機物沒有被完全去除,就可能導致火災。為了避免沸石吸附裝置發(fā)生異常停機時引發(fā)燜燃,必須向吸附材料或脫附區(qū)域注入氮氣。

烘干廢氣處理

不建議將烘干廢氣引入吸附裝置,首要考慮的是溫度問題,其次廢氣烘干后其濃度也較高。有些工藝會在冷卻后與噴漆室的廢氣一同送入吸附裝置,這種做法顯然是錯誤的,因為降溫是一種不經濟的做法,降溫所需的能量消耗比升溫更大,而且降溫并非噴淋塔或氣旋塔可以實現的。

根據常規(guī)操作,烘干后的廢氣直接送入焚燒設備,如果廢氣濃度超過1000mg/m3,溫度為80℃,選擇RTO 焚燒時可以省去天然氣的使用。在使用CO 的情況下,可以進一步降低初始溫度要求。廢氣中的一部分經過烘干后含有大量油脂,需先通過電捕焦油器捕集油脂,再送入RTO 或CO 焚燒。

安全運行,法規(guī)保證

保障安全是各項生產活動的前提條件,是企業(yè)生產的首要任務,必須始終在規(guī)定條件下進行生產,以保障從業(yè)人員和周邊人員的身體健康與財產安全,確保設備和設施不受損害,環(huán)境不受破壞。我國歷來十分重視安全生產工作,反復強調了發(fā)展與安全要統籌考慮。早在2002 年,我國就頒布和實施了《中華人民共和國安全生產法》,它是我國安全生產領域的一部全面而基礎的法律。該法為安全生產提供了法律支持,規(guī)定了各級政府機關、各行業(yè)生產經營單位和相關中介組織的安全生產責任、權利和義務。國家為推動涂裝和環(huán)保領域的發(fā)展,制定了許多相關規(guī)范和標準,具體包括:

GB 7691—2003 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 安全管理通則》;

GB 14444—2006 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 噴漆室安全技術規(guī)定》;

GB 20101—2006 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 有機廢氣凈化裝置安全技術規(guī)定》;

GB 12367—2006 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 靜電噴漆工藝安全》;

GB 12942—2006 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 有限空間作業(yè)安全技術要求》;

GB 14443—2007 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 涂層烘干室安全技術規(guī)定》;

GB 14773—2007 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 靜電噴槍及其輔助裝置安全技術條件》;

GB 17750—2012 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 浸涂工藝安全》;

GB 7692—2012 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 涂漆前處理工藝安全及其通風凈化》;

GB 15607—2023 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 粉末靜電噴涂工藝安全》;

GB 6514—2023 《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 涂漆工藝安全及其通風凈化》。

除了國家標準,各地還出臺的一些地方性的標準、規(guī)范、辦法。具體的安全規(guī)范和操作指南可根據不同地區(qū)、行業(yè)和特定作業(yè)環(huán)境的要求進行調整,可參考相關法規(guī)、標準以及涂裝設備和材料制造商提供的說明。根據要求環(huán)保治理工藝需要經過有資格的HAZOP 主席組織進行安全分析,構建風險識別等安全防范措施。


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