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船舶涂装VOCs末端处理工艺探讨
北极星 2018/01/03

为切实做好VOCs污染防治工作,2014年,上海市环境保护局发布《关于开展挥发性有机物(VOCs)排放重点企业污染治理工作的通知》,对VOCs防治展开全面部署,并从2015年10月1日开始实施船舶企业VOCs排放收费;2015年,上海市环境保护局和上海市质量技术监督局联合颁布实施《船舶工业大气污染物排放标准》,2017年1月1日正式实施新的排放限值,新标准较旧标准的排放限值要求已大大提高。因此,船舶企业开展VOCs排放治理工作已经迫在眉睫。

一、船舶行业VOCs处理现状

船舶涂装是船舶制造的重要工艺过程,也是VOCs产生的最主要的渠道之一,其主要出现在钢板/型钢预处理阶段、分段涂装阶段、船坞/船台涂装阶段和码头涂装阶段,成分主要以甲苯、二甲苯为主。其中,钢板/型钢预处理阶段主要依靠钢板/型钢预处理流水线,分段涂装阶段主要在涂装车间实施,属于有组织排放区域;船坞/船台涂装阶段、码头涂装阶段大都在开发空间完成,属于无组织排放区域。

二、VOCs末端处理工艺

VOCs处理工艺众多(如图1),其理主要有回收、有价值溶剂的回收技术和分解VOCs分子的破坏技术两大类,实际应用中更多是采用组合式技术。

船舶涂装VOCs处理存在诸多难点:

1、涂装车间空间大,即设备需处理的风量大,常规涂装房需处理的风量为100000m3/h左右;

2、涂装作业期间VOCs浓度波动大:一般晚上6点~7点开始喷漆,喷涂时间约4小时,固化时间约20小时,喷涂时浓度约1000mg/m3固化时间废气浓度逐步递减,平均浓度为喷漆状态的三分之一到四分之一;

3、涂装作业存在间歇性,单个涂装房可能从一次喷涂工作到下次喷涂工作间隔2~3天。因此,行业内目前尚无成熟先进且较为经济的末端处理方案可供借鉴。

针对船舶涂装的特点,适用于船舶涂装VOCs处理工艺主要有六种(如表1)。

(一)沸石转轮+蓄热式氧化炉(RTO)

该处理工艺将进入沸石转轮吸附区的VOCs在常温下吸附净化后直接排放至大气,通过转轮的转动,将吸附VOCs后的区域带入脱附区,沸石转轮吸附装置是利用吸附———脱附———浓缩三项连续变温的吸、脱附程序,使低浓度、大风量的VOCs浓缩为高浓度、小流量的浓缩气体。通过转轮的旋转,可在转轮上同时完成气体的脱附和转轮的再生过程。浓缩后的VOCs进入蓄热式氧化炉(RTO)进行燃烧,分解为CO2和H2O。

(二)颗粒活性炭吸附+热氮气脱附+冷凝回收

该处理工艺是含有VOCs的废气经过颗粒活性炭净化后直接排放至大气,在颗粒活性炭吸附到一定程度后,用热氮气对颗粒活性炭进行脱附,脱附出的VOCs被热氮气带入冷凝装置进行冷凝回收,将VOCs以液态的形式储存下来,然后视其成分回收利用或作为危废进行处理。

(三)低温等离子法

低温等离子体是指采用介质阻挡放电技术所产生低温等离子体(DielectricBarrierDisge,简称DBD),利用所产生的高能电子、自由基等活性粒子激活、电离、裂解工业废气中的各组成分,使之发生分解,氧化等一些列复杂的化学反应,使有毒有害的VOCs气体达到低毒化、无毒化。

(四)沸石陶瓷合成材料吸附/活性炭纤维吸附/蜂窝活性炭吸附+热空气脱附+催化燃烧

这三种处理工艺原理类似:含有VOCs的废气经过沸石陶瓷合成材料/活性炭纤维/蜂窝活性炭吸附净化后直接排放至大气,在吸附材料吸附到一定程度后,用热空气对吸附材料进行脱附,脱附出的VOCs被热空气带入催化燃烧装置进行反应,VOCs在300℃左右温度下通过贵金属(钯,铂等)催化剂表面即被催化分解为CO2和H2O。

结合船舶涂装大风量、中低浓度、浓度波动大的特点,表3中的六种VOCs末端处理工艺是可能适用于船舶涂装的处理工艺,不过目前还没有完全成熟可靠的案例支持这些工艺,有待在进一步研究中确定哪一种工艺是最适合船舶涂装的VOCs末端处理工艺。

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