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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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