文進軍 陳景達 龔明睿 廣州市環(huán)境保護科學研究院有限公司

1 概述

我國臭氧污染問題日益嚴峻，而VOCS作為細顆粒物和臭氧的重要前體物，其污染防治對空氣質量的提升具有重要意義。為進一步改善環(huán)境空氣質量，迫切需要全面加強重點行業(yè)VOCS綜合治理，治理目標：①大力推進源頭替代；②全面加強無組織排放控制；③推進建設適宜高效的治污設施；④深入實施精細化管控。

石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷、油品儲運銷、漆包線等行業(yè)是我國的VOCS重點排放源。其中，我國目前已成為漆包線生產和消費的第一制造大國，2021年漆包線產量為200萬t，漆包線生產環(huán)比增長13.6%，市場需求量大。而漆包線行業(yè)因生產漆包線過程中使用大量的有機溶劑及稀釋劑，不僅給從業(yè)人員帶來職業(yè)健康危害，還造成大氣污染問題，且該行業(yè)整體污染防治水平較低，迫切需要進行深度治理。

2 漆包線生產的產排污環(huán)節(jié)

漆包線生產包括放線、伸線、退火、調漆及涂漆、烘干、冷卻、潤滑、收線等工序，首先將需要涂布絕緣漆的裸銅線放在放線臺上連接卷取機進行放線，經模具拉伸成不同線徑規(guī)格的產品，于退火爐中恢復工藝要求的柔軟度，同時除去拉伸過程中導體表面殘留的潤滑劑、油污等，導線涂漆后形成一定厚度均勻的漆層，進入烘爐中重復數次烘烤固化，后續(xù)經冷卻、潤滑、收線后得到成品漆包線。生產過程涉及的VOCS排放環(huán)節(jié)主要包括調漆、涂漆、烘干環(huán)節(jié)，另收線時平順潤滑處理會使用潤滑油溶劑如120號溶劑，也會產生VOCS排放。調漆、涂漆、烘干環(huán)節(jié)由于涂料溶劑、稀釋劑等揮發(fā)產生大量有組織排放，其中大部分經漆包機烘烤爐高溫過程燃燒轉化為二氧化碳和水，部分未完全燃燒的廢氣經廢氣收集管道集中后排放。漆包線生產工藝流程及VOCS產排污環(huán)節(jié)見圖1。

圖1 漆包線生產工藝流程及VOCs產排污環(huán)節(jié)圖

3 漆包線行業(yè)VOCs廢氣深度治理問題

3.1 廢氣成分復雜、毒性較高、嗅閾值低

漆包線生產過程使用的絕緣漆按品種劃分主要有聚氨酯、聚酰胺酰亞胺、聚酯、聚酯亞胺/聚酰胺酰亞胺、縮醛、自粘等，絕緣漆通常是低固體分的高VOCS涂料，有機溶劑含量比例約在70%以上。而這些溶劑、稀釋劑中所含主要成分為甲酚、二甲酚、苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺等高毒性、難氧化分解、低嗅閾值VOCS組分，導致涂裝和烘干工序產生的廢氣具有職業(yè)健康危害較大、去除效率不理想、高溫異味擾民等深度治理整治難點。

3.2 無組織逸散嚴重

VOCS無組織逸散主要原因：①調漆過程廢氣收集效率較低，溶劑轉移過程亦造成VOCS揮發(fā)逸散；②烘爐進出口工藝廢氣外逸及中間冷卻段未烘烤完全的漆料揮發(fā)；③絕緣漆供漆、上漆過程密閉性較差導致無組織逸散。

3.3 末端治理設施針對性及有效性較差

國內大部分漆包線生產企業(yè)多采用催化燃燒熱風循環(huán)的漆包機，即將被收集的有機廢氣在催化燃燒室燃燒后最終經排氣筒排出，而高濃度有機廢氣燃燒過程產生的熱量可以回用至烘烤爐烘干固化漆層。因廢氣成分復雜及較難充分完全燃燒，經單層催化燃燒后的廢氣凈化效率低于60%，且由于對部分嗅閾值較低的酚類或燃燒后含氮化合物及羧酸類等強異味物質針對性去除能力較低，導致廢氣治理減排量和異味去除能力較低。

4 對策與建議

4.1 源頭控制

漆包線行業(yè)VOCS治理措施在源頭控制上，涂料應推廣高固體分、無溶劑、低毒性或水性絕緣漆，潤滑油應使用低揮發(fā)性潤滑油替代。

高固體分絕緣漆在于提高漆的固體分含量，降低溶劑的含量，從而減少涂料中VOCS含量。目前大部分絕緣漆中的固體分含量在30%以下，應逐步提高即用狀態(tài)固含量40%以上的絕緣漆使用比例。

無溶劑絕緣漆是指發(fā)展推廣使用輻射固化法、粉末法、擠出法等的絕緣漆。輻射固化涂料幾乎無溶劑，通常使用紫外線作為固化能量，適用于聚氨酯丙烯酸酯等溶劑型涂料的替代，其局限性在于需同步改變生產工藝；粉末涂料采用靜電的方法對漆包線進行噴涂，主要難點在于粉末噴涂通常漆層較厚且其均勻性較難控制；擠出法參考塑料制品行業(yè)擠塑工序，發(fā)展使用熱塑性樹脂作為擠出料生產漆包線，代替?zhèn)鹘y(tǒng)漆液—烘干固化的生產工藝，適合耐熱性低的聚酯、聚氨酯等。

低毒性涂料提倡使用環(huán)保低毒的溶劑代替甲酚、二甲苯等高毒有機溶劑，減少高毒性物質對人體的危害，所用替代低毒溶劑需滿足漆基樹脂溶解性、涂料粘度的基本要求。

水性絕緣漆使用水作為稀釋劑，既要能溶解漆基樹脂，又要使水性絕緣漆的產品性能不受到影響，各性能指標基本達到溶劑型絕緣漆水準，同時由于其成本、烘干能耗及生產效率等因素制約，推廣難度較大。

平順潤滑處理的潤滑油，應優(yōu)先考慮VOCs含量低于30%的潤滑油，減少或避免使用以120號溶劑油作為溶劑的潤滑油。

4.2 工藝過程

漆包線行業(yè)VOCS工藝過程及無組織管控可通過以下措施最大限度減少VOCS廢氣逸散，減輕異味和職業(yè)健康危害。涂料、稀釋劑等涉VOCS物料在非取用狀態(tài)應加蓋保持密閉，調漆過程建議在密閉設備或密閉隔間中進行，調配廢氣收集至VOCS廢氣處理系統(tǒng)；涉VOCS物料轉運和輸送應使用密閉管道或密閉容器，涂料使用量、生產規(guī)模較大的漆包線生產企業(yè)建議使用集中供漆系統(tǒng)；涂漆區(qū)域應整體密閉，與烘干廢氣一起經負壓收集后轉入VOCS處理系統(tǒng)處理后排放，其中涂漆區(qū)可采用不銹鋼密封罩進行密閉改造，烘爐出口及出口冷卻區(qū)域加裝廢氣收集裝置，提高廢氣收集率；無組織管控措施還可通過密閉改造漆料桶和漆槽口、關閉車間門窗及進出門改為自動門等。

4.3 末端治理

漆包線有組織廢氣污染防治技術案例目前可采用二級催化燃燒+吸收法、活性炭吸附、光催化氧化法等組合工藝對漆包機自身一級催化燃燒后廢氣進行進一步充分燃燒及異味物質去除。羅建中等提出通過中低溫催化燃燒+植物提取液高能霧化吸收處理工藝，使用TFJF催化劑對涂漆槽廢氣經收集催化燃燒后，再經從天然植物中提取有效成分制成的除味吸收液除臭處理后排放。馮忠泰等通過開發(fā)催化燃燒+藥物除臭處理裝置，將漆包線有機廢氣在催化燃燒室經420℃、550~650℃兩次催化燃燒后再經高壓除味藥物系統(tǒng)除味，主要實現對異丙醇和辛烷的異味去除。

經過調研生產企業(yè)，目前使用單一催化燃燒或活性炭吸附等處理設施的實際凈化效率不理想，未能有效去除有機廢氣物質，剩余有機物成分復雜，且末端治理設施常伴有堵塞、結焦的情況。盡管部分企業(yè)采用二級/三級催化燃燒+吸收法等組合處理工藝，但其未對異味來源物質進行解析，且對高溫燃燒后轉化或再殘余的異味物質無針對性去除能力，從而導致異味處理能力較低。因此，針對漆包線行業(yè)廢氣治理設施方案基本思路應為：①對各漆包機出口廢氣VOCS成分譜排放特征進行分析，解析出主要異味物質；②設計和開發(fā)針對異味物質有較高去除效率且對本身廢氣催化性能較好的二級中低溫催化燃燒催化劑；③經實驗室小試、中試評價分析后進行工業(yè)化應用。

5 結語

針對涉VOCS典型行業(yè)進行行業(yè)整治既能實現較大的減排成效，又能提升行業(yè)VOCS治理整體水平。漆包線行業(yè)VOCS治理源頭控制上應加大高固體分、無溶劑、低毒性或水性絕緣漆替代比例，使用低VOCS潤滑油。工藝過程通過對供漆環(huán)節(jié)、涂漆環(huán)節(jié)、生產管理等管控措施，最大程度阻止VOCS無組織逸散。末端治理設施提出漆包線行業(yè)廢氣治理可行性工藝方案，通過加裝針對性的二級中低溫催化燃燒裝置，實現高效有機廢氣治理效率和精準異味去除能力。本文針對源頭控制、工藝過程、末端治理環(huán)節(jié)的全流程管控對策及建議，既為行業(yè)整治難點找到突破口，又可為環(huán)境保護主管部門或企業(yè)進行深度治理提供技術支撐。