家电五金行业VOCs治理的5个途径！
- 2024/9/23 11:43:50
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- 来源：佛山生态环境
- 关键词:VOCs废气处理空气净化
为推进佛山市典型行业污染治理工作，引导企业开发、使用先进的治污技术，助力企业提升环境管理水平，佛山市生态环境局特在“佛山生态环境”公众号开设【典型行业治污技术】栏目，对典型行业工艺规范化管理、先进技术和典型案例进行宣传展示，供相关行业企业学习借鉴。
为削减VOCs的产生和排放，打好蓝天保卫战。佛山市生态环境局组织编制了《佛山市金属涂装企业清洁生产指南(VOCs 专项)》，分析了佛山金属涂装的基本情况，结合佛山企业生产的特点，提出金属涂装生产中减少VOCs的清洁生产途径。
本期，环境君带大家一起了解家电五金行业涂装工艺，以及企业如何在生产各环节中减少VOCs的产生与排放。
家电五金行业
家电产品以塑料和五金(钢、铜、铝以及铝合金等等)作为主要原材料，生产涂装过程会产生一定量的VOCs。
生产工艺
01 漆喷涂工艺
漆喷涂有油性漆喷涂和水性漆喷涂，喷涂、流平和烘干工序有VOCs释放。
02 粉末喷涂工艺
在家电五金件涂装中，粉末喷涂产品质量较优于漆喷涂。粉末喷涂的加工成本也高于漆喷涂。在喷粉工序产生的废气主要是颗粒物，固化工序有少量的VOCs。
03 绝缘漆涂装工艺
在电机生产中，绝缘漆封闭了定子或转子的表面而达到绝缘。绝缘漆封闭定子或转子表面的方法有漆浸泡工艺和滴漆工艺两种。绝缘漆浸泡工艺中，漆浸泡和烘干两个工序排放出的VOCs量较大。
目前，在定子或转子绝缘漆封闭中采用较多的是绝缘漆浸泡工艺。还有一部分是采用绝缘漆滴漆工艺。
在绝缘漆滴漆工艺中，绝缘漆是通过滴漆机将绝缘漆滴到定子或转子的表面，并使其完整地覆盖定子或转子的表面。
滴漆工艺中，VOCs产生量和排放量较大的工序是绝缘漆滴漆和烘干。两种涂装工艺对比，滴漆工艺VOCs产生量和排放量较浸漆工艺少。
原辅材料
01 漆喷涂原辅材料
用于家电五金件漆喷涂种类有水性漆、油性漆、水性氟碳漆、油性氟碳漆和有机硅漆等。
油性漆的VOCs含量较大。在油性漆中，VOCs含量也有较大的差异。例如，用于风扇的油性漆VOCs含量最大，而用于其他产品的油性漆VOCs含量较小。
在进行漆喷涂时，VOCs的产生和排放不仅来源于漆的组成，也来源于溶剂、固化剂等辅料。
使用不同的漆就需要使用不同的溶剂。而不同的溶剂VOCs含量差异较大。当使用不同厂家的原材料时，所使用的溶剂也不同，所含VOCs的量也不同。
在VOCs含量较大的原材料中，VOCs的产生量不仅与有机挥发物的含量有关，也与有机挥发物的沸点高低有关。沸点高的有机物在低温时挥发量较小，而沸点低的有机物在同样条件下挥发量较大。
02 粉末喷涂原材料
粉末喷涂的原料是粉末涂料。粉末是一种含量为100%固体，不含VOCs。在使用过程中不需要添加溶剂或固化剂等辅料。由于粉末喷涂过程中，喷粉会产生颗粒物，固化时因高温会释放出少量的有机物或异味。
03 绝缘漆
绝缘漆是电机定子和转子涂装的原材料。绝缘漆是一种绝缘保护材料，用于在电机的铁心和线圈之间形成高阻抗绝缘层，以防止电流泄漏，并保证电机的正常运行。
VOCs治理状况
01 水性漆喷涂和粉末喷涂废气处理
从水性漆、粉末涂料成分和辅料的成分可知，运用水性漆和粉末喷涂工艺所产生的VOCs量较少，同时，大多数采用自动化喷涂生产线，可以做到全密闭的收集。
在喷漆和喷粉时收集的废气温度较低，可不降温。但废气中含颗粒物或漆雾较多，需要用水喷淋除去颗粒物和漆雾。经过水喷淋后要进行脱水或干燥处理，最后用二级活性炭或多级活性炭吸附的方式处理。
在烘干或固化时产生的废气温度较高，含有少量的颗粒物和VOCs。当烘干废气和固化废气温度大于等于40℃时，必须降温。可以用水喷淋降温，同时除去部分颗粒物或VOCs。经过水喷淋后，废气需要脱水或干燥，最后用活性炭吸附处理。废气在使用活性炭吸附处理时，都要注意活性炭的型号、活性炭的填装量和及时更换活性炭，以保证处理效果。
02 油性漆喷涂废气处理
家电五金件在油性漆喷涂时，常使用连续式自动喷漆生产线。油性漆喷涂产生的废气也分为喷漆废气和烘干废气，喷漆废气和烘干废气的温度相差较大，要分别进行预处理。
油性漆所含VOCs量较大，经过预处理的废气不宜使用活性炭吸附，采用沸石分子筛吸附+催化燃烧/蓄热燃烧相结合的工艺较好。
03 氟碳漆和有机硅漆喷涂废气处理
氟碳漆和有机硅漆在喷漆时产生的喷漆废气温度较低，多为常温，主要污染物为颗粒物或漆雾。污染物的浓度因产品和工艺的不同变化较大。喷漆废气的预处理有水喷淋和脱水或干燥。在实际工作中，经过预处理的喷漆废气有用沸石分子筛吸附+催化燃烧处理或蓄热燃烧处理，也有用二级或多级活性炭吸附处理。关键是看预处理后喷漆废气中VOCs的浓度。
烘干废气的温度较高，需要降温，可以用水喷淋降温。水喷淋后的废气要脱水。经过预处理后的烘干废气，依据企业实际情况，可以采用活性炭吸附处理，也可以用沸石分子筛吸附+催化燃烧处理或蓄热燃烧处理。
04 绝缘漆涂装废气处理
电机定子或转子使用绝缘漆涂装时，有以下情况：
①使用水性绝缘漆时，不论是浸泡工艺或滴漆工艺，预处理后的废气VOCs浓度较低时，可以用活性炭二级或多级吸附处理；当预处理后的废气VOCs浓度较高时，要用沸石分子筛吸附+催化燃烧处理或蓄热燃烧处理。需要注意的是，进入活性炭吸附的废气温度要低于40℃，废气温度过高时不能直接进入活性炭吸附层，必须降低温度。
②使用油性绝缘漆时，尤其是使用浸泡工艺，废气中VOCs的浓度较大，应用沸石分子筛吸附+催化燃烧或蓄热燃烧处理工艺。
05 其他废气处理
家电五金件使用手工喷漆或喷粉时，废气收集难度增大，同时，收集到的废气所含VOCs的浓度较低。在这种情况下，要加强废气的收集。
家电涂装清洁化生产途径
一、绿色产品设计
01 用塑料代替金属
随着工程塑料的质量提高，产品价格下降，具有多种加工的方式以及部分塑料还可以重复使用，致使用塑料代替金属做家电五金件的原材料的可能性增大。在塑料代替金属过程中，通过使用塑料色母粒，加工后的塑料件不需要再做涂装或上色，显著地减少VOCs的排放。
02 更换成其他的材料
用不锈钢、氧化铝或陶瓷等其他材料代替金属制备家电配件，可以省去或删去表面喷涂的工序，减少生产过程含VOCs原材料的消耗。
03 用电化学方法做表面处理
用电化学方法对家电五金件进行表面处理，改变涂装的方法，也是通过产品设计达到减少VOCs的使用和排放的目的。
04 用塑料或纸张贴
随着粘合剂技术的发展，对于部分涂装质量要求不高的家电五金件，使用印刷好图形的塑料膜或纸张粘贴在家电五金件表面，取代涂装工序。
05 用粉末喷涂产品代替油性漆喷涂产品
用粉末喷涂产品取代油性漆喷涂产品，是具有明显VOCs减排的效益。在实际工作中需要考虑生产设备、生产流程以及成本等因素。若能满足成本要求，同时，设备和工艺具有可行性，应该用粉末喷涂产品替代油性漆喷涂产品。
二、原辅材料的改进与选择
01 用水性漆代替油性漆
水性漆替代油性漆不仅可以减少漆中的VOCs含量，还减少溶剂和有关助剂所产生的VOCs量。油性漆与水性漆最大的区别是在溶剂。水性漆以水为溶剂，而油性漆是以有机物为溶剂。水与有机物的VOCs含量差异很大。在满足产品性能的情况下，应优先选用水性漆。
02 使用含沸点较高有机物的原材料
在油性漆喷涂中，可能用到多种含有机物的原材料，例如，油性漆、溶剂等。使用含高沸点有机物的原材料将会有利于减少VOCs的产生和排放，尤其是在低温固化和烘干的情况下。
三、改进生产工艺与装备
01 低耗量工艺研发
低耗量工艺是指生产中原辅材料消耗量较小的工艺。研发的方向主要有：
①在满足产品性能的情况下，尽可能减少喷涂的膜厚。减少喷涂的膜厚就是减少原辅材料的消耗量，有利于减少VOCs的产生和排放。
②减少喷涂和烘烤的返工率，提高喷涂工艺一次成功合格率。减少返工量将减少原辅材料的消耗量，也减少VOCs的排放量和产生量。
③根据工件大小和涂装要求，合理设置工艺参数，包括喷涂距离、喷嘴类型、喷涂速度、涂料流量、喷头角度等等。
④根据产品情况，采用自动喷涂+人工喷涂相结合方式。
02 提高喷漆或喷粉的自动化程度
人工手动操作喷漆或喷粉都会增大原材料消耗，容易产生VOCs的无组织排放。对于不适合使用自动化喷漆或喷粉生产线的产品，可以运用机械手操作，建设容易调节、适应间歇式生产自动化喷漆或喷粉工段，提高生产效率，减少VOCs的排放。
03 做好喷涂生产参数的确定和控制
由于家电五金件的体积小，涂层薄。喷涂的工艺参数以及对工艺参数的控制直接影响到家电五金件的喷涂质量。要认真确定工艺参数和严格控制工艺参数，否则，不仅影响产品质量和生产效率，增加VOCs的排放，还会导致生产成本上升。
四、生产环境清洁化
01 提高原辅材料称量、配料和输送自动化水平
提高原辅材料称量、配料和输送自动化水平可以减少人为的失误，提高称量的精度，减少配料和输送过程的无组织排放，有利于减少VOCs的产生和排放，提高生产效率。
02 提高自动化喷涂生产线的密封度
提高自动化喷涂生产线的密闭性可以减少VOCs的无组织排放，有利于废气的治理。对已投入生产多年的自动化生产线要进行维修，做好保养，堵塞漏洞，必要时要改造，进一步提高生产线的密闭性。
03 优化原辅材料存储的环境
存储家电五金件含VOCs涂装原辅材料的房间必须是全密闭式的，要严格控制库房的温度。部分原辅材料，例如，油性漆所使用的溶剂，特别是含VOCs的量较大、较多还是沸点较低的溶剂的存储环境要做好控制。
五、强化VOCs治理
01 加强活性炭使用管理
在家电五金件的涂装生产中，有一部分是用活性炭吸附工艺治理。活性炭吸附处理工艺的成效与活性炭的管理关系十分密切。活性炭管理包括活性炭的选型、活性炭的更换以及控制进入活性炭吸附前含水率和温度的控制等。目前，活性炭管理主要的还是靠人工。因此，需要加强对员工的培训和管理。
02 做好废气收集和预处理
在家电五金件的涂装中，各个工序产生的废气性质有较大的差别。为了提高废气治理的成效和降低废气治理的成本，要做好废气的分质收集和预处理。经过预处理后的废气可以合并统一处理。
03 热能的回收和利用
在采用催化燃烧/蓄热燃烧废气治理工艺时，燃烧时产生的热量是一种能源。在废气治理工艺设计时就要考虑燃烧热量的回收和利用。燃烧热量的回收利用不仅可以改善环境，还可以降低生产成本，提高企业的经济效益。
典型案例
案例企业属于小型或微型电机的生产企业，生产的小型或微型电机是与我国和国际著名家电生产企业配套的。
该企业在定子浸漆生产中，17条生产线改为使用水性绝缘漆，只留下1条生产线使用油性绝缘漆。
从表可见，水性漆取代了油性漆后，由原材料带入的VOCs的量减少了80.52%，效果显著。
该电机生产企业从以下几个方面做好生产环境控制：
①企业设有独立的油漆存放场所，未用及未用完的油漆密闭储存。
②企业设有调漆房，调漆房为全密闭并设有废气收集处理系统，与环保处理设施连接，调漆房废气经环保设备处理，调好漆后通过集中供漆系统，通过密闭管道输送到每台浸漆生产线。
③浸漆线上料和下料为开放式，上料口保持负压状态，浸漆、滴漆、烘干为全密闭的自动化连续式的作业。滴漆通过收集通道回流至浸漆池，废气排至VOCs废气收集处理系统。
④废漆桶、废擦机布等含VOCs的危险废物，分类放置于贴有标识的容器内，保持密闭，并及时转运、处置。
该企业优化废气治理工艺，废气经预处理后，用沸石浓缩转筒+RTO 治理工艺。
该方案实施前，废气处理效率为70%；方案实施后，废气处理效率提高到95%。实施了该方案，废气处理效率提高了25%。
来源|佛山市生态环境局
整理|佛山生态环境微信编辑小组
原标题：家电五金行业VOCs治理的5个途径！
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