綜述了集裝箱生產污染物排放概況,歸納了集裝箱涂裝線現行VOCs治理技術及水性涂料的技術難點,分析了集裝箱水性涂料與溶劑型涂料的施工工藝差別。指出集裝箱水性涂料的VOCs含量相比溶劑型下降了80%,使用水性涂料已成為集裝箱制造業的必然趨勢。
1集裝箱生產污染物排放概況
集裝箱也稱為“貨柜’,(英文:Container),是一種可以反復使用的交通運輸裝備”1。集裝箱的角件結構便于機械裝卸,并易于進行多式聯運,即在集裝箱卡車、貨運飛機、鐵道車輛、貨輪之間的相互轉運使用。集裝箱運輸的*大特點是貨物運轉的高效率和運輸方式多樣化(即多式聯運)。隨著計算機IT產業的蓬勃發展,集裝箱運轉系統的管理效率得到了極大提升,伴隨著國際多式聯運模式的快速發展,集裝箱運輸已成為國際物流運輸的主要方式。國際集裝箱運輸的歷史已有近60年,我國的集裝箱運輸也有了30余年的歷史,并已進入成熟時期。我國于1993年超越韓國成為集裝箱產銷量的*,至今已占的95%。圖1為集裝箱的多式聯運。
當前國際物流領域使用的集裝箱,其中90%為普通海運干貨集裝箱。其長期在海上承擔運載業務,而且在吊運裝載過程中會經常發生擦碰。因此,集裝箱的箱體防銹問題,既影響集裝箱的壽命,也涉及使用安全(銹蝕嚴重會導致重貨吊裝安全問題)。在考慮集裝箱涂料涂裝成本的同時,減低揮發性有機物的排放、提升集裝箱涂層性能是研究的主要方向。
現有涂裝線主要使用的涂料產品是溶劑型涂料。集裝箱是快節奏、大批量的流水線作業,涂裝施工過程中排放的VOCs不僅造成環境污染,還存在火災、爆炸的安全隱患。隨著人們對生存環境和身體健康的日益重視,集裝箱涂裝線VOCs排放污染的治理壓力增大。集裝箱涂裝線排放的VOCs,不僅破壞了涂裝線周邊的環境,而且將會對施工人員的身體健康造成職業病的危害。
揮發性有機化合物(VOCs)是集裝箱生產線排放的*主要的污染物。為提升集裝箱涂裝施工過程的環保化,行業內已深入開展了集裝箱水性涂料的研發。
2集裝箱涂裝線現行VOCs治理技術
集裝箱行業現行治理VOCs污染的方式主要是末端治理方式一一催化燃燒法和吸附回收法。
2.1燃燒法及催化燃燒法
燃燒法是通過有組織系統,將生產過程中的VOCs引導至燃燒室,通過高溫(需要850℃以上高溫)燃燒成*氧化的碳、氮、硫等氧化物氣體。燃燒法的優點是如果燃燒室的溫度有保障,VOCs能被*轉化為無害氣體;缺點是如果進入燃燒室的VOCs濃度低于一定值,VOCs的燃燒值不能維持燃燒室的高溫。結果是要么給燃燒室補充高能維持高溫,要么任由燃燒室溫度下降而不*燃燒,無法實現VOCs的轉化。前者需要產生較大的燃燒成本費用(環保成本較高),后者則會向空氣排放對人體更為有害的苯系氧化物。
催化燃燒法是指:為了維持進入燃燒室的VOCs有較高濃度,有機構提供吸附解附裝置,將生產過程中的低濃度廢氣,濃縮為高濃度VOCs氣體,再送燃燒室燃燒。但這種裝置投資較大,也需要較高的運營成本。圖3為催化燃燒的原理示意圖,圖4為某集裝箱制造企業投入施工的催化燃燒設備。
2.2吸附回收法
吸附回收法是在濃縮回收法的啟發下,進一步創新而成。其原理是通過特定的吸附材料捕捉VOCs分子,到一定集中度之后,用高溫水蒸氣脫附VOCs分子,并將所得的高濃度VOCs水蒸氣,通過分餾等技術,分離成液態的有機溶劑和水。分離所得的有機溶劑其實就是涂料的溶劑主材料,所以可以重用于涂料的調配、涂裝工藝過程,實現了VOCs的回收重新利用。