环保污染源挥发有机物VOCs在线监测系统批发

涂装生产中VOC综合减排简述 !

引言:涂层为金属等材料提供装饰和保护功能,涂装是制造业核心生产工艺之一。传统涂料在生产和施工中大量使用有机溶剂,溶剂*终挥发到大气中。随着我国大气污染整治工作持续推进,NOx、SOx、PM等污染物浓度持续降低,臭氧已经成为上海等地区首要污染物。VOC(挥发性有机物)是生成臭氧,和SOA(二次有机气溶胶)的关键前体物,SOA也将加剧PM2.5等微颗粒物浓度,以有机溶剂为代表的VOC排放控制日趋严格。

  随着生态环境部《重点行业挥发性有机物综合治理方案》等相关法规条例的颁布,各省市也相继制定挥发性有机物治理工作条例或措施,其中工业涂装都是重点整治行业。中国中车公司为实现环保生产,贯彻实施《中周中车生态保护污染防治三年行动方案》等文件要求,在涂装VOC减排方面进行了大量的研究和实践,效果显著。

  目前VOC减排主要分为源头消减、过程控制、末端治理3个方向。对于工业涂装领域,三类措施需要综合考虑,灵活运用;单独从某一方面去实现达标排放,其经济效益和环保效益均很难取得满意的结果,不利于企业长期竞争力和绿色发展。

  1、源头消减

  源头消减是目前*受关注的方向,被认为是*有效的手段之一。源头消减严格限制涂料中VOC含量,且使用污染更小的有机溶剂,许多省市纷纷出台推进源头减排政策。VOC含量降低能直接减少排放总量和排放浓度,但如果单一追求极小VOC含量,将导致涂料成本显著上升,施工难度增加以及涂膜综合性能下降的风险,*终不利于低VOC产品逐步推进。涂料中VOC限值应充分考虑当前技术水平和成本承受能力。源头消减选用的低VOC含量涂料主要包括:水性涂料、粉末涂料、高固体分(无溶剂)涂料及辐射固化涂料等。

  1.1水性涂料

  水性涂料采用水为分散介质,替代有机溶剂,其涂装施工配套设备与溶剂型涂料基本通用,施工技能要求基本相同,产品外观接近,V0c降幅明显,是目前*受关注的源头消减方案。一般工业领域中使用的优质水性涂料,其VOC比传统溶剂型产品下降80%甚至更多。水性涂料中的有机溶剂主要作为助溶剂,改善涂层成膜及施工性能,其对臭氧反应活性增量小于二甲苯等传统溶剂,光化学反应水平较低。

  对于轨道交通车辆等集中连续生产车间,水性涂料涂装中产生的废气直接排放难度较大,但后处理要求大幅降低。目前中车浦镇公司城轨车辆涂装已全部使用水性涂料,多年运行实践表明:水性涂料施工稳定、性能可靠。水性涂料在某些细节上与溶剂型涂料差异明显,切换后需要重点关注表面污染物、施工和干燥过程中的温湿度、流挂及痱子等涂膜弊病、涂料运输和存储时的环境温度、修补表面处理要求等。

 

  1.2粉末涂料

 

  粉末涂料是以固体粉末状态施工到被涂物表面,整个过程不需要溶剂等作为分散介质,涂装工序接近0VOC排放。应用较多的热固性粉末涂料其成膜过程主要包括喷涂施工、加热熔融、流平及固化等。粉末涂装涂膜外观优异、性能卓越且绿色环保。

  粉末涂料在小型零部件涂装领域发展迅速,部分大型简单结构件也有应用。轨道车辆车体涂装中,粉末涂装目前还有较大难度。粉末涂料固化温度一般高达160~200℃,同时地铁等车体涂层多达3~4层,导致粉末固化工序需要大量的能源和较大的烘烤车间投资。如果能提高车体表面质量,涂装前少量腻子修补就能达到表面平整度要求,*终实现两层粉末甚至多层粉末一次烘烤成膜,这样能jida降低能耗成本,提高效率。粉末涂料多使用静电喷涂施工,法拉第笼屏蔽效应导致局部复杂结构内部无法成膜,也限制了其推广应用。

 

  总之,粉末涂料是环保高效的产品,目前在车体的部分金属板材及内饰件已有成熟应用。随着低温固化及2C1B等技术的成熟,粉末涂料的应用范围将进一步扩大。

 

  1.3高固体分(或无溶剂)涂料

  高固体涂料一般指固体分高达80%甚至更高的涂料产品,而无溶剂型涂料其固体分则可能高达96%以上。从单位涂装面积VOC排放比较,部分高固体分涂料排放量甚至低于水性涂料。高固体分涂料由于其涂料分散体系及配方构成接近传统溶剂型产品,所以在涂料成本、施工性能、涂层理化指标等方面均有显著优势。

  目前高固体分涂料产品黏度总体偏高,不添加稀释剂施工,其涂膜外观与传统溶剂型产品及水性涂料尚有较大差距,对产品外观有较高要求的轨道交通装备等产品暂不适用。未来随着高固低黏技术的发展,以及使用低污染豁免溶剂,高固体分涂料也将成为轨道交通装备绿色涂料的一个重要组成。

  1.4辐射固化(UV)涂料

  辐射固化涂料一般是指利用紫外光或电子束实现涂层固化的产品,湿膜中含有大量的稀释剂,但大部分为不易挥发的活性单体,其固化后成为涂膜的重要组成部分,所以施工过程中VOC挥发量很少。

  辐射固化涂料环保、高效、节能,在木材、家具、地板、电子等行业应用广泛。德国有使用UV涂料整车涂装的报道,但国内目前还在探索阶段,对于轨道交通装备有以下难点:

  1)涂层厚度。光固化涂料需要在紫外光等照射下才能使涂层完成反应,对深层固化和有色涂层固化有一定限制。地铁用涂料中的颜填料比例较高,光线的穿透能力限制单层涂膜厚度,目前和轨道车辆单层膜厚50~60um的要求有较大的差距。

  2)辐射强度。紫外光的辐射强度与被涂装工件的距离和角度密切相关,而辐射强度又决定产品的固化时间和效果,各个部位获得均匀的辐射,实现车体复杂部位均匀固化较困难。

  2、过程管控

  不论水性涂料还是溶剂型涂料,施工时均有VOC释放,过程管控极为重要。广泛意义的过程管控包括两个方面,一方面控制VOC散逸,另一方面降低VOC排放总量。

 

  涂料从开桶混合搅拌就开始不断向大气中挥发有机溶剂,而目前大部分单位废气处理限于喷涂车间和烘烤车间。调漆间涂料搅拌混合、混合后涂料转运、露天小面积修补、施工工具清洗、废弃物残留VOC等过程的挥发需要纳入相关管理规范中。更加重要的是,部分涂装车间考虑洁净度等原因,喷房和烘烤房为微正压设计,即送风风量略大于排风风量。当室体密封不良时,风机运行过程中不断有含有机溶剂的气体散逸到周边空气中。加强对生产相关区域内各个位置的VOC监控,不断改进和完善收集措施,能有效降低有机溶剂的实际排放量。

  通过设计合理的涂膜配套,选用传递效率更高的喷涂设备、更科学的施工工艺方案、更环保的清清除油体系,降低调配及洗枪过程中涂料和溶剂浪费,降低由于涂膜弊病等返工产生的涂料使用量,*终也将减低后续排放压力,同时也降低了生产成本。

  3、末端治理

  涂装行业废气处理技术路线较多,主要包括活性炭吸附、分子筛吸附、沸石吸附等吸附法,直接燃烧(TO)、催化剂燃烧(CO)、蓄热式催化燃烧(RCO)、蓄热式热氧化燃烧(RTO)等燃烧方案,以及光催化降解法、等离子处理等。每一种处理方法对于废气浓度要求、能源消耗、处理效率等有显著差异,需要根据实际排放要求、废气特点、需要处理总量及成本投资预算等综合考虑选用。

  吸附法:利用活性炭、沸石、分子筛和氧化铝等多孔性固体材料吸附并且分离有机溶剂的方法。当吸附达到一定浓度后脱附处理获得高浓度的废气,废气通过燃烧等方式处理实现达标排放,脱附的多孔材料又可以重新利用。此方法初始投资成本相对较低,但对于VOC处理量较大的涂装车间适用性差,吸附材料再生需要结合其他处理方式,且运行维护成本高。

  燃烧法:包括热力燃烧和催化燃烧,由于VOC去除效率高、稳定性好等,被广泛推荐应用。

  TO直接燃烧:是指利用燃料产生高热量,把有机溶剂直接燃烧而发生降解的处理方法,反应温度一般超过900℃。

 

  CO催化燃烧:废气被加热至可分解温度,经过催化床被分解为CO2和H2O,温度低于TO方案。

 

  RTO蓄热式热氧化燃烧:将含有VOC的废气加热到750℃以上,有机溶剂被分解为CO2和H2O,同时陶瓷蓄热部件回收分解过程中释放出的热量,降低能源消耗。其分解效率高达99%以上。一般适用于处理大风量、VOC浓度范围在2~8g/m3的有机废气。与沸石转轮浓缩等装置联用,能处理浓度更低的废气。

  RCO蓄热式催化燃烧:相比RTO,增加了催化剂装置,能处理浓度更低的有机溶剂废气。设备首先通过吸附提高VOC浓度,催化剂同时降低反应活化能,提高反应速率,其反应温度可降低到400℃以下,大幅减少设备运行过程中的能源消耗,且当废气浓度足够高时,设备运行甚至不需要额外燃料。

  光催化法:催化剂表面吸附有机溶剂,在紫外光的作用下,分解为CO2和H2O,此类方法的处理效率与VOC的种类及环境条件关联较大。对于排放速度高、VOC含量大的工业有机废气,光催化法去除效率较低。某些光催化后*终产物中还包含了臭氧。

 

  等离子处理:利用射频放电产生高能量处理有机溶剂,有机溶剂被分解为原子、无毒分子或者自由基,*终全部转化为无害产物的一种处理方法。

  4、结语

  当前VOC减排依然是我国大气环境治理的重要内容之一,减排压力依旧严峻,治理过程中,源头消减、过程控制、末端治理缺一不可。根据各个工厂的实际排放特点及减排目标制定策略,是实现可持续发展和绿色发展的必然要求。VOC治理也只有通过系统性考虑、全流程分析以及认真落实才能实现有效减排和经济减排。


 

一、产品介绍

 

M-3000S型VOCS在线监测系统是由上海麦越环境技术有限公司研发、生产的一款测量大气中VOCS含量的在线监测产品。主要针对工业生产过程中产生的高温、高湿、高粉尘、油水混合等恶劣环境而设计,为避免高温、油性物质等对气体浓度检测不准提供在线连续监测解决方案。目标气体经过预处理系统后,得到气体检测仪需的干净气体,减少在处理过程中被测气体的损耗,保证气体浓度检测的准确性,能有效延长气体传感器的使用寿命和精度。该系统可输出4-20MA、标准的MODBUS RS485,可与网络系统连接,实现远距离实时监测,保障人员安全,确保安全生产。

二、voc在线监测组成

 

1、检测装置(标配):可实现VOC气体实时在线监测。

2、采样装置(标配):内置真空泵,长寿命,大负载,可连续工作8000-10000H以上。

3、高效冷凝装置(标配):能高效低冷凝采样气体,释放冷凝水;也可以选用压缩机冷凝器。

4、排水装置(标配):采用自动排水装置,保证冷凝水及时排走,可实现定时排水和自动排水。

5、四级过滤装置(标配):除尘、除油、除水、干燥。

6、温度(标配)、压力监测与控制装置(选配):对入口温度、压力监测和控制,保证不因高温高压导致处理效果不理想。

7、漏电保护装置(标配):内置30MA漏电跳闸开关,防止因线路老化、操作不当导致触电,造成人员伤亡,财产损失。

8、恒温加热装置(选配):避免了在采样过程中,因遇低温环境,导致被测气体液化,导致测量不准;确保进入气体分析仪的气体温度恒定,避免温度变化对分析仪准确性造成影响。

9、反吹装置(选配):内置强力空压机,可实现定时及手动反吹,防止因粉尘过多,堵塞进气嘴。

 

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三、系统特点

 VOC 系统采用了多项独创性的技术,系统主要具有以下特点:

 

l 采样系统

 

1. 系统采用全热法,从采样到分析全程高温,无需除水,有效避免样品损失,保证监测数据准确可靠,符合美国、欧盟的标准;

 

l 预处理系统

 

1. 采样管线、主流路器件选用抗腐蚀和惰性化的材料,减少样品吸附,数据可信度高;

 

2. 具备配合正压防爆柜防爆设计,可安装在防爆区域,安全可靠。

 

l 在线气相色谱仪

 

1. 采用气相色谱法,是国际*的VOC检测方法,满足美国EPA标准的技术要求;

 

2. 产品中40%的采用进口零部件,保障仪器长期稳定运行,降低人工维护成本;

 

3. 经过长期测试,保证数据*率,保证数据上传有效性;

 

4. 压力精度达到0.001psi,控温精度达到0.01ºC,保留时间锁定,数据重复性好,准确度高;

 

5. 断电恢复现场,断气保护,实现无人值守;

 

6. 系统支持计划操作,可实现定期全自动校准、全自动、全自动老化,*大限度减少维护量;

 

7. 日志记录、自动报警、异常模块提醒、支持短信报警;

 

8. 易于诊断,完善系统自检过程,可迅速诊断系统故障,系统提供300多种错误代码,维护人员迅速定位问题;

 

9. 远程控制,厂家可迅速提供技术支持。

 

l 气源

 

1. 在线氢气发生器,机架式设计,全中文液晶显示,自动补水,自动显示流量,*大限度的避免了碱液的危害。

 

2. 在线空气发生器,采用高温催化氧化技术净化烃类物质,内置进口脱水膜和颗粒过滤装置,是零气洁净干燥。

 

3. 空压机,低噪声,大容量,减少启动次数,降低气体中的水分。

 

l 数据采集系统

 

1. 符合HJ75和HJ76的要求。

 

2. 合规编制CEMS小时报表、 日报表、月报表、年报表。

 

3. 显示和记录系统监测污染物的监测数据和标等报警信息。

 

4. 生成并保存运行操作记录报告和掉电记录报告,系统操作和运行状态记录日志。

 

l 辅助监测系统

 

n 温压流一体机,根据工况需求定义量程范围。

 

l 系统

 

n 标气,根据工况需求定义浓度。

 

 M3000S.jpg

四、使用环境条件

 

 VOC 系统可以在恶劣的环境下长期安全运行,系统运行满足以下条件:

 

² 供电电压:220(±10%) V AC/(50-60) Hz

 

² 分析小屋内的系统部件环境温度:(5~35)℃

 

² 分析小屋外的系统部件环境温度:(-30~60)℃

 

² 湿度:(0-90%)RH

 

² 气压:(86~106)kPa

 

² 烟气温度:≤400℃

 

² 有设备的用电量(KW):主机柜功率≤2 KW,伴热管功率为38W/m

 

 VOC 系统具有防尘、防雨、防电磁辐射、防雷、防低温和防火的设计


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