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集装箱制造业VOCs排放有标准 治理技术须对症下药

2016-06-24

“现有项目自2016年7月1日起至2017年6月30日止执行第Ⅰ时段限值,自2017年7月1日起执行第Ⅱ时段限值;新建项目自2016年7月1日起执行第Ⅱ时段限值。”近期,广东省正式发布《集装箱制造业挥发性有机物排放标准》(以下简称《标准》),对集装箱制造业VOCs排放作出明确规定。广东省环境科学研究院(以下简称“省环科院”)大气研究所副所长廖程浩表示:“这是广东首个集装箱制造业VOCs排放地方标准,也是全国第一个。”

集装箱制造业是VOCs排放大户

广东是集装箱制造大省,集装箱年设计产量约为150万TEU(国际标准箱单位),实际产量约100万TEU,产量长期居全国前列。数据显示,2013年我国金属集装箱行业产量达到102738.6万立方米,其中广东以产量36112628.3立方米(占比35.15%)位居首位。

集装箱制造过程中使用的集装箱涂料主要为溶剂型涂料,同时涂料使用过程中至少还需添加10%~20%的稀释剂(主要成分为甲苯、二甲苯),因此会产生大量的VOCs。

据业内人士估算,生产20英尺标准柜(容积为5.9米×2.35米×2.39米)的涂料使用量约为100公斤(不含稀释剂),此外还需添加20%左右的稀释剂。广东省环境科学研究院的调研显示,以普通集装箱为例,生产1个标准20英尺集装箱涂料使用量为76~100公斤,另含稀释剂10~12公斤,总量为86~112公斤,VOCs排放量为47~69公斤;生产1个标准40英尺集装箱涂料使用量为140~180公斤,另含稀释剂18~21公斤,VOCs总量为158~200公斤,VOCs排放量为86~110公斤,占涂料及稀释剂用量约55%。

据以上测算,按广东全省所有集装箱制造企业设计产能估算,则全省集装箱制造业VOCs排放量约7.2~10.5万吨。按2013年实际产能估算,则全省集装箱制造业VOCs排放量约6.5~9.5万吨。

虽然集装箱制造业是VOCs排放大户,但是目前并没有针对该行业出台专门的排放标准。“我省《大气污染物排放限值》(DB44/27-2001)规定了几种VOCs的排放限值。按照环境标准管理办法的规定,未制订行业排放标准的行业一律执行综合污染物排放标准。”廖程浩说,由于没有行业排放标准,目前集装箱制造业的排放仅依照《大气污染物排放限值》(DB44-27-2001)进行管理,这不利于有效控制其VOCs排放。“制订本标准,是完善我省环境标准体系,提升集装箱制造业有机废气污染控制管理能力的有力手段。”

广东第一、二阶段《广东省珠三角清洁空气行动计划》也都明确要求,要全面开展工业VOCs排放治理,提出制订包括集装箱等行业在内的重点行业VOCs排放控制标准。《关于珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物(VOCs)排放的意见》也提出珠三角地区扎实推进VOCs污染控制的各项步骤,并要求加快出台重点行业挥发性有机污染物排放标准。

“为改善我省大气环境质量,完善我省行业环境标准体系建设,提升集装箱制造业VOCs污染控制管理能力,制订一份专门针对集装箱制造业VOCs控制的标准是十分有必要的。”广东省环境保护厅相关负责人表示,标准的制定,也有利于推动整个行业的技术升级和进步,促进行业持续健康发展。

VOCs排放有标准

“排放标准的制订遵循技术经济可行性原则,以集装箱制造业现有成熟的清洁生产工艺和污染治理技术为依托,确定标准值及有关技术要求。”作为《标准》起草单位之一,华南理工大学的叶代启教授就表示,《标准》的制定一定要注重经济科学,要有可操作性,“不然制定出来的标准企业无法执行,就没有意义了。”

“此次标准的制定,我们对省内各个主要的集装箱制作企业进行了调研,经过深入分析之后才确定的。”廖程浩提到,考虑到企业之间的差距,《标准》体现新源与现源的区别,即提出了两个时段的排放标准,标准自2016年7月1日起实施现有项目在2017年6月30日前执行第Ⅰ时段限值,自2017年7月1日起执行第Ⅱ时段限值,“也就是起码有一年的过渡期可以进行改造”;新建项目自本《标准》实施之日起执行第Ⅱ时段限值。“现源标准可宽于新源,但一定要有达标期限,并且经过技术革新与改造,在规定时间内应达到新源标准。”

《标准》分别对集装箱制造涂装生产线单位面积VOCs排放量、排气筒VOCs排放、无组织排放监控点浓度三个指标制定排放限值。其中,集装箱制造涂装生产线单位面积VOCs排放量第一时段的排放限值是200克/平方米,第二时段为110克/平方米。排气筒VOCs排放主要指集装箱制造生产活动中,设备或车间排气筒排放的挥发性有机物浓度,其中规定第一时段苯的排放限值是1克/平方米,甲苯和二甲苯合计40克/平方米,总VOCs为150克/平方米,第二时段苯的排放限值是1克/平方米,甲苯和二甲苯合计20克/平方米,总VOCs为90克/平方米。对于无组织排放监控点的浓度,统一执行一个标准,即苯是0.1克/平方米,甲苯是108克/平方米,二甲苯是1.0克/平方米,总VOCs为3.0克/平方米。为了减少气体排放对周边的影响,《标准》还规定,排气筒高度一般不应低于15m,且应高出周围200m半径范围的最高建筑5m以上。

“通过我们之前的调研发现,企业舍得投入,认认真真进行改造,还是可以按时实现达标的。”廖程浩表示,这个标准是在充分考虑技术可行性基础上确定的。此外,《标准》还对企业的管理、涂料的使用等方面,作出了规定。

《标准》规定,涂料和有机溶剂等原辅材料应储存在密封容器中,并存于专门设置的储存室。涂料和有机溶剂转移、设备清洗过程中,应尽可能减少VOCs排放。废弃的涂料桶、有机溶剂容器桶在移交专门的回收处理机构前,应封盖存储或置于密闭房间内存储。

产生VOCs排放的生产线应设置于密闭工作间内,产生的VOCs通过局部或整体集气系统导入挥发性有机物处理设备或排放管道,达标排放。密闭排气系统、污染控制设备应与工艺设施同步运转。废气收集装置和治理装置必须按照规范参数条件运行。

企业同时要进一步规范管理,例如采用吸附处理工艺的,应按审定的设计文件要求确定吸附剂的使用量及更换周期,购买吸附剂的相关合同,票据至少保存三年。利用排气筒排放VOCs的污染源,企业应定期检测其总VOCs浓度和排放量,每半年至少检测一次。检测报告应含检测浓度值、小时平均值及总平均值。监测报告应当由质检部门认可的机构出具。

治理技术须对症下药

集装箱制造业是典型的高消耗、高污染的产业,集装箱制造业有机废气排放具有典型的大风量、低浓度的特点,其产生的有害物质主要是甲苯、二甲苯等,治理难度较大。如今,《标准》已经发布,排放限值已经制定,达标排放时间也已确定,企业应该如何改造呢?

“使用水性涂料是一个改造的方向。”业内人士表示,虽然成本可能会提升,但是水性涂料可以大大减少VOCs的排放。集装箱涂料约占集装箱制造成本的7%~8%,水性涂料单价较溶剂型涂料贵20%~50%,但不需添加稀释剂。以生产20英尺标准集装箱为例,涂料使用量约100公斤,并需添加约20%的稀释剂,涂料按约15元/公斤计算,则使用水性涂料将使企业涂料使用成本上升300~500元。“未来,随着水性涂料生产技术的日渐成熟,使用成本会进一步降低。”

另一个改造的方向就是增加VOCs末端净化设施。集装箱涂装生产线流程长、风量大,底漆预涂、底架箱喷涂、中间漆预喷房、中间漆房、内面漆补喷、外面漆补喷、流平、烘房等工位均需要集中收集产生的VOCs气体并通过多套设施进行处理。

“集装箱制造产生的VOCs废气净化处理可采用的技术大体上可以分为两大类,即回收和销毁。”叶代启提到,回收是通过物理的方法,如改变温度、压力,或采用选择性吸附剂、选择性渗透膜等方法来富集分离有机气相污染物,主要有吸附、吸收、冷凝及膜分离技术。回收的挥发性有机物可以直接或经过纯化处理后返回工艺过程再利用,以减少原料的消耗。

销毁主要是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂和微生物等将有机化合物转变成为CO2和HO2等无毒害或低毒害的无机小分子化合物,主要治理技术有燃烧(直接燃烧、催化燃烧、蓄热式焚烧)、生物氧化、光催化氧化、等离子体破坏等。

由于VOCs种类繁多,性质各异,排放条件多样,不同净化处理技术也有其不同的优缺点,因此在不同的工艺条件下需要采用不同的VOCs废气净化技术或采用不同净化处理技术的工艺组合。

省环科院的调研显示,广东某集装箱制造厂采用活性炭吸附—蒸汽脱附—溶剂回收工艺对集装箱涂装生产过程中的有机溶剂进行处理和回收,设计溶剂回收率可达90%,取得了良好的经济效益。

该工艺将漆房排出的含有有机溶剂的废气由排风机送入风管,进入回收系统,通过系统进行过滤、冷却等预处理后进入专门设计的过滤器,去除了废气中大部分有损活性炭的物质之后,废气由高压离心风机抽送进入复合炭床吸附罐内,有机废气在通过吸附罐的活性炭层时,溶剂分子被具有高比表面积、高选择吸附性的活性炭所吸附,进而附着在活性炭缝隙中,排出吸附罐的气体为净化气,可直接排入大气环境中。

吸附罐吸附一定时间,活性炭吸附至饱和后,系统自动通入水蒸汽脱附,即把有机废气从活性炭中脱离出来。从活性炭表面脱附下来的有机溶剂和水蒸汽进入冷却器冷却成液体后,混合液体进入自动分离器自动分离。

据省环科院专家介绍,目前“固定床活性炭吸附—热风脱附—催化燃烧”工艺也具有较好的技术经济适用性,能适应集装箱制造厂有机废气的大风量、低浓度的特点,因而在集装箱制造业油漆废气治理领域得到了广泛应用。

从广东的实践来看,采用催化燃烧技术,单条生产线设备投资约4000万元,运行成本约1000~2000元/日;采用活性炭吸附—蒸汽脱附—溶剂回收技术,单条生产线设备投资约5000万元,回收的溶剂可回用或出售,收益约3000万/年。“治理的成本确实是比较高的,但是VOCs治理已经被列入大气治理的重点项目,一些地方开始启动VOCs排污收费工作,企业如果不积极开展治理工作,未来面临的可能就不止是成本提升的问题。”廖程浩表示。