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电站制造企业挥发性有机物的减排与分析

更新时间:2016-07-05

0 概 述

近年来,我国对SO2、NOX、烟粉尘等污染源的控制,取得了一定的进展。但是,挥发性有机物(VOCs)的排放量,仍然处于持续增长的态势。VOCs是指参与大气化学反应的有机化合物,是形成臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)污染的重要前体物。目前,VOCs的排放对大气环境的影响尤为突出。为了进一步改善环境空气质量,很多企业将VOCs污染防治工作放在了更为重要的位置。现以某电站制造企业为例,分析了在生产过程中出现的VOCs排放问题,并根据污染源产生的原因,提出了解决措施和方法。

1 挥发性有机物

挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)是某类化合物的统称,通常是指在常温常压下,具有高蒸气压、易挥发的有机化学物质[1]。在国际上,对VOCs的定义有多种,美国国家环保署(Environmental Protection Agency,EPA)对VOCs 的最新定义为任何一种参加大气化学反应的含碳化合物,其中不包括CO、CO2、碳酸、碳酸盐、金属碳化物及碳酸铵; 欧盟官方将VOCs(2004 /42 /CE)定义为在标准大气压(即101.3 kPa)下,初始沸点不高于250℃的有机化合物[2]

根据DB 31/933-2015(大气污染物综合排放标准)中规定,对于苯排放浓度为1 mg/m3、排放速率为0.1 kg/h;甲苯的排放浓度为10 mg/m3、排放速率为0.2 kg/h;二甲苯排放浓度为20 mg/m3、排放速率为0.8 kg/h;苯乙烯(苯系物)排放浓度为40 mg/m3、排放速率为1.6 kg/h;非甲烷总烃排放浓度为70 mg/m3、排放速率为3.0 kg/h[3]。同时,根据DB 31/1025-2016(恶臭(异味)污染物排放标准)的要求,允许苯乙烯排放的最高浓度为15 mg/m3、排放速率为1 kg/h[4]

2 挥发性有机物的来源

2.1 电站企业的主要产品

某电站制造企业制造各类压力容器,主要产品包括电站锅炉、冷壁式气化炉、甲烷化废锅、加氢反应器等。

2.2 产品制造中的涂装工艺

制造企业在产品的涂装工序中,涉及了VOCs的排放。在A车间和B车间中生产的产品,包括了蛇形管、膜式壁拼排、集箱、大管道、石化容器、锅筒等。在A车间及B车间中生产的产品名称,如表1所示。

表1 A车间及B车间的生产情况

序号生产车间产品名称产量(VOCs减排工作开展前)123A车间蛇型管/根5381膜式壁拼排/片2290集箱、大管道/根200045B车间石化容器、锅筒等/台44(石化容器)30(汽包)

在该制造企业中,原采用的涂装工艺较为落后。在2013年,A车间及B车间生产的产品,以及采用的涂装工艺,如表2所示。

2.3 VOCs产生源

在涂装产品的过程中,使用的原辅材料,主要是油漆及稀释剂,原辅材料均采用桶装。在物料转移过程中,均通过人工或者叉车运送,存储时,不涉及VOCs的排放。企业的涂装过程均在厂房内进行,生产过程中的VOCs产生及排放,主要集中在涉及涂装的车间内。根据产品特点及技术要求,涂装采用了浸漆工艺或手工喷漆工艺。使用的底漆为铁红醇酸底漆(含二甲苯),稀释剂为铁红醇酸稀释剂(松香水,乙酸异戊酯),在整个涂装周期内,产生了大量的VOCs排放。涂装材料的化学性能,如表3所示。

表2 A车间及B车间采用的生产工艺

序号生产车间产品生产工艺123A车间蛇型管膜式壁拼排集箱、大管道蛇形管的表面涂装,采用浸漆方式。浸漆完成后,将蛇形管放置在原包装车间内,自然晾干。膜式壁拼排、集箱、大管道等产品的表面涂装,采用手动喷漆的方式。喷涂完成后,将产品放置在原包装车间内,自然晾干。45B车间石化容器、锅筒等石化容器、锅筒等产品的表面涂装,采用手动喷漆的方式。喷涂完成后,将产品放置在车间外空地上,自然晾干。

表3 油漆及稀释剂的化学性能

名称铁红醇酸底漆铁红醇酸稀释剂成份/%40(醇酸树脂)15(铁粉)15(FST料)15(滑石粉)10(二甲苯)5(其它助剂)乙酸异戊酯(松香水)CAS/123-92-2理化特性粘稠液体,闪点:35℃,可混溶于有机溶剂。无色透明液体,有类似香蕉的气味,蒸汽压0.7kPa/25℃闪点:25℃;熔点-78℃沸点:143℃,不溶于水,可混溶于乙醇、乙醚、苯、乙酸乙酯、二硫化碳等多数有机溶剂。稳定性稳定稳定燃烧爆炸性易燃液体易燃液体毒理毒性急性毒性:200号溶剂汽油:小鼠腹腔LD50:6.9g/kg;吸入LC50:80~130(mg/m3)/2h。硫酸钡:小鼠气管内:LD:>600μL/kg。急性毒性:LD5016600mg/kg(大鼠经口);人吸入27000~53000mg/m3×短暂,眼、鼻轻度到明显刺激;人吸入5000mg/m3×30min,鼻喉刺激,衰弱,头痛,胸闷。刺激性:家兔经眼:500mg(24小时),中度刺激。家兔经皮开放性刺激试验:500mg,轻度刺激。亚急性和慢性毒性:兔吸入26000mg/m3,4h/d,40天,贫血,血糖升高。猫吸入10000mg/m3,6h/d,6天,呼吸频数。

在开展VOCs减排工作前,A车间的产品喷涂生产线上(包括喷漆及晾干过程),产生的漆雾和VOCs,均未经净化设备处理,直接被排放至大气中。在A车间内,产品的喷涂流程,如图1所示。

窃听节点第1跳SINR与中N无关,不随它的变化而变化.第2跳SINR则会在N→时趋于零,推导过程如下.

图1 A车间产品的喷涂流程

在A车间浸涂生产线上(包括浸涂及晾干过程),产生的VOCs,也未经净化设备处理,直接被排放至大气中。A车间产品的浸涂流程,如图2所示。

图2 A车间产品的浸涂流程

在B车间的产品喷涂区域内(包括喷漆及晾干过程),由喷漆产生的漆雾及VOCs排放物,均未经净化设备处理,直接被排放了。B车间产品的喷漆流程,如图3所示。

图3 B车间产品喷涂生产线

在开展VOCs减排工作前, A车间的油漆有机溶剂消耗量,为63 t/a。在稀释剂中,有机溶剂的消耗量,为187 t/a。总有机溶剂消耗量,为250 t/a,其中二甲苯消耗量,为42 t/a。这些有机溶剂100%呈无组织排放。在B车间,油漆中的有机溶剂消耗量,为1.25 t/a。在稀释剂中,有机溶剂的消耗量,为1.2 t/a。总有机溶剂消耗量,为2.45 t/a,其中二甲苯消耗量,为0.95 t/a,仍然呈100%的无组织排放。据统计,该企业排放VOCs的总量,为252.45 t/a。

3 基于“现状树”的果-因-果分析

根据该企业的生产情况,造成VOCs排放超标的原因有多个方面。为了明确各种原因的主次关系,现限定一定数量的问题作为分析对象,并根据分析的深入程度,再进一步增加其它影响因素。通过对该企业的监督检查及调研工作,发现产生污染的原因,主要存在于几个方面。

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(1)涂装作业时,未按照操作规程进行。

(2)在原辅料中,VOCs的含量过高。

采用水性丙烯酸漆替代醇酸底漆,可从源头上减少VOCs的产生。

在数据获取层,主要的数据获取来源为制造设备的智能电器控制设备,可采集用电设备的负荷、室内温湿度、光线情况、人体活动情况等。各智能传感设备获取的数据通过第三方云数据平台汇总,传输到数据存储层。

(6)近年来,国家环境保护法律、法规、标准中的指标,已越来越高。

CIM的构架和BIM的基本一致,是在后者的基础上进行扩展。CIM的目标是协同管理,要把设计管理、审批管理、建造管理、设施管理、营销、产业等综合成一个整体。因此,建筑产业现代化应该在管理层面是CIM的组成部分。

中国自1979年参加首届世界气候大会起,积极关注全球气候治理议题,直至1992年联合国环境与发展大会通过《联合国气候变化框架公约》)(简称《公约》,为全球首个控制温室气体排放的法律文件),中国作为《公约》非附件一国家,就此置身于全球气候治理潮流,展开应对气候变化的探索、建制、深化和推广。

(4)涂装作业所在车间内存在大量刺激性气体。

(5)仅以生产效益作为考核指标。

众人突然见到一个衣衫褴褛不堪的少年挺身而出,都是一怔,待得听到他质问静玄的这两句话理正词严,便是名派的名宿高手,也不禁为他的气势所慑。

(3)对最新的环境保护法律、法规、标准的内容,不甚了解。

在常委会审议阶段,我国目前通行的全国人大常委会议事规则尚缺发言的礼节、主持人的惩戒权及议题的拆分等规定。修改后的《立法法》增加了单独表决的规定,在保证民主议事的基础上提高议事效率。事实上,该条款所涉及的意见分歧较大的重要条款,通常产生于审议阶段。因此,如果这类事项需要单独表决,可考虑在审议阶段就将其拆分出来单独审议,进一步提高立法效率。

(8)厂区周边的居民不断地进行投诉。

通过梳理,对各项问题进行存在性和清晰度的验证和描述,从而对产生VOCs的原因,有了更明确的了解。整理后的相关内容,如表4所示。

∏型样架:其竖杆直接固定在坡面上的锚桩上,调整竖杆的倾角符合设计要求,再用横杆将所有竖杆连接成一个整体,上下两道横杆作为钻机的固定架,必须保证其水平度,且样架工作面的倾角必须符合预裂孔的倾角,同样经测量校核样架的倾角和横杆水平度,并在横杆上放出钻机固定点位。局部特殊开挖段,如拐角点、弧线段、渐变段等单独架设样架。样架搭设完成后,检查样架的稳定性和刚度必须满足施工要求,利用数显倾角仪配铝合金靠尺复核钻机固定点位连线的倾角和方位角,偏差控制在0.1°。

表4 问题存在性和清晰度验证

序号最初问题存在性和清晰度验证1涂装作业时,未按照操作规程进行。为了追求效率,在涂装作业时,存在随意刷涂的现象,导致油漆的大量耗费。2在原辅料中,VOCs的含量过高。对原辅材料的采购要求,仅以符合工艺要求为标准,忽视环保方面的要求。如高品质、低VOC含量的原辅材料,将导致价格偏高。3对最新的环境保护法律、法规、标准,不甚了解。设计、工艺、制造等部门,不了解环保政策中的相关规定。4涂装作业所在车间存在大量刺激性气体。涂装作业场所内的VOCs浓度比较大。5仅以生产效益作为考核指标。工艺、制造等部门,仅以生产效益的达成,作为绩效工作的重点。6近年来,我国环境保护法律、法规、标准的指标,越来越高。我国法律、法规、标准中的要求,比以往更高,对VOCs排放指标要求更加严格。7车间现场内,放置了大量的油漆桶及稀释剂桶。不能及时处置已经使用过的油漆桶及稀释剂桶。8厂区周边的居民不断地进行投诉。厂区周边的居民经常性向政府环保部门投诉。

设计通过式的喷漆生产线,采用捕集罩随着喷漆工位移动。晾干时,捕集罩仍置于晾干工位之上,可有效捕集VOCs,并将VOCs引入后续处理系统,然后进行排放处理。

根据该企业面临的问题,着手分析问题中的第5点“仅以生产效益的达成作为其目标”,导致了生产中以效率为先、忽视作业培训及对自身环保意识的培养。企业为了降低单位产品生产成本,而采用传统的批量生产方式。为了降低企业的采购成本,对原辅材料的采购仅以符合工艺要求为标准,而忽视环保方面的要求。企业在采购原辅材料(油漆、稀释剂)的过程中,更倾向采购同样满足工艺要求,但VOCs含量较高,且价格偏低的油性油漆,这就与第2点“原辅材料中VOCs含量过高”联系了起来。第4点“涂装作业所在车间存在大量刺激性气体”,则是导致第8点“厂区周边的居民不断地进行投诉”的原因,进而导致了环保风险的加重,以至于面临罚款或者停产停业整顿的严重后果。因此,通过以“V形连接”和“线形连接”为基础,分析问题之间的果-因-果联系,绘制了分析对象之间的联系并构成现状图。采用树形结构,搭建了各种问题与之间的因果关系。将企业面临的一系列问题,通过逻辑思维的方法,将各类问题有机地联系在一起,进而才能识别造成不良效应的核心。该企业VOCs排放的现状树,如图4所示。

图4 企业VOCs排放现状树

4 提出减排方案

随着云南电力体制改革深入和电力市场进一步完善,建立科学合理的煤电机组长效备用补偿机制是云南电力发展和电力市场建设亟需解决的问题之一。

根据“现状树”的分析结果,认为是相关人员淡化了环保意识,导致以生产效益的达成作为绩效的重点。而产品产量的增加,则会使涂装工序的生产压力更重,现场不可避免地堆放了大量油漆桶、稀释剂桶,造成VOCs的大量挥发,不仅影响员工的健康,还导致周边居民的投诉,增加了企业环保风险,导致企业面临罚款、停业整顿等严重后果。在第2种问题中,是要保证排放指标的达标,降低排产,由于此类问题的存在,可能导致企业无法完成订单,无法完成生产指标,将降低企业在行业内的竞争力,影响企业的发展。分析了该企业的具体情况后,希望寻求有效的措施,及时处置生产过程中产生的VOCs,减少VOCs的排放,才是解决实际问题的关键。针对这些问题,可以从各个节点提出有效的解决方法。

(1)源头控制

研究发现,快代谢组的氯吡格雷使用率显著高于替格瑞洛。虽然快代谢型患者可常规服用氯吡格雷,但仍有2例患者改用了替格瑞洛。经随访了解到,这些患者在医生处知晓了氯吡格雷与替格瑞洛的疗效对比后,在经济允许的情况下,主动改用替格瑞洛。而慢代谢组则显著低于替格瑞洛,中代谢组与替格瑞洛使用率相当。

(2)改进工艺

采用316牌号的不锈钢钢带制作切刀,钢带厚度为2mm,切削边磨刃,制成后的形状如图3所示。两个切刀制作成形后对称焊合在切刀固定套上,固定套上设有安装孔,与电机轴配合,通过螺丝定位和固定。切刀做成弯曲的“L”形状,在2 800r/min高速运转时,能通过离心作用形成风力,将剪掉的烟苗碎叶输送到集叶袋中;同时,能在月牙形吸口处形成负压,将倒伏的烟苗吸直,便于切削。切刀剪切示意图如图4所示,切刀弯曲形成的夹角α取值直接关系到切削效果,为使切削过程中刀刃先与烟苗接触,避免刀刃后部与烟苗高速碰撞,造成烟苗损伤,其取值应满足

将喷漆及烘干操作,置于独立的密闭空间内进行,通过密闭空间内的送排风系统,保持密闭空间内的气压处于负压状态,可大大改善原本无组织的排放状态。

根据存在的问题,确定各问题之间存在的果-因-果关系。从分析可知,在果-因-果关系中,主要有2种类型。一种是由共同原因导致连接2个或2个以上关联的果-因-果关系,这种关系被称为“V形连接”,另一种类型是1个问题构成了另1个问题产生的原因,这种连接关系被称为“线形连接”[5]

(3)末端治理

对挥发性有机污染物的净化方法,主要有冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法、氧化法和生物法,可根据产品的特性,选取合适的VOCs处置方法。

该电站制造企业针对膜式壁、集箱管系、汽包化工产品,采用设置密闭式专用喷烘一体室喷漆,并用活性炭吸附有机溶剂排放的废气。利用喷漆废气经水旋处理,去除漆雾,再经过活性炭吸附和催化燃烧系统处理后,通过排气筒进行排放。将烘干废气直接引入燃烧器,重新进行催化燃烧,净化后,再通过排气筒排放。该企业的末端治理工艺流程,如图5所示。

图5 末端治理的工艺流程

在减排治理工作开展前,该企业VOCs的排放总量,为252.45 t/a。经减排治理措施实施后,该企业VOCs的产生量,为110.41 t/a,对排放总量的处理效率超过93%,该企业VOCs的减排量,为103.19 t/a。

(4)运行控制

健全和完善VOCs的排放制度、建立VOCs排放设施的运行和维护保养记录制度。

(5)教育培训

建立职业健康档案,对涂装作业员工进行职业危害告知及安全教育。

(6)合规性评价

定期进行合规性评价,更新企业运营过程中相关的环保法律、法规、标准,并对生产制造过程中是否触犯法律、法规、标准进行验证。

(7)车间的现场上,放置了大量油漆桶及稀释剂桶。

(7)日常监控

建立和完善VOCs排放控制定期监测、巡检制度,建立和完善激励制度。加强日常巡检,避免发生跑冒滴漏事故的发生,确保各系统的正常运行。

(8)建档及申报

建立VOCs排放控制信息管理台账,定期申报VOCs排放量等信息。

5 结 语

分析了该企业的生产制造情况,针对生产过程中VOCs的排放来源,提出了相应的减排措施。目前,该企业已完成对VOCs排放的治理,取得了明显的效果,现阶段的VOCs排放,已符合我国法律、法规、标准以及地方标准的要求。

参考文献:

沙盘实训课程是仿真企业经营环境,在了解经营规则的前提下,在竞争的环境中开展经营活动。因为模拟企业之间存在竞争,各团队之间不可避免地存在经营的好坏,甚至有些团队因经营不善而导致企业破产。对于经常破产的团队而言,可能在心理上有挫败感,容易对沙盘实训课程失去信心和兴趣。因此,为了提升同学们的抗压能力,使其从经营得失中体验收获,需要对学生进行激励。

There is also a series of iconic Chinese sculptures as horses, warriors or animals out of fairy tales. These are bronze sculptures partly covered by enamel in different colors. These arte facts are fascinating for those who still can believe in a romantic way of day dreaming.

[1] 王海林,张国宁,聂磊,等.我国工业VOCs减排控制与管理对策[J].环境科学,2011,32(12) :3462-3468.

[2] 林立,鲁君,王英歌.国内外VOCs 排放管理控制历程[J].环境监测管理与技术,2011,23(5) : 12-16.

[3] DB 31/933-2015,大气污染物综合排放标准 [S].

[4] DB 31/1025-2016,恶臭(异味)污染物排放标准 [S].

[5] 金升龙.制约理论/突破企业经营瓶颈的有效方法[M].广州:广东省出版集团,2014.

毛哲斌,孙同华,苏正国
《电站辅机》 2018年第01期
《电站辅机》2018年第01期文献

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