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热点解读 | VOCs与铸造行业有什么关系?

时间:2017-08-29 09:32  来源:未知  作者:admin  点击:

(本文系中国铸造协会耐磨材料与铸件分会公众号原创文章,转载请注明。)

 

从进入2017年开始,大家已经渐渐习惯了每天的新闻上都有环保督查的一席之地了。如果说年初的环保督查新闻关键词是雾霾的话,现在的关键词绝对是非VOCs莫属。随便翻开一天的新闻,都有多次VOCs出现:

中国铸造协会新发布的协会标准《铸造行业大气污染物排放限值(T/CFA 030802-2--2017)》当中也规定了VOCs的限值:

 

● 1级限值(造型机、制芯机、抛丸机、落砂机、打磨机、砂再生等设备;车间或生产设施排气筒处监测):VOCs浓度排放限值 50mg/m3

● 2级限值(除冲天炉外的所有熔炼设备及铸造工序设备;车间或生产设施排气筒处监测):VOCs浓度排放限值 50mg/m3

 

那么,这个VOCs到底是什么?它和我们铸造行业有什么关系呢?

 

  什么是VOCs?

VOCs是挥发性有机化合物volatile organic compounds)的英文缩写。通常指一般指常温常压下为气态(沸点50℃—260℃)的有机物,这些有机物可以挥发在空气里,具体的种类可能成千上万,例如烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。从环保角度,我们关心的是一些主要的种类:对人类有毒有害的,或有可能在大气里经过了一系列光化学反应之后对人类有毒有害的(VOCs还被认为是PM2.5和臭氧的重要前体物)。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷,还有甲醛,等等。在中铸协标准中,VOCs的浓度计算包括甲醛、苯酚、苯、甲苯和二甲苯。 

前些年,由于各类涂料和建材的大量使用,室内的VOCs污染问题就已经开始引起人们重视。室内VOCs主要来自建筑材料、室内装饰材料和生活及办公用品等,在产生明显异味的同时,人们还发现室内空气中VOCs浓度过高时很容易引起急性中毒,导致头痛、恶心、呕吐、或呈酩醉状,重者会出现肝中毒、昏迷、有的还可能有生命危险;低浓度的慢性中毒也会损害肝脏和神经系统,有的还可能引起内分泌失调、影响性功能,甚至引发白血病。同样的问题近些年也在汽车的车内饰上引起了人们的重视。

事实上,不仅是家里装修使用的劣质油漆和板材会有上述隐患,在工业领域有更多的大量排放风险。例如油漆生产喷涂过程印刷及油墨生产厂家,家具生产厂家,及油漆等的原料——石化行业等。这些工业源的污染产生量更大,这些行业的从业工人也比家里刚装修人受到多得多的毒害。VOCs问题一直存在,只是由于它不像雾霾那样能很容易被看到,因此对它的严管和治理才姗姗来迟。试想一下,家里装修有异味我们可以开窗通风,如果整个大气都被VOCs严重污染了,我们该怎么办呢?

 

铸造行业也会产生VOCs?

 

中铸协新颁布的标准明确给出了VOCs的限值,可见这一问题也存在于铸造行业。根据对装修VOCs污染的经验,我们很容易想到,这一问题首先会产生在使用油漆的环节;其次,还会发生在使用相关化工产品,特别是有机物的环节,很容易想象一旦接触高温的铁水,这些有机物很容易挥发到空气中,成为VOCs。铸造行业中最主要的VOCs来源包括以下几方面:

● 喷漆

这是很多铸造企业都有的一个工艺环节。作为产品销售的铸件,需要各色的油漆来包装自己,或用于标志生产者,或用于配合客户要求。而为获得最好的油漆涂装效果,喷漆就是很多企业选择的方式。但这么一喷,必定有大量漆雾没有喷到铸件上,而是飘散到了空气里。被工人吸进去了,就是毒害,飘出去了,就是污染。目前,还有相当多的铸造企业对喷漆环节没有进行控制,甚至是露天喷漆。

● 树脂/酯类

树脂砂工艺是现在很多铸造企业使用的工艺,不论树脂的具体种类、牌号,它们都是有机物,它们在高温下分解、反应,也会形成VOCs。已有研究表明树脂砂浇铸过程会产生苯、甲苯等VOCs类有机物,而树脂砂热法再生过程中产生的VOCs种类则更多。

● 消失模

消失模工艺因其所使用的发泡塑料模具可以在浇注时自动“消失”,而极大简化了铸造流程,因而被认为是易于实现清洁生产的先进技术。但严格来说,消失模并没有“消失”,而是几乎全部变成了VOCs。消失模最常用的EPS化学成分是聚苯乙烯,看这个名字我们就可以想象它变成气体后会含有多少种类的苯系物。在考虑了这一点之后,我们对消失模的认识就完全不同了——这种与其他工艺相比需要额外产生大量VOCs的工艺真的清洁吗?

 

表:不同企业消失模工艺真空泵排出管内废气的浓度(mg/m3) 


 
 

作为企业我们能对VOCs做些什么?

● 源头削减

污染的治理首先需要考虑是否可以从其产生源头上加以控制:我们能不能不产生VOCs呢?比如喷漆问题,我们是否一定要使用喷的方法呢?以往很多企业在上涂料这一步也是使用喷的方法,但现在更多企业改用流涂,是否可以借鉴?再退一步,我们是否一定要给铸件上油漆呢?某些铸件产品是为下游设备生产商供货的,某些是机械设备的配件或零件,它们表面的油漆在功能上是完全没有必要的,那么我们是否能在取得客户谅解的情况下删去喷漆这一环节呢?

过去,产生和排放VOCs并不会给我们企业带来什么损失,但现在不同了,违法和罚款的风险让我们不得不考虑这一问题,经济帐也要重新算了。比如要不要用消失模工艺的问题,我们自然需要这一工艺来生产精密的零件,但你确定你要让几米宽那么大一块EPS全部变成VOCs,然后冒着被环保督查曝光罚款和工人被毒害索赔的风险提心吊胆,最终被逼配上上百万的废气收集处理设施,而只是为了生产一块卖几千块的铸铁闸门板吗?在污染排放=成本增加的时代,从源头上不产生污染才是皆大欢喜的

 

● 过程控制

如果污染的产生是不可避免的,我们应该要能够控制它:你需要让VOCs问题和你的企业生产经营情况一样完全在你的掌控之中。想要处理VOCs,第一步就是要收集把无组织排放的VOCs给“组织”起来、控制住,引导它们去它们该去的地方。比如消失模工艺,需要强力的真空泵对砂箱进行抽气,此外还必须根据每个企业的实际情况改进浇注操作,确保严格避免大量发气的VOCs向厂房里逸散。比如喷漆问题,目前已有水帘柜等设备收集未喷在产品上的漆雾,而家具、汽车喷涂等喷漆使用较多的行业使用密闭喷漆房,内设循环水帘,来收集漆雾颗粒,同时抽气以收集气态污染物。目前已有铸造企业尝试使用类似工艺。

 

 

 
 
 
 

 
 
 
 

图:某铸造企业喷漆房水帘循环水

● 末端治理

环保部门对企业排污的检测位置是企业的边界,这就是说只要我们在企业内部把污染处理掉就可以了。所以最后,我们还是需要对产生并收集的VOCs进行处理。目前对有机废气的处理已有多种成熟设备,其原理包括:使用活性炭等对有机废气进行吸附,使用燃烧、电离、光催化氧化等方法使有害废气转化为无害的二氧化碳和水,等等。

 
 
 
 


 
 
 

 

 图:喷漆废气处理设施(网络图片)

需要指出的是,VOCs的治理需要全过程的解决方案。流程包括:VOCs污染排放环节排查、VOCs监测体系及总量估算、全过程VOCs治理方案编制(一厂一方案)、生产工艺源头控制措施、定制化末端VOCs治理技术方案、治理效果评估及减排量评估,等等。

 

 

VOCs(挥发性有机物)占领环保新闻头条只是一个开始。《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》已于2017年7月20日审议通过,即将正式印发,并提出推动VOCs排污费试点。不断出现的新环境问题,不断更新的环保政策法规,对我们企业来说,无疑是巨大的挑战。然而,如何面对这些挑战、如何在挑战面前采取行动,对企业发展来说不也是巨大的机遇吗?

 

 

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