環(huán)保節(jié)能技術(shù)在電梯涂裝線改造

　　論文摘要：介紹了日立電梯公司將溶劑型涂料靜電噴涂改造為水溶性涂料靜電噴涂的過程、環(huán)保原材料的應(yīng)用及對噴涂產(chǎn)生的廢水、廢氣的處理方法。

　　論文關(guān)鍵詞：涂裝線改造；電梯涂裝；環(huán)保節(jié)能；廢水廢氣零排放

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　　1引言

　　涂裝應(yīng)用非常普遍，可以說涂裝產(chǎn)品無處不在。在人們享受涂裝帶來的美感的同時(shí)，涂裝產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢渣也給我們賴以生存的地球環(huán)境帶來污染。而電梯產(chǎn)品需要涂裝的部件較多，且涂裝部件的面積較大，因此使用的涂料較多，相應(yīng)地涂裝產(chǎn)生的副產(chǎn)物廢氣、廢水和廢渣也較多。減少廢棄排放物，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)保涂裝，世界各國都在努力探尋著，日立電梯(中國)有限公司本著對社會高度負(fù)責(zé)任的態(tài)度花巨資投入環(huán)保工作，取得了明顯成效。
　　日立電梯在中國廣州、上海和天津都有制造基地，其中上海和天津制造基地在涂裝線建設(shè)之初，把環(huán)保節(jié)能作為指導(dǎo)思想并付諸實(shí)施，底漆采用電泳涂裝，面漆采用水性漆靜電噴涂的施工方法，而廣州工廠涂裝線建成于2003年，噴涂工藝為：
　　底漆正面噴漆_過渡底漆反面噴漆、底漆反面跟蹤補(bǔ)漆一流平一面漆正面噴涂一流平一罩光噴涂一流平一固化干燥使用的涂料是溶劑型的，溶劑型涂料是以有機(jī)溶劑為載體，其本身含有較多的有機(jī)溶劑，涂裝時(shí)涂料調(diào)配和噴涂清洗還要用有機(jī)溶劑，因此在噴涂施工和涂膜干燥過程中會有大量的VOC排放。為減少噴漆對環(huán)境造成的污染，實(shí)現(xiàn)環(huán)保涂裝，改造初期提出了不同的改造方案，方案一參照日立公司天津、上海工廠的工藝，此方案因改造周期長、投資大，原有涂裝線設(shè)備基本不能利用，影響生產(chǎn)予以否定。如何在原有涂裝線的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效改造，根據(jù)公司噴漆線改造的目的和指導(dǎo)思想：以環(huán)保為中心，減少噴漆廢棄物的排放，特別是減少VOC的排放。從工藝、設(shè)備和原材料等方面經(jīng)多次分析論證，首先從源頭上減少污染物的產(chǎn)生和排放，前處理采用環(huán)保原料，把使用溶劑型涂料噴涂改為水性涂料噴涂，對現(xiàn)有噴涂線設(shè)備進(jìn)行了有效改造以滿足水性噴涂條件，并且改進(jìn)和增加了相應(yīng)的環(huán)保設(shè)施，以最少的投入、最短的改造時(shí)問順利完成了改造.
　　2采用環(huán)保型原材料

　　2．1前處理工序
　　前處理是涂裝作業(yè)必須經(jīng)過的處理工序，處理方法和所使用的化學(xué)藥劑的種類較多，其主要作用是增加涂層的附著力及防護(hù)性。脫脂劑的主要作用是除去部件表面的油污，一般常用的是堿性脫脂劑，脫脂機(jī)理是脫脂劑與部件表面的油污發(fā)生皂化、乳化反應(yīng)及利用表面活性劑親水親油的原理除掉表面的油污，常用的有磷酸鹽、硅酸鹽、堿以及表面活性劑等構(gòu)成的混合物；表面調(diào)整劑的作用是形成磷化處理晶核，使磷化膜更致密，一直以來采用膠體鈦鹽；磷化劑主要是磷酸鹽處理技術(shù)，為增加其防銹性，采用含有zn—Ni～Mn金屬陽離子型的磷化處理液。因生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品的梯種、型號較多，需要涂裝的部件外形尺寸較大，在前處理工序會產(chǎn)生廢水、廢渣等廢棄物，其中廢水中含有的磷容易造成水體富營養(yǎng)化，鋅、鎳等重金屬元素用一般的廢水處理工藝較難除掉，廢渣中含有磷酸鐵、磷酸鋅等磷酸鹽，這些廢水、廢渣處理費(fèi)用高，若處理效果不好容易造成二次污染。為容易做到對排放的廢水、廢渣達(dá)標(biāo)處理，減少廢水、廢渣的排放量和減少廢水中重金屬離子和鹽類含量采取了以下措施：前處理從設(shè)備上采用連續(xù)輸送自動噴淋方式提高生產(chǎn)效率，縮短處理工藝時(shí)間；部件采用豎直懸掛方式增加單位時(shí)間的處理量；噴淋水洗采用逆流方式，在保證沖洗質(zhì)量的前提下減少水的用量；脫脂劑采用低溫?zé)o磷脫脂劑以減少燃?xì)庥昧亢土椎暮�量；表面調(diào)整劑采用長效調(diào)整劑以減少更換次數(shù)；磷化采用無磷磷化，不同于以往常用的鋅系磷化處理，可在各類金屬上形成納米級的金屬氧化皮膜，該膜呈金黃一藍(lán)紫色，皮膜顏色因膜厚、材質(zhì)及處理?xiàng)l件的不同而變化，不含磷、鎳、錳重金屬元素，常溫處理，減輕污水處理負(fù)荷，是一種新型環(huán)保材料，該氧化皮膜的防銹性能和漆膜附著力可與傳統(tǒng)的鋅系磷化膜相媲美。涂裝線前處理工序產(chǎn)生的廢棄物主要是水洗1和水洗3這2個(gè)工位產(chǎn)生的溢流水和少量的磷化渣固廢物，溢流水排放到廢水處理站進(jìn)行處理，磷化渣采用日本三進(jìn)的壓榨機(jī)經(jīng)壓榨處理后由危廢公司回收。

　　2．2噴涂工序采用水性涂料
　　水性涂料是以水為載體的，主要是由水性樹脂、顏填料、溶劑及助劑組成，經(jīng)過調(diào)色、攪拌、研磨等工序形成的混合物，在歐洲等發(fā)達(dá)國家因環(huán)保法規(guī)的要求而應(yīng)用較多，在我國水性涂料的應(yīng)用才剛剛起步，主要是少數(shù)汽車廠的底涂和中涂采用水性涂料(罩光仍是油性涂料)。
　　日立電梯(中國)有限公司噴涂使用的底漆、面漆和罩光漆全部是國產(chǎn)的水性涂料，主要由性能優(yōu)異的水性丙烯酸樹脂、氨基樹脂、顏料、助溶劑、去離子水和助劑組成，原漆經(jīng)檢測VOC含量小于50g／kg，涂料調(diào)配和換色清洗全部使用純水。噴涂設(shè)備采用高壓靜電涂裝，施工條件范圍廣范，環(huán)境溫度不低于一5℃、相對濕度不大于95％的環(huán)境條件都可噴涂施工，國內(nèi)大部分地區(qū)環(huán)境條件都能滿足其使用要求。使用水性涂料后固化溫度降低，改造前使用溶劑型涂料固化溫度為(165~5)℃，使用水性涂料固化溫度為(145~5)oC。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，固化溫度越高，消耗的燃?xì)饬吭酱螅�固化溫度�?60clC降至140℃，每小時(shí)可節(jié)約燃?xì)?0m。需特別說明的是水性罩光涂料目前在電梯行業(yè)還沒有靜電噴涂實(shí)際應(yīng)用的先例，因?yàn)檎止馄岬淖饔檬翘岣咄磕け砻娴墓鉂桑�增加其裝飾性和抗劃傷性，在水性罩光漆應(yīng)用初期，存在的問題是因水性罩光漆樹脂本身固含量較低，噴涂后濕膜的潤濕性和流動眭較差，涂膜飽滿度偏低，可施工性變得較差，特別是噴涂后濕膜厚度較難判定，涂膜干燥后邊角部容易產(chǎn)生起泡和針孔現(xiàn)象，給水性罩光漆的推廣應(yīng)用帶來了難度。為了解決水性罩光漆的上述問題，從噴涂工藝上通過調(diào)整靜電旋杯噴槍的旋轉(zhuǎn)速度、噴涂壓力、水性涂料黏度和涂料吐出量，從涂料配方上通過改進(jìn)流平劑、助溶劑、消泡劑及樹脂成分等方面，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)，最終達(dá)到了使用要求，為水性罩光漆的成功應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　3采用三噴一烤的濕碰濕工藝

　　具體工藝是底漆靜電噴涂經(jīng)過自然條件流平后直接噴涂面漆，面漆經(jīng)過流平后再噴涂罩光漆。濕碰濕噴涂工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能源，比正常的一噴一烤工藝節(jié)約能源約50％以上。水性涂料采用濕碰濕工藝相對于油性涂料濕碰濕噴涂工藝難度增大，因?yàn)榈灼岬闹饕�作用是防護(hù)性，面漆的主要作用是裝飾性，采用濕碰濕工藝底漆的表干速率和噴涂工藝參數(shù)必須控制在一定范圍內(nèi)，否則會造成底漆反滲到面漆、漆膜流掛及漆膜厚度不夠等缺陷；因改造前溶劑型涂料可根據(jù)環(huán)境條件的變化調(diào)整稀釋劑成分來調(diào)整揮發(fā)速率從而控制漆膜的表干速率，而水性涂料的稀釋劑是水，不能像油性涂料那樣通過調(diào)整稀釋劑的成分來調(diào)整其表干速率。為滿足水性涂料濕碰濕噴涂工藝的要求，通過調(diào)整水性涂料的成分和噴涂工藝參數(shù)滿足了此噴涂工藝要求。
　　4噴涂設(shè)備改造

　　4．1改造中央供漆系統(tǒng)
　　改造前噴涂線采用中央供漆系統(tǒng)，其中底漆噴漆房共用一套供漆裝置，面漆噴漆房共用一套供漆裝置，采用中央供漆系統(tǒng)的好處是調(diào)配涂料方便，涂料施工黏度穩(wěn)定，節(jié)省人力，但存在換色和清洗困難，從中央供漆室到噴漆房的管道較長，增加維護(hù)成本等缺點(diǎn)。采用水性涂料靜電噴涂，必須對現(xiàn)有的供漆系統(tǒng)進(jìn)行改造，以滿足水性涂料靜電噴涂的需要。
　　(1)溶劑型涂料供漆系統(tǒng)
　　改造前采用的是中央供漆系統(tǒng)，底漆、面漆和罩光漆的供漆桶全部放置在一個(gè)供漆間內(nèi)，且供漆間與噴漆室的距離較遠(yuǎn)。
　　中央供漆系統(tǒng)從供漆桶到噴漆室的管道采用不銹鋼管道，因距離較遠(yuǎn)采用高壓力柱塞泵供漆，且有回流管道，因改造前采用的是溶劑型涂料，涂料本身的電阻較大，為40～100MD,，所以涂料本身不會導(dǎo)電，采用水性涂料，因其本身會導(dǎo)電，噴槍高壓電會沿著管路而放電，因此必須對原有的供漆系統(tǒng)進(jìn)行改造。
　　(2冰性涂料供漆系統(tǒng)
　　水性涂料本身會導(dǎo)電，噴槍高壓電會沿著管路而放電，因此必須對供漆系統(tǒng)進(jìn)行有效絕緣。為滿足絕緣要求，每個(gè)噴漆室增加單獨(dú)的供漆間，縮短供漆管道至噴槍的距離，原則上水性涂料供漆管道越短越好，但考慮到操作的方便性，在場地和設(shè)備布局許可的情況下，盡量縮短為好。

　　4．2底漆增加跟蹤噴涂機(jī)
　　為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高部件反面彎折位的上漆率和涂料的利用率，減少廢渣和廢氣排放量，增加了自動跟蹤機(jī)補(bǔ)噴部件反面彎折位代替人工補(bǔ)噴，節(jié)省了人力，保護(hù)了人身健康。
　　自動補(bǔ)漆跟蹤機(jī)，可以對噴涂部件的位置進(jìn)行檢測并實(shí)施自動跟蹤噴涂，專門噴涂邊角位，彌補(bǔ)靜電噴涂邊角位上漆率不高的現(xiàn)象，工作原理是空氣噴槍檢測到部件到達(dá)后，升降機(jī)與輸送鏈同步運(yùn)行，同時(shí)噴槍開始往復(fù)噴涂。
　　水性靜電自動噴涂機(jī)設(shè)內(nèi)置式高壓發(fā)生器，霧化氣壓不大于0．1MPa，上漆率大于75％，可對噴涂部件的寬度和長度實(shí)施檢測并自動噴涂，從而節(jié)約了涂料。

　　4．3采用水幕水渦式噴漆房

　　水幕水渦式噴漆房由噴漆室體、送排風(fēng)系統(tǒng)、水幕水循環(huán)系統(tǒng)、渦旋除渣系統(tǒng)及噴涂機(jī)構(gòu)成。噴漆室體外形尺寸為：5500mmx4800mmx5100mm，正面安裝有大面積玻璃觀察窗，其它三面墻由不銹鋼做骨架，鑲嵌不銹鋼板。
　　送風(fēng)系統(tǒng)是把經(jīng)過初級和一級過濾后的空氣送到噴漆室頂部的均壓室，再經(jīng)過均壓室二級過濾后均勻地送到噴漆室，排風(fēng)系統(tǒng)的作用是排除噴漆產(chǎn)生的過噴漆霧，具體為噴涂機(jī)產(chǎn)生的過噴漆霧，經(jīng)過排風(fēng)機(jī)的強(qiáng)勁抽力與水幕渦旋板的渦旋水充分混合后，漆渣和溶于水的VOC溶人到噴漆室的循環(huán)水中，不溶于水的VOC被排出，進(jìn)入到活性炭處理裝置，送風(fēng)量的大小根據(jù)以下公式確定：p=3600FV(F為操作區(qū)地坪面積，m；V為風(fēng)速，m／s)，一般要求噴漆室內(nèi)保持微正壓，以保證干凈的噴漆室環(huán)境。
　　噴漆室除渣系統(tǒng)由水簾板、氣水分離室及渦旋板組成，應(yīng)注意水簾板與渦板旋之間的間隙及水簾板最低位與循環(huán)水池水面的間隙，否則除去漆霧的效果會變差。經(jīng)過渦旋處理后的廢氣進(jìn)人汽水分離室，水汽和未被除凈的漆霧再次被分離，排放的是含有VOC的廢氣。汽水分離室擋水板的寬度和角度與帶漆霧水粒的撞擊效果、排氣擴(kuò)散速度及流向有關(guān)，直接影響漆霧捕集率和汽水分離率，亦須注意。噴漆房漆霧分離是否徹底直接影響后續(xù)廢氣處理效果。

　　5環(huán)保設(shè)備

　　環(huán)保噴涂從原材料和工藝上減少了廢棄物的排放，且排放值遠(yuǎn)低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但日立電梯(中國)有限公司本著對社會高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，在采用環(huán)保噴涂的同時(shí)，把涂裝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣分別進(jìn)行了有效處理。
　　對水性漆噴涂后排放的少量VOC進(jìn)行活性炭吸附處理，噴漆產(chǎn)生的廢水及生活廢水經(jīng)過廢水處理后回用(見圖4)。下面就噴漆產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣進(jìn)行詳細(xì)介紹，以供參考。

　　5．1廢氣處理設(shè)備
　　5．1．1廢氣處理控制方式
　　(1)全線采用PLC控制，能對廢氣處理的情況進(jìn)行監(jiān)控(顯示工藝流程，故障報(bào)警)。設(shè)置自動及手動2種控制模式，在自動控制模式下，按下自動啟動按鈕，系統(tǒng)將按順序自動投入運(yùn)行，在手動控制模式下，各設(shè)備可獨(dú)立進(jìn)行啟動。若有故障發(fā)生，可進(jìn)行聲光報(bào)警。在廢氣出口安裝濃度檢測裝置，當(dāng)排出的廢氣超過其規(guī)定數(shù)值時(shí)，可進(jìn)行自動脫附和報(bào)警。
　　(2)吸附功能�；钚蕴课�附裝置設(shè)計(jì)為雙罐雙層吸附，當(dāng)一個(gè)罐吸附飽和時(shí)，可進(jìn)行脫附，同時(shí)啟動另一個(gè)吸附罐進(jìn)行吸附，這樣可以做到反復(fù)循環(huán)利用，有效地吸附有機(jī)廢氣。吸附罐的大小和活性炭的用量是根據(jù)其排風(fēng)量的多少進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其處理風(fēng)速最好不大于lm／s。為了防止活性炭中毒，應(yīng)配備隔水隔塵過濾裝置。
　　(3)解吸。當(dāng)活性炭吸附有機(jī)物達(dá)到飽和狀態(tài)后，即停止吸入有機(jī)廢氣，通過活性炭床向上送入蒸汽進(jìn)行吹脫，將有機(jī)物自活性炭中逐出，即解吸。罐中活性炭恢復(fù)其活性，即再生。脫附后的有機(jī)廢氣經(jīng)過冷凝器后變成液體進(jìn)行回收，可做到活性炭反復(fù)利用又達(dá)到吸附效果。
　　5．1．2廢氣處理工藝流程
　　5．2廢水處理工藝
　　(1)廢水100％循環(huán)利用要點(diǎn)說明
　　工廠廢水的主要來源是生產(chǎn)的廢水和生活廢水，其中生產(chǎn)廢水主要是涂裝生產(chǎn)中脫脂、磷化、噴漆和后沖洗產(chǎn)生的廢水，生活污水主要來源于食堂、廁所及衛(wèi)生清洗。工廠總體設(shè)計(jì)是廠區(qū)不設(shè)污水排放口。在生產(chǎn)及生活過程中產(chǎn)生的污水經(jīng)過廢水處理設(shè)備處理后但標(biāo)準(zhǔn)低于自來水的稱為中水，中水一部分用于工廠的綠化、沖廁、道路清洗及養(yǎng)魚，還有一部分中水經(jīng)過深度處理后回用到涂裝生產(chǎn)線，從而做到100％循環(huán)利用而不對外排放。
　　(2)廢水處理工藝流程
　　6結(jié)語

　　(1)本項(xiàng)目實(shí)施難點(diǎn)及收獲。水性底漆、面漆和罩光漆濕碰濕靜電噴涂工藝及邊角位自動跟蹤補(bǔ)漆機(jī)的成功應(yīng)用，在采用環(huán)保水性涂料的同時(shí)，對噴涂產(chǎn)生的副產(chǎn)物廢水、廢氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了涂裝廢水、廢氣的零排放，為環(huán)保噴涂樹立了典范。

　　(2)符合環(huán)保安全要求。噴涂生產(chǎn)線水性涂料項(xiàng)目的應(yīng)用主要是基于環(huán)�？紤]而進(jìn)行改造的，油性涂料本身含有20％一30％的有機(jī)溶劑，在涂料使用時(shí)需使用稀釋劑，調(diào)配比例為涂料：稀釋劑=1．0：0．5，溶劑和稀釋劑的主要成分是醇、醚、酯及苯類等的混合物，這些物質(zhì)大多是有毒的，在涂料噴涂和干燥過程中大部分揮發(fā)到大氣環(huán)境中，會對環(huán)境造成污染，對人體造成危害。而采用水性涂料后，其本身只含有5％～10％的醇類等有機(jī)溶劑，而噴涂調(diào)配時(shí)用純水，醇類是完全溶于水的，在噴涂過程中過噴漆霧經(jīng)水簾吸附后大部分溶于水中，有機(jī)溶劑的排放量較油性涂料大大減少，有效地保護(hù)了環(huán)境。同時(shí)水性涂料不屬于危險(xiǎn)品，不會燃燒和爆炸，使用安全。

　　(3)隨著國家環(huán)保政策的出臺和人們對環(huán)保認(rèn)識的提高，水性涂料應(yīng)用會得到普遍重視，同時(shí)也符合國家鼓勵發(fā)展節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。
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