船舶工業(yè)涂裝及揮發(fā)性有機(jī)物控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

0世紀(jì)70年代以前，在傳統(tǒng)的造船工程中，船舶涂裝技術(shù)相當(dāng)落后，曾被稱為“敲鏟油漆”。從20世紀(jì)80年代初開始，船舶涂裝領(lǐng)域發(fā)生了一系列的重大變革。鋼鐵原材料預(yù)處理和涂裝車間底漆的新工藝獲得普遍應(yīng)用;以室內(nèi)噴丸除銹和動(dòng)力工具除銹代替了原始落后的手工敲鏟除銹;國(guó)外各種新型的高性能涂料不斷受到應(yīng)用;各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)、管理方式不斷獲得應(yīng)用，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況逐步得到發(fā)展提高。

從20世紀(jì)90年代中期開始，船舶涂裝技術(shù)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。世界主要造船國(guó)在涂裝工藝發(fā)展趨勢(shì)是涂裝工藝向機(jī)械化、自動(dòng)化方向發(fā)展，用得最多的是自動(dòng)噴涂工藝，包括有氣噴涂(常壓、低壓)、無氣噴涂、靜電噴涂、無氣靜電噴涂和有氣靜電噴涂，各工藝的涂裝效率見表2靜電噴涂的涂裝效率較高，一般可達(dá)85%，有氣噴涂的涂裝效率僅為40%。

國(guó)內(nèi)主力船廠建成了一大批與造船發(fā)展相適應(yīng)的先進(jìn)的大型涂裝設(shè)施，如鋼材預(yù)處理生產(chǎn)線分段涂裝工場(chǎng)配備磨料自動(dòng)回收、自動(dòng)噴漆、自動(dòng)除塵裝置，以及溫度、濕度自動(dòng)控制裝置等，大大提高了涂裝工作效率和質(zhì)量;在涂裝設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量管理、物料管理等方面完善了標(biāo)準(zhǔn)體系;開始確立涂裝作業(yè)周期應(yīng)有的地位，推進(jìn)并建立了殼舾涂一體化造船模式;實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助涂裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理，大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，提高工料可控率;逐步推廣應(yīng)用采用高性能專用涂料，低表面處理涂料，通用型底漆，較大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率;大力開展船舶涂裝設(shè)計(jì)人員、質(zhì)量檢驗(yàn)人員、施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高了涂裝專業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)，和處理相關(guān)問題的應(yīng)變能力。

由于造船行業(yè)的特殊性，早期的涂裝過程主要是在露天室外進(jìn)行，氣體的收集難以進(jìn)行，也就無從進(jìn)行排氣處理。近10多年來，由于涂裝工藝質(zhì)量要求、涂裝生產(chǎn)效率及環(huán)境保護(hù)等多方面的要求，原料、分段構(gòu)件等體積相對(duì)不大的工件的涂裝工作越來越多的在室內(nèi)涂裝工場(chǎng)進(jìn)行。

2006年12月8日，國(guó)際海事組織(IMO)第82屆海上安全委員會(huì)通過了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》，并將其列入《國(guó)際海上人命安全公約》，使之成為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)明確指出，2008年7月1日以后簽訂建造合同的500總噸以上所有類型船舶專用海水壓載艙及船長(zhǎng)不小于150m的散貨船雙舷側(cè)處，2006年12月8日以后簽訂建造合同的船長(zhǎng)150m以上的油船和船長(zhǎng)90m以上的散貨船都必須符合這一標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)有四要點(diǎn)：(1)保護(hù)涂層系統(tǒng)的目標(biāo)使用壽命為15年;(2)對(duì)環(huán)氧樹脂涂層干膜厚度不小于320μm，建議使用低揮發(fā)性有機(jī)物的涂料;(3)壓載艙涂料系統(tǒng)應(yīng)是由主管當(dāng)局認(rèn)可的涂料;(4)船廠的涂裝和表面質(zhì)量控制系統(tǒng)須由主管當(dāng)局或其承認(rèn)的組織認(rèn)可。此外對(duì)鋼板鹽分濃度、涂層破損率以及板材邊緣圓弧度等都比過去有了更加嚴(yán)格的要求。例如要求每個(gè)分段大合攏后涂層的破損率即涂層損壞面積占艙室總面積的比率不得超過2%，以我國(guó)目前船廠的硬件設(shè)備和管理水平很難達(dá)到。我國(guó)船廠分段大合攏后涂層的破損率普遍在10%以上。

《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，對(duì)涂裝環(huán)境的要求變高，傳統(tǒng)的露天涂裝已無法滿足要求，分段涂裝工場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行表面處理和涂漆施工的工作量明顯增大，這也給船舶涂裝過程的揮發(fā)性有機(jī)物的收集和凈化提供了有利條件。近10年來，涂裝工場(chǎng)室內(nèi)涂裝的工作量明顯增大，很多船廠現(xiàn)有的涂裝車間已無法滿足生產(chǎn)需要。

船廠的涂裝排氣的收集是污染控制的關(guān)鍵難點(diǎn)之一。室內(nèi)涂裝使得大規(guī)模的收集和處理揮發(fā)性有機(jī)氣體成為可能。其余包括部分船體的搭棚涂裝裝，并對(duì)圍擋的空間進(jìn)行通風(fēng)集氣，對(duì)于一些相對(duì)密閉的艙室內(nèi)部的涂裝可在其現(xiàn)有的工藝通排風(fēng)系統(tǒng)上安裝標(biāo)準(zhǔn)化的活性炭吸附裝置以減少排放。而吸附飽和的活性炭罐可運(yùn)送至集中再生車間進(jìn)行集中再生。

目前船廠涂裝工場(chǎng)的污染氣體的收集系統(tǒng)形成的是大風(fēng)量低濃度且濃度波動(dòng)的氣體。而目前大風(fēng)量低濃度氣體的凈化技術(shù)主要有吸附濃縮加催化燃燒，及吸附濃縮加蓄熱燃燒(RTO)。從安全的角度考慮，目前與各類熱力氧化過程耦合的吸附濃縮工藝采用的吸附劑已由傳統(tǒng)的炭基材料向疏水性分子篩轉(zhuǎn)變。但轉(zhuǎn)輪濃縮加蓄熱燃燒系統(tǒng)對(duì)于排風(fēng)強(qiáng)度波動(dòng)的排氣凈化的適應(yīng)性還須完善。