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涂料行业清洁生产实践

来源:七台河建材网 时间:2021年10月09日

涂料行业清洁生产实践

涂料被广泛应用于汽车、家电、五金、建材、输油管道的表面涂装上。作为国民经济中重要的一部分,涂料行业受下游工业和民用两方面的需求影响,目前保持年均 10% 的增速增长。预计 2015 年,涂料产量将达到 1230 万t。2009 年,我国已经超过美国成为涂料大国,庞大的生产和快速的增长使涂料行业成为“排放大户”,单从“三废”来看,涂料行业清洁生产审核势在必行。

1 清洁生产的定义

清洁生产是指不断采取改进设计,使用清洁的能源和原料,采用先进的工艺技术与设备,改善管理,综合利用等措施,从源头消减污染,提高资源利用效率,减少或者避免生产服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。

2 涂料行业清洁生产开展状况

涂料行业的清洁生产包括很多种方式,也是一个长远的目标,只有各大中型企业的配合并不能达到所要的效果,很多小厂对清洁生产并不积极,且在资金、技术方面也会存在相应的问题。为了配合清洁生产,国家出台了各项措施,保障清洁生产的顺利进行。全球经济一体化和现代工业大生产对我国的涂料行业清洁生产提出了更高的要求。国家为此相继出台清洁生产方面的法律法规,以及和法律法规相配套的技术标准,为规范涂料行业实施清洁生产起到了重要的作用。

3 涂料行业的清洁生产潜力分析

3. 1 原辅材料和能源方面

3. 1. 1 原辅材料消耗

涂料生产过程中消耗的主要原材料是聚酯树脂。为了生产符合标准要求的涂料,取得良好的经济技术指标,所有原料必须符合一定的质量要求。聚酯树脂涂料是以聚酯树脂为主要成膜物质的涂料。它是由多元醇和多元酸缩聚而成。与聚氨酯涂料的区别在于聚酯涂料的分子中不含有氨基“—NH—”。聚酯树脂涂料广泛应用于中高档涂料、低污染的高固体粉、粉末涂料中。涂料行业最常用的饱和聚酯树脂是含羟基官能团的聚酯树脂,通过与异氰酸酯、氨基树脂等树脂交联固化成膜。其特点是光泽度高、丰满度好、硬度高、柔韧性好、耐磨和耐热性好、保光和保色性良好。宜做潮湿热电机的漆包线涂料 、浸渍绝缘涂料、金属底色漆、汽车中途及高档的工业涂料和清漆、户外高装饰性涂料等。

3. 1. 2 设备及能源消耗

生产涂料的耗电设备包括微粉机、高速混合机、双螺杆挤出机、空气压缩机、电动葫芦、循环水泵等。主要耗电设备是微粉机、高速混合机和双螺杆挤出机,约占车间生产总耗电量的 80% 以上。涂料生产行业是高耗能产业,同时也是最具节能潜力的行业。节约能源,提高能源利用效率是实现清洁生产的目标之一。

3. 2 技术工艺方面

涂料生产的技术工艺过程分为 8 个部分: 1) 打样: 按照客户要求配方制作样品,检测合格后投产;2) 配料: 按照配方称取原材料,确认准确后投入混料机; 3) 混合搅拌: 以 500 r/min 混合搅拌 3 min 后放出; 4) 进料挤出: 开机预热至 200 ℃,开始挤出; 5) 压片: 压片机出片,厚度适宜; 6) 碾碎: 通过烘干线烘干后投入碾碎机碾碎,进入收集室回收包装; 7) 包装:内部塑料袋包装,外面纸箱包装; 8) 入库 : 包装后抽检,合格后入库,按照定单安排办理交付。

3. 3 废弃物方面

涂料企业的粉尘为混合性粉尘,因含有化学成分不同具有一定的毒性,可以导致混合性尘肺和职业中毒。在涂料生产工艺过程中的混合搅拌阶段,会产生大量的粉尘,不但造成大量的原辅材料浪费,而且员工吸入产生的粉尘,会对人体造成极大的伤害。所以,企业员工在防护上应佩戴防尘口罩。在生产过程中损失的物料为装罐、搅拌时溅出的物料致废品率为 0. 3%。配料、装罐、搅拌时的外溅物主要由于粉尘在搅拌过程中会有飞溅,可以通过对搅拌桶加盖进行搅拌,这样可以减少粉尘的挥发并且加强员工的管理,减少人为失误造成的损失。

3. 4 环境管理及员工素质

不断加强企业环境管理、提高员工素质和专业技能、强化环保节能意识,建立健全企业能源管理制度,是企业可持续发展的重要保证。企业的环保意识和环保水平成为企业经营能力和管理水平的标志。

4 某涂料企业清洁生产审核实例

4. 1 企业概况及存在问题

某涂料企业主要生产环氧/聚酯、纯环氧、纯聚酯三大类型的有光、半光、无光、斑纹等花色品种的粉末涂料,设计年产能2 000 t。粉末涂料是将各种不同树脂、颜料、填料等按照配方混配后在经过搅拌、挤出、压片、碾碎而成的粉末状涂料,使用时通过加热后固化在产品表面,产品光泽、硬度、耐候性等都高于溶剂型涂料。生产工艺流程如图 1 所示。

1) 企业生产粉末涂料的原辅材料主要有树脂、填充剂、颜料和助剂等。原辅材料在堆放的时候,存在一定数量的流失和浪费; 另外还存在一定的挂袋损失。而且在使用过程中,缺少必要的管理控制程序,浪费散落现象严重。

2) 企业主要能源消耗为电力。主要大功率能耗设备有微粉机、双螺杆挤出机、高速混合机等。企业所用大功率设备较多,部分电机没有进行变频工艺升级改造; 部分设备存在“大马拉小车”现象,造成电力资源的无谓浪费。设备的维护和保养不够完善,电机噪声较大。

3) 企业生产过程中混合搅拌和碾碎工序产生大量的粉尘,导致生产车间内浮尘较大,造成劳动环境和劳动卫生差。生产车间内各类机械设备产生较大的噪声,对职工身体健康造成伤害,建议采用防护措施或者设备。

4) 企业过程控制人工控制占很大分量,缺乏自动控制、计量检测分析仪表不全,监测数据较少,不能实现优化控制。

5) 企业员工的节能意识淡薄,无形中造成能源的浪费,而且员工对清洁生产的认识有待提高和加强,还没有充分理解清洁生产的重要性和必要性。对清洁生产与日常工作的联系认识不足,缺乏在日常工作中严格贯彻清洁生产战略的主动性。

4. 2 清洁生产方案的确定

在现场调研和初步了解企业情况的基础上运用简单比较法并同专家讨论,确定审核重点为单位产品电耗、单位产品原材料消耗量和废气中粉尘含量,通过参照发改委颁布的《涂料制造业清洁生产评价指标体系 》中评价基准进行对比,找出问题与差距,并依此设定清洁生产目标。

4. 2. 1 无 /低费方案的产生

通过企业调研和生产现场考察,紧密围绕着原辅材料、设备、过程控制、废弃物产生及重复利用、运营管理等方面,具有针对性、可操作性强,花钱少、见效大等特点,在预评估阶段提出了 19 项清洁生产无低费方案。这些方案基本都是生产一线人员提出的,充分反映了生产中的实际情况,都是亟待解决的问题。这些方案的实施明显提高了企业的生产水平和管理水平,同时为企业带来明显的经济效益、环境效益和社会效益。

4. 2. 2 中 /高费方案的产生

粉末涂料生产车间的物料平衡如图 2 所示。由图 2 可以看出: 每次投料生产时损失较大,约占合格产品的 0. 6%。其中每次投料时粉尘的起尘率约为2% ,不仅造成了环境污染和经济损失,更是对能源、资源的浪费。因此,可以通过安装袋式除尘器,保证车间工人在一个合理的环境下进行生产,从而提高的生产效率,节约能源和资源利用率。

某企业涂料生产主要进行冷加工,没有热反应过程,全部使用电能设备。通过对企业生产用电设备的耗电情况分析,结合现场考察可以看出,耗电量较大的设备有双螺杆挤出机、高速混合机和微粉机等 。其中,4 台双螺杆挤出机耗电占 29%,3 台微粉机耗电占 27% ,3 台高速混合机耗电占 25% 。车间内的主要耗电设备存在“大马拉小车”现象,需要进行变频改造,因此,此处的电能清洁生产潜力较大,进行节能改造将取得的经济效益也会较大。

两种中/高费方案的使用建议如下:

1) GF1 安装变频器: 安装变频调速装置可以根据系统的需要,调节电机的转速,消除节能损失,节约能量,提高设备的运行效率和可靠性。目前,变频调速装置已广泛应用于电机、风机等用电设备的节能上。通过对某企业每条生产线上各个设备运行记录有关技术参数的统计,以及现场对生产过程情况的观察发现,微粉机负荷波动较大,双螺杆挤出机的调整不够合理,使得该设备的实际运行效率低于设计效率。建议企业对耗电较大的电动设备 安装变频调速装置,实现自动控制,以利于合理调节各电动设备的使用功率,改善生产状况,提高用电设备的实际效率。经实际检测,微粉机的节电率为 35%。一台 30 kW·h 的微粉机,负载量 50%,每天运行24 h,则350 d 预计改造投资额约 2. 4 万元 ,改造后年节电量约 2. 2 万 kW·h,年节约费用约2. 09 万元。

2) GF2 袋式除尘器: 某企业在混合搅拌和生产碾碎的过程中,会产生大量的粉尘,不但造成大量的原辅材料浪费,而且员工吸入产生的粉尘,会对人体造成极大的伤害。袋式除尘器除尘效率高、处理风量的范围广、结构简单,同样高除尘效率下,造价低、耐高温、对粉尘的特性不敏感,不受粉尘及电阻的影响等优点,建议某企业为混合搅拌和碾碎工序安装袋式除尘器,降低车间粉尘含量,并将收集粉尘回用。该设备预计总投资为 4 万元。通过袋式除尘器收集的粉尘,经过简单处理后即可重新应用于生产中,每年可大约节约原辅材料 1 万元。

4. 3 效益分析

本轮清洁生产审核,共提出清洁生产方案 21 个,全部实施。公司共投入资金 16. 7 万元,带来经济效益 41. 4 万元。其中,无/低费方案 19 个,投入资金10. 3 万元,取得经济效益 38. 2 万元; 中 / 高费方案 2个,投入资金 6. 4 万元,带来经济效益 3. 2 万元。21 个方案全部实施后,企业可节电 2. 4 万 kW·h / a,折合标煤 2. 95 t/a,CO2减排量 7. 86 t/a。节约原材料 4 t/a,同时降低了车间粉尘含量,改善了工人作业环境。

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