漆包线行业VOCs 排放综合管控技术研究

2023-12-22缪孝平张秋奕管政付超杨忠平

中国环保产业 2023年7期

缪孝平，张秋奕，管政，付超，杨忠平

（1.浙江省生态环境科学设计研究院，杭州 310000；2.浙江省环境污染控制技术研究重点实验室，杭州 310000；3.浙江物产环保能源股份有限公司，杭州 310000）

挥发性有机物（VOCs）是一种常见的大气污染物。大部分VOCs 不仅本身具有较强毒性，还是臭氧及PM2.5的重要前体物[1]。近年来，VOCs 污染控制得到了广泛关注，国家及地方政府均出台了一系列相关政策与标准[2]。

漆包线是电机、电器、电讯、电子仪表电磁绕组的主要原材料，2017 年我国的漆包线行业产量达到185 万t[3]，年产量位居世界第一。漆包线生产过程中需大量使用溶剂型涂料——绝缘漆，漆包线行业VOCs 排放具有量大、浓度高、异味重的特点[4，5]。当前漆包线企业普遍采用催化燃烧技术治理生产过程中排放的VOCs 废气[5，6]。

1 漆包线行业VOCs 排放特征及治理现状

1.1 典型生产工艺及VOCs 产排污环节

漆包线采用的导线包含铜线和铝线，其中又以铜线为主。漆包线生产工序一般由拉丝、退火、涂料涂覆、固化、平顺润滑、收线等环节组成。漆包线生产过程的VOCs 主要来源于涂料、稀释剂等原辅材料中的有机溶剂组分挥发，因此VOCs 主要来自涂料调配、涂覆、固化过程。典型生产工艺及产排污环节见下图。

漆包线典型生产工艺及VOCs 产排污环节

（1）涂料调配

涂料和稀释剂在送至生产线前，需要根据产品需要进行调配，调配一般在密闭空间内进行，使用搅拌机进行混合，期间会散发VOCs 废气。目前大部分企业使用的绝缘漆在采购时就已调配好，在使用过程无须另行增加稀释剂。

（2）涂料涂覆

将调配好的涂料在涂装室涂覆在基材表面的过程中会产生VOCs。漆包线生产采用浸涂涂覆方式。

（3）固化

漆包线的固化方式主要为热烘干。在烘干过程中涂覆了绝缘漆的漆包线表面的剩余溶剂会全部挥发，VOCs 产生量一般大于涂料调配、包漆工序。烘干固化工序产生的VOCs 废气风量稳定、VOCs 浓度较高。

1.2 VOCs 废气收集治理现状

当前漆包线行业普遍仅对涂覆、固化工序进行VOCs 废气的收集处理。漆包机烘箱内一般内置一到两级催化燃烧处理模块[5，6]。内置的催化燃烧单元，由于采用了催化燃烧后热风循环技术，一般控制风量在1500m3/h 左右。经内置催化燃烧后的大部分烟气携带热量进入烘炉和蒸发区，以补充烘炉加热能量，另一部分烟气则排入大气中，单台漆包机的排废风机排风量一般为300—1000m3/h。企业从节能角度考虑，往往会减少最终排废风量以提高热利用效率，所以实际上大部分漆包线生产企业的单机排废风量往往小于500m3/h。

本研究调研了浙江省漆包线企业，发现浙江省漆包线企业几乎均采用了三级催化燃烧处理，其中，第一、二级催化燃烧置于烘箱内，第三级催化燃烧置于烘箱外。漆包线企业采用的催化剂多为蜂窝状，催化剂表面涂有钛、钯、铑、铂、铷等贵金属。催化剂启动温度通常为280℃—300℃，可在600℃高温下运行，稳定运行温度为350℃—450℃。

采用三级催化燃烧，VOCs 去除率通常能达到95%以上。以浙江省某漆包线企业生产0.35mm 规格的漆包铜线生产工况为例，采用固含量为36%的绝缘漆，耗漆量约为14kg/h，设置循环风量为1500m3/h，废气收集率按95%计算，依据公式①，估算进口浓度约为8800mg/m3。排气浓度符合浙江省80mg/m3的排放限值要求，依据公式②，测算去除率可高达99%以上。

式中：CI为烘箱进气浓度，mg/m3；CE为排气浓度，mg/m3；M为统计期内的绝缘漆用量，kg/h；C为绝缘漆（含稀释剂）的平均VOCs 含量，%；Q为统计期内的排气量；η为VOCs 废气收集效率，%；θ为VOCs 废气处理效率，%。

1.3 VOCs 废气产排量分析

以某大型漆包线加工企业为例，该企业主要生产漆包铜线，线规为0.06—3mm。漆包线行业以0.6mm为界，将漆包线划分为细微线和常规线[3]。该企业线规同时涵盖了细微线和常规线。该企业漆包线年产量为10.32 万t，绝缘漆（含稀释剂）年耗量为12 500t，平均VOCs 含量约为57.6%。根据公式③，测算VOCs 年产生量为7200t。

式中：G为VOCs 年产生量（进入产品和危险废物的VOCs 量极少，忽略不计），t。

根据绝缘漆供应商提供的产品技术说明书，绝缘漆挥发性有机组分主要包括酚类（甲酚、苯酚）、甲苯、二甲苯及长链烷烃类溶剂油。

企业涂覆段采用封闭罩封闭收集VOCs 废气，烘箱为密闭收集设备，收集率为95%，采用三级催化燃烧，治理设施去除效率按95%估算，根据公式④，测算VOCs 排放量约为702t。

式中：E为统计期内企业的VOCs 排放量，t。

1.4 漆包线行业VOCs 防治存在的问题

（1）源头削减不足，绝缘漆固含量整体较低。漆包线企业采用的绝缘漆固含量为20%—50%。部分企业仍在使用固含量相对较低的绝缘漆，不利于VOCs的源头削减。

（2）废气收集不全面，无组织排放环节未得到有效管控。大部分漆包线生产企业仅对涂覆、固化过程进行了收集。此外，涂漆段采用翻盖式收集罩进行收集，进线端无法真正封闭，加之总体收集风量偏小，造成收集效果不足，漆桶、漆缸、涂料涂覆段周边的VOCs 很容易超过20ppm。

（3）废气初始浓度高，虽多级催化燃烧去除率较高但仍有超标情况发生。

（4）废气中的酚类物质嗅阈值较低，即便达标排放，仍存在臭气问题。

2 漆包线行业VOCs 排放综合管控技术

2.1 提高绝缘漆固含量

应考虑从源头上减排漆包线行业VOCs，推广高固含量的绝缘漆。

本研究对浙江省漆包线企业进行了调研，分析了各种规格下漆包线的适用固含量范围，提出了基于当前绝缘漆研发及应用水平下的固含量限值，常规线宜使用固含量≥40%的绝缘漆，细微线使用的绝缘漆固含量也不应低于30%，具体固含量推荐限值见表1。

表1 最低固含量限值推荐表

2.2 积极探索集中供漆

积极探索集中供漆方式，以代替传统的单桶供漆方式。企业应通过合理部署生产计划，对同一规格绝缘漆产品进行集中供漆。鼓励漆包线企业联合涂料制造厂商，探索调配式集中供漆方式，还可实现对有不同组分比例要求的生产线进行同时供漆。通过集中供漆，可大大减少供漆环节的VOCs 排放点位，减少VOCs 无组织排放。

2.3 推广模具涂漆技术

应加大推广模具涂漆技术，从技术成熟度上看，线规格在0.15mm 及以上的产品，可采用模具涂覆方式生产。相比于传统的毛毡涂漆工艺，模具涂漆工艺不仅在产品性能上具有一定优势，在绝缘漆利用率及VOCs 减排方面也有明显优势。

如表2 所示，分别利用悬浮模具涂覆和毛毡涂覆技术生产线规为0.35mm、漆膜厚度为0.048mm 的漆包线产品，比较分析了两者在生产过程中所用绝缘漆固含量、消耗量的差异。一般来说，在一定程度上降低绝缘漆固含量是有利用减小偏心度，从而提高产品质量的，从测试结果可以看出，模具涂覆方式在固含量提升3%的情况下，生产的漆包线偏心度还要优于毛毡涂覆方式。同时，随着固含量的提升，加之模具涂覆方式较毛毡涂覆方式减小了废毛毡携带损耗，总绝缘漆消耗量减少了10%以上，VOCs 产生量更是减少了近15%。

表2 悬浮模具涂覆与毛毡涂覆运行差异比较

2.4 强化废气收集

提高废气收集率，强化无组织废气收集，做到应收尽收。对易产生VOCs 无组织排放的供漆桶及漆缸等进行封闭围挡收集。对涂覆段进行二次围挡收集，适当提高涂覆、固化废气收集量，建议单机排风量不低于600m3/h。

除上述收集点外，建议增加车间整体换风收集，以整体不少于6 次/h 的换风要求，对车间无组织废气进行收集。企业可通过生产线隔断方式减少收集空间，以减少整体收集风量。

2.5 深化末端治理

提升末端治理水平，进一步提高废气去除效率。对达标存在问题或占标率较高的企业，应进一步提高有组织废气处理效率，可采用沸石转轮吸附浓缩催化燃烧或固定床沸石吸附浓缩催化燃烧治理工艺，对原催化燃烧尾气进行再处理，对于增加的车间无组织废气亦可采用此类工艺进行处理。对于总排放量不大的企业亦可采用一次性活性炭进行吸附处理。

2.6 提升排放监管能力

安装排气筒在线监测设备，提升废气排放监管能力。漆包线每条生产线一般都设有独立的排气筒，小型企业只有几条生产线，但大中型企业则有几十条甚至上百条生产线，生产线的数量决定了排气筒的数量。过多的排气筒会增加企业废气自行检测的成本，也不利于废气排放的监管。2020 年以来，浙江省湖州市在漆包线行业推行了“多管集束+在线监测”一体化控制要求，漆包线企业将多达二十几根的排气筒合并成一个，并安装了非甲烷总烃在线监测设备，实现了对排气筒的实时监管。另外，企业还可配备一些便携式检测设备，日常巡查管理中采用便携式设备，可快速发现无组织排放控制不到位的点位，并及时整改。