船舶外場涂裝無組織排放現狀與法規分析

劉彩云，張繼果，劉鑫宇

(1.中船重工信息科技有限公司，江蘇 連云港 222000；2.中國船舶重工集團公司第七一六研究所，江蘇 連云港 222000)

現代造船實行殼舾涂一體化建造模式，涂裝作為造船三大支柱環節之一[1]，在修造船中占據重要地位。涂裝能夠美化船舶外觀、繪制船舶標志，還具有防腐、防污、隔熱等作用。總段涂裝、船塢(臺)涂裝、碼頭涂裝又俗稱外場涂裝[2]。船舶外場涂裝作業環境惡劣，施工周期及涂裝質量易受到溫度、濕度、風速等影響。作業中產生的漆霧及揚塵、油漆固化揮發的有機廢物等屬于無組織排放，船舶涂裝的過程中產生的揮發性有機化合物(VOCs)不僅具有毒性[3],在陽光下與氮氧化物發生光化學反應會產生臭氧,進而導致呼吸道病癥,威脅施工人員的安全；粉塵顆粒物等會影響人們的呼吸健康、降低空氣能見度等。明確揮發性有機物的排放標準，重視空氣污染物的治理，才能打贏藍天保衛戰，改善空氣質量。

1 現狀

目前，國內大型船舶企業的噴涂自動化程度相對較高，中小型企業仍然采用刷涂等傳統工藝，會造成空氣污染、危害人員健康安全等問題。邳州市船舶工業園區有30家船舶維修廠，造船廠在舊船維修及造船噴漆過程中產生的廢氣對周圍環境造成影響；吳江市鵬建五金修理場主要從事船舶維修保養，保養噴漆過程的無組織廢氣，污染環境且對周邊居民造成影響。

涂裝專業知識體系薄弱，缺乏涂裝專業人才、人員作業水平參差不齊。目前，僅上海工程技術大學以及江西科技師范大學兩所高校開設了“涂料工程”專業。中國船舶涂裝技術與國外比仍存在涂裝周期長、效率低、成本高等問題。中國一流船廠的涂裝工時消耗率為0.85 h/m，是日本船廠10年前的涂裝工時消耗率(0.25 h/m)的3.4倍；涂裝材料消耗率是日本船廠10年前的1.24倍，其他船廠或平均水平則更低。

國內大型船廠一直不斷改進工藝與技術，旨在實現降本增效。滬東中華造船集團、江南造船集團、大連新船重工、廣船國際等先后實現了TRIBON軟件系統二次開發，實現在計算機上自動完成涂裝生產設計主要文件，加快了作業效率。船舶外場涂裝是造修船的主要污染排放源之一，近幾年，隨著國家對于環境保護的重視，各大船廠進行了工藝改進或漆料篩選，環境污染在一定程度上有所減弱。大連市實行“一廠一策”方法，就企業污染現狀、存在問題、整改措施、完成時限等，嚴格要求重點企業進行整改；上海市針對船舶工業鋼質船舶造修與海洋工程裝備企業或生產設施，就涂裝工藝、綠色造船等方面提出嚴格的治理要求；滬東中華長興造船廠引進滬東重機自主研發的“中船海洋動力—CSOP”VOCs治理技術，實現了滬東中華長興造船廠區排放整體達標的目標；廣船國際進行VOCs治理改造，引入鋼板預處理流水線RTO設備；浦東船廠購置了VOCs減排設備；南通中遠海運川崎船舶工程公司在鋼板預處理車間部署全省首臺RTO蓄熱式高溫氧化裝置，將鋼板除銹、噴漆環節產生的顆粒物、醇類、苯類等有機廢氣經過專業處理，高溫分解為二氧化碳和水。

總體來看，分段涂裝等室內涂裝污染治理結果較理想，由于外場涂裝處于廣闊的開放空間加之受溫度、風速等影響，污染物回收困難、溢散迅速，有機揮發物污染以及粉塵污染等現象嚴重。針對船舶涂裝作業，國內外制定了多項標準/環保法規，了解相關規定、明確大氣污染物排放要求，才能從涂裝工藝、涂料選擇與改進、涂裝設備等多方面入手制定合理的減排措施，改善大氣環境。

2 標準/法規

VOCs治理一直以來都是重污染型企業在大氣污染防治方面的重點和難點之一。國內、國外對環境保護的建設力度不斷加強，出臺了多項政策、標準等。

2.1 國外

2006年12月8日，國際海事組織(IMO)第82屆海上安全委員會通過了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準》，并將其列入《國際海上人命安全公約》，使之成為強制性標準，并且在具體執行時要求更加嚴格。例如要求每個分段大合龍后，涂層的破損率(涂層損壞面積占艙室總面積的比率)不得超過2%。

《美國國家毒性空氣污染物排放標準》要求船舶造修廠每月證明其揮發性有害空氣污染物(VOHAP)的排放符合標準限值要求。根據美國《聯邦公報》和《控制技術指南(CTG)》的內容，梳理了造修船外場涂裝常用涂層的VOHAP限值，如表1所示，表1中“—”表示無相關限值。

表1 造修船外場涂裝常用涂層的VOHAP限值 g/L

美國《替代控制技術文件：造船和修船設施的表面涂層操作》，建議干舷和外表面的水線以上區域采用富鋅涂層或環氧聚酰胺涂層(提供防腐蝕保護)，裝飾及耐久性保護材料采用有機硅改性醇酸面漆、丙烯酸改性醇酸面漆、雙組分環氧樹脂面漆、聚氨酯或丙烯酸面漆。典型的涂料系統是使用2層環氧樹脂和2層有機硅醇酸樹脂，或1層富鋅底漆、3層環氧樹脂和2層有機硅醇酸樹脂；水下船體區域必須能夠抵抗沖擊磨損、電偶腐蝕和氣蝕的破壞，還要防止生物附著。水下區域的腐蝕控制通常包括使用犧牲陽極(鋅或鋁)的陰極保護或外加電流陰極保護系統。美國的弗吉尼亞州、康涅狄格州、路易斯安那州、緬因州、華盛頓州、威斯康星州、加利福尼亞州、安達利福尼亞灣區、南海岸和圣地亞哥縣等州和地區建立有涉及船舶涂層和VOCs排放、船舶的戶外噴砂和PM10排放等的空氣監管法規。

日本為控制VOCs排放，于2006年4月正式實施了《大氣污染防治法》，2007年3月實施了《生活環境保護條例》，明確提出2010年VOCs的排放量要比2000年減少30%。

韓國在2007年頒布了《清潔空氣保護法案》和《清潔空氣保護強制辦法》，進一步加強了對VOCs的管控力度。

泰國于2007年頒布了《國家空氣質量標準》，其中包含了9種VOCs的排放標準[4]。

2.2 國內

我國《大氣污染物排放標準》規定了33種大氣污染物的排放限值，同時規定了執行過程的各種要求。國家生態環境部大氣環境司、法規與標準司組織制訂了《揮發性有機物無組織排放控制標準》,規定了VOCs物料儲存、物料轉移和輸送、工藝過程等無組織排放控制要求以及VOCs無組織排放廢氣收集處理系統要求、企業廠區內及周邊污染監控要求。

上海、北京、山東、陜西、福建、河南、河北等各省市針對工業(船舶)無組織排放相繼發布了管理排放標準。中國各省市工業(船舶)無組織排放限制匯總表見表2，表2中“—”代表無相關限值。

總體來看，船舶外場涂裝作業主要以苯、甲苯、二甲苯、苯系物、非甲烷總烴、顆粒物6種污染物為監測要素。外場涂裝作業因場地廣闊、氣體擴散快速且回收處理困難等原因，多以非甲烷總烴作為主要監測要素。國家標準規定企業廠區監控點處，任意一次非甲烷總烴的測量，其濃度值應小于30 mg/m3；各地市結合自身環保要求，制定了更為嚴格的排放濃度限值，各地市的各類有害氣體濃度值雖各有差異但在國家標準的要求范圍內。顆粒物的測定依據HJ 618-2011進行，企業邊界及周邊VOCs監測按照HJ/T 55的規定執行，揮發性有機物的測定采用HJ 604、HJ 1012規定的方法。明確相關政策與指標要求，才能更好地遵守國家規定、改善環境質量。

表2 中國各省市工業(船舶)無組織排放限制匯總表 mg/m3

3 結束語

我國造船市場份額在國際上高于40%(以載重噸計)，但相較于國外，我國船舶行業的現代化、綠色化程度稍低。改善環境狀況、提高船舶外場涂裝服務水平可以從下幾方面入手。

1)解決污染根源，探索環保涂料。根據船舶各部位的功能需求，采用不同品種涂料。減少重毒、重金屬成分以及涂料的使用，涂料中的顏料也都采用無毒的鋁粉、鋅粉、鐵紅等。研制適用于船舶的淺色、高固體分、無溶劑涂料，降低VOCs排放量。

2)改進涂裝工藝，提高涂裝質量。船舶外板直底施工搭建三防布，能夠減少船舶涂裝對周圍環境的干擾[5]。建立完整的涂裝管理體系以及信息化系統，做到漆料的采購、出入庫、處理的透明化。引進自動攪拌油漆大包裝工藝，減少人員投入以及有毒物質的揮發，從而有效保護環境。采用三相射流作業法、自吸附式爬壁裝置拋丸作業法、超高壓水作業法[6]等拋丸除銹方法，降低粉塵的產生。采用帶有回收裝置的爬壁噴涂機器人等進行涂裝作業，提高作業效率、噴涂質量，減少有毒氣體的排放。

3)加強人才培養，改善工藝能力。船舶涂裝集化工、機械、電器、流體動力、材料、熱力學技術于一體,對作業人員提出了多方位的要求。許多涂裝技術管理員又都是從化工或機械專業逐步轉換過來的[7]。因此要建立完整的涂裝工藝體系，對涂裝技術人員進行系統培訓，使其掌握高技術(如涂裝機器人操作、維修與調整，高技術噴涂工藝，現代化拋丸技術等)、具備專業且全面的知識架構。提高涂裝質量與效率、減少涂料浪費與二次作業，間接減少有害物質排放。

在人員健康、技術發展、環保標準等的要求下，船舶企業需要從重污染、低自動化的傳統制造業轉變為綠色制造業?；诖巴垦b作業的重要地位以及船舶外場涂裝環境治理的緊迫性，本文梳理了船舶涂裝的現狀，進而歸納及對比了國內外大氣污染無組織排放的環保標準/法規，提出了船舶綠色涂裝的優化發展對策。旨在為船舶企業提供涂裝排放限值及要求等方面的參考依據，降低企業發展對環境的影響和危害，從而更好的實現船舶行業的可持續發展。