清潔生產在海洋平臺建造中的應用

于 淼

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

隨著人類對海洋資源的開發，海洋工程以及海洋環境保護越來越被人們所重視。在《中國制造2025》中，明確提出“綠色制造”“清潔生產”的概念，以及“努力構建高效、清潔、低碳循環的綠色制造體系”的觀點。《清潔生產審核辦法》(國家發改委、環境保護部 第38號令)，《關于深入推進重點行業清潔生產審核工作的通知》(國家發改委、生態環境部辦公廳[2020]27號)，以及DB31/934-2015《上海市船舶工業大氣污染物排放標準》(上海市環境保護局、上海市質量技術監督局)等，都對企業生產提出更嚴格的要求。

清潔生產(Cleaning Production)作為一種新的現代生產模式，是力求通過技術和管理手段，在產品整個生命周期中，降低對環境的不利影響，提高資源利用率和企業社會效益、經濟效益，實現生產與環境保護、資源利用的平衡。

1 清潔生產現狀

海洋平臺建造由于勞動密集，使用資源多，涉及專業多，生產過程中存在一定的污染，包括固體廢料、液體廢料、廢氣以及噪聲污染等。①固體廢料。企業在生產過程中產生的鋼材切割邊角余料、廢焊絲、焊渣、電纜邊余料、廢涂料桶包裝等。②液體廢料。包括沖洗鋼材用水，罐體、管線沖洗試壓用水，生活污水，廢油，涂料廢液等。③廢氣。包括鋼材預處理階段噴砂、打磨時產生的含塵廢氣，涂裝過程中的揮發性有機物(VOCs)，焊接、切割廢氣，以及施工設備的尾氣排放等。由于產生的廢氣數量大，已經成為企業控制的重點。④噪聲。包括鋼材噴砂打磨的噪聲、氣動工具的噪聲、施工機械的噪聲等。這其中的VOCs污染控制是一個難點，近年來涉及VOCs的污染排放標準(GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》、GB 37822-2019《揮發性有機物無組織排放控制標準》)、檢測標準、治理方案(《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》，生態環境部，2019)和管理制度等不斷出臺，企業必須按照要求積極執行。

由于傳統生產工藝等原因，國內企業在上述固體廢料、液體廢料、廢氣處理方面存在一些問題，具體為：①固體廢料。鋼材切割邊角余料數量大，鋼材消耗量大，消耗人工時成本多，同時企業生產伴隨有廢氣的產生，還存在廢棄焊材余料隨意丟棄等現象。②液體廢料。生產、生活廢水處理水平低，應提高處理技術水平，以適應修訂后的排放標準。③廢氣。企業處理手段不能滿足修訂后的環保排放標準，難以做到嚴格控制，存在施工設備尾氣排放不達標等問題。

2 應對技術措施

對于上述污染物的排放，生產企業可采用的應對措施如下。

1)固體廢料。清潔生產應以設計為龍頭，以實現節約資源和環境友好為目的。可以從生產設計階段開始，全過程采用技術手段進行控制。例如：通過Tekla Structures三維建模軟件優化設計，通過運算，在保證結構強度的基礎上，運用凈成型加工理念，進行排版和斷縫，然后抽取桿件，輔助完成出圖放樣。并盡可能使用市場上的定尺鋼材，減少切割、打磨、焊接工作量，減少切割后的邊角余料，降低固體廢料數量，降低切割能耗。同時，在設計階段，采用環保材料，對固體廢料統一收集、集中處理。某平臺生產企業通過設計階段采取措施，減少切割工作量，優化前后固體廢料質量對比見圖1，燃氣消耗量對比見圖2。

圖1 優化前后固體廢料質量對比

圖2 優化前后燃氣消耗量對比

2)液體廢料。采用更新水處理設備的方法，實現生產水回收，減少沖洗用生產水的消耗量。對于生活污水采用更新的生物法水處理技術，將處理后的水用于園林綠化，實現環境友好。對于廢油、廢液采用加強管理措施，嚴格控制用量，定點回收處理。同時，對于涂料的選用，由于企業建立了清潔生產材料供應鏈，通過改進涂裝工藝，使用固體含量高、溶劑毒性低的環保型涂料，降低殘液對環境的危害。

3)廢氣。根據其廢氣組成特點，采用不同的技術措施。

(1)焊接作業產生的廢氣，處理方法為盡量在室內進行焊接，使用固定式空氣凈化器/除塵罩進行焊接煙氣的收集，進行通風凈化處理；對于室外焊接作業的除塵，可以采用移動式點對點的凈化除塵器進行處理。同時，推廣使用高效焊接新技術、新設備，降低廢氣排放，降低能耗。

(2)切割作業的含塵廢氣，可以使用固定式空氣凈化器進行收集，進行通風凈化處理，或使用等離子水下切割代替干式等離子切割，以減少在板材切割作業中產生的煙塵排放。

(3)噴砂作業產生的含有金屬氧化物的廢氣，可以在密閉車間內進行噴砂作業，再將廢氣集中收集，通過旋風除塵、袋式除塵器等方式進行通風凈化處理。廢氣處理系統需配備除濕/加熱一體機。噴砂作業廢氣處理工藝流程示意圖見圖3。

圖3 噴砂作業廢氣處理工藝流程示意圖

因VOCs有揮發性和刺激性，并且有毒性，危害人員健康，噴涂作業特別是對于VOCs的處理是清潔生產中監控的重點。海洋平臺制造企業每年噴涂作業和鋼材預處理過程中產生的VOCs量，通常在80 t左右，企業生產負荷大，急需一種高效、安全、穩定且經濟的治理手段。推薦使用國內目前最先進的沸石轉輪VOCs處理工藝，相比傳統的活性炭處理，它的性能更穩定，VOCs凈化率可以保持在95%以上。由于處理效果低、安全性差，單一活性炭吸附技術、低溫等離子技術、光氧化催化技術已被列為落后技術。推薦使用沸石轉輪+熱氧化技術，它可以把大風量、低濃度的VOCs，經吸附凈化并脫附后，轉換為小風量、高濃度的VOCs，然后對其進行熱氧化處理，并將有機物燃燒釋放的熱量進行再利用。VOCs處理技術特點對比見表1。

表1 VOCs處理技術特點對比

沸石轉輪+熱氧化技術工作原理示意圖見圖4，隨著沸石轉輪的轉動，廢氣經過吸附區被吸附到轉輪小孔上。飽和后的小孔轉入面積較小的脫附區，由小流量熱風反吹，脫附出高濃度的廢氣，進入熱氧化裝置進行燃燒，生成水和二氧化碳，完成凈化過程。

圖4 沸石轉輪+熱氧化技術工作原理示意圖

海洋平臺生產企業根據自身特點，運用岸基供電系統，減少施工船舶靠泊時的廢氣排放。在海洋鋼結構物建造以及裝船過程中，大力推進非滑道建造滾裝船工藝，既提高企業產能，還可以推進一體化/模塊化建造，減少油漆補涂，降低生產成本，保護環境。

3 結束語

在海洋平臺制造行業，引入清潔制造技術，目前僅僅處于起步階段，但這是一種趨勢，也是一種理念，它貫穿于設計、制造、維護運營的全過程，力求實現生產和環境保護的統一。它不僅需要生產人員參加，還需要各方人員建立生產與環境和諧發展的理念，將它運用于設計、建造、研發、管理等多方面。相信隨著技術的進步，清潔制造會得到更好的應用。