漆包線行業VOCs 排放綜合管控技術研究

繆孝平，張秋奕，管政，付超，楊忠平

（1.浙江省生態環境科學設計研究院，杭州 310000；2.浙江省環境污染控制技術研究重點實驗室，杭州 310000；3.浙江物產環保能源股份有限公司，杭州 310000）

揮發性有機物（VOCs）是一種常見的大氣污染物。大部分VOCs 不僅本身具有較強毒性，還是臭氧及PM2.5的重要前體物[1]。近年來，VOCs 污染控制得到了廣泛關注，國家及地方政府均出臺了一系列相關政策與標準[2]。

漆包線是電機、電器、電訊、電子儀表電磁繞組的主要原材料，2017 年我國的漆包線行業產量達到185 萬t[3]，年產量位居世界第一。漆包線生產過程中需大量使用溶劑型涂料——絕緣漆，漆包線行業VOCs 排放具有量大、濃度高、異味重的特點[4，5]。當前漆包線企業普遍采用催化燃燒技術治理生產過程中排放的VOCs 廢氣[5，6]。

1 漆包線行業VOCs 排放特征及治理現狀

1.1 典型生產工藝及VOCs 產排污環節

漆包線采用的導線包含銅線和鋁線，其中又以銅線為主。漆包線生產工序一般由拉絲、退火、涂料涂覆、固化、平順潤滑、收線等環節組成。漆包線生產過程的VOCs 主要來源于涂料、稀釋劑等原輔材料中的有機溶劑組分揮發，因此VOCs 主要來自涂料調配、涂覆、固化過程。典型生產工藝及產排污環節見下圖。

漆包線典型生產工藝及VOCs 產排污環節

（1）涂料調配

涂料和稀釋劑在送至生產線前，需要根據產品需要進行調配，調配一般在密閉空間內進行，使用攪拌機進行混合，期間會散發VOCs 廢氣。目前大部分企業使用的絕緣漆在采購時就已調配好，在使用過程無須另行增加稀釋劑。

（2）涂料涂覆

將調配好的涂料在涂裝室涂覆在基材表面的過程中會產生VOCs。漆包線生產采用浸涂涂覆方式。

（3）固化

漆包線的固化方式主要為熱烘干。在烘干過程中涂覆了絕緣漆的漆包線表面的剩余溶劑會全部揮發，VOCs 產生量一般大于涂料調配、包漆工序。烘干固化工序產生的VOCs 廢氣風量穩定、VOCs 濃度較高。

1.2 VOCs 廢氣收集治理現狀

當前漆包線行業普遍僅對涂覆、固化工序進行VOCs 廢氣的收集處理。漆包機烘箱內一般內置一到兩級催化燃燒處理模塊[5，6]。內置的催化燃燒單元，由于采用了催化燃燒后熱風循環技術，一般控制風量在1500m3/h 左右。經內置催化燃燒后的大部分煙氣攜帶熱量進入烘爐和蒸發區，以補充烘爐加熱能量，另一部分煙氣則排入大氣中，單臺漆包機的排廢風機排風量一般為300—1000m3/h。企業從節能角度考慮，往往會減少最終排廢風量以提高熱利用效率，所以實際上大部分漆包線生產企業的單機排廢風量往往小于500m3/h。

本研究調研了浙江省漆包線企業，發現浙江省漆包線企業幾乎均采用了三級催化燃燒處理，其中，第一、二級催化燃燒置于烘箱內，第三級催化燃燒置于烘箱外。漆包線企業采用的催化劑多為蜂窩狀，催化劑表面涂有鈦、鈀、銠、鉑、銣等貴金屬。催化劑啟動溫度通常為280℃—300℃，可在600℃高溫下運行，穩定運行溫度為350℃—450℃。

采用三級催化燃燒，VOCs 去除率通常能達到95%以上。以浙江省某漆包線企業生產0.35mm 規格的漆包銅線生產工況為例，采用固含量為36%的絕緣漆，耗漆量約為14kg/h，設置循環風量為1500m3/h，廢氣收集率按95%計算，依據公式①，估算進口濃度約為8800mg/m3。排氣濃度符合浙江省80mg/m3的排放限值要求，依據公式②，測算去除率可高達99%以上。

式中：CI為烘箱進氣濃度，mg/m3；CE為排氣濃度，mg/m3；M為統計期內的絕緣漆用量，kg/h；C為絕緣漆（含稀釋劑）的平均VOCs 含量，%；Q為統計期內的排氣量；η為VOCs 廢氣收集效率，%；θ為VOCs 廢氣處理效率，%。

1.3 VOCs 廢氣產排量分析

以某大型漆包線加工企業為例，該企業主要生產漆包銅線，線規為0.06—3mm。漆包線行業以0.6mm為界，將漆包線劃分為細微線和常規線[3]。該企業線規同時涵蓋了細微線和常規線。該企業漆包線年產量為10.32 萬t，絕緣漆（含稀釋劑）年耗量為12 500t，平均VOCs 含量約為57.6%。根據公式③，測算VOCs 年產生量為7200t。

式中：G為VOCs 年產生量（進入產品和危險廢物的VOCs 量極少，忽略不計），t。

根據絕緣漆供應商提供的產品技術說明書，絕緣漆揮發性有機組分主要包括酚類（甲酚、苯酚）、甲苯、二甲苯及長鏈烷烴類溶劑油。

企業涂覆段采用封閉罩封閉收集VOCs 廢氣，烘箱為密閉收集設備，收集率為95%，采用三級催化燃燒，治理設施去除效率按95%估算，根據公式④，測算VOCs 排放量約為702t。

式中：E為統計期內企業的VOCs 排放量，t。

1.4 漆包線行業VOCs 防治存在的問題

（1）源頭削減不足，絕緣漆固含量整體較低。漆包線企業采用的絕緣漆固含量為20%—50%。部分企業仍在使用固含量相對較低的絕緣漆，不利于VOCs的源頭削減。

（2）廢氣收集不全面，無組織排放環節未得到有效管控。大部分漆包線生產企業僅對涂覆、固化過程進行了收集。此外，涂漆段采用翻蓋式收集罩進行收集，進線端無法真正封閉，加之總體收集風量偏小，造成收集效果不足，漆桶、漆缸、涂料涂覆段周邊的VOCs 很容易超過20ppm。

（3）廢氣初始濃度高，雖多級催化燃燒去除率較高但仍有超標情況發生。

（4）廢氣中的酚類物質嗅閾值較低，即便達標排放，仍存在臭氣問題。

2 漆包線行業VOCs 排放綜合管控技術

2.1 提高絕緣漆固含量

應考慮從源頭上減排漆包線行業VOCs，推廣高固含量的絕緣漆。

本研究對浙江省漆包線企業進行了調研，分析了各種規格下漆包線的適用固含量范圍，提出了基于當前絕緣漆研發及應用水平下的固含量限值，常規線宜使用固含量≥40%的絕緣漆，細微線使用的絕緣漆固含量也不應低于30%，具體固含量推薦限值見表1。

表1 最低固含量限值推薦表

2.2 積極探索集中供漆

積極探索集中供漆方式，以代替傳統的單桶供漆方式。企業應通過合理部署生產計劃，對同一規格絕緣漆產品進行集中供漆。鼓勵漆包線企業聯合涂料制造廠商，探索調配式集中供漆方式，還可實現對有不同組分比例要求的生產線進行同時供漆。通過集中供漆，可大大減少供漆環節的VOCs 排放點位，減少VOCs 無組織排放。

2.3 推廣模具涂漆技術

應加大推廣模具涂漆技術，從技術成熟度上看，線規格在0.15mm 及以上的產品，可采用模具涂覆方式生產。相比于傳統的毛氈涂漆工藝，模具涂漆工藝不僅在產品性能上具有一定優勢，在絕緣漆利用率及VOCs 減排方面也有明顯優勢。

如表2 所示，分別利用懸浮模具涂覆和毛氈涂覆技術生產線規為0.35mm、漆膜厚度為0.048mm 的漆包線產品，比較分析了兩者在生產過程中所用絕緣漆固含量、消耗量的差異。一般來說，在一定程度上降低絕緣漆固含量是有利用減小偏心度，從而提高產品質量的，從測試結果可以看出，模具涂覆方式在固含量提升3%的情況下，生產的漆包線偏心度還要優于毛氈涂覆方式。同時，隨著固含量的提升，加之模具涂覆方式較毛氈涂覆方式減小了廢毛氈攜帶損耗，總絕緣漆消耗量減少了10%以上，VOCs 產生量更是減少了近15%。

表2 懸浮模具涂覆與毛氈涂覆運行差異比較

2.4 強化廢氣收集

提高廢氣收集率，強化無組織廢氣收集，做到應收盡收。對易產生VOCs 無組織排放的供漆桶及漆缸等進行封閉圍擋收集。對涂覆段進行二次圍擋收集，適當提高涂覆、固化廢氣收集量，建議單機排風量不低于600m3/h。

除上述收集點外，建議增加車間整體換風收集，以整體不少于6 次/h 的換風要求，對車間無組織廢氣進行收集。企業可通過生產線隔斷方式減少收集空間，以減少整體收集風量。

2.5 深化末端治理

提升末端治理水平，進一步提高廢氣去除效率。對達標存在問題或占標率較高的企業，應進一步提高有組織廢氣處理效率，可采用沸石轉輪吸附濃縮催化燃燒或固定床沸石吸附濃縮催化燃燒治理工藝，對原催化燃燒尾氣進行再處理，對于增加的車間無組織廢氣亦可采用此類工藝進行處理。對于總排放量不大的企業亦可采用一次性活性炭進行吸附處理。

2.6 提升排放監管能力

安裝排氣筒在線監測設備，提升廢氣排放監管能力。漆包線每條生產線一般都設有獨立的排氣筒，小型企業只有幾條生產線，但大中型企業則有幾十條甚至上百條生產線，生產線的數量決定了排氣筒的數量。過多的排氣筒會增加企業廢氣自行檢測的成本，也不利于廢氣排放的監管。2020 年以來，浙江省湖州市在漆包線行業推行了“多管集束+在線監測”一體化控制要求，漆包線企業將多達二十幾根的排氣筒合并成一個，并安裝了非甲烷總烴在線監測設備，實現了對排氣筒的實時監管。另外，企業還可配備一些便攜式檢測設備，日常巡查管理中采用便攜式設備，可快速發現無組織排放控制不到位的點位，并及時整改。

3 結語

通過源頭替代、技術革新、廢氣收集、治理及排放監控等方面實施漆包線行業VOCs 排放綜合管控，對于控制漆包線行業VOCs 排放具有積極作用，能有效減少漆包線行業生產過程中的VOCs 排放，符合“十四五”時期的大氣污染防治要求。