家具行业有机废气治理推荐工艺及生产线低挥发性涂料改造技术，多图、多原理！- jxcat.com机械猫

家具行业有机废气治理推荐工艺及生产线低挥发性涂料改造技术手册

1 前言

1.1 概述

为了贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》及《深圳市大气环境质量提升计划》（深府办〔2013〕19号），促进深圳市家具行业VOCs气体减排，产业优化升级，为深圳市家具生产企业有机废气的治理和生产线低挥发性涂料改造提供技术方法指引，深圳市人居环境委员会特编制本手册。

本手册结合深圳市家具行业有机废气治理的现状及生产线使用的涂料类型，按照源头控制为主，末端治理为辅的原则，从有机废气的产生源头和末端治理两方面出发，针对深圳市家具行业生产线低挥发性涂料的改造和有机废气治理的工艺提出要求。

本手册可用于相关企业的生产工艺改造、废气治理设施改造和环保绩效评定，将根据技术工艺发展状况适时修订。

1.2 编制依据和原则

1.2.1 编制原则

（1）可持续发展原则。指导、鼓励家具企业实施有机废气治理工艺及生产线低挥发性涂料改造技术，促进社会、经济和环境保护协调发展，走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路；

（2）预防为主原则。源头控制为主，末端治理为辅，积极推进企业进行有机废气的治理工艺及生产线低挥发性涂料改造，实现全行业污染减排和产业升级；

（3）可操作性原则。所推荐的工艺技术体现实用性和经济性特点，使企业通过改造项目，实现环境效益与经济效益“双赢”的目标。

1.2.2 编制依据

[1]《深圳市家具行业清洁生产技术指引》，深圳市环境保护局，2008.4；

[2]《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）；

[3]《广东省地方标准大气污染物排放限值》（DB4427-2001）；

[4]《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》（DB 44/814-2010）；

[5]《深圳市大气环境质量提升计划》（深府办〔2013〕19号），深圳市人民政府办公厅；

[6]《环境标志产品技术要求家具》（HJ/T 303-2006），国家环境保护总局；

[7]《产生挥发性有机物各行业基本情况及其排放控制要求》，广州市环境保护局；

[8]《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》（GB18581-2009）；

[9]《硝基清漆》（HG/T2592-1994），中华人民共和国化学工业部；

[10]《室内装饰装修用溶剂型硝基木器涂料》（GB/T23998-2009）；

[11]《聚氨酯防水涂料》（GB/T19250-2003）；

[12]《溶剂型聚氨酯涂料（双组分）》（HG/T 2454-2006），中华人民共和国化学工业部；

[13]《木器用不饱和聚脂漆》（LY/T1740-2008），国家林业局；

[14]《环境标志产品技术要求水性涂料》（HJ/T 201-2005），国家环境保护总局；

[15]《紫外光（UV）固化木器涂料》（HG/T 3655-2012），中华人民共和国化学工业部。

1.3 适用范围

本手册适用于生产板式家具、实木家具的企业。生产金属家具、塑料家具的企业可参考《机电制造行业有机废气治理推荐工艺及生产线低挥发性涂料及清洗剂改造技术手册》。

板式家具是指以人造板为基本材料，配以各种贴纸或者木皮，经封边、喷漆修饰而制成的家具。

实木家具是指纯实木家具，即指所有材料都是未经再次加工的天然材料，不使用任何人造板制成的家具。

2 污染来源及治理控制要求

2.1 VOCs产排污环节分析

家具生产的VOCs产污节点与排放方式如图1所示。

图1 家具行业 VOCs 产污节点与排放方式

家具行业主要的 VOCs 排放来源包括涂料调配、涂装和干燥过程中涂料的挥发与损失。VOCs的排放量与涂料类型有着密切的关系。

木器涂料（包括家具和室内装饰装修涂料）的主要品种有硝基漆（NC）、聚氨酯涂料（PU）、不饱和聚酯涂料（PE）、氨基酸固化涂料（AC）、紫外光固化涂料（UV）和水性涂料（W）六大类。按涂料的形态分类，硝基漆（NC）和聚氨酯涂料（PU）属于溶剂型涂料（油性漆），不饱和聚酯涂料（PE）属于高固体分涂料（含不挥发分70%以上），氨基酸固化涂料（AC）和紫外光固化涂料（UV）属于无溶剂型涂料。

由于这些涂料性能不同，用途上亦各有侧重，国内以占75%以上的聚氨酯涂料（PU）为绝对优势，硝基漆（NC）为辅。目前家具行业使用的涂料大多数为传统的溶剂型涂料（油性漆）。

溶剂型涂料是以有机溶剂为分散介质而制得的建筑涂料，其VOCs含量一般高于550g/L。《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》（GB18581-2009）规定的溶剂型木器涂料中有害物质限量值见表1。

表1 溶剂型木器涂料中有害物质限量

2.1.1 涂装工艺流程

完整的涂装过程包括涂装、流平、烘干等。家具生产的涂装工艺如图2所示。

图2 涂装工艺流程

（1）涂装

所谓涂装即指对金属和非金属表面覆盖保护层或装饰层。按施工方式，可分为：

（2）流平

工件受漆后，在密闭、清洁的、有一定空气流速的遂道内运行10—15分钟，称为流平。流平的作用是使喷漆后喷在材料表面上的漆滴摊平，并使溶剂挥发一些，以防止在烘烤时漆膜上出现针孔。流平是优质喷漆生产线工艺中的必须环节。

（3）烘干

是指用某种方式去除溶剂保留固体含量的工艺过程。

（4）打磨

人工用砂纸或用打磨机磨擦漆膜表面，使其光滑精致。进行二次涂装。

2.1.2 涂装涂料类型

（1）常见的木器涂料品种介绍

木器涂料的主要品种有硝基漆（NC）、聚氨酯涂料（PU）、不饱和聚酯涂料（PE）、氨基酸固化涂料（AC）、紫外光固化涂料（UV）和水性涂料（W）六大类。

①硝基涂料（NC）

硝基涂料也称消化纤维素涂料（Nitrocellulose即硝酸纤维素，缩写NC）、腊克漆或NC涂料，是以硝化纤维为主体，配合其他合成树脂、颜料、增塑剂、助剂、溶剂、稀释剂等调制而成的单组分涂料，依靠溶剂挥发固化成膜，不需要固化剂。

● 优点

a干燥迅速。一般的油漆干燥时间需经过24小时，而硝基漆只要十几分钟就可干燥，这样就大大节省施工时间，提高工作效率；

b施工简单。硝基涂料是单组份产品，调配时只需加入适量的天那水即可进行喷涂；

c光泽稳定：受环境的影响较小。

● 缺点

a丰满度不够。因硝基涂料的固含量较低，难以形成厚实的漆膜；

b硬度不够。硝基涂料的硬度一般在BH；3、漆膜表面不耐溶剂。

②不饱和聚酯涂料（PE）

不饱和聚酯涂料（Polyester resin，缩写PE）是指主要以不饱和聚酯为主要成膜物质的一类涂料。聚酯涂料是家具涂料中独具特点的种类，由主剂、促进剂（蓝水）、引发剂（白水）三者相互调合发生聚合反应而固化，其交联单体苯乙烯兼有溶剂与成膜物质的双重作用，从而使聚酯成为无溶剂型涂料，成膜时没有溶剂挥发，固体份含量近100%，涂料转化率极高，一次便可形成较厚涂膜。不饱和聚酯涂料具有优异的综合性能，但操作性不佳（调好的油漆活性期很短，必须在25 min用完等）。

● 优点

a具有很好的硬度，可达到3H以上；

b面漆能做出很高的光泽度；

c耐磨、耐酸碱、耐热性好；

d满度很高。

● 缺点

a操作性较为复杂，因需加入引发剂与促进剂才能起到固化作用，引发剂、促进剂的加入量要依据气温、湿度的变化而变化，再则引发剂与促进剂不能同时调入油漆中，否则易引起火灾与爆炸，调配油漆时有严格的要求；

b调好的油漆活性期很短，调好的油漆必须在25分钟之内用完；

c PE面漆目前只有亮光产品，没有亚光产品。

③聚氨酯涂料（PU）

聚氨酯涂料即聚氨基甲酸酯涂料（Polyurethane，缩写PU），它是我国家具用涂料中重要的种类，在目前国内家具市场应用最为广泛。聚氨酯多为双组分涂料，其中一组为多元醇（或其他含羟基的聚合物）、颜料、助剂、溶剂按比例调合而成，另一组为固化剂，由多异氰酸酯和无水溶剂组成，两组按一定比例调合涂饰，在常温下即可发生化学反应而固化，也可用加温的方法加快反应固化速度，适应各种季节环境。

● 优点

a丰满度、硬度、透明度，都有较优秀的表现；

b稳工性能好，产品稳定性较高；

c可以与其它油漆品种配合，做出不同的表现效果，是一款综合性能很优秀的漆种，应用也最为广泛。

● 缺点

a施工性差于NC漆；

b丰满度、硬度差于PE漆。

④酸固化氨基涂料（AC）

氨基漆的主要膜物质由两部分组成：其一是氨基树脂组分，主要有丁醚化三聚氰胺甲醛树脂、甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、丁醚化脲醛树脂等树脂；其二是羟基树脂组分。氨基漆本是烘漆，靠烘烤使漆中树脂交联固化，但木材对高温比较敏感，不适宜高温烘烤，于是采用酸作催化剂的方法，满足室温干燥的条件。

● 优点

a漆膜坚硬耐磨；

b漆膜的耐热、耐水、耐寒性都很高；

c透明度好；

d耐黄变性好。

● 缺点

因漆中含有游离甲醛，对施工者身体伤害较为严重，绝大部分企业已不再使用此类产品。

⑤紫外光固化涂料（UV）

紫外光固化涂料（Ultraviolet Rays，简称UV涂料），又称辐射固化涂料或光敏涂料，是近20年来开发的一种环保节能涂料。它主要由光活性齐聚体、光活性单体、光引发剂等组成，利用紫外线（UV）或电子束（EB）等光源的辐射作用，使液体化学物质快速聚合交联来实现固化。该涂料活性期长，贮运方便，固体分接近100%，且具有无污染、高效率的特点。

● 优点

a为目前最为环保的油漆品种之一；

b固含量极高；

c硬度好，透明度高；

d耐黄变性优良；

e活化期长；

f效率高，涂装成本低（正常是常规涂装成本的一半）是常规涂装效率的数十倍。

● 缺点

a要求设备投入大；

b要有足够量的货源，才能满足其生产所需，连续化的生产才能体现其效率及成本的控制；

c辊涂面漆表现出来的效果略差于PU面漆产品；

d辊涂产品要求被涂件为平面。

⑥水性涂料（W）

凡是用水作溶剂或作分散介质的涂料，都可成为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）三类。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物质，已聚乙烯醇及其改性物为代表，还有水溶性醇酸树脂、水溶性环氧树脂及无机高分子水性树脂等。水稀释性涂料是指在乳化剂的作用下靠机械搅拌使树脂分散在水中配制成的涂料，在施工中可以用水来稀释。水分散性涂料主要是指以合成树脂乳液为成膜物配制的涂料，就是我们经常见到的乳胶漆，家装中的墙面漆及家具漆多属此类。水性涂料因其良好的环保性能，越来越收到人们的欢迎。

● 优点

a为目前最为环保的油漆品种之一；

b施工极为方便；

c施工效率高；

d活化期较长；

e漆膜干燥后，无任何气味。

● 缺点

a漆膜比较薄，丰满度不够；

b硬度不高。

（2）深圳市常见的木器涂料品种介绍

据调查，深圳市家具行业生产中常用的涂料品种以聚氨酯涂料（PU）和紫外光固化涂料（UV）为主，少量硝基涂料（NC）和水性涂料（W）等。其中硝基涂料（NC）和聚氨酯涂料（PU）属于溶剂型涂料（油性漆）。

①溶剂型涂料（油性漆）

溶剂型涂料是以有机溶剂为分散介质而制得的建筑涂料。

● 环境友好型分析

NC/PU使用时需大量用到有机溶剂（稀释剂）稀释后才能使用，有机溶剂的添加比例为80%至120%。聚氨酯涂料（PU）更需加含游离TDI的固化剂，加上NC/PU生产后储存时的有机溶剂，油漆有机溶剂总含量达到60%~85%，其中三苯的含量就直接达到30~50%，还有微量重金属、1%左右的有力TDI和5%左右的毒性增塑剂等，这些有机化学物质均会随着涂装过程和涂装后的漆膜干燥而全部会发于空气中。

● 常见施工方法

喷涂、辊涂、淋涂。

②水性涂料

水性涂料就是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料。

● 环境友好型分析

水性涂料不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离TDI有毒重金属，无毒无刺激气味。以水作溶剂，节省大量资源。涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。

● 施工方法

喷涂、辊涂、淋涂。

③光固化涂料

光固化涂料又称光敏涂料，是以紫外光为涂料固化能源，又称紫外光固化涂料（UV）。与PU、PE、NC等油漆以成膜物质命名方式不同，UV漆是以油漆的固化方式命名的。它是通过机器设备自动喷涂到家具板面上，在紫外光（波长为320-390nm）的炤射下促使引发剂分解，产生自由基，引发树酯反应，瞬间固化成膜。

● 环境友好型分析

UV漆的固含量达到95%以上，使用过程中没有溶剂挥发，所含成分全部固化成膜，对施工操作人员的健康危害及环境的污染都是最低的，且涂料不含甲醛、苯、TDI重金属，是真正的绿色环保产品。

● 常见施工方法：喷涂、辊涂、淋涂。

⑤各类型涂料分析汇总

表2 各涂料分析汇总一览表

2.1.3 涂装施工方法和设备

据调查，深圳市家具行业生产中常用的施工方法以喷涂和辊涂为主，少量淋涂等。

（1）辊涂

辊涂是以转辊作涂料的载体，涂料在转辊表面形成一定厚度的湿膜，然后借助转辊在转动过程中与被涂物接触，将涂料涂敷在被涂物的表面。是种高效的涂装设备，其生产效率是人工喷涂的三倍以上，可以将涂料用挤压方式压进导管，也可将涂料100%回收循环使用和降低50%（针对喷涂而言）以上的涂料成本，但最大的局限就是，只能用于平面涂装，其他形状均无法使用，缺点是辊涂重涂时，如果底层涂膜未干就容易出现咬底现象。

工作原理：均布胶辊与均布钢轮平行靠紧，并匀速向内旋转，中间产生一个V形的空间，油漆就均匀地流在此处，调节均布胶辊与均布钢辊之间的紧密度，就可以控制粘附均布胶辊上的油漆厚度与均匀度；板块由输送带往前匀速推进，与胶辊适当接触，胶辊上的油漆就均匀的转印到板块表面上。

适用类型：用于平面涂装。

设备简介：辊涂是采用自动化连续生产作业，辊涂设备示意图见图3。

图3 辊涂设备示意图

（2）喷涂

通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。常见的类型为人工喷涂、自动喷涂、静电喷涂等。

①人工喷涂

利用喷枪人工进行的一种喷涂方法。人工喷涂的优势在于操作灵活方便，适合小批量型产品的油漆。但是，传统的人工喷漆作业同样有许多不足：

a人工操作油漆浪费严重，损耗大，增加企业生产成本。

b喷涂质量不稳定。由于人工喷涂的方式不一，在喷涂过程中很难保证上漆量的均匀程度和质量的稳定性。

c污染严重。由于没有对漆雾进行处理，严重影响了操作人员的健康，并对环境造成污染。

d生产效率低，不适合大批量的生产。

e人工操作需要大量人工，增加了企业生产成本和管理成本。

工作原理：由空气压缩机产生的压缩空气，经喷枪前部的空气帽喷射出来时，就在与之相连的涂料喷嘴的前部产生了一个比大气压低的低压区。在喷枪口产生的这个压力差就把涂料从涂料贮罐中吸出来，并在压缩空气高速喷射力的作用下，雾化成微粒喷洒在被涂物表面。

图4 喷枪原理示意图

适用类型：各种造型的产品；一般用于平工件外形复杂且有死角的平面涂装或立体涂装。

设备简介：喷枪设备示意图见图5。

图5 喷枪设备示意图

②自动喷涂

利用电器或机械原理（机械手或机器人）自动控制进行的一种喷涂方法。不仅能够节约油漆成本及人工成本，最重要的是能大幅度提高产品质量，并保证产品质量的稳定性，从而能够顺利进行大批量稳定的生产。

工作原理：是代替人手持喷漆枪将涂料分散成雾状喷涂于被涂物表面的一种半自动或全自动涂装设备。

适用类型：适用于平面或板面稍有凹凸的平面涂装

设备简介：往复式自动喷涂设备示意图见图6。

图6 往复式自动喷涂设备示意图

③静电喷涂

静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。

工作原理：涂料经喷嘴雾化后喷出，被雾化的涂料微粒通过枪口的极针或喷盘、喷杯的边缘时因接触而带电，当经过电晕放电所产生的气体电离区时，将再一次增加其表面电荷密度。这些带负电荷的涂料微粒的静电场作用下，向导极性的工件表面运动，并被沉积在工件表面上形成均匀的涂膜。

适用类型：适用于平面或板面稍有凹凸的平面涂装

设备简介：由喷枪、喷杯以及静电喷涂高压电源等组成。图7是一种旋杯式静电喷涂装置示意图。

图7 旋杯式静电喷涂设备示意图

（3）淋涂

物件以一定的速度通过幕状落下的涂料而被涂装。通过式淋涂设备适用于大批量联系生产，生产效率高。

工作原理：系将涂料贮存于高位槽中，通过喷嘴或窄缝从上方淋下，呈帘幕状淋在由传送装置带动的被涂物上，形成均匀涂膜，多余的涂料流回容器，通过泵送到高位槽循环使用。

适用类型：适用于平面或板面稍有凹凸的平面涂装

设备简介：通过式淋涂设备由室体、涂料槽、溶剂槽、喷淋装置、涂料泵和通风防火装置组成，如图8所示。

图8 通过时淋涂设备示意图

（4）各施工方法分析汇总

表3 各施工方法特点一览表

2.2 VOCs治理控制要求

2.2.1控制要求

（1）根据广东省《产生挥发性有机物各行业基本情况及其排放控制要求》，相关内容如下：

①家具的上漆、干燥和黏合工序要在车间内进行，严禁在露天使用涂料、干燥家具、黏合操作，严禁在露天堆放涂料和空的涂料桶；

②车间应具有有机气体收集、净化装置且密闭效果好；

③车间挥发的有机废气需经抽风系统集中抽排。车间应配备良好的通风设备，通风设施每小时换气要达到6次以上，厂区内车间外的空间无明显异味；

④涂料使用后及时封闭容器口（包括空的容器），防止溢散；

⑤上过漆的家具不能在露天存放，要及时入库；

（2）《深圳市大气环境质量提升计划》（深府办〔2013〕19号）中的要求如下：

①现有工业项目使用高挥发性涂料的涂装工序必须密闭作业，涂装生产线有机废气收集率和净化率达到90%以上；

②实施自愿性家具环保标志制度，鼓励企业主动参与；

③水性涂料及紫外光固化涂料等低挥发性涂料使用率达到90%以上，使用溶剂型涂料的家具涂装生产线有机废气收集率和净化率达到90%以上；

（3）《深圳市家具制造企业挥发性有机物污染治理指导意见》要求如下：

①家具制造企业VOC污染控制应以源头控制为主，末端治理为辅，优先考虑改用水性漆或UV漆，对于确实无法进行改造的生产线，要求安装废气处理装置。

②采用活性炭吸附法的工艺必须配备活性炭再生装置，如“活性炭吸附+热空气脱附+催化燃烧”、“活性炭吸附+蒸汽脱附+溶剂回收”等；采用溶剂吸收的工艺不得单纯采用自来水作为吸收剂，必须添加相关药剂以提高溶剂的吸收效率并对吸收饱和后的废液作无害化处理。

③未进行低挥发性改造的生产线必须委托有相关资质的单位设计、安装废气处理设施，处理设施的VOC总去除率应达到90%以上，污染物排放必须稳定达到《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》（DB44/801-2010），且设计方案必须经过技术评估后方能施工。

2.2.2排放标准

目前国家尚未颁布家具行业VOCs的排放标准。

广东省为有效控制珠三角地区VOCs排放，颁布的VOCs排放地方控制标准，综合排放标准1个：《大气污染排放限值》（DB4427-2001）；典型行业排放标准4个：①《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》（DB 44/814-2010）、②《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》（DB44/ 815-2010）、③《表面涂装（汽车制造业）挥发性有机化合排放标准》（DB44/816-2010）、④《制鞋行业挥发性有机化合物排放标准》（DB44/817-2010）。

《家具行业挥发性有机化合物排放标准》（DB 44/814-2010）分别对排气筒VOCs的排放和无组织VOCs的排放作出规定，具体限值分别见表6和表7。

表6 排气筒VOCs的排放限值

表7 排气筒VOCs的排放限值

并对控制VOCs排放的生产工艺和管理提成以下要求：

①家具生产企业所使用的溶剂型涂料应符合GB 18581的规定。

②使用溶剂型涂料，采用喷涂和刷涂生产工艺的家具企业应安装有效的VOCs治理设施，治理设施应达到设计处理效率；治理设施必须按照生产厂家提供方法进行维护，填写维护记录。

③涂料、有机溶剂等原辅材料应储存在密封容器中。废弃的涂料桶、有机溶剂容器桶在移交专门的回收处理机构前，应封盖存储。

④企业经营者应每月记录使用涂料、稀释剂、固化剂、清洗剂等原辅材料的名称、厂家、品牌、型号、购入量、使用量和库存量等资料。

3 有机废气治理推荐工艺

3.1 治理技术

VOCs的治理了技术主要分为两大部分的内容，即回收技术和销毁技术，如图3所示。

图9 VOCs治理技术

目前国内应用于工程实际的处理有机废气的方法主要有：直接燃烧法、催化燃烧法、活性炭吸附法和液体吸收法。

3.1.1 直接燃烧法

（1）原理

直接燃烧法是一种将废气引入燃烧室，直接与火焰接触，将废气中的燃烧成分燃烧分解成无毒无臭的二氧化碳和水蒸气的方法。同时为防止废气中的碳氢化合物不完全燃烧生成一氧化碳，因此废气在燃烧室内，除供给充足氧气并控制温度在600-800℃以外，还应保持停留时间0.5-1.0s。

（2）工艺流程及装置

直接燃烧系统如图10所示，由烧嘴、燃烧室和热交换器组成。该燃烧装置随废气中所含氧气不同而有差异。当废气中含有充足的氧气，能满足燃烧所需的氧气时，不需要补充氧气的装置，反之则需要增设空气补给装置。为使燃烧系统达到最好的效果，要求烧嘴能形成稳定完全燃烧的火焰，废气与火焰充分接触，其燃烧面积应大，燃料的调节范围应广。

图10 直接燃烧系统

（1-烧嘴 2-燃烧室 3-热交换器 4-排气管）

（3）适用范围：处理浓度较高/热值较高、高温度的有机气体。

2.2.2 催化燃烧法

（1）原理

利用催化剂的作用，使有机物废气能在着火点温度以下进行激烈的氧化燃烧，称为催化燃烧法。催化剂表面积大而活泼，可将废气中的氧大量地吸附在自身表面上，使催化剂表面上的氧浓度大为增加，从而大大加速了氧与有机物蒸气分子在催化剂表面上的反应速度并降低反应温度。反应产物一经生成就离开催化剂表面，空出来的表面又立刻吸附氧，如此反复达到加速燃烧反应的目的。

由此可知，催化剂将有机废气吸附到表面并使其活化，在催化剂表面的有机废气氧化反应较直接燃烧法所需能量低，而且反应更迅速。在实际中，希望在较低温度下，处理量较多，因此要求活性高的催化剂，一般以铂、钯等贵重金属作为催化剂。

（2）工艺流程及装置

催化燃烧系统由催化元件、催化燃烧室、热交换器及安全控制装置等部分组成。

其系统主要部件即催化元件，外面由不锈钢制成框架，里面填充表面镀有催化剂的载体，其催化剂一般使用钯、铂等贵重金属。而载体具有各种形状、有网状、球状、柱体及蜂窝状等，其载体材料为镍、铬等热合金及陶瓷等。要求催化剂元件具有机械强度高、气阻小、传热性能好等特点。

催化氧化流程和催化燃烧系统如图11和图12所示。燃烧装置由导管将含有可燃性物质的废气引入预热室，将废气预热至反应起始温度，经预热的有机废气通过催化层使之完全燃烧，氧化燃烧生成无毒无臭的热气体，可进入热交换器和烘干室等作为余热综合回收利用。

图11 催化氧化流程

图12 催化燃烧系统

（1-助燃通风机；2-预热烧嘴；3-燃料供给管54-壳体；5-热交换器；6-催化元件；7-废气分配管；8-废气通风机；9-燃囱；10-净化气排出量）

（3）适用范围：处理常温、大风量、中高浓度、易挥发的有机废气。

2.2.3 活性炭吸附法

（1）原理

当气体分子运动到固体表面时，由于气体分子与固体表面分子之间的相互作用，使气体分子暂时停留在固体表面，气体分子在固体表面浓度增大，这种现象称为气体在固体表面上的吸附。被吸附物质称为吸附质，吸附吸附质的固体物质称为吸附剂。而活性炭吸附法是以活性炭作为吸附剂，将废气中有机物溶剂的蒸气吸附到固相表面进行吸附浓缩，从而达到净化废气的方法。

（2）工艺流程及装置

在工业中，以活性炭处理由喷漆室、烘干室等排出的有机溶剂废气的工艺流程，如图13所示。来自喷漆室和烘干室的废气，经过滤器和冷却器后，除去废气中的漆雾，并降低到所需的温度。由吸收塔下部进入吸收塔，在吸收塔内废气中所含的有害气体，被活性炭吸附，使废气得到净化，净化后干净气体被排放到大气中。

随着吸附时间持续，活性炭的活性逐渐降低，最后失去活性达到饱和状态。此时需要脱附，使活性炭重新具有活性。即通过吸收塔上部通入水蒸气，使活性炭层脱附，经脱附后的活性炭可继续使用。经脱附后的水蒸气和减脱有机溶剂蒸气的混合气体，进入冷凝器，冷却成液体，然后再进入分离器，使溶剂和水分离，回收溶剂。如果水中还含有亲水的醇类、丙酮等，该水需经处理后才能排放。

图13 活性炭吸附法的工艺流程

（1-喷漆室；2-过滤器；3-吸附塔；4-排风机；5-冷凝器；6-废水楷；7-溶剂分离器）

其处理装置主要由预处理设备、吸附设备、后处理设备以及安全控制等设施组成。

①预处理设备

由喷漆室和烘干室出来的废气，在进入吸附塔之前，为提高活性炭的吸附效率并使活性炭正常工作，必须除去废气中所含的漆雾并降低废气温度，通常使用的预处理设备有过滤除尘器和冷却器。

②吸附设备

其作用是以活性炭除去废气中的有害物质，使其净化，并能保持吸附工作连续安全地进行。由吸附塔、脱附装置和安全装置组成。

吸附塔由塔体、活性炭填充层、阻火层及气体分配器等组成。通常使用固定层的吸附塔，其形式有垂直型、圆筒型、多段型和水平型。

在实际应用中，设置吸附塔的数量和选择何种操作方式，由处理风量、处理气体浓度、运转时间等而定。连续使用场合，需设置两个以上的吸附塔，吸附和再生相互交换使用。另外，被处理的气体浓度较低，绝大多数不会超过溶剂爆炸下限的1/10-1/4。一般不会发生爆炸事故。为防止万一，吸附设置阻火器、防爆门等安全装置。

③脱吸（再生）设备

是使活性炭表面所吸附的饱和有机溶剂解附，使活性炭获得再生。保证废气处理连续运转。其结构组成与吸附塔一样。当处理风量小、排气浓度较低的情况，建立脱附设备不经济，可送专门工厂进行再生处理。通常连续运转、风量大、浓度高时可设置两个吸附塔，在现场再生活性炭，即将吸附塔相互交换作为再生塔进行使用。

再生操作将加热气体注入吸附层，并使活性炭加热，使吸附质蒸发、析出，然后活性炭干燥、冷却至活性炭恢复活性状态，通常加热活性炭的气体为水蒸气和非活性气体。活性炭再生方法有：水蒸气、非活性气体、高温烧和减压蒸馏法等。

④后处理装置

在吸附塔之后，其用途是回收有机溶剂，主要由冷却器和分离器等组成。由上述活性炭吸附流程可知，活性炭再生使用是随过热蒸汽加热蒸发出已吸附的有机溶剂，冷却至常温，同水蒸气一同冷凝并收集到分离器中，将水和疏水溶剂分离，从理论上讲，经分馏精制回收溶剂是可能的。但实际上，涂料的溶剂是多品种的、复杂的混合体系，回收的溶剂只可用来作为洗涤用溶剂等。当分离槽中分离含醇类、酮类等亲水性溶剂多时，其废水必须处理。

（3）适用范围：处理大风量、低浓度、低湿度、低粘度的有机废气。

2.2.4 液体吸收法

（1）基本原理

液体吸收法是采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，利用废气中各种组分在吸收剂中溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。在VOCs 的处理中，利用废气中的有机化合物能与大部分油类物质互溶的特点，常用高沸点、低蒸气压的油类等有机溶剂作为吸收剂。吸收过程按其机理可分为物理吸收和化学吸收。

VOCs 的吸收通常为物理吸收，根据有机物相似相溶原理，常采用沸点较高、蒸汽压较低的柴油、煤油作为溶剂，使VOCs 从气相转移到液相中，然后对吸收液进行解吸处理，回收其中的有机化合物，同时使溶剂得以再生。对一些水溶性较高的化合物，也可以使用水作为吸收剂，吸收液进行精馏以回收有机溶剂。

表8例举了常用的吸收剂。

表8 典型常用的吸收剂

（2）工艺流程及装置

在国内外生产实际中，已有用水作为吸收剂，处理水溶性涂料，排出主要成分为亲水性溶剂的实例，其流程如图14所示。

吸收工艺过程中废气由塔底进入塔内，作为吸收剂的水，从吸收塔上部进入并被分散。在气体由下而上和液体从上至下的接触过程中，在相界膜巾，废气中有害溶剂气体被水吸收，使废气得到净化。净化后气体由吸塔上部排出，而含有废气的水，由塔底排出并流入水槽。需对产生的废水作第二次处理。

图14 用水吸收亲水性喷漆废气流程

（3）适用范围：处理成分单一、中低风量的有机气体。

2.2.5 各治理方法分析汇总

表9 各VOCs废气治理技术分析汇总

3.2 治理现状

目前深圳市家具行业VOCs 废气治理基本还局限于漆雾的治理，只有少数企业对去除漆雾以后的废气中的VOCs 进行了吸附治理。

对于家具喷涂工艺产生的漆雾颗粒物和木质粉尘主要是采用水帘柜过滤进行治理，其中VOCs总去除效率仅为10%~15%。在水帘柜之后采用水吸收塔，加入部分絮凝剂后可进一步提高漆雾净化效率，同时可以去除部分 VOCs，但 VOCs 的净化效率不超过30%。吸收塔产生的废液进入企业的废水处理系统处理。

少数企业对去除漆雾以后的废气中的VOCs 进行了吸附治理。吸附材料为活性炭，饱和的活性炭没有进行再生。造成资源的严重浪费。

对VOCs 采用活性炭吸附回收装置，利用水蒸气对活性炭再生，以回收废气中的有机溶剂；或采用活性炭吸附浓缩- 催化燃烧治理装置，利用热风对活性炭进行再生。在目前家具行业的一些治理案例中，活性炭吸附装置的运行情况很差，运行率很低，主要原因是漆雾预处理不彻底，从而造成活性炭吸附器失效。

极少数企业采取低温等离子体技术治理家具行业的喷涂废气，设备简单，管理方便，投资和运行费用都较低，虽然净化效率不高，但经过多级净化后也可以达标排放。

家具行业VOCs排放特征及已有的治理技术见表10所示。

表10 家具制造行业VOCs排放特征及已有的治理技术

3.3 推荐工艺

涂装过程使用的涂料品种繁多，溶剂种类各不相同，施工中所释放出的溶剂种类成分复杂，但总体上均属有机废气污染物，主要有苯、甲苯、二甲苯、和醋酸丁脂等。家具喷涂车间产生的有机废气具有大流量、低浓度等特点。针对家具行业有机废气的特点，推荐下列3种VOCs治理工艺。

3.3.1 吸附-催化燃烧法

该法集成了吸附法和催化燃烧法，是应用新型活性炭（多为蜂窝炭或纤维炭）吸附浓缩低浓度的有机废气，吸附接近饱和后引入热空气加热活性炭，使有机废气脱附出来进入催化燃烧床进行无焰燃烧净化处理，热气体在系统中循环使用或增设二级换热器进行热能回收。

（1）治理工艺特点及选择缘由

家具行业有机废气主要产生于面漆喷涂和干燥环节，主要污染物为漆雾、甲苯、二甲苯等，排放特点为排放浓度高，湿度大，风量大，非稳态排放。

对于大流量、低浓度的有机废气，燃烧或催化燃烧处理费用太高，不经济。利用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用很小流量的热空气来脱附，这样可使VOCs富集10-15倍，大大地减少了处理废气的体积，使后处理设备的规模也大幅度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧装置中，利用催化燃烧处理较高浓度的特点来消除VOCs。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器来预热进入炭吸附床的脱附气，降低系统的能量需要量。该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的特点，又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势。目前该技术已用于喷涂排放大流量、低浓度有机废气的治理。

（2）实际应用案列

深圳某家具厂主要生产板式家具，年产量约6000套，有机废气主要来源于其PU涂料手工/自动涂装线，该厂于2012年采用吸附催化燃烧法治理有机废气。

该处理系统设计废气风量为 10 万 m3/h，选用一套规格为JY-1000PC 型的净化设施。设计进气浓度为 200 mg/m3，烟囱排放高度≥30 米，净化效率≥94%，设计净化后废气排放浓度及排放速率达到广东省《大气污染物排放限值》（DB44/27-2001）及《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》（DB44/814-2010）的要求。工艺流程如下所示：

图15 废气净化系统工艺流程简图

①预处理

干湿复合过滤器主要分为雾化洗涤区、液膜洗涤区、脱水除雾区、网板过滤区。雾化洗涤区布有多组雾化喷头，喷射面覆盖整个过滤截面，喷射液滴较小和杂质的接触性能好,起预过滤作用去除效果好，去除杂质的同时对后续的液膜洗涤区也起了补充布水的作用；液膜洗涤区内装多种组合填料，设备从底部和正面进行布水，使填料表面形成多道均匀的液膜，大部分粉尘、易固化物在多次通过液膜的过程中被去除，和一般的水洗装置相比该设备形成的水洗层更多，粉尘、易固化物更易去除，起到高效过滤的作用,而后废气再经过滤器中段的脱水除雾区去除体积较大的液滴或水雾，再进入后段的网板过滤区，通过阻截方式进一步去除剩余的少量粉尘、易固化物、水雾等，此后有机废气被引入固定吸附床。大部分粉尘、易固化物在雾化洗涤区和液膜洗涤区去除后，大大降低了网板过滤区的负荷，过滤网板可长时间不需更换，设备粉尘、漆雾总净化效率高 98%以上。

②吸附

去除漆雾、尘杂后的废气，经过合理的布风，使其均匀地通过固定吸附床内的活性炭层的过流断面，在一定的停留时间，由于活性炭表面与有机废气分子间相互引力的作用产生物理吸附，从而将废气中的有机成份吸附在活性炭的表面积，从而使废气得到净化，净化后的洁净气体通过风机及烟囱达标排放；每套装置设三台吸附床，即废气从两台吸附床经过，另一台处于脱附再生阶段或备用阶段，从而使吸附过程可连续进行，不影响车间生产。

③脱附--催化燃烧

反应方程式如下：

达到饱和状态的吸附床应停止吸附，通过阀门切换进入脱附状态，过程如下：启动脱附风机、开启相应阀门和远红外电加热器，对催化燃烧床内部的催化剂进行预热，同时产生一定量的热空气，当床层温度达到设定值时将热空气送入吸附床，活性炭受热解吸出高浓度的有机气体，经脱附风机引入催化燃烧床，在贵金属催化剂的作用下于一个较低的温度进行无焰催化燃烧，将有机成分转化为无毒、无害的 CO2和 H2O，同时释放出大量的热量，可维持催化燃烧所需的起燃温度，使废气燃烧过程基本不需外加的能耗（电能），并将部分热量回用于吸附床内活性炭的解吸再生，从而大大降低了能耗。

当燃烧废气浓度较高、反应温度较高时，混流风机自动开启，补充新鲜的冷空气以降低温度、确保催化燃烧床安全、高效运行。

该套处理设施投资估算表如下所示：

注：生产18h/d，300d/a；电费0.6元/kwh；水费2.2元/吨；风机、水泵实际功率按0.80 计；主风机、循环水泵连续工作；脱附系统按180 次/a，每次8h计；排污泵每周运行一次1h。

3.3.2 低温等离子体法

低温等离子体净化技术是近年来发展起来的废气治理新技术。等离子体被称为物质的第4种形态，由电子、离子、自由基和中性粒子组成。低温等离子体有机气体净化就是利用介质放电所产生的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的异味气体分子，去激活、电离、裂解废气中的各种成分，通过氧化等一系列复杂的化学反应，打开污染物分子内部的化学键，使复杂的大分子污染物转变为一些小分子的安全物质（如二氧化碳和水），或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质。

（1）原理

对于有机物在低温等离子体中的氧化降解机理，反应主要有以下几个过程：

①是低温等离子体中的高能电子与气体分子、原子发生非弹性碰撞，将能量转换成基态分子、原子的内能，发生激发、离解和电离等一系列过程，使气体处于活化状态；

②在碰撞过程中产生了大量的O、OH、HO2等自由基和活性粒子及氧化性极强的O3，这些活性物种很容易与处于活化状态的气体发生化学反应。

③O、OH、HO2与有机物分子、破碎的有机物分子基团、等发生一系列反应，有机物分子最终能被氧化降解为CO、CO2和H2O。

（2）工艺流程及装置

图16 低温等离子体法工艺流程及装置简图

（3）治理工艺特点及选择缘由

①由于等离子体反应器几乎没有阻力，系统的动力消耗非常低。

②装置简单，反应器为模块式结构，造价低，并且容易进行搬迁和安装。

③由于不需要任何的预热时间，所以该装置可以即时开启与关闭。

④所占空间比现有的其他技术更小。

⑤抗颗粒物干扰能力强，便于维护。

⑥使用便利，设计时可以根据风量变化以及现场条件进行调节。

⑦不产生副产物。

⑧尤其适于处理有气味及低浓度大风量的气体。

3.3.3 （复合）液态吸收法

（1）工艺原理

针对有机废气成分复杂含有粘性污染物（颗粒物）较多、和许多成分未知的物质，风量大的特点，采用高效吸收塔进行处理，在同一吸收塔内集传质、除尘及除雾功能于一体，可同时高效去除颗粒物、多种有机废气污染物及脱水除雾。

（2）工艺流程及装置

图17 复合液态吸收法工艺流程

图18 高效吸收塔系统

（3）治理工艺特点及选择缘由

①同时高效去除颗粒物、多种有机废气污染物及脱水除雾，净化效率为85%~90%。

②工艺流程简单、设备紧凑、运行可靠等优点

③整套系统技术集成和操作优化，使投资、运行费用低、效率高。

4 生产线低挥发性涂料改造技术

家具制造行业低挥发性涂料改造内容包括涂料替代、设备工艺改造，同时应对生产关键环节进行过程控制。

4.1 环保涂料

4.1.1 水性涂料

水性木器涂料，其用水稀释、安全不燃烧，在绿色环保性能上具有绝对优势而备受关注。水性涂料这两年也快速发展，特别是工厂里一些自动喷涂、干燥等流水线的普及，以及在水性原材料、配方上的慢慢成熟，水性涂料已经在快速地取代传统的涂料。

（1）优点分析：

水性木器涂料普通价格偏高，但转换效率较高，原料浪费减少。一些家具厂不仅原料转型，涂装线也转型了，改变了原来的涂装方式，这样大大减少了涂料用量，减少有机溶剂用量60%～70%。同时也节约了大量的石油资源。更重要的是，减少生产、运输、使用及使用后对环境的危害。

使用水性漆，一是降低了消防成本和安全隐患，二是降低了涂装工职业病的成本，三是水性漆的涂装工比油性漆涂装工人工成本会更低，四是涂装工用水性漆后不会像喷涂油漆一样感到疲劳、食欲不振等，而有效提高员工生产效率。总的来说，使用水性涂料的涂装成本和使用聚氨酯涂料（PU）的涂装成本差不多。

（2）存在问题：

a乳液粒子较粗，成膜后的涂层丰满度不足，装饰效果差。

b硬度较低，有的水性涂料的硬度虽能达到2H，甚至超过2H，但复涂时涂膜易开裂，不符合使用要求。

c含固量较低，涂装道数较多，费工时。

d 在现阶段水性漆品牌众多、产品价格与成本表里不一、产品品质千差万别、产品性能差异大，操作性繁简难同的大环境下，必须对水性漆品牌与产品的选择格外认真，还应重视：水性漆适用的基材、水性漆的涂装效果和水性漆的涂装部位等问题。

（3）施工注意事项：

a稀释用水最好为纯净水，自来水需用过滤器过滤。

b喷枪喷嘴φ1.5，气压6-8帕。

c水性漆过滤使用尼龙过滤网。

d在温度≥10℃、湿度≤85%的条件下使用，否则需要调节温度、湿度。最适宜施工环境是温度20~30℃，湿度55%~75%。

e水性漆产品请储存于阴凉处，避免阳光直晒。

f双组分产品夏季使用时，最好使产品温度处于25℃以内。

g涂装底漆后的木器产品，如需堆高式叠放，需要用纸箱边角料予以隔开。

h涂装水性漆的漆膜，建议使用干砂纸打磨。

i无纺布适合水性漆膜的包装，建议使用无纺布包装。

j不同类型水性涂料的底、面漆配套使用时，事先应做好配套试验，以免出现由于配套不良而产生底漆溶胀、脱落的现象。

k施工时用水兑稀应适量，用水超量易出现黏度降低，含固量减少，涂装时出现流挂、失光、丰满度差等弊病，有的水性乳液可能会因加水过量破坏乳化而出现分层。

4.1.2 光固化涂料

光固化涂料以紫外光固化技术为基础，实现快干、环保和节能，减少污染排放。生产工艺类似于一般溶剂型涂料，原料主要由光敏树脂、光引发剂和活性稀释剂组成。

随着紫外光固化涂料的迅猛发展，其自身的一些弊端日益暴露出来：如反应性稀释单体及其他多官能丙烯酸酯（MFAs）等含有挥发性有机化合物（VOCs）组分，对环境及人体健康有一定的损害；有些光引发剂的分解产物不符合环保要求，带来卫生、安全隐患并影响固化膜的使用性能。所以 ,UV 光固化涂料技术的总的发展趋势是以水代替反应性稀释剂。水性光固化涂料继承和发展了传统 UV 固化技术和水性涂料技术的许多优点。

光固化水性涂料的特点与传统溶剂型UV固化涂料技术相比，光固化水性涂料主要有如下优点：

a不必借助活性稀释单体来调节黏度，可解决VOCs及毒性、刺激性的问题；

b可以配制成黏度较低的体系，可用水或增稠剂、流变助剂等调节涂料的黏度和控制流变性能，便于喷涂、幕涂、淋涂等多种涂装工艺；

c以水为稀释剂可降低固化膜的收缩率，有利于提高固化膜对底材的黏附性，可用于非吸收性底材如塑料的涂布；

d易于得到光固化前的无黏性干膜，保证固化膜的光洁度，简化了防尘操作；且固化前涂层已可指触、可堆放和修理，干膜的机械刮伤也易于修补；

e可得到超薄型固化膜；

f涂装设备、容器、工具等易于用水清洗；

g具有阻燃性，大大降低了火灾的危险；

h水性光固化涂料由于其体系的黏度与预聚物的相对分子质量无关（只与固含量有关），且不必加入低分子的活性稀释剂，从而解决了传统光固化涂料不能兼顾硬度和柔韧性的问题。

（1）优点分析：

无溶剂，高固体，基本无公害。光固化涂料的组成中部使用惰性有机溶剂，其组分中的活性稀释剂95%以上能固化成膜，属无溶剂类的涂料体系，因此其涂料利用率高。从而减少了原材料的消耗，有效的降低了经济成本。在生产、运输、使用及使用后对环境的危害大大减少，节能环保，同时也节约了大量资源。

光固化装置紧凑，流水线生产，加工速度快，生产效率高，涂料经紫外线照射后可在短则半分钟，长则3~5min内固化成膜。

光固化涂料不论从节能减排还是生产效率来看，都是值得推广的。光固化涂料的喷涂需要专业的设备和较大的场地。

（2）存在问题：

能源利用率较低。虽然光固化涂料在紫外线找上下可以在短时间内快速固化成膜，但从紫外灯中释放出来的紫外线一般约只有70%被利用，其他的可见光和红外线就无法利用，因此，其能源利用率还比较低。

光固化涂料目前仅能用于平面板件上，如果板件上有凹槽或浮雕，都会影响辐射波到涂层表面的长度，使得固化时间不等。

透明涂装时，对有机染料有选择性。在进行透明涂装时，有的透明着色染料不耐紫外线照射，特别是红色染料，会经紫外线照射后褪色，因此使用于光固化透明涂装的有机染料应选择能耐紫外线照射的品种。

水性光固化涂料体系中存在水，光固化前，大多需进行干燥除水，导致能耗增加，也使生产时间延长，生产效率下降。

水性光固化涂料体系的稳定性较差，对pH较为敏感；

③水的凝固点（0 ℃）较高，水性光固化涂料在运输和贮存过程中需添加防冻剂；水性体系容易滋生霉菌，水性光固化涂料需用防霉剂，使配方复杂化。

4.2 改造设备和工艺

对于家具企业，如果决定更换涂料产品，首先必须要换的是涂装生产线。根据涂料的种类，可分为水性涂料设备改造和光固化涂料设备改造。

4.2.1水性涂料设备改造

水性木器涂料其涂装工艺，使用工具和设备与溶剂型木器涂料基本相同，现仅就水性涂料涂装中一些特殊要求分别说明。

水性涂料一般采用辊涂和喷涂的施工方式，如果从设备改造的角度看，因采用水性涂料而带来的涂装线改装成本会比购置新的水性涂料生产线成本少的多。但是采用水性涂料生产线在对人力的依赖与采用PE、PU、NC没什么大的区别。

（1）辊涂

水性漆的高固含、高流平和低挥发（挥发水）、湿碰湿不咬底的特点特性，调整黏度后的水性漆比油性漆更适合辊涂施工。通过对滚筒的改进或辊涂方式的改变，加上特制的辊涂专用水性树脂和水性漆产品，可以把水性漆的辊涂涂膜品质接近喷涂的效果。

水性漆辊涂工艺的优点：

①节约60%的人力，并对操作人员的技术要求不高。

②节约60%（水性漆挥发水）以上的水性漆材料，并对环境做到“零”污染。

③涂膜均匀稳定，着色均匀一致。

（2）人工喷涂

由于水性漆的易分散、高固含、高流平等特点，喷涂水性漆的压力最好为6帕左右，一般采取一枪均匀喷湿成膜，而拒绝十字喷涂（易形成波浪膜）。此外，水性漆也共享油漆喷涂设备、工具的改进成功，如采取可将材料浪费率降低至30%（普通喷抢是60~70%）的高气流低气压喷枪，并且水性漆比油漆更加好用。

结合水性漆树脂见水不干燥的特性，水性漆喷涂的水帘柜将会改进成可回收喷涂水帘柜，即将喷涂时产生的水性漆漆雾，利用吸纳远离，将其回收加以循环使用。可将材料浪费率将至15%左右。

（3）自动喷涂

水性漆100%可以共享喷涂设备，其不燃不抱的特点更适合该喷涂工艺，回收更容易，浪费也更低。

（4）静电喷涂

水性漆如果采用自动喷涂设备，则需要对静电喷涂设备予以更换，即改变带点方式和绝缘效果即可，更换投入约为2.5~7.5万元不等，印质量与效果而异，油漆所具有的优势，水性漆均可保留，水性漆更易带电的特性，是水性漆静电喷涂的优势，其不燃不爆的特点也更适合该涂装工艺，天气湿度的影响也更小。

（5）烘干设备

对于水性漆干燥，原有家具企业的加热干燥方式对于水性漆来说，也基本可以使用，但如果需要更好的干燥效果，可以改成辐射型节能红外线干燥器，实现2分钟表干和6~10分钟实干的效果，这将一次性彻底解决水性漆的干燥问题，实现比油性漆快3~5倍的干燥效率，同时获得比自然干燥更加好的涂膜质量。

（6）水性漆涂装生产线及其设备的改造案例

家具企业要想成功应用水性漆，最好能依据水性漆的特色特点，对设备设施和工具、耗材等方面予以相应的升级改造或优化置换，以便获得更高的生产效率、减低成本和提高涂膜质量等。下面举例介绍4种涂装生产线的改造升级或优化置换方向。

①吊线静电涂装系统

● 生产工序的普遍状况

● 涂装改造

说明：

a涂装过程：{静电涂装—烘干—打磨}/度，这是每一度（道/遍）的完整流程。

b应用范围：小工件、小异性件、小板件和线条等类型的产品特别适合静电涂装，当产品类型符合该应用范围，不高的投资成本，非常值得对涂装生产线的置换升级。

c涂装线建设方案：

以最复杂产品的涂装工艺需求，根据涂装度数（道/遍）及产能设计需求，建设多少个每一度的完整流程，可以将各个完整流程独立运行，也可连在一起整体运行。

吊线主要是利用生产车间的空间，尽量少占用地面空间，以最大化降低建筑硬件成本。

d成本节约估算：

这是几乎全自动的涂装生产系统，按照静电涂装线3M/分钟的线速，安装双喷涂头，2M长的窄幅板件产品，两面同时喷涂的效果，布置1个调机设计员和1个涂装工，喷涂效率可达8m2/分钟，每一度涂装流程的具体体现如下：

减少6个专业涂装工和至少4个装卸拉运成列货架工人，共十人。

起码节约30%的直接涂料成本。

高效的生产效率和空中的建设方式，既节约生产生产又节约车间占地。

减少管理成本和其他综合成本。

● 烘干改造

说明：

a原结构：一般采用传统热能烘干，时间40分钟或以上，按线速3M/分钟，占线长为120M。

b优化结构：采用红外线直接辐射和循环利用红外线热能的混合烘干方式，时间8分钟，按线速3M/分钟，占用线长为24M。

c优化效果：省下100M吊线所占用的空间和提前30分钟的下线速度。

d进一步节约综合成本。

②自动地盘线涂装系统

● 生产工序的普遍状况

● 改造（主要是烘干改造）

说明：

a涂装过程：{人工喷涂—烘干—打磨}/度，这是每一度（道/遍）的完整流程。

b应用范围：不论是整装产品，还是KD结构的板件产品，以及产品的大小怪异，各个类型的产品均使用，投资成本不高，非常值得对涂装生产线的置换升级。

c涂装线建设方案：

吊线主要是利用生产车间的空间，尽量少占用地面空间，以最大化降低建筑硬件成本。

d成本节约估算：

这是几乎全自动的涂装生产系统，最为明显的成本节约是装卸、拉运本成品和成品的人力，以及装卸、拉运过程中因产品损伤而导致的其他费用，当然会减少管理成本和其他综合成本等。

③简易涂装系统

● 涂装工序现状

● 改造（主要是烘干改造）

④辊涂涂装系统

● 涂装工序现状

● 涂装改造

● 烘干改造

小结：

以上改造方案和相关数据仅供参考，烘干改造将依据产品结构和产能等特殊性而差异很大，对红外线发出的大量热能予以循环利用，也必须充分实现，以有效减少电量消耗，同事红外线波长也有限定要求，不能随便购买和安装，否则红外线烘干效果会大打泽口，更甚的会引起基材的变形等副作用。

综上所述，不管涂装生产线是静电涂装吊线、自动底盘线、辊涂线，还是最传统的简易的涂装线，略作改换，水性漆就可共享原油性漆的设施设备，并得以成功操作使用，如果灵活用好红外线辐射烘干设备的快速干燥特点和成熟优质水性漆近似硝基漆的干燥性能，更可以有效提高生产效率和节约大量的生产场地，最直接的表现就是对涂装生产系统的优化升级和节约更多的生产成本。

4.2.2光固化涂料设备改造

UV 光固化涂装设备除固化设备外，其它与传统涂料没有什么区别，常规的喷涂、辊涂、淋涂等设备都可以采用。

光固化设备中主要是光源、高压汞灯和含卤素汞灯，其次是传送、通风装置，我国很多大中型灯源企业都能进行大批量生产。

因此涂装行业改用光固化涂料，技术改造费用不大。其中，光固化水性涂料设备改造如下：

光固化水性涂料的干燥固化机理及过程如图19所示，首先是物理烘干，然后是UV固化，UV固化后得到高交联度的涂膜，涂装过程结束，产品就可堆叠打包。涂装效率很高，整个过程在半个小时内就可完成。

图19 光固化水性涂料的干燥固化机理及过程

● 烘干改造方案推荐工艺有2种，具体为：

（1）冷红外流平+干燥塔干燥+UV固化

目前比较成熟和理想的是“冷红外流平+干燥塔干燥+UV固化”的流水线，该流水线投资较大，目前国内少数一些有实力的家具企业都上有这样的设备，这种流水线相对来说干燥比较理想，而且涂膜的流平、表观也能达到很好的状态。整个涂装过程一般在20～30 min，效率很高，具体流程如下：

图20 “冷红外流平+干燥塔干燥+UV固化”干燥流程图

（2）红外+热风

对于一些不想有大投资的企业，也可以使用“红外+热风”的干燥通道的流水线，实现高效率生产，具体为：

图21 “红外+热风”干燥流程图

该工艺中流水线的速度受红外热风通道的长度影响；此外这种干燥方式相对比较剧烈，一般把红外加热分几段，逐级升温，这样避免加热过急，容易使涂膜表面产生缺陷。对于一些表面效果要求不高的部件，比如柜体内侧板等，这种工艺是可行的，这种涂装效率也很高。

设备使用注意事项：

（1）注意水银灯管和机械运转情况。生产操作时，注意紫外线灯管的运行状况是关键，灯管组中有灯管顺坏或电压过低时，所发生的紫外线就少，涂膜就不干，发黏，而当传动机械发生故障又不及时关闭紫外灯管时，则经受过量光照的膜面就易出现烧焦或变脆。

（2）注意紫外灯管冷却。在接通灯管电源以前应先开通灯管冷却水，是关键的操作步骤，灯管通水以后可控制灯管温度在60℃以下，还可以防止紫外灯管内的臭氧产生。

（3）注意通风换气。在紫外灯的照射下，光固化生产线中的温度会很快上升，这时光固化涂料组成中的活性稀释剂就会很快挥发，同时也可能有臭氧产生，污染环境。

（4）注意防火。若采用集光型紫外线反射板，由于热量集中，容易使被照射的模板温度急剧上升，这时就很容易引起燃烧，因此生产现场必须注意防火，并备有必要的消防器材。

（5）注意紫外线泄漏。在设计、制造光固化生产设备时，必须考虑将紫外线的泄漏降至最低，使用时也不能随意开启紫外线屏蔽罩。

4.2.3 工艺装备标准化

工艺装备是家具企业产品生产过程中为了实现工艺要求所需要的各种辅助设备，专用工具和附加装置的总称。对组成工艺装备的刀具、量具、夹具、模具和辅助工具及其通用零部件进行的标准化，称为工艺装备标准化。它是对工艺装备最大限度地压缩品种规格，扩大通用程度，提高设计和使用继承性，以最少的工装、最快的速度、最低的制造成本满足绿色新产品制造的需要而进行的标准化活动，也是家具产品生产过程“绿色化”控制中的一种必要手段。工艺装备标准化主要内容包括：

（1）提高工艺装备的继承性和通用性；

（2）尽量采用标准化的工艺装备，减少非标准工艺装备数量，以节约工艺装备设计工时，缩短生产技术准备周期；

（3）提高工艺装备零部件的通用化、标准化系数。如利用32mm系统理论，将板式家具某些零部件和外购零部件进行标准化设计，确定标准板件，并采用编码技术对它们进行标准化管理；

（4）压缩、简化工艺装备的品种规格，在满足生产需要的前提下，尽量推广成组工艺技术，广泛应用工艺装备组合化；

（5）扩大工艺装备的应用范围，使其能多次重复使用，提高工艺装备的使用价值；

（6）进行工艺装备原材料的标准化，合理压缩用材品种、规格。

4.3.3 工艺设备自动化

在进行涂装过程，涂漆面积、涂层厚度、涂料品种、涂装工艺等都会对排放量造成影响，关键是涂装工艺，直接影响涂料利用率，影响喷涂废气污染物的排放。喷涂工艺的差别会影响物料的利用率和污染物的排放量，目前工业生产中采用的喷涂工艺主要包括人工涂装和机械涂装2种方式。

人工涂装效率低、漆膜质量不高，主要应用于小规模产品的表面装饰，机械涂装效率高、漆膜质量较高。因此，生产线的设计尽可能的自动化，少用人工或不用人工。

4.3.4 工艺设备设计要点

（1）喷漆房的设计

喷漆室的设计和自动化程度对涂料的利用率有影响，空气通过送风系统均压后，经过滤进入喷漆室，形成均匀一致的风速。对工件而言，为避免紊流及提高涂料的利用率，不需要太大的风速（ 0.2~0.3m/s）；而对操作人员与设备而言，则需要相对较大的风速（ 0.3~0.5m/s）将漆雾迅速排除，以保障清洁的工作环境和人员的健康与安全。因此合理的设计和分配风速，可以提高喷涂效率，减少过喷漆雾的排放。

（2）喷枪的设计

喷涂的主要器具是喷枪，喷枪喷射的漆雾一部分附着在涂装工件上，其余部分以射流状反弹到空气中。喷枪技术性能的先进性是减少空气污染的积极因素，可以大大降低涂装作业过程中环境治理的负担。喷枪种类较多、技术差异较大，如空气喷枪、高压无气喷枪、混气喷枪、低压大容量喷枪等。老式喷枪附着力、利用率都很差，不仅影响喷涂质量，也加重了环境污染，如普通空气喷枪，喷出的漆雾中含有较多的压缩空气，回弹现象严重，涂料利用率低，操作环境差，增加了喷涂废气的排放。目前先进的喷枪包括大容量低压喷枪、无气喷枪等，效率达到90%以上，物料流失率低，废气污染物的排放量减少。

工艺技术和设备的先进性是涂装行业清洁生产水平的一个重要指标，简陋的设备和落后的工艺，不但会增加资源、能源的消耗，同时也增加了废气污染物的产生和排放量，增大了处理设施的运行成本和污染物排放浓度。

4.3过程控制

4.3.1 工艺流程优化

要制定一个可行性强、效率高的工艺流程，就要把握好以下几项基本原则：

（1）同步原则

生产线的设计尽可能的自动化，少用人工或不用人工。各工序的衔接要清晰、准确、可操作性强，综合因素考虑要全面到位。避免等件现象发生。特别是各设备传送装置上运行速度的同步一致性，避免由于各设备之间的运行速度不一致而产生部件运行不畅，造成堆积或空缺。

（2）顺流原则

尽量避免产品在生产线上工序倒流，出现倒流现象会阻障其它工序的正常流程，使整个车间流程出现无序状态，不利于管理者的操控。这涉及的是工艺流程表里的工序排列顺序问题，其中难点就是如何解决各生产工序的交叉作业与同步到达的矛盾。

（3）充分性原则

每道工序避免工序自身的浪费。如集中设置的调漆房，组长或配料师傅一般按照2小时的工作量给刷同一种漆的所有工人调制相应量的漆，再统一分配下去。这样能大大节省因为工人各自调漆造成的浪费。配置完了要静止、过滤，让其充分反应。

（4）质量原则

要设法把涂装施工动作分解成一道道的施工工序和工位，不会出现因人而异的现象。在施工安排上，要尽量安排大小差不多的工件和同一种颜色涂装的工件一同施工，尽量安排在2个小时内的连续作业，这样可以少换喷枪。