环保创新助力钢桶行业可持续健康发展
文/殷宜国、辛巧娟
钢桶制造由于存在涂装工序，涂装就会发生VOC废气排放。近年来，随着国家环保政策及巡查力度的加大，钢桶企业尤其是环保设施不健全的钢桶企业，因环保停产停工耽误生产和交货的事例实在太多，工作中的艰辛也只有业内人才能理解。下面我们从两个方面向大家介绍如何减少废气治理方面的投资和运营成本。
首先是针对目前现有的钢桶制造企业，最直接的办法，就是安装一套装置进行末端综合治理，使排放的废气达到排放标准要求。其次是通过改变钢桶的制造工艺，生产过程中不存在涂装，不产生废气和废水，从源头解决钢桶行业生产中的碳排放和碳中和。
一、安装环保处理炉，对产生的废气进行综合治理
钢桶无论是外涂还是内涂，都需要涂装涂料，而我们生产过程中的涂装工序，几乎都是采用高压无气喷涂，喷涂就会产生大量的废气和废水。怎么办，既然产生了，我们就想办法治理。为此，企业在环保部门的督促下，采取了多种方式，安装了各种各样的环保处理设施。安装后运行过程中我们才发现，我们为了废气处理安装的各种设施，也走了不少弯路。从一开始的等离子处理法、活性碳吸附法及微生物分解法等处理涂装废气的结果来看，这些方法虽然能降低废气排放深度，但由于对废气处理的不彻底，达不到VOC排放标准要求。虽然大家都在积极推广使用水性涂料，水性涂料的使用，减少了污染程度，取得了一定成效，但是仍然需要环保设备处理部分废气污染，才能达标排放。到后来环保部门要求新建或改建的有涂装工序的企业环评时，环保设备必须是催化燃烧法和蓄热式高温焚烧法（RTO）。
我们常见的催化燃烧法是CO催化燃烧设备和RCO蓄热式催化燃烧设备，虽然两种设备就差了两个字，但区别很大。催化燃烧设备就是利用高温和催化剂共同作用，发生化学反应，最后生成二氧化碳和水。所以重点的两个必备条件是，高温和催化剂。催化剂CO和RCO都有，高温就需要利用能量转换。CO是使用时直接加热，RCO是先把热能贮存起来，废气进来时释放出来加热燃烧。运行时比CO节省能源，但设备投资成本远远高于CO的设备投资。
CO催化燃烧炉
RCO蓄热式催化燃烧装置
考虑到RCO蓄热式催化燃烧设备的投资成本问题，新研制出一款新型催化燃烧设备，专家取名叫TCO，即强力催化燃烧设备。
TCO强力催化燃烧设备在彩钢板行业已经被广泛应用，是该行业比较认可的节能型净化VOC环保设备，其特点是VOC净化热量可以回用到烘房，供生产使用，使能耗降低40%以上，表1是TCO在不同地方典型工厂应用的实测数据对照表。
表1： 废气处理设备参数数据比较
| 厂家 |
处理工艺 |
溶剂用量
(kg/h) |
处理风量
（m3/h） |
改造时间 |
燃气能耗
（m3/h） |
节能
% |
排放指标
（mg/h） |
浙江华达1#线 |
催化燃烧 CO |
220 |
40000 |
2020.10 |
100 |
60 |
50-70 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
30-40 |
≤10 |
浙江华达2#线 |
催化燃烧 CO |
220 |
40000 |
2021.4 |
100 |
60 |
50-70 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
30-40 |
≤10 |
浙江华达3#线 |
催化燃烧 CO |
260 |
40000 |
2021.4 |
≥100 |
60 |
50-70 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
30-40 |
≤10 |
浙江华达4#、5#、6#线 |
强力催化燃烧 TCO |
300 |
45000 |
2019.8-2019.10 |
30-40 |
|
≤10 |
山东星瀚1#线 |
高温裂解 TO |
≤320 |
40000 |
2020.8 |
≥120 |
75 |
超标排放 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
20-30 |
≤10 |
山东星瀚2#线 |
高温裂解 TO |
≤320 |
40000 |
2021.5 |
≥120 |
75 |
超标排放 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
20-30 |
≤10 |
山东富海科技1#线 |
高温裂解 TO |
220 |
40000 |
2020.4 |
≥150 |
73 |
超标排放 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
20-40 |
≤15 |
山东富海科技2#线 |
催化燃烧 CO |
220 |
40000 |
2020.5 |
≥100 |
67 |
超标排放 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
20-40 |
≤15 |
山东富海科技3#线 |
催化燃烧 CO |
220 |
40000 |
2020.7 |
≥100 |
67 |
超标排放 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
20-40 |
≤15 |
天津新宇彩板1#线 |
冷凝处理设备 |
200 |
35000 |
2015 |
≥220 |
73 |
直接排放 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
40-60 |
≤15 |
天津新宇彩板2#线 |
催化燃烧 CO |
280 |
40000 |
2020.4 |
≥100 |
60 |
50-70 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
20-40 |
≤10 |
天津新宇彩板3#线 |
催化燃烧 CO |
280 |
40000 |
2020.7 |
≥100 |
|
50-70 |
蓄热高温燃烧 RTO |
40000 |
≥150 |
35-45 |
江苏海马钢结构 1#线 |
催化燃烧 CO |
220 |
40000 |
2021.3 |
≥100 |
40 |
50-70 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
40-60 |
≤15 |
杭州富源华彩钢 |
催化燃烧 CO |
220 |
40000 |
2021 |
≥100 |
50 |
50-70 |
强力催化燃烧 TCO |
40000 |
30-50 |
≤15 |
备注：排放指标除天津新宇彩板有限公司是取样检测外，其他数据均为在线检测结果。 |
众所周知，目前环保设备能将净化热量回收用到烘房供生产用，对于风量小于20000 m3/h的，废气排放一般采用KIC-CO环保炉；对于风量大于20000 m3/h的，一般采用TCO环保炉，这二种类型的环保炉，均是催化燃烧环保炉，不仅净化废气的氧化温度是500℃以下，而且避免了因760℃以上净化废气会产生二噁英和氮化物（NOx）二次污染的可能性。
下面我们将各类环保设备的优缺点列表进行比对，这里列了五种：CO催化燃烧；TCO 强力催化燃烧；RCO蓄热式催化燃烧设备；TO 直接燃烧设备、RTO蓄热式燃烧设备 。
表2： 各类VOC净化环保设备性能比较
方法 |
主要优点 |
不足之处 |
催化燃烧 |
CO |
1、净化率高，无次生二次污染物
2、能耗低，运行费用省
3、工艺简单，设备紧凑，占地小
4、安全性好， |
1、常用温度300-500℃，对难处理的VOC易结炭，净化效率受影响。
2、对废气中烟尘，需预先除去。
3、使用范围受到一定限制。 |
TCO |
1、净化率高，无次生二次污染
2、能耗较低，运行费用省
3、设备紧凑，占地小，适用范围广
4、运行稳定，安全可靠 |
1、能耗比CO稍高
2、先期投入比CO稍大 |
RCO |
1、净化率高，无次生二次污染
2、热回收效率可达95%以上，节能
3、最适合于废气浓度1000-2500mg/ m3
4、运行稳定，安全可靠 |
1、三体式，催化剂需要增量1/3
2、占地比CO、TCO大
3、前期投入比CO、TCO大 |
热力燃烧 |
TO |
1、净化率高
2、对有机废气VOC种类没有局限性
3、工艺 简单，设备制造容易
4、控制系统相对简单 |
1、处理温度高，能耗大，易次生二次污染
2、燃烧室、混合室较大，热回收装置等占地大
3、设备投资大
4、安全性低 |
RTO |
1、净化效率高
2、热回收效率高，能耗比TO低
3、对废气中VOC物种无局限性 |
1、处理温度高，易次生二次污染
2、能耗虽比TO低，但比CO、TCO、RCO高
3、设备投资大，运行成本高。 |
二、改变钢桶加工工艺，从源头杜绝废气的产生
前面我们谈的VOC的综合处理，那都是事后把关，但是目前解决问题最直接和最便捷的方法。是根据目前的实际情况，将生产中产生的废气进行综合处理，而如果我们能够充分担当起企业的社会责任，本着谁污染谁治理，或者是尽可能的不产生或减少废气污染的产生，为国家节能减排，降低碳排放和碳中和做出企业应尽的社会责任。钢桶预涂板也就从此诞生了。当然预涂板有多种形式，如镀锌钢板、涂布钢板、覆膜钢板等，都是最大限度减少VOC排放的方法。
预涂板钢桶的出现，宣告钢桶制造已经进入一个洁净的生产环节（无废气、废水和废渣），当然其生产的工艺技术也与传统的制桶技术有所不同。关于涂布板钢桶，我们前不久刚介绍过，今天着重谈覆膜钢板及覆膜钢桶。
从覆膜钢桶的特点分析，它是一个将塑料薄膜和金属板材相互结合的复合材料，可以赋予钢桶在包装上更具有耐加工、耐腐蚀，甚至于有3D视觉的色彩效果，因此，覆膜钢桶是钢桶行业颠覆性技术创新和突破的产品，具有里程碑意义的划时代产品。
目前覆膜铁生产设备在国内已拥有100多条，基本都应用于制罐行业，广泛用于18-20升化工罐及茶叶罐、部分食品罐。覆膜铁在钢桶行业的应用也是近几年才得以大的发展，其实从08年覆膜铁在国内刚起步的时候，我们就一直在关注和探索，2009年在成都召开的钢桶行业年会上，我们就邀请了江阴瑞兴科技有限公司的总经理张国兴先生和日本覆膜工业株式会社北京代表处的许盈女士在会上向钢桶行业的同仁们做了题为《最新钢板覆膜技术在钢桶行业的应用》的专题报告和覆膜铁技术发展状况的介绍，会后就有第一个敢吃螃蟹的老板，订了国内第一条钢桶覆膜铁生产线。2010年在云南丽江的钢桶年会上，就展出了第一只国内覆膜铁钢桶。
国内生产的第一只200升覆膜铁钢桶
根据生产覆膜钢桶存在的问题，我们一直在努力改进钢桶的工艺、工装及设备，但由于制造工艺发生了颠覆性的的改变，工装、设备改造的地方实在太多，且200升钢桶由于体积大，对覆膜设备要求除体积大，精度要求高之外，设备投资也大，所以进展十分缓慢。但大家永不言败，一直在不断地努力前行。这期间除钢桶行业有一批人在专研外，制罐企业的老板也在创新和研制，他们将应用于化工罐的覆膜技术成功的应用到50升中小钢桶上，并从润滑油市场上为50升覆膜铁桶打开了销路。为200升覆膜铁钢桶奠定了坚实的基础。
50升覆膜润滑油包装钢桶
使用中的50升覆膜润滑油包装钢桶
200升覆膜润滑油钢桶
功夫不负有心人，永不放弃的精神激励着有梦想的企业家，他们一直在改进。到了2019年，他们克服和解决了所有影响覆膜钢桶生产的问题，生产出了合格的200升覆膜铁钢桶，而且改造后的钢桶生产线可量化生产200升覆膜铁钢桶。
十年磨一剑，出峭必锋芒，他们在做好制桶工艺及钢桶生产线改进的同时，按照钢桶的要求订购了钢桶覆膜设备，为200升覆膜钢桶批量生产上市做好准备，今年上半年，在江苏，苏州贝氏制桶有限公司投资建成了一条钢桶覆膜生产线，直接安装在他们新厂区中，设备经过试运行，各项指标均符合标准要求。
贝氏制桶的覆膜铁生产线
受疫情影响， 到了下半年十月底时，才将华北平原天津大田包装投资订购的200升钢桶覆膜生产线进行安装调试。到此，今年我们国内目前已经安装了两套完整可靠的钢桶覆膜生产线，关于这两条生产线的情况我们已经向大家介绍过。
大田包装的覆膜铁生产线
当然还有正在建设的和采用外协加工覆膜板的许多桶厂，这里就不一一介绍了，只是向大家披露，钢桶的洁净化生产时代即将到来。如果采用预涂板做钢桶，我们钢桶同仁再也不用为环评或环保而担心睡不好觉了。
