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VOCs减排控制行业发展评述和发展展望

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VOCs减排控制行业发展评述和发展展望


韩韩 环保项目供需对接 2021年3月18日

时值岁末年初,为了及时反映VOCs减排与控制行业过往一年的发展动态,预测新一年的发展趋势,中国环保产业协会废气净化委编写了《2019年VOCs减排控制行业发展评述和2020年展望》,供业界参考。


一、2019年行业评述


1、主要政策


2019年是《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(以下简称《三年行动计划》)实施的攻坚之年,全国空气质量持续改善,细颗粒物(PM2.5)污染得到有效遏制。但总体上PM2.5污染仍然处于较高水平,臭氧(O3)污染问题仍未得到有效缓解,挥发性有机物(VOCs)的污染防治工作仍然是现阶段我国大气污染防治的重点任务之一。2019年国家相继发布了一些重要的政策法规文件,以引导VOCs污染防治工作向精细化、规范化和深度治理方向发展。


为了保障《三年行动计划》的顺利实施,2019年2月,生态环境部发布了《2019年全国大气污染防治工作要点》,提出加快推进重点行业挥发性有机物的污染防治工作。2019年6月,生态环境部印发了《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气〔2019〕53号),该方案是2019年国家发布的涉VOCs排放管理方面最为重要的指导文件。该方案针对目前VOCs污染治理的形势和问题,提出了大力推进源头替代、全面加强无组织排放控制、推进建设适宜高效的治污设施、深入实施精细化管控等具体的控制思路,明确了石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等重点行业和工业园区/产业集群的VOCs综合治理任务。


2019年,涉及VOCs污染控制方面的标准规范制订工作持续推进,先后发布了《挥发性有机物无组织排放标准》《涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准》《制药工业大气污染物排放标准》等国家标准。《挥发性有机物无组织排放标准》的发布实施,解决了之前在VOCs治理方面所存在的一些具体问题,标志着VOCs污染管理思路上有了新的变化。标准中限值要求与措施性要求并重,兼顾行为管控与效果评定;抓大放小,突出重点;强化源头削减和过程控制,鼓励企业进行源头减排,有效减少VOCs无组织排放。此外,农药制造、家具制造、人造板制造、印刷、日用玻璃、铸造等行业大气污染物排放标准,印刷、涂料油墨生产、汽车制造、炼焦、农药制造、人造板制造等行业污染防治可行技术指南,《低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求》等标准、规范正在加快制修订中。除了国家标准、行业标准外,北京修订了《加油站油气排放控制和限值》、发布了《电子工业大气污染物排放标准》;江西省发布了印刷、有机化工、医药、塑料、汽车、家具等六个重点行业排放标准;山西省发布了《再生橡胶行业大气污染物排放标准》等地方标准。


在环境监测方面,生态环境部发布了《2019年地级及以上城市环境空气挥发性有机物监测方案》,与2018年相比,监测工作由以前的重点地区78个城市,扩大到地级以上337个城市,要求进行环境空气非甲烷总烃(NMHC)和VOCs组分指标监测工作。


2019年政策重点是继续以重点区域(京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等区域)为主,持续开展大气污染防治行动,组织实施VOCs专项整治,重点区域VOCs全面执行大气污染物特别排放限值等。多地针对重点行业通过开展夏季攻坚行动,采取错时错峰生产、深化治理等手段,实施VOCs和氮氧化物(NOx)协同治理。重点地区以应对秋冬季重污染为抓手,通过科学制定应急减排和错峰生产等措施,加强区域联防联控,严格禁止“一刀切”。


2、行业发展



2019年,VOCs治理行业整体发展势头良好,行业规模与去年相比有所扩大。在VOCs治理、检测和服务(咨询、培训和运营服务)等方面均有所增长,预计行业总产值增长6%以上。


骨干治理企业继续发展壮大。仅从企业的VOCs治理业务来看,产值超过1亿元的企业估计在60-100家之间,其中产值超过2亿元的30家以上,少数企业达4亿元以上规模,个别企业达到6亿元以上。此外,还有大量的规模在5千万-1亿元的骨干企业以及5千万元以下的中小型企业。企业总数预计在2000家以上。


从事VOCs检测的企业数量不断增加,此类企业一般都具备综合性的环境检测服务能力。VOCs检测设备(主要是在线监测设备)和2018年相比市场需求有所增长,VOCs检测服务需求也有较大提高。


VOCs治理服务行业有了较快发展,治理设施的运营服务受到普遍重视。政府、企业逐渐认识到VOCs治理的复杂性,咨询和培训业务量增长迅速,“一市一策”“一行一策”“一厂一策”等业务需求成为VOCs治理服务细分行业的有效支撑。


由于VOCs排放量大面广,单个治理工程规模小,工程数量多,决定了企业规模难以做大。2019年,受国家总体经济形势的影响,企业普遍存在工程回款困难,回款周期长,需要企业垫付资金比例高等问题。由于VOCs治理企业规模普遍较小、融资困难,企业的发展受到限制。


3、关键技术



近年来,VOCs的污染防治工作逐渐向精细化、规范化的方向发展,除了更加重视源头替代以外,废气的收集和预处理技术越来越受到重视,末端治理技术也越来越规范。


废气收集技术:随着《挥发性有机物无组织排放标准》和《重点行业挥发性有机物综合治理方案》的发布,加强生产工艺过程控制、强化废气收集以降低无组织排放成为实现VOCs减排的一个重要方面。企业越来越重视废气收集技术的研发积累,包括集风方式、收集系统设计、集气罩选型等。


废气预处理技术:废气预处理的好坏将直接影响到末端治理的效果。多级干式过滤技术、喷淋吸收技术、冷凝降温除湿技术等废气预处理技术不断发展,其它如除漆雾、除焦油等净化技术成为企业发展的核心技术之一。


末端治理技术:吸附、焚烧、催化燃烧和生物净化等传统的治理技术依然是VOCs治理的主流技术。为克服单一技术的局限性,针对不同条件一般需采用多技术耦合工艺,如吸附浓缩+催化燃烧、吸附浓缩+高温焚烧、吸附浓缩+吸收、低温等离子体降解+吸收等。不论何种技术,均有一定的适用条件,需要根据技术经济可行性合理选择,并重视各类技术的科学规范应用。


二、2020年发展展望


2020年是《三年行动计划》的收官之年,伴随着我国VOCs相关政策标准管理体系的逐渐完善,VOCs的减排与控制行业将继续延续精细化、规范化的发展方向,将以重点行业为着力点,实施重点行业VOCs治理和工业园区综合整治工作,逐步提升污染源监管及监督性监测能力建设,削减VOCs排放总量。


源头减排方面,源头替代依然是工作重点。2020年,《低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求》等标准将发布,各行业将更加重视使用低挥发性有机物含量的原辅材料替代高污染材料,从源头上减少VOCs排放,水性及环保型的涂料、油墨、胶粘剂、清洗剂等将加快推广使用。


过程控制方面,加强无组织排放控制,措施性要求与限值要求并重,采用密闭生产技术,提高废气收集效率,减少无组织逸散,将成为化工、涂装、印刷、制药等VOCs排放重点行业的治理工作重点。


末端治理方面,2020年国家将发布包装印刷、表面涂装等重点行业污染防治可行技术指南,VOCs治理工作将从前几年的无序发展继续朝着规范化方向发展。溶剂回收、吸附浓缩、蓄热焚烧(RTO)、催化燃烧(RCO)、生物技术等主流治理技术的产品标准和技术性能要求将逐步完善。低温等离子体降解、光催化、光氧化等治理技术的水平将有所提升,并逐步确定其适用范围。


【延伸阅读】


VOC基础知识介绍


有机挥发物含量 VOC


VOC是英文Volatile Organic Compound (有机挥发物)的缩写。有机挥发物 (VOC) 含量是涂料界最为关心的问题之一。许多VOC会严重损害人的肝、肾和中枢神经系统,刺激呼吸道和口腔黏膜,有些还有致癌和致畸作用。VOC对动植物的危害也是十分严重的,对环境的破坏可能造成物种的毁灭,这主要表现在对空气和水的污染、光化学反应产物的危害,以及地球臭氧层的破坏导致太阳辐射危害等。涂料是VOC的第二大释放源,减少涂料中的VOC含量和控制VOC的释放是十分重要而艰巨的任务。


各国对VOC的定义各不相同,因而同一涂料按不同国家的法规判定的VOC会有差别。美国强调的是化合物参与光化学反应的作用,而包括中国在内的其他国家着重的是化合物的沸点、蒸气压或二者的结合,其中250℃ 是公认的界限。美国环保局 (EPA)对一些低沸点但基本不参与大气光化学反应的化合物视为豁免化合物,在计算VOC时予以排除。加拿大也有同美国一样的豁免化合物清单。澳大利亚特别指出,氨气为VOC,而丙酮不是VOC,因为后者不参与生成光化学烟雾的反应。


VOC定义上的差别导致对一些化合物归类的差别,例如,沸点在250℃以上的成膜助剂按EPA的法规可能属于VOC之列,但是按中国和澳大利亚的法规显然不能视为VOC。又如聚氨酯分散体合成时常用的溶水性木器漆剂丙酮按美国的法律属于豁免化合物,不算VOC,而按中国和欧盟的法规则认为是VOC。欧盟的VOC法规也不是以化合物的反应性为基准,而是以挥发性为准的,这使得有少数成膜助剂和增塑剂可用于乳液和水性漆,但是溶剂型涂料所用的快速挥发溶剂均不能豁免。因此,严格说来欧盟、中国和澳大利亚对涂料中VOC的限制比美国要严。


各国对VOC的定义



水性涂料零VOC产品及原料


在政府法规和消费者环保意识的双重推动下,零VOC水性涂料产品是当今欧美市场上涂料行业的一个热点。在过去的24个月中, 零VOC水性漆产品在国内,国外纷纷亮相。


在美国市场上,2007年11月南方多元化的产品(Southern Diversified Products)推出了神话系列油漆(Mythic Paint)。这是他们与南密西西比大学6年多共同研究的结果。新的水性漆是基于专利技术,旨在从根本上改善乳胶漆。据该公司称,这款的涂料不需要任何有毒溶剂就可以达到常规水性油漆的优良性能。这意味着零VOC,无有毒物质释放到空气中,并且在涂装时没有任何不愉快的气味时。此一系列产品包括一个底漆,天花板涂料和全哑, 半哑, 高光,室外漆等涂料品种。神话系列油漆还有一个独有的无毒素着色系统。


在中国市场上, 零VOC水性涂料产品也开始露面。在今年三月分的一次市场调查时, 华津思在上海市场上看到了从美国原装进口的哥伦比亚油漆零VOC水性涂料产品 Purecoat 丙烯酸乳胶内墙涂料。据店内经理介绍, 哥伦比亚油漆的经销商店只有上海一家。此品牌是2008年8月分才进入中国市场。目前哥伦比亚油漆主攻与世博有关的项目,已经有几个中标的展馆。


市场对零VOC水性涂料产品的兴趣也促使了原料厂商在零VOC水性涂料上的产品开发。2009年二月, 德国阿尔塔纳(ALTANA)旗下BYK推出了新型的用于水性涂料配方的零VOC润湿和分散添加剂――DISPERBYK®-2015。该添加剂采用可控聚合技术(CPT),该技术可以满足不添加树脂的研磨工艺,可在涂料体系中为有机和无机颜料提供稳定的分散状态。同时该添加剂还可以在涂料高速分散过程中有效降低体系粘度,以满足体系对颜料的充分混合和着色。BYK推荐建筑、木器和汽车涂料体系中添加此助剂产品,同时该产品也可用于印刷油墨和通用型工业涂料体系中。


在激烈的市场竞争中, 零VOC水性涂料产品是一个很吸引消费者的概念。寻求市场突破口的涂料厂商应该注意零VOC水性涂料产品在中国发展的前景。


漆料的挥发性有机化合物含量(VOC)的计算方法


在涂料行业,VOC是一个日益重要的概念。在欧美市场,目前涂料和涂料原料的开发的亮点都是低VOC或零VOC 产品。有兴趣的客户可以参考我们去年一篇比较详细的介绍。国外动向:绿色涂料技术. 在中国市场上, 零VOC产品也日益增多。其中,巴斯夫在去年12月推出”NORBIN诺缤TM“内外墙涂料,不含*VOC(挥发性有机化合物)的产品就是其中一例。很有意思的是,巴斯夫在提及诺缤产品时,并不用“零VOC”这一名词,而是采用”不含*VOC”。其中,不含的星号解释是“*根据国家授权的检验机构的报告,诺缤内墙系列——诺缤R1 的 VOC 含量为“未检出”。“未检出”是不是表示含量低到检验不出?巴斯夫没有详细解释,我们也只有猜测。不过,这样严谨的表达要比市场上胡乱叫喊”零VOC”的产品要好的多。


VOC含量如何确定?我们今天向大家介绍两种方式.


1)行业标准HJ/T 201─2005中的气相色谱法测试。


HJ/T 201─2005依据《涂料与清漆——挥发性有机化合物(VOC)含量的测定 第2 部分:气相色谱法》(ISO11890—2:2000)制定,规定了涂料及其原料中挥发性有机化合物(VOC)含量的测定方法,可用于VOC 含量大于0.1%(质量百分数)、小于15%(质量百分数)的涂料的测试。


环境标志产品技术要求 水性涂料 The technical requirement for environmental labeling products—— Water based coatings 是从2006年一月一日开始实施是行业标准。在HJ/T 201─2005出台之前,中国涂料行业VOC的标准是根据国标(18582-2001)、行标(HBC12-2002)。但是,北京微量化学研究所分析中心的尹建武和中国环境标志产品认证委员会曹磊在2003年合作发表的水性涂料VOC测定偏差结果影响指出,“国家标准(GB18582-2001)、行业标准(HBC12-2002)不适用对低VOC涂料的检测。….现有的国标(18582-2001)、行标(HBC12-2002)仅适用于VOC值大于100g/L,TVOC大于250g/L的水性涂料。对涂料VOC含量的技术要求较严格的标准应考虑利用其 它检测方法 , 国内现有标准的检测方法与国际标准 的检测方法还有很大差距。”


HJ/T 201─2005解决了先前标准中低VOC水性涂料检测的问题。其中, HJ/T 201─2005对VOC的 定义如下:


“挥发性有机化合物 volatile organic compound (VOC):在101.3 kpa标准压力下,任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物。”


“挥发性有机化合物含量 volatile organic compound content:扣除水分后涂料中挥发性有机化合物的含量1),表述为克/升(g/L)。在特定涂料中,有些挥发性有机化合物能在涂料干燥过程中发生化学反应并成为涂膜的一部分,参与反应成膜的这部分挥发性有机化合物的质量不应该被认为是VOC含量的一部分。”


根据HJ/T 201─2005,试样经稀释后,通过气相色谱分析技术分离挥发性有机化合物组分。定性检验这些挥发性有机化合物组分之后,用内标法测定这些化合物的量。


2)香港空气污染管制(挥发性有机化合物)规例及美国加州的南方海岸空气质量管理委员会VOC计算方法


气相色谱分析技术对仪器和技术人员的技术水平要求都较高。一般的涂料厂不会有这样的条件。香港政府的空气污染管制(挥发性有机化合物)规例中借鉴了美国加州的南方海岸空气质量管理委员会(South Coast Air Quality Management District),对VOC 的计算方法有详细规定。其中,香港政府的法规对VOC的规定同中国的行业规定并不完全相同。香港政府的规定如下:“揮發性有機化合物"(volatile organic compound) 指碳的任何揮發性化合物,但不包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬碳化物、金屬碳酸脂、碳酸銨及列於附件7的豁免化合物。“


根据香港政府2009年第107号法律公告,受规管建筑漆料的挥发性有机化合物含量的计算方法如下:


除低固含量涂料外,处于即用状态的受规管建筑漆料的挥发性有机化合物含量须按以下公式计算─


Wa - Wb - Wc - Wd


──────────


Ve - Vf - Vg


公式中─


Wa 代表挥发性物质重量(以克计);


Wb 代表水分重量(以克计);


Wc 代表豁免化合物重量(以克计);


Wd 代表按漆料生产商或进口商所提供每公升物料的加入调色基的任何色剂所含挥发性有机化合物重量(以克计);


Ve 代表物料体积(以公升计);


Vf 代表水分体积(以公升计);


Vg 代表豁免化合物体积(以公升计)。


《国家环境保护“十三五”规划》鼓励水性涂料发展


国务院本月印发了国家环境保护“十三五”规划的通知。其中有关涂料的部分提到在十二五期间将鼓励水性涂料的发展。具体文字如下,供大家参考。


(二)实施多种大气污染物综合控制。


深化颗粒物污染控制。加强工业烟粉尘控制,推进燃煤电厂、水泥厂除尘设施改造,钢铁行业现役烧结(球团)设备要全部采用高效除尘器,加强工艺过程除尘设施建设。20蒸吨(含)以上的燃煤锅炉要安装高效除尘器,鼓励其他中小型燃煤工业锅炉使用低灰分煤或清洁能源。加强施工工地、渣土运输及道路等扬尘控制。


加强挥发性有机污染物和有毒废气控制。加强石化行业生产、输送和存储过程挥发性有机污染物排放控制。 鼓励使用水性、低毒或低挥发性的有机溶剂,推进精细化工行业有机废气污染治理,加强有机废气回收利用。实施加油站、油库和油罐车的油气回收综合治理工程。开展挥发性有机污染物和有毒废气监测,完善重点行业污染物排放标准。严格污染源监管,减少含汞、铅和二口恶英等有毒有害废气排放。


推进城市大气污染防治。在大气污染联防联控重点区域,建立区域空气环境质量评价体系,开展多种污染物协同控制,实施区域大气污染物特别排放限值,对火电、钢铁、有色、石化、建材、化工等行业进行重点防控。在京津冀、长三角和珠三角等区域开展臭氧、细颗粒物(PM2.5)等污染物监测,开展区域联合执法检查,到2015年,上述区域复合型大气污染得到控制,所有城市空气环境质量达到或好于国家二级标准,酸雨、灰霾和光化学烟雾污染明显减少。实施城市清洁空气行动,加强乌鲁木齐等城市大气污染防治。实行城市空气质量分级管理,尚未达到标准的城市要制定并实施达标方案。加强餐饮油烟污染控制和恶臭污染治理。


加强城乡声环境质量管理。加大交通、施工、工业、社会生活等领域噪声污染防治力度。划定或调整声环境功能区,强化城市声环境达标管理,扩大达标功能区面积。做好重点噪声源控制,解决噪声扰民问题。强化噪声监管能力建设。


水性漆涂装技术的应用


以水为溶剂的涂料:无毒、无刺激性、利环保、符合现代人的时尚品味,施工方便、漆膜柔韧性好。涂料的稀释及掌握施工时的粘度直接掺水搅和。


水性漆的优点:


·为目前最为环保的油漆品种之一。


·施工极为方便。


·干燥时间快,施工效率高。


·活化期较长。


·漆膜干燥后,无任何气味。


水性漆的缺点:


·漆膜相对溶剂型涂料薄,丰满度低。


·硬度相对溶剂型涂料低。


水性漆的常见的工艺:


·水性底,水性面,


·水性底,油性面等。


·水性漆的常见的施工方式:


·手工喷涂为主。


水性漆涂装的注意事项:


·水性漆属一种自然干燥的涂料:施工环境中的气温、相对湿度的高低直接影响着其干燥速度,一般碰上温度在10℃以下,相对湿度超过85%以上时,请勿施工。


·水性,水性涂料做底时,绝对要让其充分干燥后,方可上涂PU、NC等油性涂料。


·油性涂料做底时,水性一般不能做面。因水性涂料较难附着于油性涂料涂膜表面,最终会导致附着力不强,离层等涂装弊病。(这里指现阶段,市场中水性涂料的特点)。


·涂料品种搭配施工工艺:在涂装施工过程中,针对不同的涂装效果、有不同的施工要求。一套合理、恰当的涂料品种搭配工艺,即能改善涂膜效果、降低涂装成本,又能提高工作效率。


水性漆未来的发展:


·在国外,水性漆的应用十分广泛,特别是在家装上应用非常成熟。


·在国内已有不少的企业用于柜内涂装、藤器涂装等。


·随着水性漆研制技术的发展,水性漆将成为家具涂装领域一个极为重要的漆种。


总结:未来钢桶制造将面临三大趋势


·环保性,环保的要求将愈来愈高。特别是做出口的订单,仅仅达到国标要求已不能满足客户的要求。


·高效率,高效率的生产,是每一个企业最强调的竞争力之一。劳动力需求的紧缺,迫使家具制造企业提升家具制造的自动化与流水线作业。


·低成本,随着竞争的加剧,家具制造的利润将会愈来愈低,这就要求制造企业要善于使用。新品种、新技术使企业整体制造成本进行有效的控制。


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