大包装涂料系统在船厂的应用.pdf

第 卷第期 年 月造 船 技 术Z a o c h u a nJ i s h uV o l N o O c t,作者简介:孟祥军(),男,研究员级高级工程师,研究方向为船舶和海洋工程设计文章编号:()D O I:/j i s s n 大包装涂料系统在船厂的应用孟祥军,张开帅,刘欣,冯立新(大连船舶重工集团设计研究院,辽宁 大连 ;中国船舶集团有限公司,上海 )摘要:开展大包装涂料罐及与其匹配的搅拌器和喷涂装置研究.确定大包装涂料罐技术参数,以满足未来大包装涂料系统的使用需求,并对大小包装涂料系统物流管理成本和固体废物处理成本进行对比分析.研究结果可用于实现大包装涂料系统在船厂科学应用的目的.关键词:船厂;涂料系统;大包装;小包装中图分类号:U 文献标志码:AA p p l i c a t i o no fL a r g eP a c k a g eC o a t i n gS y s t e mi nS h i p y a r dME NGX i a n g j u n Z HAN GK a i s h u a i L I UX i n F E N GL i x i n 敭 D a l i a nS h i p b u i l d i n gI n d u s t r yD e s i g na n dR e s e a r c hI n s t i t u t e D a l i a n L i a o n i n g C h i n a 敭 C h i n aS t a t eS h i p b u i l d i n gC o r p o r a t i o nL i m i t e d S h a n g h a i C h i n a A b s t r a c t T h e l a r g ep a c k a g ec o a t i n gc o n t a i n e ra n d i t sm a t c h i n gs t i r r e ra n ds p r a y i n gd e v i c e i ss t u d i e d 敭T h et e c h n i c a l p a r a m e t e r so f l a r g ep a c k a g ec o a t i n gc o n t a i n e ra r ed e t e r m i n e dt om e e t t h ef u t u r eu s a g en e e d so f l a r g ep a c k a g ec o a t i n gs y s t e m a n dt h el o g i s t i c sm a n a g e m e n tc o s ta n ds o l i dw a s t et r e a t m e n tc o s to f l a r g ea n ds m a l lp a c k a g ec o a t i n gs y s t e ma r e c o m p a r e da n da n a l y z e d 敭 T h e r e s u l t s c a nb eu s e d t or e a l i z e t h e s c i e n t i f i c a p p l i c a t i o no fl a r g ep a c k a g ec o a t i n gs y s t e mi ns h i p y a r d s 敭K e yw o r d s s h i p y a r d c o a t i n gs y s t e m l a r g ep a c k a g e s m a l l p a c k a g e0 0引言船舶涂装涉及船舶建造全过程,具有持续时间长、范围广等特点,同时产生大量固体废物,是在船舶建造过程中污染物排放的主要因素.随着我国挥发性有机物排放标准和法规的逐渐完善,船舶涂装工艺在不断探索革新,采用大包装涂料系统替代传统小包装涂料系统,即为船舶涂装创新升级工艺之一.尽管近年来国内个别船厂在大包装涂料系统应用方面进行初步尝试,但基于大包装涂料系统的装备升级、工艺创新和物流管理等方面的瓶颈,目前尚无比较成熟和标准的大包装涂料系统在船厂的应用模式可供参考.1 1大包装涂料系统 大包装涂料系统技术问题大包装涂料系统由大包装涂料罐、与大包装涂料罐匹配的搅拌器和喷涂装置等部分组成.近年的研究实践表明,各部分均存在一系列技术问题.()大包装涂料罐需要研究确认适合多种船舶涂料装载的大包装涂料罐的规格、尺寸、质量、开口方式和出口形式等参数设计问题,并取得中国船级社(C C S)等机构的相关运输化学品认可证书.()与大包装涂料罐匹配的搅拌器需要研究确认与大包装涂料罐开口尺寸匹配的搅拌器的规格、桨叶形式与布置和密封固定形式等参数设计问题,并针对不同黏度的涂料实现充分搅拌,满足正常喷涂施工需求.()与大包装涂料罐匹配的喷涂装置需要研究确认A/B双组分涂料的顺畅吸入、精准数量配比、及时有效混合熟化和规定时间良好喷涂等参数设计问题,并确保喷涂后的科学高效清洗,满足涂装生产效率需求.大包装涂料罐近年 来,中 型 散 装 容 器(I n t e r m e d i a t eB u l kC o n t a i n e r,I B C)广泛用于石油化工等行业,以其现有技术工艺参数为基础,结合船舶涂装的现场实际,确定用于装载船舶涂料的大包装涂料罐适用范围:符 合 国 际 海 运 危 险 货 物 规 则 要 求 的UN A/Y包装导则的类和类液态危险品;装运的危险液体密度不大于 k g/L,包括相关化学品(危险品),如涂料、黏合剂、油墨、液体肥料和农药等;可重复清洗再利用.大包装涂料罐如图所示.图大包装涂料罐结合船舶涂料技术参数、综合运输和循环应用需求,设计确定大包装涂料罐的各项总体和附属功能参数,如 表所 示,其 中,D N为 公 称 通 径,E P T(E t h y l e n eP r o p y l e n eT e r p o l y m e r)为乙烯丙烯 三元聚合物(合成橡胶),P T F E(P o l y t e t r a f l u o r o e t h y l e n e)为聚四氟乙烯.与大包装涂料罐匹配的搅拌器 L及以上大包装涂料罐需要根据涂料罐的长宽高尺寸、容积参数、涂料黏度参数、船舶涂装现场安全要素、电动/气动等合适动力搅拌状况和不同层面液体流动原理等多种要素,结合相关实际开展各种组合试验和对比测试,研究确定合适的搅拌器动力方式和结构形式.在确定上述大包装涂料罐技术参数后,拟定采用气动三层桨式组合搅拌器,该组合搅拌器按涂料的不同层级分布搅拌叶片,配备专用自动化可移动和升降组合装置,可顺利实现不同层级大包装涂料的均匀搅拌,达到理想的搅拌效果.气动三层桨式组合搅拌器如图所示.与大包装涂料罐匹配的喷涂装置与大包装涂料罐匹配的喷涂装置可采用常规高压无气喷涂泵、新型双组分高压无气喷涂泵和专用大包装涂料喷涂组合装置.常规高压无气喷涂泵主要适用于单组分大包装涂料,而双组分大包装涂料需要人工在现场按比例采用中置罐混合搅拌再进行喷涂,费工费力且混合比例参数等较难控制,影响喷涂后的涂层质量.新型双组分高压无气喷涂泵主要适用于双组分大包装涂料,可解决大包装双组分涂料(A/B组分)的准确吸取和混合搅拌,实现正常喷涂.专用大包装涂料喷涂组合装置基于新型双组分高压无气喷涂泵,增加中置罐和搅拌设备,结合大包装涂料的工艺特点,开发研制专用大包装涂料喷涂组合装置单元,适用于单/双组分涂料的喷涂施工,具有自动涂料配比精准和中置容器搅拌均匀等优点,可实现顺利的喷涂施工和良好的喷涂质量.2 2大包装涂料系统物流管理 小包装涂料系统物流管理流程和成本()小包装涂料系统物流管理流程小包装涂料系统物流管理流程:船厂订单购买由涂料公司提供小包装涂料(在邻近地区设置必要的涂料储存周转物流仓库)涂料公司按船厂需要及时供货至船厂(船厂在厂内设置临时储存库)船厂按生产计划领用,用过的小包装涂料罐等固体废物由船厂按环保要求合规处理.()小包装涂料系统物流管理成本以辆专用危险品卡车公路运输小包装涂料(L/罐)至某船厂作为个运输单元为例:辆卡车最多装载 个托盘,运输质量为 t,共 L,运输距离约 k m,运输时间为d.涂料本身成本不计,其物流管理成本如下:小包装涂料罐 个,元;小包装涂料罐供应商将涂料罐运至涂料公司(运费),元;托盘、塑料薄膜,元;小包装涂料运费,元.个运输单元公路物流管理成本为 元,涂料运输成本平均约 元/L.大包装涂料系统物流管理流程和成本()大包装涂料系统物流管理流程孟祥军,等:大包装涂料系统在船厂的应用表大包装涂料罐技术参数项目技术参数总体外形整体框架内置上圆柱底锥形立式罐体;顶部:平椭圆形封头,一次压制成型;底部:锥形,卷曲磨具压制两次成型材质罐体:不锈钢;框架:不锈钢设计容积/L 容器自重/k g 外形尺寸(长宽高)/mm 罐壁厚度/mm 工作压力(常压)/MP a 渗漏检测压力/MP a 设计温度/附属功能件罐体顶部罐体顶部安全阀罐体底部排出口人孔和人孔盖/mm人孔:直径为 ,D N ;人孔盖:直径为 ,高为;个蝴蝶螺栓固定;设置密封圈,材质为E P T/P T F E包覆排气孔/mmD N ,球阀开关观察口/mm直径为 注料口/mm外径为(D N );设置快速接头防尘帽规格 A设定压力/MP a 真空压力/MP a 主体材料S U S 不锈钢密封材料V I T ON氟橡胶设计温度/出料口阀门/mmD N ,球阀出料口角度/()出料口连接/mmD N ,快接F接头出料口密封件P T F E回流孔/mm人孔盖顶部加装个接口为M (螺纹外径为,螺距为)的涂料回流孔装置其他功能存放采用堆码存放:空载层,满载层装卸叉车搬运:底部边设置贯通叉孔;吊装搬运:顶部设置个吊孔装置运输可采用专用危险品卡车公路运输,或装入集装箱由铁路/海上运输;运输堆码:空载层,满载层A/B料区分A/B料大包装涂料罐采用相同规格尺寸,在大包装涂料罐外框设置个立柱,中部喷涂不同颜色的颜料,红色为A料,蓝色为B料增高架/mm根据现场具体作业情况,为大包装涂料罐配备增高架,有利于在喷涂作业时油料顺利排出;增高架高度为 大包装涂料系统物流管理要素主要包括船厂、涂料公司和第三方物流公司.各要素均可成为牵引主导,其物流管理流程大体相同.以涂料公司牵引主导为例,大包装涂料系统物造 船 技 术第 卷第期图气动三层桨式组合搅拌器流管理流程:涂料公司与第三方物流公司签订大包装涂料物流合同第三方物流公司负责大包装涂料罐的订制(购买或租赁)、清洗和重复利用船厂根据船舶生产需求,下发大包装涂料订单至涂料公司(每批量提前 d)涂料公司接收船厂订单,制定涂料生产计划,并通知第三方物流公司送备大包装涂料罐,安排涂料生产涂料公司通知第三方物流公司安排专用运输危险品卡车将大包装涂料公路运输至船厂船厂将大包装涂料放入专用化学品仓库储存船厂按生产计划领用,并在涂料公司指定的使用期限内用完大包装涂料,用过的大包装涂料罐由船厂现场即时进行预清洗并密封,再由第三方物流公司将空涂料罐拉回指定位置,按照环保要求进行合规清洗、日常(易损件等)维护保养、储存,以备下次使用.()大包装涂料系统物流管理成本以辆专用危险品卡车公路运输大包装涂料(L/罐,实际装载 L/罐)至某船厂作为个运输单元为例:辆卡车最多装载 个大包装涂料罐,运输质量为 t,共 L,运输距离约 k m,运输时间为d.涂料本身成本不计,其物流管理成本如下:大包装涂料罐 个,涂料公司从第三方物流公司租赁大包装涂料罐的次使用成本为 元 按 元/(个次)计算;第三方物流公司将空涂料罐送至涂料公司(运费),元;第三方物流公司将大包装涂料送至船厂(运费),元;第三方物流公司将船厂用过并经简单预清理的空涂料罐运至指定地点(运费),元.个运输单元公路物流管理成本为 元,涂料运输成本平均约 元/L.()大小包装涂料系统物流管理成本对比根据上述大小包装涂料系统物流管理成本数据,与小包装涂料系统相比,大包装涂料系统可节省约 元/L.假设某船厂a使用大包装涂料 万L,采 用 大 包 装 涂 料 系 统 则 共 计 可 节 省约 元.()大包装涂料系统其他成本大包装涂料系统成本应包含大包装涂料罐的清洗成本.人工清洗:平均 元/(罐次),根据大包装涂料罐的不同状态有所差别,具体包括人工费 元/(罐次),溶剂约 元/(罐次),危废 处 置、密 封 件 更 换 等 其 他 费 用 约 元/(罐次).自 动 设 备 清 洗:设 备 总 投 资 约 元(不包括场地等成本),使用年限按a计算,每年折旧费为 元;假设某船厂a使用大包装涂料 万L,则清洗 罐次,清洗成本为 元/(罐次)(单个成本取决于每年清洗罐体数量).以采用自动设备清洗方式为例,大小包装涂料罐的清洗成本对比:每年 罐次大包装涂料罐相当于 万个小包装涂料罐,用过的小包装涂料罐固体废物质量按 k g计算(含涂料残留约),共产生小包装涂料罐固体废物 t,地 方 合 规 处 理 固 体 废 物 单 价 按 元/t计 算,共 产 生 固 体 废 物 处 理 费 约 元.采用自动设备清洗大包装涂料罐,约a即可收回自动清洗设备的投入成本.3 3结语从目前大包装涂料系统论证和现场涂装实际来看,大包装涂料系统主要可用于船舶建造各阶段的大面积涂装施工,包括单组分防污漆和双组分通用环氧漆等.针对各阶段船舶涂装的修补和小面积施工,仍需要采用小包装涂料系统.船厂可结合各自的实际情况,以小包装涂料系统为基础,针对大包装涂料系统,建立实际应用各要素(船厂、涂料公司、第三方物流公司等)的职责范围和分工体系,确定具体实施方案.参考文献李佳妮大包装涂料工艺的前景与开发J造船技术,():唐黎标船舶涂装与涂料选用J涂层与防护,():孟祥军,等:大包装涂料系统在船厂的应用