關於汽車行業塗裝VOC產生量及排放量的計算分析

關於汽車行業塗裝VOC產生量及排放量的計算分析

引  言

    我國是****大汽車消費國，汽車生產(chan) 中帶來的汙染也越來越嚴(yan) 重。汽車表麵塗裝過程使用大量塗料、有機溶劑，是重要的VOC排放源，這些有機溶劑主要含甲苯、二甲苯、丙酮等。根據我國《關(guan) 於(yu) 推進大氣汙染物聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》，VOC已納入大氣聯防聯控重點汙染物。然而我國目前對汽車行業(ye) VOC排放標準的製定與(yu) 實施相對滯後，缺乏專(zhuan) 門針對汽車表麵塗裝作業(ye) VOC排放的相關(guan) 國家標準。對汽車行業(ye) VOC產(chan) 生量及排放量的計算工作，必將成為(wei) 企業(ye) 汙染物達標管理的一項重要工作。

    １、傳(chuan) 統汽車行業(ye) 塗裝工藝流程及產(chan) 汙環節

     汽車行業(ye) 塗裝車間生產(chan) 工藝及VOC產(chan) 汙環節：白車身→脫脂→表調→磷化→陰極電泳（無組織排放）→電泳烘幹（排氣筒排放）→強冷→粗密封（無組織排放）→底板防護→細密封（無組織排放）→ＰＶＣ烘幹（排氣筒排放）→強冷→電泳打磨→中塗人工擦淨→鴕鳥毛自動擦淨機擦淨→人工噴中塗（內(nei) 腔）→自動塗裝機噴中塗（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→晾幹→中塗烘幹（焚燒排放）→中塗強冷→中塗打磨→麵漆擦淨→鴕鳥毛自動擦淨機擦淨→人工噴色漆（內(nei) 腔）（排氣筒排放）→晾幹→自動塗裝機噴色塗（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→空氣站自動噴金屬漆（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→晾幹→自動塗裝機噴罩光漆（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→檢查補漆→麵漆烘幹（焚燒排放）→麵漆強冷→修飾→檢查→裝飾→總裝。

    ２、計算汽車行業(ye) 塗裝VOC產(chan) 生及排放量所需資料

     企業(ye) 經營者應每月記錄用於(yu) 汽車製造塗裝生產(chan) 線單位塗裝麵積的VOC排放量和產(chan) 生量核算中的數據資料。具體(ti) 數據包括：

      1）含揮發性有機物的原料名稱；

      2）每月原料的使用量；

      3）原料中揮發性有機物的含量；

      4）每月含揮發性有機物原料的回收量；

      5）汙染控製設備去除的揮發性有機物量；

      6）每月汽車塗覆總麵積；

      7）企業(ye) 年度或定期環保監測數據。

      ３、總物料平衡法計算VOC產(chan) 生量和排放量

      根據收集各塗裝車間提供原材料用量、有機溶劑含量以及車型塗覆麵積、產(chan) 量、工況等數據，對VOC的產(chan) 生量進行核實。按照國家清潔生產(chan) 塗裝行業(ye) 的標準，計算公式：有機溶劑產(chan) 生量=有機溶劑揮發量（g/a）/塗覆總生產(chan) 麵積（m2/a）。

      其中有機溶劑揮發量可以通過塗裝車間的漆料中固體(ti) 含量和有機溶劑的含量計算出實際的揮發量，包含電泳漆、膠、蠟溶劑、油漆溶劑、稀釋劑等；塗覆麵積=各車型塗覆麵積×車型產(chan) 量。各車型的塗覆麵積可根據車型研發相關(guan) 參數給出，或近似用車型的底塗麵積=2×鋼板淨質量（kg）/（鋼板原始厚度（m）×鋼板密度（kg/m3））。此計算出的揮發性有機物產(chan) 生量會(hui) 含甲苯、二甲苯。

      在工藝及VOC產(chan) 生環節流程中，中塗烘幹產(chan) 生的VOC，30%（估算量）采用焚燒處理，處理效率為(wei) 99%，而其餘(yu) 70%有機廢氣直接通過煙囪排放到大氣中。麵漆烘幹產(chan) 生的VOC 30%（估算量）采用焚燒處理，處理效率為(wei) 99%，其餘(yu) 70%有機廢氣直接通過煙囪排放到大氣中。無組織排放中，主要為(wei) 蒸發和廢水及漆渣中揮發少量的VOC，而無組織排放的這部分VOC計算難度過大，且量少，同時在塗裝室內(nei) 無組織排放的VOC通過車間內(nei) 通排風設備排放至大氣。所以在計算VOC實際排放量時，不區分有組織和無組織，計算排放量可用如下公式：

VOC排放量=產(chan) 生量-中塗和麵漆的處理量-廢溶劑回收量。

      實際計算中，可將廢溶劑回收中的VOC量直接在VOC總產(chan) 生量中減去，得出去除溶劑回收的VOC產(chan) 生量。

其中中塗、麵漆處理量=焚燒處理效率（99%）×進入焚燒處理設備的VOC量（30%）×（中塗漆料中有機溶劑含量+麵漆漆料中有機溶劑含量）/塗覆總麵積。

４、物料衡算法及類比法相結合計算VOC的產(chan) 生量和排放量

      在用有毒有害元素物料衡算法計算VOC的產(chan) 生量和排放量過程中，同樣需要收集塗裝車間漆料及溶劑的使用量，及其成分和含量。按照國內(nei) 同工藝類比及無組織揮發特性，計算各環節VOC的產(chan) 生及排放量。此計算可簡化成中塗、麵漆工段和前處理、電泳、PVC工段兩(liang) 塊分別進行分析計算。

      圖1 ~ 2為(wei) 筆者模擬采用此方法實際計算的情況。中塗、麵漆烘幹工段VOC產(chan) 生及排放物料平衡圖見圖１。前處理、電泳、PVC工段VOC產(chan) 生及排放平衡圖見圖２。

      中塗、麵塗的漆料分成固體(ti) 分和有機溶劑2部分，其中固體(ti) 分主要隨車身附著和漆霧（淨化措施），有機溶劑主要含非甲烷總烴和二甲苯。VOC主要產(chan) 生於(yu) 噴漆室、晾幹室和烘幹室。在噴漆室內(nei) 會(hui) 有約50%的VOC產(chan) 生，存在於(yu) 漆渣、煙囪排放，會(hui) 有約9%的揮發性有機物入水相。烘幹室也會(hui) 產(chan) 生30% ~ 40%的VOC，並且烘幹室的VOC會(hui) 進行焚燒處理，處理效率一般在98%以上，焚燒後產(chan) 生二氧化碳和水。在烘幹室和噴漆室會(hui) 產(chan) 生約此處總量2%的無組織逸散排放。

      前處理、電泳、PVC工段的VOC產(chan) 生與(yu) 中塗、麵漆工段基本一致，但一般在PVC烘幹工段無尾氣焚燒處理設施，如果有尾氣焚燒處理設施，應進行計算去除效率。

      計算出的排放量除以總塗覆麵積後，即可得出單位塗覆麵積的VOC實際排放量。

５、實測及反推法計算排放量及產(chan) 生量

      上述2種方法，由於(yu) 資料或類比假設與(yu) 實際生產(chan) 中的不一致，可能產(chan) 生較大誤差，為(wei) 了驗證上述方法計算出的VOC產(chan) 生量及排放量的準確性，可對各工序的VOC有組織和無組織排放進行實際監測，在校核實際工況及實際狀況的情況下，比較多種數據的一致性，分析差異，找出原因，進一步提高計算精度。例如：某公司2014年年度委托環保部門監測數據，非甲烷總烴在PVC、電泳、中塗、麵漆各排氣筒中排放總和為(wei) 26.082 kg/h。按照250 d，三班24 h生產(chan) ，計算出VOC=156 492 000 g/a，取塗裝車間2014年全年平均塗覆麵積為(wei) 14 386 497 m2，計算出VOC=11 g/m2。對計算出的總揮發性有機物以及過程中各工段的揮發性有機物，與(yu) 上述2種方法計算出的量進行對比分析，根據實際情況進行局部調整，驗證3種方法計算出的數值的符合性。由於(yu) 塗覆麵積、工時、工況、監測數據都存在不準確因素，且VOC揮發性高，在生產(chan) 過程中無組織的蒸發、廢水廢渣中均會(hui) 彌散VOC，而這部分的VOC在本次監測中未做監測，故按照實測數據計算出的VOC排放量會(hui) 小於(yu) 實際量。

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