涂裝揮發(fā)性有機(jī)物排放控制措施

摘要：通過對一條溶劑型涂裝線從水性漆、高固含油漆、廢氣治理工藝進(jìn)行改造分析,闡述了汽車涂裝廢氣的控制思路。

1 宏觀政策

1.1 國家法規(guī)

伴隨工業(yè)化持續(xù)快速的發(fā)展，大氣污染日益嚴(yán)重，空氣質(zhì)量加速惡化，我國正面臨嚴(yán)峻的空氣污染問題。揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）具有生理毒性，對環(huán)境和人體健康危害巨大，而汽車涂裝工業(yè)是VOCs排放的主要來源之一。

近年來《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》顯著增加了VOCs污染物防治的相關(guān)條款，出臺了一系列的政策法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及收費方案，大力推進(jìn)涂裝、印刷等行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理。各地政府相繼頒布了《揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》及《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費試點實施辦法》，要求實施原料替代工程、工藝技術(shù)改造工程、回收及綜合治理工程。

1.2 陜西省法規(guī)

2017年1月10日陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布《揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》，對表面涂裝、印刷、涂料與油墨等8 個重點行業(yè)VOCs排放進(jìn)行重點控制，要求現(xiàn)有企業(yè)自2018年2月10日起執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的污染物控制要求，新建企業(yè)自2017年2月10日起執(zhí)行規(guī)定的污染控制要求，其中汽車涂裝揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)見表1所列。

標(biāo)準(zhǔn)要求汽車制造涂裝生產(chǎn)線單位涂裝面積VOCs排放量限值為55g/m2，并對廠區(qū)內(nèi)和企業(yè)邊界VOCs濃度規(guī)定限制，設(shè)置監(jiān)控點檢測。對于企業(yè)事業(yè)單位違法排放大氣污染物，將依法責(zé)令停產(chǎn)停業(yè)或者關(guān)閉。

1.3 政策對溶劑型涂裝線體的影響

溶劑型涂裝線體單位面積的VOCs排放量高于55g/m2，不滿足國家法規(guī)的要求，須進(jìn)行VOCs減排治理改造，否則涂裝生產(chǎn)線面臨停產(chǎn)停業(yè)及后期高額環(huán)保稅的繳納，改造會造成涂裝線停產(chǎn)，影響公司正常生產(chǎn)經(jīng)營，亟須規(guī)劃治理方案和調(diào)整生產(chǎn)經(jīng)營安排，確保治理改造的實施。

2 治理對策

目前涂裝線風(fēng)量為775640m3/h，主要可通過原材料替代和末端再處理技術(shù)達(dá)到VOC 減排目的。原材料替代主要為“水性色漆+高固含清漆”取代溶劑型油漆；末端治理通過燃燒、回收降低VOCs排放量，主要方法有濃縮再焚燒處理和高分子篩回收處理。

2.1 方案1：水性色漆+高固含清漆

用水性色漆和高固含清漆取代溶劑型油漆。

1）優(yōu)點：是從源頭上減少VOCs排放量的有效措施，VOCs可降低到30g/m2 以下。

2）缺點：水性漆工藝須增加水分預(yù)烘干段（80℃×15min），對噴漆室溫濕度控制精度要求高，同時對設(shè)備耐腐蝕性能要求高。

進(jìn)行水性涂裝線改造要完成水分預(yù)烘干、空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)器人噴涂系統(tǒng)、排風(fēng)設(shè)備、集中供漆系統(tǒng)的改造，受現(xiàn)場空間制約實施過程難以控制，會造成涂裝線停產(chǎn)，改造費用高，難度大，在經(jīng)濟(jì)性、可行性方面不樂觀，因此水性漆工藝更適合應(yīng)用于新建涂裝線。

2.2 方案2：高固含色漆+高固含清漆

油漆施工固含高，稀釋率低，施工黏度高。

1）優(yōu)點：油漆施工固體含量≥50%，從源頭上減少了稀釋劑的用量。

2）缺點：高固含體系的施工窗口較傳統(tǒng)溶劑型涂料窄，需延長升溫段預(yù)烘干時間，防止流掛缺陷；同時旋杯轉(zhuǎn)速要求在50 kr/min 以上，并需驗證與玻璃膠、密封膠的配套性，高固含色漆工藝與水性漆相比VOCs降低量有限，且需結(jié)合焚燒處理工藝同時應(yīng)用。

目前高固含油漆主要在福特汽車使用，國內(nèi)奇瑞公司將一條溶劑型涂裝線改造為高固含線，采用全機(jī)器人噴涂，封閉噴房，對噴房循環(huán)空氣進(jìn)行濃縮再焚燒處理，通過改造理論上VOCs可降至50g/m2 以下。

2.3 方案3：濃縮再焚燒處理

針對涂裝廢氣大風(fēng)量低濃度特點，先采用吸附法對低濃度常溫噴漆廢氣進(jìn)行吸附濃縮，再高溫蒸氣脫附，濃縮脫附后的廢氣采用催化燃燒或蓄熱式熱力燃燒的方法處理。

1）優(yōu)點：去除效率可以達(dá)到90%以上，改造過程停線15d對生產(chǎn)影響相對較小，在溶劑型涂裝線改造中得到普遍應(yīng)用，為當(dāng)前汽車涂裝VOC 治理的主要實施方法。

2）缺點：現(xiàn)階段VOCs治理工藝在汽車行業(yè)的應(yīng)用處于起步階段，國內(nèi)治理企業(yè)良莠不齊，核心設(shè)備疏水性沸石轉(zhuǎn)輪主要依托進(jìn)口，轉(zhuǎn)輪的生產(chǎn)周期較長，項目周期長達(dá)6個月；投資費用上千萬元，設(shè)備運行費用和維護(hù)費用400萬元/a，占地面積750~1000m2，見表2 所列。設(shè)備選配及維護(hù)不當(dāng)易導(dǎo)致設(shè)備快速老化，影響治理效果。

吸附分為活性炭吸附和疏水性沸石轉(zhuǎn)輪吸附，針對2種方案進(jìn)行對比，見表3所列。

活性炭吸附比表面積大，但其材料耐熱性差、可燃，長時間運轉(zhuǎn)漆霧黏附于活性炭上易發(fā)生火災(zāi)事故，造成活性炭表面介質(zhì)受損。另外，涂裝廢氣濕度較高影響活性炭對VOC 的吸附能力，因此疏水性沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮相對安全，吸附能力可靠。

2.4 方案4：高分子篩回收處理

高分子篩回收處理采用選擇性吸附高分子材料分子篩將尾氣中的有害污染物截留，吸附飽和的材料返回設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行回收。

1）優(yōu)點：投資少、見效快，運行經(jīng)濟(jì)，飽和材料無甲方處理，由設(shè)備供應(yīng)商處理。

2）缺點：高分子篩回收處理對單一揮發(fā)物種類效果明顯，主要應(yīng)用于化工行業(yè)，汽車涂裝行業(yè)產(chǎn)生的廢氣含多種VOC 混合物，目前還無實際應(yīng)用案例，效果難以。

2.5 小結(jié)

按照治理后VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合投資額和對生產(chǎn)經(jīng)營影響，方案3（濃縮再焚燒處理）僅在管路對接時停產(chǎn)15d,具有可行性，治理效果可預(yù)估，對溶劑型涂裝生產(chǎn)線經(jīng)營影響較小。

3 結(jié)語

根據(jù)陜西省DB 61/T 1061—2017對汽車駕駛室單位涂裝面積VOCs排放量限制55g/m2 的要求，溶劑型涂裝生產(chǎn)線采用“疏水性沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+蓄熱氧化廢氣焚燒處理”完成涂裝線VOC 治理工程，同時根據(jù)現(xiàn)場情況可考慮“循環(huán)風(fēng)改造+機(jī)器人內(nèi)噴+廢氣治理”相結(jié)合的工藝，以達(dá)到投資合理、治理效果可持續(xù)的目的。隨著國家對環(huán)保要求的提升，從長遠(yuǎn)考慮，新建水性線集中噴涂生產(chǎn)駕駛室、塑料件，做到源頭控制，降低末端治理費用。