汽車企業(yè)VOCs治理措施探討

＊王華輝

（廣州市環(huán)境保護科學研究院 廣東 510620）

1.汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝及VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)

(1)主要生產(chǎn)工藝流程說明

圖1 汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝流程圖

①沖壓

主要是生產(chǎn)不便于運輸?shù)拇笮蜎_壓件（包括高精度的車架沖壓件、重要的外板沖壓件、可以利用邊角料的沖壓件等），沖壓采用全球最先進的伺服壓力機生產(chǎn)線，具有高效率、高精度、低能耗等特點。

②焊裝

主要承擔轎車車身總成的焊裝任務。車身焊裝配備自動化機器人，使車身焊接更精密、柔性化。

③樹脂

包括注塑成型和樹脂件涂裝兩個工段。其中成型工段承擔轎車前后保險杠、左右裙邊等注塑零件的生產(chǎn)任務；涂裝工段承擔轎車保險杠和左右裙邊等樹脂件的涂裝任務。

④涂裝

主要承擔轎車身裝飾保護性涂層的涂裝任務。

⑤總裝

主要承擔轎車的部件預裝、分裝合成、車身內(nèi)飾、底盤裝配、整車總裝、調(diào)整、檢測、返修、精飾及發(fā)送任務。

(2)主要VOCs污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)

企業(yè)產(chǎn)生VOCs的環(huán)節(jié)為涂裝車間轎車車身裝飾保護性涂層的涂裝、樹脂車間轎車前后保險杠和左右裙板的涂裝，VOCs的排放節(jié)點主要為電泳、中涂、面涂、烘干、返修等工序。其中涂裝車間和樹脂車間的涂裝過程是封閉的，空調(diào)系統(tǒng)冷卻循環(huán)水在吸收熱量的時候是不會與空氣中的VOCs直接接觸，同時廢氣收集和排放和空調(diào)系統(tǒng)是分開運行的，故不考慮空調(diào)系統(tǒng)VOCs排放；涂裝過程中會產(chǎn)生一些廢水，這些廢水中可能含有部分VOCs。

(3)含VOCs原輔材料

從原輔材料的消耗情況來看，主要產(chǎn)生VOCs的原輔材料為涂裝（涂裝車間和樹脂車間）的水性涂料、油性涂料、有機溶劑和水性溶劑。

2.VOCs的治理和排放情況

(1)VOCs的產(chǎn)生和治理情況

汽車企業(yè)排放的VOCs廢氣主要為涂裝車間噴漆廢氣、涂裝車間烘干廢氣、焚燒爐廢氣、樹脂車間噴涂廢氣等。噴漆廢氣通過封閉的噴房進行收集，噴房內(nèi)為下壓式氣流，將廢氣收集至文丘里系統(tǒng)，收集效率99%以上，其它烘干廢氣均通過管道進行收集，輸送到廢氣處理裝置，收集效率99%以上。

①涂裝車間噴漆廢氣

中涂、面漆、清漆噴涂過程中，涂裝返修線的噴漆、補漆等工位會產(chǎn)生涂含漆霧的噴涂廢氣，其主要污染物為有機溶劑、丙烯酸漆霧、聚氨脂漆霧等。

中涂、面漆以及清漆噴涂作業(yè)在涂裝車間的水旋式噴漆室內(nèi)進行，采用高速靜電旋杯自動噴涂的先進工藝，噴涂效率高，涂層質(zhì)量好。沒有噴到部件上的漆霧則利用含有漆霧凝聚劑的旋流水吸附去除，其處理過程為：來自噴漆室上方經(jīng)過凈化后的強風將漆霧壓入帶有漆霧凝聚劑的旋流水中，漆霧凝聚劑包裹并穿透漆滴，破壞油漆的功能基團，使其完全消除粘性，聚集被破壞的油漆顆粒和雜質(zhì)成較大的基團，使其堅固和粘合并帶動被包裹的漆滴上浮在水面上，使漆霧基本得到凈化，漆霧凈化率可達95%以上，漆渣作為危險廢物進行外委有資質(zhì)的單位處置。處理后的噴漆廢氣和PVC噴涂室、調(diào)漆間、返修噴漆室產(chǎn)生少量有機溶劑廢氣，以及涂裝線經(jīng)除塵處理后的電泳打磨、中涂打磨、面涂打磨、拋光、返修打磨等工序產(chǎn)生的廢氣一起由50m高的噴漆廢氣排氣筒集中排放。

噴漆室廢氣的特點是風量大，濃度低，國內(nèi)有噴漆室廢氣處理方面采用漆霧過濾加活性碳吸附的方式，但由于漆霧過濾效率較低，導致活性碳或活性碳纖維微孔堵塞，降低了對苯系物的吸附效率，也縮短了吸附材料的使用壽命。公司噴漆采用高速旋杯靜電自動噴涂的先進工藝，漆霧去除采用含有漆霧凈化劑的旋流水吸附去除的方式，處理后的廢氣采用高空排放的方式。

②涂裝車間烘干廢氣焚燒爐（即RTO爐）廢氣

公司涂裝車間的電泳烘干室、密封膠烘干室、中涂烘干室和面漆烘干室進行烘干作業(yè)時產(chǎn)生有機溶劑廢氣，其有機污染物濃度較高，因此采用焚燒爐（RTO裝置）進行凈化處理。

RTO蓄熱式有機廢氣焚燒裝置是國際先進的有機廢氣處理裝置，其工藝原理是：在有燃料助燃的情況下，使有機廢氣在700～800℃燃燒，將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，爐體采用蓄熱式結(jié)構(gòu)，燃燒的熱量再用于加熱待處理的有機廢氣。焚燒后的廢氣再經(jīng)排氣筒高空排放，此法處理有機廢氣效率可達95%以上。烘干廢氣焚燒爐使用LPG燃料，有機廢氣經(jīng)焚燒處理。有機廢氣降解成無害的CO2和H2O，再由RTO裝置排氣筒排入環(huán)境空氣中。

③樹脂車間噴漆廢氣

樹脂車間在進行前后保險杠的底漆、面漆和清漆噴涂時也會產(chǎn)生含漆霧廢氣，其主要污染物為有機溶劑等。漆霧廢氣也是由含漆霧凈化劑的噴灑水噴灑吸收凈化后經(jīng)初級過濾去除顆粒物后，調(diào)整溫度和濕度，然后進入活性碳過濾器將高沸點VOCs過濾掉，隨后進入沸石轉(zhuǎn)輪，將VOCs進行濃縮分離，濃縮效率≥90%，經(jīng)濃縮后的廢氣進入RTO進行焚燒處理，濃縮出的潔凈空氣經(jīng)50m煙囪排放。

④樹脂車間烘干廢氣焚燒裝置（即RTO裝置）廢氣

樹脂車間烘干室進行烘干作業(yè)時產(chǎn)生有機廢氣，其有機污染物濃度較高，均送到樹脂車間烘干廢氣焚燒爐（TAR裝置）和液化石油氣一起燃燒，經(jīng)800℃高溫大部分（凈化效率可達95%以上）有機溶劑廢氣降解成無害的CO2和H2O，再由19.5m高的排氣筒排入環(huán)境空氣中。

(2)VOCs治理效果

企業(yè)按照相關(guān)要求對VOCs進行監(jiān)測，包括監(jiān)督性監(jiān)測和企業(yè)自主監(jiān)測，各種有機廢氣可以達到《表面涂裝（汽車制造業(yè)）揮發(fā)性有機化合物排放標準（DB44/816-2010）》排氣筒VOCs排放限值（Ⅱ時段）要求：苯1mg/m3、甲苯與二甲苯合計18mg/m3、苯系物60mg/m3、總VOCs90mg/m3。

(3)VOCs排放

企業(yè)使用的原輔材料中揮發(fā)性有機物含量通過上述治理措施，排放量未超原環(huán)評報告中的總量。

3.VOCs主要治理方案

(1)源頭控制[1]

表1 汽車企業(yè)主要原輔材料及使用工段

原國家環(huán)?？偩钟?006年8月15日發(fā)布了《汽車涂裝清潔生產(chǎn)標準》，并規(guī)定從2016年12月1日開始實施，要求從生產(chǎn)源頭控制污染物[2]。

①提高水性漆[3]比例，盡量減少使用清漆

水性漆：水性防銹漆，水性鋼構(gòu)漆，水性地坪漆，水性木器漆。

水性漆優(yōu)點：一般的水性涂料有機溶劑（占涂料）在5%～15%之間，而陰極電泳涂料已降至1.2%以下，對降低污染節(jié)省資源效果顯著。

②通過調(diào)整低揮發(fā)性原料（底漆、中涂漆、色漆采用水溶性涂料）、先進的涂裝工藝（采用機器人靜電噴涂）、生產(chǎn)過程的密閉性（調(diào)和室、電泳和噴涂工序等均為100%密閉）等方案在源頭上減少VOCs的排放。

③為了進一步從源頭上降低VOCs，對涂裝、樹脂車間進行重點審核和分析，在走訪部分企業(yè)發(fā)現(xiàn)了如下問題：清漆為油性漆，由于現(xiàn)有汽車涂料技術(shù)有限，目前暫不能用水性漆替代，是VOCs的主要發(fā)生源。涂裝車間車體外部采用機器人靜電噴涂，清漆內(nèi)板需要手動噴涂，其噴涂效率和涂料的利用效率不高，使得涂料的使用量相對較高。

針對以上問題，提出以下源頭控制實施方案。首先，改善前清漆內(nèi)板需要手動噴涂，其噴涂效率和涂料的利用效率不高，使得涂料的使用量相對較高。其次，改善后增加清漆內(nèi)板噴涂自動化，由內(nèi)板噴涂機器人、開門機器人和靜電高壓旋杯系統(tǒng)組成，改善后提高了噴涂效率，減少涂料的使用，從而降低VOCs的排放。在整個VOCs源頭控制方案實施過程中，采取 “邊審核、邊實施、邊見效”的原則。

(2)末端治理

企業(yè)產(chǎn)生VOCs的環(huán)節(jié)主要有車身涂裝、樹脂噴涂、噴漆房、烘干室等，對產(chǎn)生VOCs的環(huán)節(jié)進行99%以上收集，并有相應的治理設施進行處理，達標排放。

為了進一步從末端上降低VOCs，對治理設施進行重點審核和分析。清漆工程為主要的VOCs來源，但部分企業(yè)噴清漆工序末端治理措施為設備自帶的文丘里處理系統(tǒng)，依照環(huán)評及法規(guī)的相關(guān)規(guī)定，需要進行改進：

①噴漆廢氣循環(huán)風系統(tǒng)及廢氣焚燒處理系統(tǒng)：由廢氣循環(huán)空調(diào)、節(jié)能熱泵系統(tǒng)和蓄熱式廢氣焚燒爐及其25m高排氣筒組成；

②噴漆集中排氣筒高度提高到60m，排氣的VOCs凈化率達到90%以上。

為了解決上述問題，企業(yè)擬把整個清漆噴涂區(qū)域的送排風改造，將噴漆產(chǎn)生的廢氣通過循環(huán)空調(diào)重新利用，循環(huán)空調(diào)的廢氣按照一定比例排到蓄熱式廢氣焚燒爐進行處理，將廢氣中揮發(fā)性有機化合物（VOCs）高溫分解成CO2和H2O，經(jīng)過處理后的廢氣再經(jīng)新增25m高的清漆噴房濃縮廢氣焚燒爐（RTO/D）廢氣排氣筒排到大氣中，從而實現(xiàn)綠色噴涂。該方法已在部分企業(yè)成功實施，且在技術(shù)上比較成熟，沒有技術(shù)困難。在整個VOCs末端控制方案實施過程中，采取“邊審核、邊實施、邊見效”的原則。

RTO蓄熱式有機廢氣焚燒裝置是國際先進的有機廢氣處理裝置，其工藝原理是：在有燃料助燃的情況下，使有機廢氣在700～800℃燃燒，將有機物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，爐體采用蓄熱式結(jié)構(gòu)，燃燒的熱量再用于加熱待處理的有機廢氣。焚燒后的廢氣再經(jīng)排氣筒高空排放，此法處理有機廢氣效率可達99%以上[4]。烘干廢氣焚燒爐使用LPG燃料，有機廢氣經(jīng)焚燒處理后既可減少廢氣污染物的排放，又可對其燃燒熱量循環(huán)使用。這些焚燒爐采用熱力燃燒技術(shù)，可使廢氣中的有機污染物燃燒得更完全。有機廢氣降解成無害的CO2和H2O，再由RTO裝置排氣筒排入環(huán)境空氣中。

4.日常監(jiān)管

(1)建立企業(yè)VOCs管理臺帳

①建立企業(yè)VOCs相關(guān)信息管理臺賬，包括企業(yè)基本情況、生產(chǎn)情況及廢氣治理情況，并按年度更新。

②建立生產(chǎn)過程VOCs監(jiān)管臺賬，臺賬包括每日生產(chǎn)設備使用、含VOCs原輔材料消耗、車間密閉監(jiān)控、有機廢氣收集監(jiān)管等內(nèi)容。

③建立治理設施運行臺賬。治理設施運行臺賬的內(nèi)容包括：治理裝置的啟動、停止時間；治理裝置運行工藝控制參數(shù)，至少包括治理設備進、出口濃度和裝置內(nèi)溫度；主要設備維修情況；運行事故及維修情況；定期檢驗、評價及評估情況；活性炭的更換頻次，二次污染物的處置方式；因為緊急原因治理設備停止運行，應該立刻上報當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境局的主管部門。

(2)提出企業(yè)VOCs排放自查方案

企業(yè)根據(jù)自查表，及時檢查VOCs排放環(huán)節(jié)和治理設施出現(xiàn)的問題，并提出相應的解決方案。

(3)加強VOCs排放監(jiān)測管理

企業(yè)應加強VOCs排放監(jiān)測管理，保證VOCs達標排放。

5.結(jié)論

通過上述方案的實施，對VOCs進行有效的預防和控制，工藝裝備、污染治理水平和日常監(jiān)管能力大幅提升，能有效減少VOCs排放總量。

6.展望

隨著環(huán)保政策的不斷完善，消費者環(huán)保意識的不斷提升，尤其全國各省市出臺了VOC排放限量標準，鼓勵使用非溶劑型涂料，汽車企業(yè)產(chǎn)生的VOCs將進一步減少。