重卡商用車噴漆廢氣處理方案選擇與應用分析

劉 磊

（陜西重型汽車有限公司技術管理部，陜西 西安 710200）

前言

汽車涂裝生產線是汽車制造過程中產生“三廢”最多的環節，其中涂裝廢氣是涂裝“三廢”的主要部分。我國于1997年頒布實施的GB16297《大氣污染綜合排放標準》限定了33種污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等揮發性有機物。

近年來隨著環保法規不斷完善，執法力度不斷提高，各省市地區對排放濃度、排放速率、無組織排放濃度限值、廢氣處理率均有嚴格要求，且地方標準高于國家標準，陜西省在2017 年1 月10 日頒布了《揮發性有機物控制排放標準》（DB61/T1061-2017），2017 年2 月10 日開始實施，要求新建企業自標準實施之日起執行，現有企業自2018 年2 月10日起開始執行。

由此表可見，各地方標準明顯高于國標，傳統參照國標的環保控制方法已無意義。很多地區強制要求汽車生產企業安裝廢氣處理設備，甚至指定高效的廢氣處理方式來控制VOCs 排放。目前全國已有21 省試點實行征收VOC 排污費，分時段根據企業VOC 排放量或污染當量收取排污費。以排放標準為基礎，相應的排放量均有明確的征收標準，并實行差別化收費。不滿足排放標準將面臨嚴重處罰甚至關停整頓，此舉對企業生產經營產生巨大影響和沖擊，要求企業必須采取措施進行VOCs 減排控制。

表1 環保標準相對較高的地區與陜西省、國標對排放限值（濃度）進行對比

1 汽車涂裝生產線VOCs 排放控制措施的應用

目前VOCs 排放控制措施大體上有兩種途徑：一種是前端控制，從油漆原材料選材入手，選用溶劑含量較低的水性漆或高固油漆，這樣可以在源頭上控制VOCs 的使用量，從而降低最終的廢氣排放量以達到法規要求。另外一種是末端處理，即采用合適的廢氣處理方式，經處理過的廢氣滿足排放指標要求。

1.1 前端控制

1.1.1 水性漆應用

對于新建線可充分考慮設計、使用水性漆，但原有生產線想實現“油改水”必須對線體進行改造：需要增加熱閃干、預烘干等工序，同時對原有涂裝線噴漆室體、空調系統、集中供漆系統、噴涂系統、送排風系統、污水處理系統等進行改造或更新。若前期未作水性漆預留則改造施工難度較大且投資費用高。

如此改造采用循環風，整體風量下降可以降低VOCs 處理設備的功率選型，減少投資，且可以減少一定的排放費用支出。但水性漆使用帶來的能耗增加、運行費用增加及污水處理擴能改造帶來的投資成本增加也是不得不考慮的因素。就目前的環保形式，水性漆工藝已是大勢所趨，要求我們在新建或改造過程中充分考量這些因素，從而選擇最適合我們自己的方案。

1.1.2 高固油漆應用

高固體含量涂料簡稱HSC（High Solid Coating），隨著環境保護法進一步強化要求以及涂料制造技術的提高，高固涂料應運而生。它的主要特點是涂料中溶劑含量低，固體含量高，施工過程中溶劑（VOCs）排放量少。目前高固油漆的應用在國內汽車行業未普及，僅部分汽車廠家使用。雖然設備改造難度相對較低，但若不熟悉其工藝特點和技術要求仍難以推廣。

目前政策法規不僅對廢氣排放濃度、排放量有要求，對廢氣排放速率以及去除率也都有明確的標準限制。采用低溶劑油漆，雖然能夠降低VOCs 的產生，減輕廢氣處理壓力，但產生的廢氣依然不能達標直接排放，仍需要采取措施對廢氣進行處理。

1.2 末端處理（廢氣處理）

廢氣處理是涂裝生產線控制VOCs 排放的主要措施，包含多種處理工藝及設備組合，總體來講分為兩大類，即回收技術和銷毀技術。回收技術包括吸附、吸收、冷凝、膜技術等，銷毀技術包括燃燒、光催化降解、生物降解、等離子技術等。國內表面處理行業所采取的VOCs 處理技術主要以吸附/脫附、催化/氧化燃燒、生物處理為主，據統計這三種技術的市場占有率分別為38%、22%、15%。

對于汽車行業來講，商用車與乘用車在VOCs 廢氣處理方式選擇上并無明顯區別，主要是根據生產線油漆材料類型、工藝設計參數、廢氣參數及產量來選擇廢氣處理方式。重卡商用車需要處理VOCs 的點包括車身、底盤、外飾件（塑料、非金屬件）及零部件等涂裝生產線，具體排放控制區域有噴漆室、烘干爐、修補間、噴蠟間、儲漆間、輸調漆間、漆泥間、循環水槽、污水處理站等。

2 廢氣處理方式的分類與應用

2.1 幾種主要的廢氣處理方式對比介紹

表2 幾種主要的廢氣處理方式對比介紹

規模較小的涂裝線，如小件線涂裝線/底盤線（補漆），采用投資較少的活性炭吸附+催化燃燒的處理方式。一些地區的環保政策法規不僅對指標提出要求，對處理方式也有明確的要求，比如VOCs 活性炭單獨的吸附處理不符合環保要求，須采用催化燃燒、冷凝回收等深度處理。

重卡商用車駕駛室涂裝生產線多為連續大規模生產，具有大風量、低濃度的特點。根據常規設計，噴漆室風量40-60萬m3/h，濃度50-150mg/m3，成分多為苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴（NMHC），參考目前的排放法規，重卡商用車噴漆廢氣的主要處理方式為：沸石轉輪+RTO/TNV/TO 的處理方式。

3 沸石轉輪+RTO（廢氣焚燒系統）

該系統主要由過濾、濃縮、脫附預熱、廢氣焚燒（RTO）、風機及風管和相關控制等子系統組成。

3.1 過濾系統

在廢氣入口處設置過濾系統（四級過濾），過濾等級分別為 G3、F5、F7、F9，過濾廢氣中的雜質和顆粒物等，有效避免濃縮設備的阻塞，保證其使用壽命。

3.2 濃縮系統

在廢氣過濾系統之后設置沸石轉輪濃縮系統，廢氣經轉輪吸附后的潔凈氣通過廠房原有煙囪或潔凈氣煙囪直接排放，從轉輪脫附出來高濃度廢氣則進入 RTO 系統進行焚燒處理。

3.3 脫附廢氣預熱系統

利用 RTO 焚燒后產生的高溫潔凈廢氣對脫附空氣進行加熱，使其溫度升高后可以將吸附在轉輪上的VOCs 脫附出來，變成高濃度廢氣進入RTO。

3.4 廢氣焚燒系統

使用RTO 作為廢氣焚燒系統，通過廢氣引風機將沸石轉輪產生的高濃度廢氣送入焚燒爐進行焚燒處理，使廢氣中的 VOC 成分高溫裂解為 CO2和 H2O。

3.5 風機

3.5.1 廢氣排風機

安裝在轉輪系統后端，將吸附后的潔凈廢氣入車間排氣筒。

3.5.2 脫附風機

安裝在脫附廢氣預熱系統后端，將脫附空氣送入換熱系統加熱后再進入轉輪脫附區。

3.5.3 調濕風機

將轉輪冷卻風送入過濾箱體進口調節進入轉輪的廢氣溫、濕度，保證廢氣溫度≤35℃，相對濕度≤70%。

3.5.4 RTO 廢氣風機

安裝在 RTO 前端，將脫附后的高濃度廢氣送入焚燒爐處理。

4 VOCs 在線濃度監測系統

根據相關標準，所有排放管路均需要安裝廢氣濃度在線監測系統，具有實時記錄、上傳數據的功能，便于企業和環保部門監測廢氣處理、排放情況。目前VOCs 濃度在線監測設備主要有PID、FID 兩種氣相色譜檢測儀，兩種儀器都具有各自的使用特點和優勢，那么在具體的選擇上，一方面需要根據被測氣體成分、濃度及設備使用條件等因素來考慮如何選擇；另一方面需要在項目建設前期同環保部門溝通，確認當地環保政策對在線濃度監測設備的具體要求以及工程驗收標準。

5 結論

在“有組織排放”方面環保法規對不同類型的汽車生產制造企業有不同的排放標準要求，需要詳細解讀地方性、區域性環保法律法規對本企業汽車生產過程中VOCs 的排放要求及標準，作為廢氣處理方案選擇的基礎依據。

廢氣排放參數是設備選型的重要參考數據，需要對風量、VOCs 成分、溫濕度、排放濃度及排放速率等進行檢測確認，掌握本企業廢氣排放數據，了解廢氣排放的真實狀況，據此來進行設備選型及改造方案設計。設計方應考慮廢氣在實際運行過程中可能出現的溫度、濃度、風量等波動變化情況，確保處理后的廢氣能夠達標排放。

目前乘用車廢氣處理方案執行普遍，重卡商用車行業新建生產線均設計有廢氣處理系統，現有生產線也都在進行設備改造，越來越多商用車企業廢氣處理系統已投入運行使用，需要在運行維護方面積累數據、經驗。

近幾年國內一些制造企業已經具備生產制造焚燒設備的能力，但濃縮及蓄熱核心材料多依靠進口。需要國內相關制造企業和研發機構加大投入提高研發力度，早日實現VOCs廢氣處理設備設施的全面國產化。