涂裝生產線VOCs廢氣處理研究

趙方圓

（安徽科澤華盛環境技術有限公司 安徽合肥 230000）

引言

VOCs 揮發性有機物，是指沸點在50℃-260℃之間的各種有機化合物。大多數VOCs 具有令人不適的特殊氣味，具有很強的毒性、刺激性和致畸性、致癌，尤其是其中的甲醛、苯、甲苯更是會造成人體健康受損。VOCs 主要來源于化工、燃料涂料制造，溶劑制造及使用等環節[1]。其中印刷業、汽車制造業、涂裝業、醫藥化工等領域是VOCs 重要行業領域。我國是乘用車生產大國，2020 年產銷量分別達到了2522.5 萬輛和2531.1 萬輛，隨著國家和地方政策的大力支持、行業企業自身努力，以及居民生活水平的提升，我國汽車行業、尤其是純電動汽車和插電式混合電動汽車都迎來了重要發展機遇期。但汽車生產涂裝過程中產生VOCs，強化涂裝生產線VOCs 廢氣治理已日益受到企業、政府及社會重視。各大車輛生產、維修企業積極尋求相應治理措施，為生產作業區域營造更加綠色環保空間。

1 涂裝生產線VOCs 相關法規標準

1.1 審批原則

《環保法》（2015 年）、《大氣污染防治法》（2016 年）、《清潔生產促進法》（2016 年）均對生產、建設及監管部門提出了嚴格要求。其中，《汽車整車制造建設項目環境影響評價文件審批原則（試行）》，提出污染物產生量等相關指標應達到國家清潔生產Ⅱ級水平；水性涂料等低VOC 含量涂料占總涂料使用量的比例不得低于80%。新改擴建的項目，應實行《涂裝行業清潔生產評價指標體系》，對烘干室、噴漆室、流平室等涂裝車間作出相應廢氣凈化要求，使用集中自動輸調漆系統，并要求采取封閉作業。

1.2 排放標準

《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）制定時間較早，相關要求較為寬松，近年來，北京、上海等地陸續頒布了VOCs 排放地方標準。較國標有著更為嚴格的要求，如有的地方要求VOCs 排放標準濃度為25-30mg/m3，部分車企噴漆室濃縮凈化處理，排放濃度≤20mg/m3，具有很強的環保理念，避免后期需要工藝改造升級。

1.3 濃度測量

汽車生產噴涂環節，針對VOCs 濃度測量，一般執行的標準為《固定污染源廢氣揮發性有機物的測定 固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質譜法》（HJ734-2014），由第三方專業機構進行檢測，測量批量生產1h 后，色漆、清漆、中途等工段排風量，并計算出相應工段的VOCs 排放濃度值[2]。

1.4 產量計算

電泳、涂漆、涂防銹蠟、涂膠等涂裝生產線工序中VOCs 產生量。公式：VOCs=（Mvoc×1000）/Q，其中，VOCs 表示汽車涂裝生產線單位面積工件產生的VOCs 量；Mvoc，表示計量時間內涂裝產生的VOCs 量；Q 表示計量時間內涂裝面積和[3]。一般按照月份對檢測的數值進行統計、分析，并審核年度汽車生產線涂裝VOCs總量。

2 涂裝生產線VOCs 產生環節

以某電動汽車涂裝生產線年設計產能20 萬臺為例，車身及車用塑料配件的涂裝均在生產線進行，原料為溶劑型漆。

2.1 風量

經現場勘測，該電動汽車涂裝生產線廢氣產生點位主要有車身色漆噴漆室、車身色漆流平室、車身清漆噴漆室和車身清漆流平室，以及塑料件底漆噴漆室、流平室，色漆噴漆室、流平室，以及清漆噴漆室、流平室，調漆間，電泳烘干廢氣、電泳排煙廢氣、面漆烘干廢氣和塑料件烘干廢氣等等。總風量約為100萬m3/h。

2.2 預處理

該電動車涂裝生產線VOCs 廢氣治理前重要環節的相應廢氣處理方式主要有：

（1）噴漆廢氣。電動車車身、塑料件等均需要在噴漆室內噴漆，由此產生的VOCs 廢氣利用風機引入水旋系統，漆霧經循環水池及漆霧絮凝劑析出，不溶于水的噴漆廢氣經風道流入45m高煙囪直排。

（2）流平廢氣。車身、塑料件在流平室內產生的廢氣，經風機引入45m 高煙囪直排。

（3）烘干廢氣。電動汽車涂裝生產線，需要利用烘干爐對噴漆進行烘干，經風機使廢氣進入四元體，在高達500℃中進行進一步燃燒，未燃燒充分的氣體經生產車間20m 煙囪直排。

經檢測，該電動汽車涂裝生產線產生的VOCs 廢氣均屬高空直排，但與相關標準不符，因此，需要對其進行相關設備升級、更新，增設相關必要處理設備[4]。

2.3 處理工藝

針對該電動汽車涂裝生產線產生的廢氣及其處理方式來看，需要對其進行改造，以確保排放的VOCs 廢氣處理滿足標準要求。經比對選用“沸石濃縮輪轉+RTO 系統”復合工藝技術。經現場檢測，噴涂生產作業產生的VOCs 廢氣經水旋系統進行漆霧處理，捕捉相應漆霧率≤89%，仍有部分顆粒物、漆霧需要進行處理，對其可選擇先過濾，然后進入沸石轉輪。

（1）轉輪吸附。選用濃縮轉輪，95%以上VOCs 廢氣經沸石轉輪吸附后進入45m 高空煙囪達標外排，脫附利用RTO 燃燒爐產生的熱量進行熱脫附，即清潔的空氣由脫附風機進入，經換熱器進入沸石轉輪，熱空氣將沸石加熱，加熱到200℃左右，吸附在沸石中的VOCs 被脫附出來，進入RTO 燃燒爐，從燃燒爐中排出的高溫達標氣體通過換熱器實現廢熱利用。

（2）RTO 燃燒。三室RTO 燃燒溫度超過830℃，VOCs 有機廢氣在850℃、燃燒時間超過1s 情況下，大多分解為水和二氧化碳等。因此，通過RTO 燃燒后，VOCs 凈化效果超過了99%。

2.4 處理結果

該電動汽車常溫廢氣總風量約為92 萬m3/h，折合標況的風量約為43 萬m3/h，選用三個轉輪，濃縮倍率提升20 倍。高溫廢氣總風量為11050m3/h，轉輪脫附廢氣及高溫廢氣進入RTO 深度燃燒。經現場檢測，廢氣排放量＜5mg/m3，遠低于業主單位的23mg/m3（見表1）。

表1 某電動汽車涂裝生產線廢氣檢測結果

3 涂裝生產線VOCs 廢氣防治措施

VOCs 有機廢氣防治應綜合施策，既要做好源頭削減，也要做好過程管控，還要采取末端治理，采取全流程防治措施，以將項目VOCs 生態環境影響降低到最小。

3.1 源頭削減

所謂源頭削減，就是從涂裝用料選型及使用著手，既要嚴格限制涂裝中VOCs 含量，選用污染更低的有機溶劑，此外，還應從稅收、財政等方面給予相應的政策引導。推薦使用水性涂料、粉末涂料，以及高固體分涂料[5]。如，水性涂料，使用水為分散介質，替代傳統的有機溶劑，該涂料穩定性強，性能可靠，但在使用過程中應注意表面污染物、干燥過程的溫度濕度、流掛等。再如，粉末涂料，多選用熱固性粉末涂料，在車體金屬板材及內飾件中已成熟應用。高固體涂料，又叫無溶劑涂料，因其分散體系及配方構成與傳統溶劑型產品接近，具有顯著應用優勢。

3.2 過程管控

所謂過程管控，就是指在涂裝作業、施工過程中采用合適工藝技術，將VOCs 釋放量控制到最低。具體來說，既要控制好施工作業過程中的VOCs 散逸，也要降低涂裝作業過程中VOC 排放的總量[6]。具體來說，可通過設計更加科學合理的涂膜配套，并選用傳遞效率更高的噴涂設備，以及更加科學合理的涂裝工藝方案，降低調配及洗槍過程中涂料及溶劑的消耗，改進和完善涂裝工藝措施，降低VOCs 有機廢氣的排放量。

3.3 末端治理

所謂末端治理就是指針對已經產生的VOCs 廢氣選用相應的技術，對其進行處理。電動汽車涂裝生產線廢氣的末端治理技術主要有直接燃燒法TO、蓄熱式催化燃燒法RCO、蓄熱式熱氧化燃燒法RTO、催化劑燃燒法CO，以及分子篩吸附、沸石吸附等吸附工藝。不同工藝技術處理VOCs 廢氣，對濃度要求，以及能源消耗和處理效率等方面都存在較大差異，可根據實際現狀選用合適的工藝技術。

結語

近年來，隨著經濟社會的快速發展，我國汽車、醫藥、化工、印刷等行業領域發展迅速。其中涂裝過程中產生大量的有機廢氣VOCs，做好涂裝生產線VOCs 廢氣治理已成為企業、政府及社會公眾共同關注的話題之一。在掌握有機廢氣VOCs 排放的相關標準和要求的基礎上，熟悉汽車涂裝VOCs 產生的環節，采取綜合施策的辦法，做好預防和治理，把工業生產環節產生的VOCs 廢氣影響降低到最低，確保預期經濟效益和生態環境效益最大化。