關(guān)于汽車行業(yè)涂裝VOCs產(chǎn)生量及排放量的計算分析

       我國是世界第一大汽車消費(fèi)國，汽車生產(chǎn)中帶來的污染也越來越嚴(yán)重。汽車表面涂裝過程使用大量涂料、有機(jī)溶劑，是重要的VOCs排放源，這些有機(jī)溶劑主要含甲苯、二甲苯、丙酮等。根據(jù)我國《關(guān)于推進(jìn)大氣污染物聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》，VOCs已納入大氣聯(lián)防聯(lián)控重點(diǎn)污染物。然而我國目前對汽車行業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)的制定與實施相對滯后，缺乏專門針對汽車表面涂裝作業(yè)VOCs排放的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。對汽車行業(yè)VOCs產(chǎn)生量及排放量的計算工作，必將成為企業(yè)污染物達(dá)標(biāo)管理的一項重要工作。

      汽車行業(yè)涂裝車間生產(chǎn)工藝及VOCs產(chǎn)污環(huán)節(jié)：白車身→脫脂→表調(diào)→磷化→陰極電泳（無組織排放）→電泳烘干（排氣筒排放）→強(qiáng)冷→粗密封（無組織排放）→底板防護(hù)→細(xì)密封（無組織排放）→ＰＶＣ烘干（排氣筒排放）→強(qiáng)冷→電泳打磨→中涂人工擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機(jī)擦凈→人工噴中涂（內(nèi)腔）→自動涂裝機(jī)噴中涂（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→晾干→中涂烘干（焚燒排放）→中涂強(qiáng)冷→中涂打磨→面漆擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機(jī)擦凈→人工噴色漆（內(nèi)腔）（排氣筒排放）→晾干→自動涂裝機(jī)噴色涂（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）→晾干→自動涂裝機(jī)噴罩光漆（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→檢查補(bǔ)漆→面漆烘干（焚燒排放）→面漆強(qiáng)冷→修飾→檢查→裝飾→總裝。

       企業(yè)經(jīng)營者應(yīng)每月記錄用于汽車制造涂裝生產(chǎn)線單位涂裝面積的VOCs排放量和產(chǎn)生量核算中的數(shù)據(jù)資料。具體數(shù)據(jù)包括：1）含揮發(fā)性有機(jī)物的原料名稱；2）每月原料的使用量；3）原料中揮發(fā)性有機(jī)物的含量；4）每月含揮發(fā)性有機(jī)物原料的回收量；5）污染控制設(shè)備去除的揮發(fā)性有機(jī)物量；6）每月汽車涂覆總面積；7）企業(yè)年度或定期環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)。

       根據(jù)收集各涂裝車間提供原材料用量、有機(jī)溶劑含量以及車型涂覆面積、產(chǎn)量、工況等數(shù)據(jù)，對VOCs的產(chǎn)生量進(jìn)行核實。按照國家清潔生產(chǎn)涂裝行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，計算公式：有機(jī)溶劑產(chǎn)生量=有機(jī)溶劑揮發(fā)量（g/a）/涂覆總生產(chǎn)面積（m2/a）。

       其中有機(jī)溶劑揮發(fā)量可以通過涂裝車間的漆料中固體含量和有機(jī)溶劑的含量計算出實際的揮發(fā)量，包含電泳漆、膠、蠟溶劑、油漆溶劑、稀釋劑等；涂覆面積=各車型涂覆面積×車型產(chǎn)量。各車型的涂覆面積可根據(jù)車型研發(fā)相關(guān)參數(shù)給出，或近似用車型的底涂面積=2×鋼板凈質(zhì)量（kg）/（鋼板原始厚度（m）×鋼板密度（kg/m3））。此計算出的揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生量會含甲苯、二甲苯。

       在工藝及VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)流程中，中涂烘干產(chǎn)生的VOCs煙囪排放到大氣中。無組織排放中，主要為蒸發(fā)和廢水及漆渣中揮發(fā)少量的VOCs，而無組織排放的這部分VOCs計算難度過大，且量少，同時在涂裝室內(nèi)無組織排放的VOCs最終通過車間內(nèi)通排風(fēng)設(shè)備排放至大氣。所以在計算VOCs實際排放量時，不區(qū)分有組織和無組織，計算排放量可用如下公式：

       VOCs排放量=產(chǎn)生量-中涂和面漆的處理量-廢溶劑回收量。

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

       其中中涂、面漆處理量=焚燒處理效率（99%）×進(jìn)入焚燒處理設(shè)備的VOCs量（30%）×（中涂漆料中有機(jī)溶劑含量+面漆漆料中有機(jī)溶劑含量）/涂覆總面積。

       在用有毒有害元素物料衡算法計算VOCs的產(chǎn)生量和排放量過程中，同樣需要收集涂裝車間漆料及溶劑的使用量，及其成分和含量。按照國內(nèi)同工藝類比及無組織揮發(fā)特性，計算各環(huán)節(jié)VOCs的產(chǎn)生及排放量。此計算可簡化成中涂、面漆工段和前處理、電泳、PVC工段兩塊分別進(jìn)行分析計算。

       圖1~2為筆者模擬采用此方法實際計算的情況。中涂、面漆烘干工段VOCs產(chǎn)生及排放物料平衡圖見圖１。前處理、電泳、PVC工段VOCs產(chǎn)生及排放平衡圖見圖2。

       中涂、面涂的漆料分成固體分和有機(jī)溶劑2部分，其中固體分主要隨車身附著和漆霧（凈化措施），有機(jī)溶劑主要含非甲烷總烴和二甲苯。VOCs主要產(chǎn)生于噴漆室、晾干室和烘干室。在噴漆室內(nèi)會有約50%的VOCs產(chǎn)生，最后存在于漆渣、煙囪排放，會有約9%的揮發(fā)性有機(jī)物入水相。烘干室也會產(chǎn)生30%~40%的VOCs，并且烘干室的VOCs會進(jìn)行焚燒處理，處理效率一般在98%以上，焚燒后產(chǎn)生二氧化碳和水。在烘干室和噴漆室會產(chǎn)生約此處總量2%的無組織逸散排放。

       前處理、電泳、PVC工段的VOCs產(chǎn)生與中涂、面漆工段基本一致，但一般在PVC烘干工段無尾氣焚燒處理設(shè)施，如果有尾氣焚燒處理設(shè)施，應(yīng)進(jìn)行計算去除效率。

       計算出的排放量除以總涂覆面積后，即可得出單位涂覆面積的VOCs實際排放量。

       上述2種方法，由于資料或類比假設(shè)與實際生產(chǎn)中的不一致，可能產(chǎn)生較大誤差，為了驗證上述方法計算出的VOCs產(chǎn)生量及排放量的準(zhǔn)確性，可對各工序的VOCs有組織和無組織排放進(jìn)行實際監(jiān)測，在校核實際工況及實際狀況的情況下，比較多種數(shù)據(jù)的一致性，分析差異，找出原因，進(jìn)一步提高計算精度。例如：某公司2014年年度委托環(huán)保部門監(jiān)測數(shù)據(jù)，非甲烷總烴在PVC、電泳、中涂、面漆各排氣筒中排放總和為26.082kg/h。按照250d，三班24h生產(chǎn)，計算出VOCs=156492000g/a，取涂裝車間2014年全年平均涂覆面積為14386497m2，計算出VOCs=11g/m2。對計算出的總揮發(fā)性有機(jī)物以及過程中各工段的揮發(fā)性有機(jī)物，與上述2種方法計算出的量進(jìn)行對比分析，根據(jù)實際情況進(jìn)行局部調(diào)整，驗證3種方法計算出的數(shù)值的符合性。由于涂覆面積、工時、工況、監(jiān)測數(shù)據(jù)都存在不準(zhǔn)確因素，且VOCs揮發(fā)性高，在生產(chǎn)過程中無組織的蒸發(fā)、廢水廢渣中均會彌散VOCs，而這部分的VOCs在本次監(jiān)測中未做監(jiān)測，故按照實測數(shù)據(jù)計算出的VOCs排放量會小于實際量。

       通過幾種方法的相互驗證，相互比較，分析差異及其原因，反復(fù)論證，應(yīng)能得出較準(zhǔn)確的VOCs產(chǎn)生和排放數(shù)據(jù)。