關于汽車行業(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國，汽車生產(chǎn)中帶來的污染也越來越嚴重。汽車表面涂裝過程使用大量涂料、有機溶劑，是重要的VOCs排放源，這些有機溶劑主要含甲苯、二甲苯、丙酮等。根據(jù)我國《關于推進大氣污染物聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質量的指導意見》，VOCs已納入大氣聯(lián)防聯(lián)控重點污染物。然而我國目前對汽車行業(yè)VOCs排放標準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排放的相關國家標準。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)污染物達標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→磷化→陰極電泳（無組織排放）→電泳烘干（排氣筒排放）→強冷→粗密封（無組織排放）→底板防護→細密封（無組織排放）→ＰＶＣ烘干（排氣筒排放）→強冷→電泳打磨→中涂人工擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機擦凈→人工噴中涂（內(nèi)腔）→自動涂裝機噴中涂（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→晾干→中涂烘干（焚燒排放）→中涂強冷→中涂打磨→面漆擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機擦凈→人工噴色漆（內(nèi)腔）（排氣筒排放）→晾干→自動涂裝機噴色涂（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→自動涂裝機噴罩光漆（部分排氣筒排放，部分無組織排放）→檢查補漆→面漆烘干（焚燒排放）→面漆強冷→修飾→檢查→裝飾→總裝。

       企業(yè)經(jīng)營者應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)性有機物的含量；4）每月含揮發(fā)性有機物原料的回收量；5）污染控制設備去除的揮發(fā)性有機物量；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)生量進行核實。按照國家清潔生產(chǎn)涂裝行業(yè)的標準，計算公式：有機溶劑產(chǎn)生量=有機溶劑揮發(fā)量（g/a）/涂覆總生產(chǎn)面積（m2/a）。

       其中有機溶劑揮發(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)相關參數(shù)給出，或近似用車型的底涂面積=2×鋼板凈質量（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)通排風設備排放至大氣。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%）×進入焚燒處理設備的VOCs量（30%）×（中涂漆料中有機溶劑含量+面漆漆料中有機溶劑含量）/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施，如果有尾氣焚燒處理設施，應進行計算去除效率。

       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)生量及排放量的準確性，可對各工序的VOCs有組織和無組織排放進行實際監(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)性有機物以及過程中各工段的揮發(fā)性有機物，與上述2種方法計算出的量進行對比分析，根據(jù)實際情況進行局部調整，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，反復論證，應能得出較準確的VOCs產(chǎn)生和排放數(shù)據(jù)。