汽车企业VOCs治理措施探讨

＊王华辉

（广州市环境保护科学研究院 广东 510620）

1.汽车企业生产工艺及VOCs产生环节

(1)主要生产工艺流程说明

图1 汽车企业生产工艺流程图

①冲压

主要是生产不便于运输的大型冲压件（包括高精度的车架冲压件、重要的外板冲压件、可以利用边角料的冲压件等），冲压采用全球最先进的伺服压力机生产线，具有高效率、高精度、低能耗等特点。

②焊装

主要承担轿车车身总成的焊装任务。车身焊装配备自动化机器人，使车身焊接更精密、柔性化。

③树脂

包括注塑成型和树脂件涂装两个工段。其中成型工段承担轿车前后保险杠、左右裙边等注塑零件的生产任务；涂装工段承担轿车保险杠和左右裙边等树脂件的涂装任务。

④涂装

主要承担轿车身装饰保护性涂层的涂装任务。

⑤总装

主要承担轿车的部件预装、分装合成、车身内饰、底盘装配、整车总装、调整、检测、返修、精饰及发送任务。

(2)主要VOCs污染物产生环节

企业产生VOCs的环节为涂装车间轿车车身装饰保护性涂层的涂装、树脂车间轿车前后保险杠和左右裙板的涂装，VOCs的排放节点主要为电泳、中涂、面涂、烘干、返修等工序。其中涂装车间和树脂车间的涂装过程是封闭的，空调系统冷却循环水在吸收热量的时候是不会与空气中的VOCs直接接触，同时废气收集和排放和空调系统是分开运行的，故不考虑空调系统VOCs排放；涂装过程中会产生一些废水，这些废水中可能含有部分VOCs。

(3)含VOCs原辅材料

从原辅材料的消耗情况来看，主要产生VOCs的原辅材料为涂装（涂装车间和树脂车间）的水性涂料、油性涂料、有机溶剂和水性溶剂。

2.VOCs的治理和排放情况

(1)VOCs的产生和治理情况

汽车企业排放的VOCs废气主要为涂装车间喷漆废气、涂装车间烘干废气、焚烧炉废气、树脂车间喷涂废气等。喷漆废气通过封闭的喷房进行收集，喷房内为下压式气流，将废气收集至文丘里系统，收集效率99%以上，其它烘干废气均通过管道进行收集，输送到废气处理装置，收集效率99%以上。

①涂装车间喷漆废气

中涂、面漆、清漆喷涂过程中，涂装返修线的喷漆、补漆等工位会产生涂含漆雾的喷涂废气，其主要污染物为有机溶剂、丙烯酸漆雾、聚氨脂漆雾等。

中涂、面漆以及清漆喷涂作业在涂装车间的水旋式喷漆室内进行，采用高速静电旋杯自动喷涂的先进工艺，喷涂效率高，涂层质量好。没有喷到部件上的漆雾则利用含有漆雾凝聚剂的旋流水吸附去除，其处理过程为：来自喷漆室上方经过净化后的强风将漆雾压入带有漆雾凝聚剂的旋流水中，漆雾凝聚剂包裹并穿透漆滴，破坏油漆的功能基团，使其完全消除粘性，聚集被破坏的油漆颗粒和杂质成较大的基团，使其坚固和粘合并带动被包裹的漆滴上浮在水面上，使漆雾基本得到净化，漆雾净化率可达95%以上，漆渣作为危险废物进行外委有资质的单位处置。处理后的喷漆废气和PVC喷涂室、调漆间、返修喷漆室产生少量有机溶剂废气，以及涂装线经除尘处理后的电泳打磨、中涂打磨、面涂打磨、抛光、返修打磨等工序产生的废气一起由50m高的喷漆废气排气筒集中排放。

喷漆室废气的特点是风量大，浓度低，国内有喷漆室废气处理方面采用漆雾过滤加活性碳吸附的方式，但由于漆雾过滤效率较低，导致活性碳或活性碳纤维微孔堵塞，降低了对苯系物的吸附效率，也缩短了吸附材料的使用寿命。公司喷漆采用高速旋杯静电自动喷涂的先进工艺，漆雾去除采用含有漆雾净化剂的旋流水吸附去除的方式，处理后的废气采用高空排放的方式。

②涂装车间烘干废气焚烧炉（即RTO炉）废气

公司涂装车间的电泳烘干室、密封胶烘干室、中涂烘干室和面漆烘干室进行烘干作业时产生有机溶剂废气，其有机污染物浓度较高，因此采用焚烧炉（RTO装置）进行净化处理。

RTO蓄热式有机废气焚烧装置是国际先进的有机废气处理装置，其工艺原理是：在有燃料助燃的情况下，使有机废气在700～800℃燃烧，将有机物转化为二氧化碳和水，炉体采用蓄热式结构，燃烧的热量再用于加热待处理的有机废气。焚烧后的废气再经排气筒高空排放，此法处理有机废气效率可达95%以上。烘干废气焚烧炉使用LPG燃料，有机废气经焚烧处理。有机废气降解成无害的CO2和H2O，再由RTO装置排气筒排入环境空气中。

③树脂车间喷漆废气

树脂车间在进行前后保险杠的底漆、面漆和清漆喷涂时也会产生含漆雾废气，其主要污染物为有机溶剂等。漆雾废气也是由含漆雾净化剂的喷洒水喷洒吸收净化后经初级过滤去除颗粒物后，调整温度和湿度，然后进入活性碳过滤器将高沸点VOCs过滤掉，随后进入沸石转轮，将VOCs进行浓缩分离，浓缩效率≥90%，经浓缩后的废气进入RTO进行焚烧处理，浓缩出的洁净空气经50m烟囱排放。

④树脂车间烘干废气焚烧装置（即RTO装置）废气

树脂车间烘干室进行烘干作业时产生有机废气，其有机污染物浓度较高，均送到树脂车间烘干废气焚烧炉（TAR装置）和液化石油气一起燃烧，经800℃高温大部分（净化效率可达95%以上）有机溶剂废气降解成无害的CO2和H2O，再由19.5m高的排气筒排入环境空气中。

(2)VOCs治理效果

企业按照相关要求对VOCs进行监测，包括监督性监测和企业自主监测，各种有机废气可以达到《表面涂装（汽车制造业）挥发性有机化合物排放标准（DB44/816-2010）》排气筒VOCs排放限值（Ⅱ时段）要求：苯1mg/m3、甲苯与二甲苯合计18mg/m3、苯系物60mg/m3、总VOCs90mg/m3。

(3)VOCs排放

企业使用的原辅材料中挥发性有机物含量通过上述治理措施，排放量未超原环评报告中的总量。

3.VOCs主要治理方案

(1)源头控制[1]

表1 汽车企业主要原辅材料及使用工段

原国家环保总局于2006年8月15日发布了《汽车涂装清洁生产标准》，并规定从2016年12月1日开始实施，要求从生产源头控制污染物[2]。

①提高水性漆[3]比例，尽量减少使用清漆

水性漆：水性防锈漆，水性钢构漆，水性地坪漆，水性木器漆。

水性漆优点：一般的水性涂料有机溶剂（占涂料）在5%～15%之间，而阴极电泳涂料已降至1.2%以下，对降低污染节省资源效果显著。

②通过调整低挥发性原料（底漆、中涂漆、色漆采用水溶性涂料）、先进的涂装工艺（采用机器人静电喷涂）、生产过程的密闭性（调和室、电泳和喷涂工序等均为100%密闭）等方案在源头上减少VOCs的排放。

③为了进一步从源头上降低VOCs，对涂装、树脂车间进行重点审核和分析，在走访部分企业发现了如下问题：清漆为油性漆，由于现有汽车涂料技术有限，目前暂不能用水性漆替代，是VOCs的主要发生源。涂装车间车体外部采用机器人静电喷涂，清漆内板需要手动喷涂，其喷涂效率和涂料的利用效率不高，使得涂料的使用量相对较高。

针对以上问题，提出以下源头控制实施方案。首先，改善前清漆内板需要手动喷涂，其喷涂效率和涂料的利用效率不高，使得涂料的使用量相对较高。其次，改善后增加清漆内板喷涂自动化，由内板喷涂机器人、开门机器人和静电高压旋杯系统组成，改善后提高了喷涂效率，减少涂料的使用，从而降低VOCs的排放。在整个VOCs源头控制方案实施过程中，采取 “边审核、边实施、边见效”的原则。

(2)末端治理

企业产生VOCs的环节主要有车身涂装、树脂喷涂、喷漆房、烘干室等，对产生VOCs的环节进行99%以上收集，并有相应的治理设施进行处理，达标排放。

为了进一步从末端上降低VOCs，对治理设施进行重点审核和分析。清漆工程为主要的VOCs来源，但部分企业喷清漆工序末端治理措施为设备自带的文丘里处理系统，依照环评及法规的相关规定，需要进行改进：

①喷漆废气循环风系统及废气焚烧处理系统：由废气循环空调、节能热泵系统和蓄热式废气焚烧炉及其25m高排气筒组成；

②喷漆集中排气筒高度提高到60m，排气的VOCs净化率达到90%以上。

为了解决上述问题，企业拟把整个清漆喷涂区域的送排风改造，将喷漆产生的废气通过循环空调重新利用，循环空调的废气按照一定比例排到蓄热式废气焚烧炉进行处理，将废气中挥发性有机化合物（VOCs）高温分解成CO2和H2O，经过处理后的废气再经新增25m高的清漆喷房浓缩废气焚烧炉（RTO/D）废气排气筒排到大气中，从而实现绿色喷涂。该方法已在部分企业成功实施，且在技术上比较成熟，没有技术困难。在整个VOCs末端控制方案实施过程中，采取“边审核、边实施、边见效”的原则。

RTO蓄热式有机废气焚烧装置是国际先进的有机废气处理装置，其工艺原理是：在有燃料助燃的情况下，使有机废气在700～800℃燃烧，将有机物转化为CO2和H2O，炉体采用蓄热式结构，燃烧的热量再用于加热待处理的有机废气。焚烧后的废气再经排气筒高空排放，此法处理有机废气效率可达99%以上[4]。烘干废气焚烧炉使用LPG燃料，有机废气经焚烧处理后既可减少废气污染物的排放，又可对其燃烧热量循环使用。这些焚烧炉采用热力燃烧技术，可使废气中的有机污染物燃烧得更完全。有机废气降解成无害的CO2和H2O，再由RTO装置排气筒排入环境空气中。

4.日常监管

(1)建立企业VOCs管理台帐

①建立企业VOCs相关信息管理台账，包括企业基本情况、生产情况及废气治理情况，并按年度更新。

②建立生产过程VOCs监管台账，台账包括每日生产设备使用、含VOCs原辅材料消耗、车间密闭监控、有机废气收集监管等内容。

③建立治理设施运行台账。治理设施运行台账的内容包括：治理装置的启动、停止时间；治理装置运行工艺控制参数，至少包括治理设备进、出口浓度和装置内温度；主要设备维修情况；运行事故及维修情况；定期检验、评价及评估情况；活性炭的更换频次，二次污染物的处置方式；因为紧急原因治理设备停止运行，应该立刻上报当地生态环境局的主管部门。

(2)提出企业VOCs排放自查方案

企业根据自查表，及时检查VOCs排放环节和治理设施出现的问题，并提出相应的解决方案。

(3)加强VOCs排放监测管理

企业应加强VOCs排放监测管理，保证VOCs达标排放。

5.结论

通过上述方案的实施，对VOCs进行有效的预防和控制，工艺装备、污染治理水平和日常监管能力大幅提升，能有效减少VOCs排放总量。

6.展望

随着环保政策的不断完善，消费者环保意识的不断提升，尤其全国各省市出台了VOC排放限量标准，鼓励使用非溶剂型涂料，汽车企业产生的VOCs将进一步减少。