0 前言

據(jù)中國涂料工業(yè)協(xié)會產(chǎn)業(yè)發(fā)展部相關(guān)資料，2011年，國內(nèi)重點行業(yè)排放VOCs在人為源中上比情況是：溶劑使用（印刷和包裝印刷、皮、毛加工制造、木材加工和金屬治煉等）約23%，排首位；移動源（機動車等）占比約21%,居第二；生活源（建筑裝飾、生物質(zhì)焚燒、服裝干洗等）占比約20%，排第三；涂料涂裝行業(yè)占比約12%,排第四，毫無疑問是減排的重點行業(yè)之一。2012年10月，環(huán)境保護部擬寫《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》經(jīng)國務(wù)院批復(fù)并下發(fā)組織實施，其中關(guān)于揮發(fā)性有機物綜合整治提出了開展VOC排放摸底調(diào)查、完善重點行業(yè)排放控制要求、加強表面涂裝工藝揮發(fā)性有機物排放控制和推進溶劑使用工藝揮發(fā)性有機物治理等項措施。

我公司作為汽車制造企業(yè)，有責(zé)任對涂裝車間揮發(fā)性有機溶劑的現(xiàn)狀進行摸底調(diào)查，分析產(chǎn)生VOC排放的原因，在現(xiàn)有涂裝生產(chǎn)現(xiàn)上提出可以采取的有效措施，在新建的涂裝生產(chǎn)線上，要求考慮哪些方面，其它降低涂裝車間揮發(fā)性有機溶劑VOC排放，使其達到國家環(huán)保限制標(biāo)準(zhǔn)。

1 VOC相關(guān)概念

1.1 VOC的定義

VOC是Volatile Organic Compound（揮發(fā)性有機化合物）的縮寫。目前國際上通用的對涂料產(chǎn)品中VOC的定義，實質(zhì)在于涂料產(chǎn)品接觸大氣的正常溫度和壓力下，能自行蒸發(fā)的任何有機液體或固體。通常將涂料產(chǎn)品中在常壓下沸點不大于250℃的任何有機化合物都定義為揮發(fā)性有機化合物(VOC)，一般的研究和生產(chǎn)中經(jīng)常提到的VOC僅僅是指沸點溫度范圍在50～250℃之間，室溫下飽和蒸汽壓超過133.0Pa的揮發(fā)性有機化合物。

1.2 汽車涂裝VOC的相關(guān)表述

在汽車涂裝中，一部分揮發(fā)性有機化合物在濕涂膜形成階段中揮發(fā)，一部分在涂膜烘烤固化過程中揮發(fā)，還有一部分被二次燃燒形成主要成分為二氧化碳和水的混合氣體，故該部分不記入VOC排放。

VOC排放總量：是指涂裝過程 中使用的各種涂料及溶劑所含VOC總量減去經(jīng)回收或二次燃燒等處理的VOC量，即直接排放到大氣中的VOC總量，以kg計算。

VOC排放：是衡量汽車涂裝清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)，是指單位汽車車身所裝所產(chǎn)生的VOC含量，以g/m²為計量單位。

2. 汽車涂裝生產(chǎn)線單位涂裝面積VOC排放量的核算方法

1）單位涂裝面積的VOC排放量限制的計算是以每月表面涂裝工藝所有排放的VOC總量（含逸散性排放總量）除以底涂總面積為依據(jù)。底涂總面積以每月產(chǎn)量計，每輛車的底涂面積計算如下：

底涂面積（m2）=2×鋼板凈重（kg）/(鋼板原始厚度（m）×鋼板密度（kg/m³）)

計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計的鈑金鋼板面積，也可作為底涂面積確定的依據(jù)。 `

2）每月VOC排放總量以物料衡算法下式計算

VOC排放總量=A-B-C

A：為各涂裝單元每月使用涂料、稀釋劑、密封膠及清洗劑中VOC的量，kg

即：A=每月涂料、稀釋劑、密封膠及清洗劑使用量×(1-固體份)

固體份（%）=涂料（稀釋劑、密封膠、清洗劑）完全干燥后重量/涂料（稀釋劑、密封膠、清洗劑）用量×100

B：為每月回收VOC的量（可再利用或進行廢物處置），kg

C：為每月污染控制設(shè)備削減的VOC的量，kg

3）單位涂裝面積的VOC排放量（g/㎡）=每月VOC排放總量/每月底涂總面積

3．汽車涂裝VOC界限值

3.1 國外的汽車涂裝排放VOC界限值

德國、英國等早在20年前就制定了大氣凈化法、環(huán)境保護法、排出防止法，規(guī)定了限制VOC排放標(biāo)準(zhǔn)和VOC消減目標(biāo)值，但在VOC的定義、對象設(shè)施內(nèi)容等方面有差異。

3.2 國內(nèi)的環(huán)保法規(guī)

我國原有“大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)”（GB16297-1996）,僅對笨和甲笨、二甲笨等的限制，2006年8月15日國家環(huán)?？偩诸C布了HJ/T293-2006《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)-汽車制造業(yè)（涂裝）》，12月1日實施，它是國內(nèi)對工業(yè)涂裝的VOC的排放量第一次做出了具體規(guī)定.

廣東省環(huán)保法規(guī)DB44/816-2010《表面涂裝（汽車制造業(yè)）揮發(fā)性有機化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，現(xiàn)有源和新源分時段執(zhí)行不同的排放限值。現(xiàn)有源自本標(biāo)準(zhǔn)實施之日起至2012年12月31日止執(zhí)行第I時段限值，自2013年1月1日起執(zhí)行第II時段限值；新源自本標(biāo)準(zhǔn)實施之日起執(zhí)行第II時段限值,

我公司除L230系列車采用3C3B涂層體系外，其余車型均采用2C2B涂層體系。參照國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進標(biāo)準(zhǔn)（2C2B涂層2級）指標(biāo)≤50 g/㎡、廣東省環(huán)保法規(guī)貨車駕駛倉II時段限值55 g/㎡，2014年我公司確定的VOC排放值≤40 g/㎡要求值較低，隨著L230系列車產(chǎn)量的增長，對VOC排放量控制將提出嚴(yán)峻的考驗。

4. 2013年涂裝車間揮發(fā)性有機溶劑VOC排放的狀況

自2013年開始，公司對涂裝車間的VOC排放予以重視，并開始對其研究、統(tǒng)計分析。涂裝面積一般應(yīng)是實測的面積，即底涂按車身總面積、面涂按面漆噴涂涂區(qū)域，而在德國限制汽車涂裝VOC排放量的規(guī)范中是以汽車車身的總面積計算的，基于車身結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜，實測表面積較難，再加上多層涂裝體系，各涂層涂裝面積不同（如三涂層體系，中涂、面涂的噴涂面積占車身總面積的20%～25%）。因此當(dāng)按汽車車身總面積作為涂裝面積計算VOC限值時，可不考慮3～5層的多涂層，僅視作為二涂層即可。從而可以推理出，貨車駕駛倉的VOC排放量限制值國外的高于國內(nèi)的指標(biāo)，其一方面原因就是少了中涂噴涂區(qū)域的面積，我公司涂裝車間生產(chǎn)線當(dāng)時就是按五十鈴的涂層標(biāo)準(zhǔn)體系進行設(shè)計的，其中的中涂線僅作為噴涂中涂漆使用。

VOC排放量與涂裝面積關(guān)系較大，如果底涂按車身總面積、面涂按面漆噴涂區(qū)域來計算，則達不到國家標(biāo)準(zhǔn)中2C2B涂層VOC排放量≤70 g/m²（國內(nèi)清潔生產(chǎn)基本標(biāo)準(zhǔn)）。

5． 降低揮發(fā)性有機含量VOC排放的措施

汽車涂裝中實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，必須降低VOC排放量，達到清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的VOC限值以下。具體措施如下：

5.1 采用低VOC或無VOC的環(huán)保型涂料

關(guān)于VOC的產(chǎn)生，由涂裝涂料（中涂/面漆/清漆）產(chǎn)生的量約占總量的80%。湖南關(guān)西涂料有限公司在乘用車的涂裝生產(chǎn)中研究表明，中涂漆、面漆、清漆產(chǎn)生的VOC占總量的81.3%（51.3%+15.9%+13.1%）， 我公司2013年面漆及配稀釋劑產(chǎn)生的VOC占總量的78.1%（36.2%+41.9%）.

由此可見，采用高固體份涂料、水性涂料、粉末涂料等替代有機溶劑型涂料，是降低VOC排放的最有力措施。高固體份涂料在原有涂裝工藝及設(shè)備上不需作大的改動就可采用，但涉及調(diào)整配方、施工性能和涂料成本等方面因素，目前霧淞白面漆固體份含量為60%以上，屬于高固體份面漆，其它素色面漆還需往這方面調(diào)整。采用水性涂料和粉末涂料，涂裝工藝和設(shè)備要作大的改動，一般適宜在新建涂裝線時采用?！冻擞密嚿a(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》明確要求中涂漆、面漆使用水性涂料，我公司明年擬設(shè)計建造一條底盤零件涂裝用的粉末涂裝線，符合降低VOC排放的要求。

5.2 涂裝材料改良，采用薄膜化

改良面漆的施工性能、提高的外觀質(zhì)量，確保漆膜的機械物理、化學(xué)性能，可以提高電泳漆膜的厚度20μm至25μm ，則面漆厚度就可降低5μm ，面漆消耗降低約15%，VOC排放減少10%～12%。新建鋅鋁涂層生產(chǎn)線使用，一部份裝配小件由電泳底漆涂裝調(diào)整為鋅鋁涂層涂裝，鋅鋁涂層一方面為水性涂層，同時涂層厚度要求為8μm～10μm，較電泳底漆的厚度20μm～25μm低。

5.3 改善涂裝設(shè)備，提高涂料利用率

手工空氣噴涂實現(xiàn)低壓化、靜電化，即用空氣靜電噴槍替代一般而論的空氣噴槍；克服人的因素（操作熟練程度、責(zé)任心和身體狀況等的不同造成噴涂質(zhì)量和涂料利用有心人差異），可采用自動靜電噴涂替代手工噴涂；機器人自動杯式靜電噴涂替代往復(fù)式自動杯式靜電噴涂等等，均可提高涂料利用率。

涂裝設(shè)備提高涂料利用率的發(fā)展趨勢：手工空氣噴涂（30%）→手工靜電空氣噴涂（40%）→往復(fù)機旋杯噴涂（50%）→機器人旋杯噴涂（65%）

在公司現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線，只能嘗試采用手工靜電噴槍噴涂輕卡駕駛室總成和車箱總成。原來公司采用曾選用過外置靜電發(fā)生器的噴槍和GRACO公司的PRO3500靜電噴槍，由于操作方便性、空氣質(zhì)量等操作條件不具備而沒有很好使用。因此，再度采用手工靜電噴槍，必須進行認(rèn)真細(xì)致的調(diào)查，操作條件具備時方可投入使用。

5.4 優(yōu)化或簡化中涂、面漆噴涂工藝

調(diào)整和控制各涂層厚度，減少涂料的用量。如采用適當(dāng)減薄中涂層厚度和取消內(nèi)表面噴涂中涂漆；在電泳漆膜表面光滑平整的情況下，取消L230系列車的中涂漆涂裝工藝，可減少VOC排放約15%～20%（在相同涂層體系下的比例，混合涂層體系下沒有這樣高的比例）；

增加金屬漆顏色相近的素色面漆的品種，可以不用噴涂清漆。L230系列車有4種金屬漆，在保留金屬漆為特殊客戶訂單的情況下，啟用與金屬漆顏色相近的素色面漆涂裝，則可以取消罩光清漆涂裝，降低VOC排放約15%左右（在相同涂層體系下的比例），與激情橘金屬漆顏色相近的素色漆已在L230系列車上進行過生產(chǎn)。

5.5 加強溶劑管理，提高清洗溶劑的回收效率

公司生產(chǎn)的霧淞白色和紅塔藍色輕卡車，是主導(dǎo)顏色產(chǎn)品，采用的是集中供漆系統(tǒng)，換洗槍產(chǎn)生的溶劑較少，除前述兩種顏色外的特殊顏色和金屬漆采用小罐調(diào)漆生產(chǎn)，換洗噴槍和管路時產(chǎn)生的廢溶劑統(tǒng)一收集，利用A60 EX-dIIBT3防爆溶劑回收機回收使用，目前回收量小，僅夠用擦洗室體玻璃、清洗噴槍外部；當(dāng)特殊顏色和金屬漆車輛產(chǎn)量增加時，需均衡、合理組織生產(chǎn)，減少換色次數(shù)和洗槍的溶劑損失量；涂料、溶劑容器加蓋減少揮發(fā)等等。

5.6 廢氣的焚燒處理，或是吸附法與燃燒法配套的處理裝置

VOC一般都是可燃性的或易燃性的有機化合物，可以采用直接燃燒法、觸媒燃燒法或吸附法進行廢氣處理。傳統(tǒng)的涂裝生產(chǎn)線的噴漆室由上部送風(fēng)系統(tǒng)、文丘里漆霧捕捉系統(tǒng)或水旋式漆霧捕捉系統(tǒng)組成，除去漆霧的VOC廢氣與流平室的VOC廢氣一起通過一定高度的排氣煙囪直接排放到大氣中；烘爐里產(chǎn)生的VOC通常通過環(huán)保設(shè)備及焚燒燃燒系統(tǒng)(TNV、TAR)進行焚燒，凈化后的氣體直接排放。

我公司采用的是水旋式噴涂室，烘烤后廢氣經(jīng)有機廢氣處理裝置（觸媒燃燒法）處理后排至大氣中，此裝置已沒有使用并拆除。因此，在采取前述各種措施未達到VOC排放指標(biāo)時，則需投入一定量的資金改造廢氣凈化裝置。

目前較新的VOC廢氣處理裝置是“活性碳吸附+沸石濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)+TNV焚燒”吸附法與燃燒法綜合處理新技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的煙囪直接高處排放VOC處理方法，該方法對廢氣的處理凈化率能夠達到99%，凈化后的廢氣直接排入大氣。

6. 2014年涂裝車間揮發(fā)性有機溶劑VOC排放的控制情況

通過統(tǒng)一單位涂裝面積的VOC排放量的計算方法，降低VOC排放措施分析，采取了選用高固體份面漆、加強溶劑管理、回收利用溶劑、特殊顏色工件集中生產(chǎn)減少換洗槍次數(shù)、控制漆膜厚度過量噴涂等措施，

除5、6月VOC排放指標(biāo)超出目標(biāo)值40g/m²以外，其余各月排放指標(biāo)均在目標(biāo)值以下。造成此兩個月指標(biāo)超出目標(biāo)值的原因是生產(chǎn)量偏低，為了預(yù)防槽液老化、影響槽液穩(wěn)定性，補給溶劑的添加量超出輔料定額，另外L230系列車的產(chǎn)量所占比重較大，從而導(dǎo)致VOC排放量增加。

7. 結(jié)束語

綜上所述，我公司的VOC排放量控制指標(biāo)目前確定為≤40 g/㎡，低于國家汽車涂裝清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)2C2B涂層2級限值≤50 g/㎡。隨著3C3B涂層體系L230系列車輛產(chǎn)量比重的增加，VOC排放量會一定幅度的增加，需調(diào)整VOC排放量目標(biāo)限值。另外，公司車型品種多，駕駛室、車箱總成數(shù)量繁多，各工件沒有精確的表面積數(shù)值，相近車型均采用相近的表面積來統(tǒng)計計算，因此VOC計算上會有一定量的出入。當(dāng)涂裝車間的VOC排放量超出標(biāo)準(zhǔn)值時，除已經(jīng)采取措施外，需采取手工靜電與手工空氣噴涂相結(jié)合的方式噴涂中涂漆和面漆、取消中涂漆涂裝、開發(fā)使用與金屬漆相同顏色的素色面漆（減少清漆噴涂），甚至投入較多資金改造中涂、面涂線的廢氣凈化裝置，達到國家環(huán)保對揮發(fā)性有機溶劑VOC排放要求。而新建涂裝生產(chǎn)線，則中涂、面涂漆必須使用水性漆，這是涂裝生產(chǎn)線的發(fā)展方向。