汽車噴涂廢氣處理項目技術指導規范
作者: Guanglv
來源: 未知
發布時間:2018-01-30 13:56
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涂裝行業“十三五規劃”日前定下主調：第一，涂裝行業VOCs防治工程，實現低碳環保，節能減排;第二，加大兼并重組力度，優化產業布局，促進產業結構調整，淘汰滯后產能、落后設備;第三，以技術升級促進產業升級。UV漆是Ultraviolet Curing Paint的英文縮寫，即紫外光固化油漆，它是應用比較廣泛的家具漆，也被稱為“21世紀創新環保的綠色涂料”。通過機器設備自動輥涂、淋涂到家具板面上，在紫外光照射下瞬間固化成膜。水性漆則是以水為稀釋劑，不含有機溶劑，它漆膜豐滿、晶瑩透亮、柔韌性好并且耐水、耐磨、耐老化、耐黃變、干燥快、使用方便。可使用在：木器、金屬、塑料、玻璃、建筑表面等多種材質上。
UV漆、水性漆是家具漆或汽車漆未來發展方向，目前在歐美發達國家，如德國，在UV漆和水性漆技術這一塊已相當先進。而隨著國內家具加工規模化，家具涂裝發展的新趨勢，UV漆、水性漆作為環保友好型和節能減排型涂料的優勢逐漸顯現當下，油性涂料生產和使用過程中揮發的高VOCs導致環境污染的事實，油性涂料企業備感生存的壓力，料行業已經到了必須作出改變的關鍵階段。家具產業綠色環保涂裝是必經之路，產業上下游通力合作是實現互惠互利，達成雙贏局面的選擇。但水性及UV等環保涂料緣何難以受推廣?專家指出，價格是制約涂料大面積推廣和使用的關鍵因素，而造成水性涂料產品成本居高不下的原因，就是其核心原材料——水性樹脂研發難度大，依然需要進口。環保涂料及涂料環境友好化落地還需解決三個問題：
首先，需要對環保涂料產品進行核心原材料的生產技術研發。比如，組建的油漆涂料產業聯盟就可以依靠大中院校的科研能力，對關鍵原材料進行攻關，改變國外的壟斷局面。屆時，國產化原材料應該可以將當前的價格降低1/3，使環保涂料進入普通消費者所接受的使用范圍，改變消費者對環保涂料是高端貴族涂料產品的慣性思維。
其次，快速樹立環保責任意識，抑制揮發性油性涂料的產量，有效建立涂料行業環境友好型水性涂料的統一推廣戰線，積極為環保涂料營造市場氛圍。
最后，改變各自為戰的經營格局，組建大型涂料集團，有的放矢地開發環保涂料產品，并積極打造環保涂料品牌，為國內環保涂料市場的風生水起營造機會。
汽車噴涂的廢氣特點
1-1噴漆廢氣的形成及主要成分
噴漆工藝廣泛應用于機械、汽車、電氣設備、家電、船舶、家具等行業。
噴漆原料——油漆涂料由不揮發份和揮發份組成，不揮發份包括成膜物質和輔助成膜物質，揮發份稀釋劑是用來稀釋油漆，達到漆物表面光滑美觀的目的。
油漆噴涂過程中主要產生漆霧和有機廢氣污染，油漆在高壓作用下霧化成微粒，在噴涂時，部份油漆未到達噴漆物表面，隨氣流彌散從而形成漆霧;有機廢氣來自稀釋劑的揮發，有機溶劑不會隨油漆附著在噴漆物表面，在噴漆和固化過程將全部釋放形成有機廢氣(有文獻報道可達上百種揮發性有機物，分別屬于烷烴、環烷烴、烯烴、芳香類化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物)。
1-2汽車涂裝廢氣的來源與特性
汽車涂裝車間要對工件進行漆前處理、電泳和噴漆。涂漆工序包括噴漆、流平和烘干，在這些工序中會產生有機廢氣(VOCs)及過噴漆霧。
1）噴漆室廢氣
為維持噴涂的作業環境，根據勞動安全衛生法的規定，噴涂作業時，噴漆室內應連續換風，換風速度應控制在(0.25～1)m/s的范圍內。噴漆室換風排氣廢氣的主要組成為噴漆揮發的有機溶劑，其主要成分為芳香烴(三苯及非甲烷總烴類)、醇醚類、酯類有機溶劑，由于噴漆室的排風量很大，所以排出的有機廢氣總濃度很低，通常在100mg/m3左右。另外，噴漆室的排氣中經常還含有少量未處理完全的漆霧，特別是干式漆霧捕集噴漆室，排氣中漆霧較多，可能成為廢氣處理的障礙，廢氣處理前必須預處理。
2）晾置室廢氣
面漆在噴涂之后烘干之前，要進行流平晾置，濕漆膜在晾置過程中有機溶劑揮發，為防止晾置室內有機溶劑聚集發生爆炸事故，晾置室應連續換風，換風速度一般控制在0.2m/s左右，排風廢氣的成分與噴漆室排風廢氣的成分相近，但不含漆霧，有機廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大，根據排風量大小不同，一般在噴漆室廢氣濃度的2倍左右，可達到300mg/m3，通常與噴漆室排風混合后集中處理。另外，調漆間、面漆污水循環水池也要排放類似的有機廢氣。
3）烘干廢氣
烘干廢氣的成分比較復雜，除包含有機溶劑、部分增塑劑或樹脂單體等揮發成分，還包含熱分解生成物、反應生成物。電泳底漆與溶劑型面漆烘干均有廢氣排出，但其成分與濃度差別較大。
分析可知，來自噴漆室、晾置室、調漆間、面漆污水處理間的廢氣，為低濃度、大流量常溫廢氣，污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類、酯類有機溶劑。對照《大氣污染綜合排放標準》，這些廢氣的濃度一般在排放限值以內，為應對標準中排放速率要求，多數汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前排放標準，但廢氣實質上是未經處理稀釋排放，一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達數百噸，對大氣造成的危害非常嚴重。
1-3噴漆廢氣的危害
漆霧中的有機溶劑——苯、甲苯、二甲苯等屬強毒性溶劑，作業時散發至車間空氣中，工人經呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒，主要引起中樞神經系統及造血系統的損害，短期吸入高濃度(1500mg/m3以上)的苯蒸氣，即可引起再生障礙性貧血，經常吸入低濃度的苯蒸氣也會引起惡心、嘔吐、神智不清等神經癥狀，少數還可以引起神經衰弱癥候群，甲苯對中樞神經的毒害比苯強，對造血系統的作用較苯低。據報道，苯質量濃度在188～375mg/m3時，長期接觸即可有明顯的自覺癥狀。甲苯的慢性危害較苯小，濃度在430～1300mg/m3下，可出現中毒癥狀，三苯混合還可對眼睛、鼻粘膜產生刺激癥狀，且神經系統癥狀也更為嚴重。
漆霧對作業工人的危害不容忽視，企業可采取切實可行的噴漆廢氣治理措施，減小污染物排放，降低有毒有害物質對操作工人的健康損害。
第2部分相關標準
我國于1996年頒布并實施的GB16297《大氣污染綜合排放標準》，限定了33種污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯等揮發性有機溶劑(VOCs);另外我國于1993年頒布并實施的GB14554《惡臭污染物排放標準》分年限規定了8種惡臭污染物的一次最大排放限值、復合惡臭物質的臭氣濃度限值及無組織排放源的廠界濃度限值;2006年頒布實施的HJ/T293《清潔生產標準汽車制造業(涂裝)》中明確了環境管理指標，強調了油漆烘干室的脫臭裝置。
目前國家尚未專門對表面涂裝(汽車制造業)及4S店噴漆廢氣排放制定相關標準(注：地方標準，北京市出臺的《大氣污染綜合排放標準》對此有專門規定;廣東出臺了專門的地方標準DB44/816-2010)，現行噴漆行業有機廢氣排放標準一般按如下標準執行。
2-1廢氣排放執行標準
執行GB16927-1996《大氣污染物綜合排放標準》。苯、甲苯、二甲苯和非甲烷總烴及過噴漆霧(顆粒物)等的排放量要達到其限值要求。
表1排放標準2-2地方標準(目前只有北京和廣東出臺了相關地方標準)
北京市地方標準DB11/501-2007《大氣污染物綜合排放標準》相關排放限值見下表：典型VOCs污染源排放要求
表2排氣筒VOCs排放濃度與總量排放限值
汽車制造涂裝生產線以單位底涂面積核算的VOCs排放總量不應超過表3規定的限值。
表3汽車制造涂裝生產線VOCs總量排放限值
廣東省地方標準DB44/816-2010《表面涂裝(汽車制造業)揮發性有機化合物排放標準》相關排放限值見下：汽車制造涂裝生產線單位涂裝面積的VOCs排放量不應超過表4規定的限值。
表4涂裝生產線單位涂裝面積的VOCs排放量限值
排氣筒VOCS排放限值：烘干室排氣應安裝廢氣凈化裝置進行處理，其VOCs的總去除率應達到90%，排氣筒排放的總VOCs濃度限值為50mg/m3。其它排氣筒排放的VOCs濃度限值應符合表5規定。
表5排氣筒VOCs排放限值
另：按《廣東噴漆廢氣處理項目技術指導規范》規定要求
1）噴漆廢氣中的顆粒物經處理后達到廣東省地方標準《大氣污染物排放限值》(BD44/27-2001)中第Ⅱ時段規定的排放標準：
顆粒物120mg/m3
2）噴漆廢氣中的有機成份經凈化后達到廣東省地方標準《大氣污染物排放限值》(BD44/27-2001)中第Ⅱ時段規定的排放標準
苯12mg/m3
甲苯40mg/m3
二甲苯70mg/m3
第3部分表面涂裝(汽車制造業)及4S店噴漆廢氣治理方法選擇
選擇有機廢氣處理方法，總體上應根據以下因素：有機污染物質的類型、有機污染物質濃度水平、有機廢氣的排氣溫度、有機廢氣的排放流量、微粒散發的水平、需要達到的污染物控制水平。
3-1常規處理方法用于噴漆廢氣治理的不適用性
有機廢氣的處理方法種類繁多，特點各異，常用的有水噴淋法、冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、吸附法等。
1）水噴淋法：一般用于對漆霧的過濾，對于三苯及其他VOCs氣體無效。我國對漆霧的過濾80～90%采用濕式過濾，如水簾、水旋、油簾等方式。國外是80～90%采用干式過濾、發達國家根本不允許使用濕式過濾(因為油污對水的污染當今國際上還沒有理想的解決方法。據國家環保總局透露：2015年起禁止使用濕式漆霧過濾設備，以降低、堵絕油污對水的污染)。水簾噴漆柜設備投資大、過濾效果低、運行費用高。以2m×3m的水簾噴漆柜為例，水、油所用的泵、管、水槽(或油槽)、檔板等設備約1～2萬元;運行中還有電、水(或油)、凝漆劑等費用;水對設備會造成腐蝕;經常的換水、清理等又造成停產誤工;因沉積的油污使水(或油)幕不連續、降低了過濾效率;噪音大、飛濺的水(或油)使工位環境潮濕，影響漆面質量;并且不利于操作工的身體健康;廢水的排放造成
二次污染;漆霧棉的容漆量小、效率低、更換頻繁等都造成了生產成本的增大。
2）冷凝回收法：將廢氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝，冷凝液經分離回收有價值的有機物。該法用于濃度高、溫度低、風量小的廢氣處理。但此法投資大、能耗高、運行費用大，噴漆廢氣中的“三苯”及其它廢氣濃度一般低于300mg/m3，濃度低，風量大(汽
車制造業噴漆車間的風量常在10萬級以上)，且由于汽車涂裝廢氣中有機溶劑的成分復雜，回收的溶劑難以處理利用，并易產生二次污染，所以涂裝廢氣處理中一般不采用此法。
3）吸收法：可分為化學吸收和物理吸收，但“三苯”廢氣化學活性低，一般不采用化學吸收。物理吸收是選用具有較小的揮發性的液體吸收劑，它與被吸收組分有較高的親和力，吸收飽和后經加熱解析冷卻后重新使用。該法用于大氣量、溫度低、濃度低的廢氣，裝置復雜、投資大，吸收液的選用比較困難，液體吸收法凈化率只有60%～80%，這種方法實際應用存在吸收效率不高、油霧夾帶現象，一般難以達到國家排放標準，而且存在著二次污染問題;
4）直接燃燒法：利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到一定溫度(700～800℃)，駐留一定的時間，使可燃的有害氣體燃燒。該法工藝簡單、設備投資少，但能耗大、運行成本高。對于汽車制造業來說，噴漆廢氣的排放往往達到幾十萬上百萬風量，由于濃度不高，選擇直接燃燒法太不經濟，而且浪費能源。
5）催化燃燒法：將廢氣加熱到200～400℃經過催化床燃燒，達到凈化目的。該法能耗低、凈化率高可達95%、無二次污染、工藝簡單操作方便。適用于小風量且廢氣溫度較高的有機廢氣高溫高濃度的有機廢氣治理，不適用于低濃度、大風量的有機廢氣治理。噴漆廢氣中的“三苯”及其它廢氣濃度一般低于300mg/m3，因此采用催化燃燒法處理也不合適。
6）吸附法：
①直接吸附法：有機氣體直接通過活性炭，可達到95%的凈化率，設備簡單、投資小、操作方便，但需經常更換活性炭，若無再生裝置,則運行費用太高;因此可用于濃度低、污染物不需回收的場合。
②吸附回收法：有機氣體經活性炭吸附，活性炭飽和后用熱空氣進行脫附再生。
通過對上述常規方法在噴漆廢氣治理上的現狀說明，在漆霧治理行業存在產品落后，運行管理復雜，后期投入高等特點。因而尋找一種高效、高信價比、性能穩定、操作方便，運行費用少并符合環保治理標準的處理技術是行業發展的急切之需。
第3部份噴涂廢氣處理工藝選擇
針對汽車涂裝噴漆廢氣的排放特點，通過對各種治理方法的對比研究，使用干式除塵或水噴淋（水簾柜）先對廢氣進行預處理，然后通過沸石轉輪濃縮廢氣再使用催化燃燒裝置這樣的解決方案運用于噴涂行業，通過3年的實踐運用，取得了大量的實際成功案例。
第4部份通風換氣要求
執行標準：中華人民共和國國家標準GB6514-2008《涂裝作業安全規程涂漆工藝安全及其通風凈化》的相關規定。
4-1對于廢氣治理風量的確定
1）對于大型的汽車制造企業，基本都已按勞動安全衛生法的規定，對涂裝車間的通風凈化按中華人民共和國國家標準GB6514-2008《涂裝作業安全規程涂漆工藝安全及其通風凈化》相關規定要求作了相關的處理，只需要對末端排放進行治理，因此風量往往已經確定，按企業提供的處理風量進行設計即可，未能提供的可與企業溝通按GB6514-2008《涂裝作業安全規程涂漆工藝安全及其通風凈化》規定計算即可確定。
2）對于散人涂漆作業場所的有害氣體量，在沒有工藝設計資料或不可能用計算方法求得時，全面通風所需換氣量可根據類似車間的實測資料或經驗數據，按房間的換氣次數確定。
4-2局部或小型有限空間風量計算
1）噴漆位集風罩排氣量，罩體投影面積×3600
2）閉式噴漆柜，噴漆柜體積×30
3）噴漆車間
普通廠房，普通污染物自然揮發，取2倍廠房體積
普通廠房，溶劑類污染物自然揮發，取4倍廠房體積
普通廠房，溶劑類污染物受熱揮發，取10倍廠房體積
普通廠房，污染物烘烤性揮發，取20倍廠房體積
普通廠房，污染物燃燒性揮發，取40倍廠房體積
4）封閉噴漆線，開口面積×0.4×長度
4-3排送風管道的設計、安裝要求
排風管道和送風管道的設計、安裝、使用應符合GB6514-1995第二篇涂漆工藝通風凈化的規定
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