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VOCS废气处理设备|乘用车涂装线VOCS废气治理环保

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-12-17
0引言
随着环保形势日益严峻,国家对环保更加重视。不少地区对环保工作不利的负责人进行了严厉的处罚,体现了国家对环保工作不容置疑的决心。大气环保方面,VOCs作为PM2.5形成的重要因子、大气环境恶化的关键而被列为重点控制对象。“十三五”期间,全国将重点推进石化、化工、工业涂装、包装印刷、机动车和油品储运销等行业VOCs减排。大气复合污染较重的地区被列为全国VOCs减排重点地区,涉及北京、天津、河北、上海、江苏、浙江、山东、广东、辽宁、安徽、河南、湖北、湖南、重庆、四川、陕西等16个省份,其VOCs排放量占全国总量的70%左右。
 
乘用车涂装线VOCs全面治理已提上日程,形势紧迫。各大车企积极寻求治理措施,对于政策的理解、污染的治理、结果检测等方面均有强烈的需求。本文应势对涉及乘用车涂装线VOCs废气治理的法规、标准及其排放量、排放浓度的测算方法进行了分析,同时提出了VOCs治理的策略与方向,供行业同仁分享、探讨,共同推进涂装线VOCs废气治理的进程。
 
1乘用车涂装VOCs有关法规、标准
2015年1月1日颁布实施了新的《中华人民共和国环境保护法》,2016年1月1日颁布实施《大气污染防治法》,2016年7月1日实施新的《中华人民共和国清洁生产促进法》,均对建设单位及监管部门均提出了极为严格的要求及处罚措施。
 
本文按照建线前把关、生产过程审核、末端排放监控的思路将相关法规、标准分为三大类:
1)《汽车整车制造建设项目环境影响评价文件审批原则》侧重于对生产线建设方案环保方面的要求,在生产线建设前对方案进行环保把关,新建、扩建线的要求最高,改建线的要求较高;
2)《涂装行业清洁生产评价指标体系》侧重于过程审核,旨在督促企业在运行过程中逐步提升清洁生产水平;
3)《大气污染物综合排放标准》及一些地方性大气污染物排放标准、VOCs排污收费标准等均是对末端排放进行监控,旨在利用经济杠杆等来刺激企业进行环保建设及生产。
 
1.1汽车整车制造建设项目环境影响评价文件审批原则
2016年12月26日,环保部办公厅发布的《关于印发水泥制造等七个行业建设项目环境影响评价文件审批原则的通知》要求执行《汽车整车制造建设项目环境影响评价文件审批原则(试行)》。

其中涉及到涂装线的重点规定有:
清洁生产水平:原材料指标及单位产品的物耗、能耗、水耗、资源综合利用和污染物产生量等指标达到国内清洁生产先进水平(即Ⅱ级水平)。
环保材料:大气污染防治重点区域内新建、扩建汽车项目,水性涂料等低挥发性有机物含量涂料占总涂料使用量比例不低于80%;改建项目水性、高固份、粉末、紫外光固化涂料等低挥发性有机物含量涂料的使用比例达到50%以上。
废气净化:涂装车间采用集中自动输调漆系统并密闭作业,喷漆室、流平室及烘干室采取封闭措施控制无组织排放;喷漆室配备高效漆雾净化装置,流平室、烘干室以及使用溶剂型涂料的喷漆室、调漆间等应配备高效有机废气净化装置。
 
环评其他原则可参照《建设项目环境影响技术评估导则HJ616-2011》。
1.2涂装行业清洁生产评价指标体系
依据环评要求,新改扩建项目须达到清洁生产国内先进水平即Ⅱ级水平。对于企业的清洁生产等级评价是由高到低适用的。根据2016年11月1日颁布实施的《涂装行业清洁生产评价指标体系》,涂装线清洁生产水平等级评价如表1,限定性指标及具体要求见表2。
 
涂装清洁生产标准除了限制排放结果,也在源头上对涂装线的材料、设备、工艺等进行了约束,包括对原材料固体份的要求,对废溶剂回收、自动喷涂设备的要求等。
 
1.3有机挥发物排放地方标准
《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996制定的时间较早,要求较宽松,目前多地区已制定了地方性标准,要求高于国标;未出台地方性标准的地区在满足法律要求的同时,可参照周边地区制定目标。

根据统计,地方标准要求更加严格,各地VOCs产生量的要求较行业标准严格;最近一两年发布的允许VOCs排放的浓度大幅度降低,为25-30mg/m³。据行业调研了解,为满足环保要求,已有部分企业采取了喷漆室废气浓缩净化处理,处理目标定为排放浓度≤20mg/m³,体现了这些企业环保方面的前瞻性。即将进行废气净化处理的企业可借鉴此做法,避免二次改造风险。

1.4VOCs排污收费标准
大部分地区已出台了试点VOCs排污收费办法,除规定了试点行业、收费价格、执行时间外,同时也给出了具体的减半、加倍征收政策,鼓励环保、惩罚超量排放。目前,北京、上海已将“汽车制造”列入征收范围,具体收费情况见表3。
2如何开展自查
企业需清楚自身VOCs的排放量、排放浓度状况,并核查企业的材料、工艺、设备水平,才能目标明确的制定方案。

2.1VOCs浓度测量
涂装线建设的时候,留有喷漆室废气排放的大烟囱,在烟囱的四周留有检测孔。平时处于封闭状态,测量时用工具开启。
为保证数据准确度,应在喷漆室工段批量生产开始1小时后,对每个测量孔的VOCs进行测量。根据中涂、色漆、清漆各段的排风量计算出VOCs的排放浓度。
常用的测量标准为《固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》HJ734-2014,由第三方检测。

2.2VOCs产生量计算
VOCs产生量根据物料平衡及生产线的实际生产量来计算。
乘用车涂装线产生VOCs的地方有电泳、涂胶、喷漆及涂防锈蜡等。排放VOCs的材料为:电泳漆、电泳溶剂、胶、中涂漆、色漆、清漆、稀释剂、清洗溶剂、防锈蜡等。其中量比较大的是中涂、色漆、清漆、稀释剂和清洗溶剂。平时按月份对数据进行统计、分析;审核时以年为周期。
1)计算公式:
式中:
VOCs——涂装单位面积工件产生的VOCs量,g/㎡;
MVOCs——在一定计量时间内涂装产生的总的VOCs量,kg;
Q——在一定计量时间涂装面积总和,㎡。
 
2)数据取值解释:
废溶剂收集、处理:换色、洗枪、管道清洗产生的废溶剂需要全部收集,废溶剂处理可外委处理,不计入单位面积的VOCs产生量,在消耗总量中减掉。
VOCs净化处理部分:由于VOCs产生量是指处理设施处理后出口的含量,废气净化设备作为工艺设备之一,因此其处理的废气应减掉设备处理的量。废气净化设备对进入其中的VOCs处理效率一般为85-93%。
 
烘干炉处理部分:进入烘干室的废气经过焚烧处理,应核减掉。其中,涂装行业清洁生产评价指标体系中统一了认识:RTO(三室)、TNV等焚烧法处理VOCs的效率均≥98%;RTO(两室)等焚烧法处理VOCs的效率均≥95%;活性炭吸附浓缩+催化燃烧等联合处理的VOCs的效率≥85%。
涂装面积:按照电泳面积进行计算。

上述公式重点在于MVOCs的计算。按照《涂装行业清洁生产评价指标体系》最新定义,工艺设备处理的VOCs应从总使用量中减去。即:
MVOCs=①材料使用量×VOCs含量-②废溶剂回收量×废溶剂VOCs含量-③烘干室处理的VOCs量-④废气净化处理设备处理的VOCs量。

其中,烘干室处理的VOCs量=进入烘干室的VOCs量×烘干设备处理效率%。不同材料进入烘干室的VOCs比例也不同,需实际测量;烘干设备处理效率可根据设备形式确定。
 
喷涂废气净化处理设备处理的VOCs量=进入喷涂废气净化处理设备的VOCs量×烘干设备处理效率%。对于乘用车涂装线上的涂料而言,其进入喷涂废气净化处理设备的VOCs即喷漆室和流平室所挥发的VOCs,挥发比例采用湿膜固体份测量的方法来确定。
 
涂覆总生产面积㎡/a=车型Ⅰ的产量×车型Ⅰ的电泳面积+车型Ⅱ的产量×车型Ⅱ的电泳面积+……+车型n的产量×车型n的电泳面积。

3VOCs治理主要策略
源头控制及末端治理相结合:既要满足VOCs排放标准要求;同时也要满足对工艺、设备的硬性规定;污染治理设施进出口设置采样口及采样平台等,要设置运行、排放监控措施,便于检查运行情况及处理效果。
 
材料方面:采用环保型涂料从源头降低VOCs的产生。乘用车涂装常用的有高固含涂料、水性涂料。
工艺方面:采用紧凑型工艺。可有效降低膜厚,减少涂料的用量,从而降低VOCs产生量。
设备方面:外表面采用机器人自动喷涂,配备先进的封闭式废溶剂回收设备,减少废溶剂回收时的飞溅、挥发;内表面采用静电喷枪或内喷机器人,降低涂料消耗;喷漆室及流平室的废气不能再直接排放至大烟囱,要采用废气净化设备进行处理,目前有浓缩+RTO焚烧设备、浓缩+催化氧化设备等。
现场方面:安排集中颜色生产,减少换色次数,从而减少机器人长清洗的溶剂消耗;回收的废溶剂循环利用,代替新鲜溶剂擦洗喷漆室链条、设备、室体;喷漆室内壁由全面擦洗改为局部擦洗观察窗位置等。
质量方面:严格定义各涂层的质量,包括胶、油漆、蜡的喷涂范围、厚度等参数,避免质量过剩造成的材料浪费。尽量采用自动化设备,减轻质量波动幅度。

4结语
目前国家及地方在对大气环境污染治理的法规、标准已基本完善,方向明确,汽车涂装行业已有企业率先进行了改革。无论是在材料、工艺还是设备方面都有可借鉴的经验。既然工业涂装已经成为大气环保治理的重点,我们涂装行业的各位同仁也需要多了解行业动态及国家法规现状,总结分享,为自己企业的环保提出适宜的方案,为国家的环保大业做出应有的贡献。希望本文能够为大家在大气环保、VOCs治理方面的研究提供一些思路。

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