重卡商用車噴漆廢氣處理方案選擇與應(yīng)用分析

劉 磊

（陜西重型汽車有限公司技術(shù)管理部，陜西 西安 710200）

前言

汽車涂裝生產(chǎn)線是汽車制造過程中產(chǎn)生“三廢”最多的環(huán)節(jié)，其中涂裝廢氣是涂裝“三廢”的主要部分。我國于1997年頒布實施的GB16297《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》限定了33種污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等揮發(fā)性有機物。

近年來隨著環(huán)保法規(guī)不斷完善，執(zhí)法力度不斷提高，各省市地區(qū)對排放濃度、排放速率、無組織排放濃度限值、廢氣處理率均有嚴(yán)格要求，且地方標(biāo)準(zhǔn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)，陜西省在2017 年1 月10 日頒布了《揮發(fā)性有機物控制排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB61/T1061-2017），2017 年2 月10 日開始實施，要求新建企業(yè)自標(biāo)準(zhǔn)實施之日起執(zhí)行，現(xiàn)有企業(yè)自2018 年2 月10日起開始執(zhí)行。

由此表可見，各地方標(biāo)準(zhǔn)明顯高于國標(biāo)，傳統(tǒng)參照國標(biāo)的環(huán)?？刂品椒ㄒ褵o意義。很多地區(qū)強制要求汽車生產(chǎn)企業(yè)安裝廢氣處理設(shè)備，甚至指定高效的廢氣處理方式來控制VOCs 排放。目前全國已有21 省試點實行征收VOC 排污費，分時段根據(jù)企業(yè)VOC 排放量或污染當(dāng)量收取排污費。以排放標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，相應(yīng)的排放量均有明確的征收標(biāo)準(zhǔn)，并實行差別化收費。不滿足排放標(biāo)準(zhǔn)將面臨嚴(yán)重處罰甚至關(guān)停整頓，此舉對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生巨大影響和沖擊，要求企業(yè)必須采取措施進行VOCs 減排控制。

表1 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)相對較高的地區(qū)與陜西省、國標(biāo)對排放限值（濃度）進行對比

1 汽車涂裝生產(chǎn)線VOCs 排放控制措施的應(yīng)用

目前VOCs 排放控制措施大體上有兩種途徑：一種是前端控制，從油漆原材料選材入手，選用溶劑含量較低的水性漆或高固油漆，這樣可以在源頭上控制VOCs 的使用量，從而降低最終的廢氣排放量以達到法規(guī)要求。另外一種是末端處理，即采用合適的廢氣處理方式，經(jīng)處理過的廢氣滿足排放指標(biāo)要求。

1.1 前端控制

1.1.1 水性漆應(yīng)用

對于新建線可充分考慮設(shè)計、使用水性漆，但原有生產(chǎn)線想實現(xiàn)“油改水”必須對線體進行改造：需要增加熱閃干、預(yù)烘干等工序，同時對原有涂裝線噴漆室體、空調(diào)系統(tǒng)、集中供漆系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等進行改造或更新。若前期未作水性漆預(yù)留則改造施工難度較大且投資費用高。

如此改造采用循環(huán)風(fēng)，整體風(fēng)量下降可以降低VOCs 處理設(shè)備的功率選型，減少投資，且可以減少一定的排放費用支出。但水性漆使用帶來的能耗增加、運行費用增加及污水處理擴能改造帶來的投資成本增加也是不得不考慮的因素。就目前的環(huán)保形式，水性漆工藝已是大勢所趨，要求我們在新建或改造過程中充分考量這些因素，從而選擇最適合我們自己的方案。

1.1.2 高固油漆應(yīng)用

高固體含量涂料簡稱HSC（High Solid Coating），隨著環(huán)境保護法進一步強化要求以及涂料制造技術(shù)的提高，高固涂料應(yīng)運而生。它的主要特點是涂料中溶劑含量低，固體含量高，施工過程中溶劑（VOCs）排放量少。目前高固油漆的應(yīng)用在國內(nèi)汽車行業(yè)未普及，僅部分汽車廠家使用。雖然設(shè)備改造難度相對較低，但若不熟悉其工藝特點和技術(shù)要求仍難以推廣。

目前政策法規(guī)不僅對廢氣排放濃度、排放量有要求，對廢氣排放速率以及去除率也都有明確的標(biāo)準(zhǔn)限制。采用低溶劑油漆，雖然能夠降低VOCs 的產(chǎn)生，減輕廢氣處理壓力，但產(chǎn)生的廢氣依然不能達標(biāo)直接排放，仍需要采取措施對廢氣進行處理。

1.2 末端處理（廢氣處理）

廢氣處理是涂裝生產(chǎn)線控制VOCs 排放的主要措施，包含多種處理工藝及設(shè)備組合，總體來講分為兩大類，即回收技術(shù)和銷毀技術(shù)?；厥占夹g(shù)包括吸附、吸收、冷凝、膜技術(shù)等，銷毀技術(shù)包括燃燒、光催化降解、生物降解、等離子技術(shù)等。國內(nèi)表面處理行業(yè)所采取的VOCs 處理技術(shù)主要以吸附/脫附、催化/氧化燃燒、生物處理為主，據(jù)統(tǒng)計這三種技術(shù)的市場占有率分別為38%、22%、15%。

對于汽車行業(yè)來講，商用車與乘用車在VOCs 廢氣處理方式選擇上并無明顯區(qū)別，主要是根據(jù)生產(chǎn)線油漆材料類型、工藝設(shè)計參數(shù)、廢氣參數(shù)及產(chǎn)量來選擇廢氣處理方式。重卡商用車需要處理VOCs 的點包括車身、底盤、外飾件（塑料、非金屬件）及零部件等涂裝生產(chǎn)線，具體排放控制區(qū)域有噴漆室、烘干爐、修補間、噴蠟間、儲漆間、輸調(diào)漆間、漆泥間、循環(huán)水槽、污水處理站等。

2 廢氣處理方式的分類與應(yīng)用

2.1 幾種主要的廢氣處理方式對比介紹

表2 幾種主要的廢氣處理方式對比介紹

規(guī)模較小的涂裝線，如小件線涂裝線/底盤線（補漆），采用投資較少的活性炭吸附+催化燃燒的處理方式。一些地區(qū)的環(huán)保政策法規(guī)不僅對指標(biāo)提出要求，對處理方式也有明確的要求，比如VOCs 活性炭單獨的吸附處理不符合環(huán)保要求，須采用催化燃燒、冷凝回收等深度處理。

重卡商用車駕駛室涂裝生產(chǎn)線多為連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，具有大風(fēng)量、低濃度的特點。根據(jù)常規(guī)設(shè)計，噴漆室風(fēng)量40-60萬m3/h，濃度50-150mg/m3，成分多為苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴（NMHC），參考目前的排放法規(guī)，重卡商用車噴漆廢氣的主要處理方式為：沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/TNV/TO 的處理方式。

3 沸石轉(zhuǎn)輪+RTO（廢氣焚燒系統(tǒng)）

該系統(tǒng)主要由過濾、濃縮、脫附預(yù)熱、廢氣焚燒（RTO）、風(fēng)機及風(fēng)管和相關(guān)控制等子系統(tǒng)組成。

3.1 過濾系統(tǒng)

在廢氣入口處設(shè)置過濾系統(tǒng)（四級過濾），過濾等級分別為 G3、F5、F7、F9，過濾廢氣中的雜質(zhì)和顆粒物等，有效避免濃縮設(shè)備的阻塞，保證其使用壽命。

3.2 濃縮系統(tǒng)

在廢氣過濾系統(tǒng)之后設(shè)置沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)，廢氣經(jīng)轉(zhuǎn)輪吸附后的潔凈氣通過廠房原有煙囪或潔凈氣煙囪直接排放，從轉(zhuǎn)輪脫附出來高濃度廢氣則進入 RTO 系統(tǒng)進行焚燒處理。

3.3 脫附廢氣預(yù)熱系統(tǒng)

利用 RTO 焚燒后產(chǎn)生的高溫潔凈廢氣對脫附空氣進行加熱，使其溫度升高后可以將吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs 脫附出來，變成高濃度廢氣進入RTO。

3.4 廢氣焚燒系統(tǒng)

使用RTO 作為廢氣焚燒系統(tǒng)，通過廢氣引風(fēng)機將沸石轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的高濃度廢氣送入焚燒爐進行焚燒處理，使廢氣中的 VOC 成分高溫裂解為 CO2和 H2O。

3.5 風(fēng)機

3.5.1 廢氣排風(fēng)機

安裝在轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)后端，將吸附后的潔凈廢氣入車間排氣筒。

3.5.2 脫附風(fēng)機

安裝在脫附廢氣預(yù)熱系統(tǒng)后端，將脫附空氣送入換熱系統(tǒng)加熱后再進入轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)。

3.5.3 調(diào)濕風(fēng)機

將轉(zhuǎn)輪冷卻風(fēng)送入過濾箱體進口調(diào)節(jié)進入轉(zhuǎn)輪的廢氣溫、濕度，保證廢氣溫度≤35℃，相對濕度≤70%。

3.5.4 RTO 廢氣風(fēng)機

安裝在 RTO 前端，將脫附后的高濃度廢氣送入焚燒爐處理。

4 VOCs 在線濃度監(jiān)測系統(tǒng)

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所有排放管路均需要安裝廢氣濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)，具有實時記錄、上傳數(shù)據(jù)的功能，便于企業(yè)和環(huán)保部門監(jiān)測廢氣處理、排放情況。目前VOCs 濃度在線監(jiān)測設(shè)備主要有PID、FID 兩種氣相色譜檢測儀，兩種儀器都具有各自的使用特點和優(yōu)勢，那么在具體的選擇上，一方面需要根據(jù)被測氣體成分、濃度及設(shè)備使用條件等因素來考慮如何選擇；另一方面需要在項目建設(shè)前期同環(huán)保部門溝通，確認(rèn)當(dāng)?shù)丨h(huán)保政策對在線濃度監(jiān)測設(shè)備的具體要求以及工程驗收標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

在“有組織排放”方面環(huán)保法規(guī)對不同類型的汽車生產(chǎn)制造企業(yè)有不同的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，需要詳細解讀地方性、區(qū)域性環(huán)保法律法規(guī)對本企業(yè)汽車生產(chǎn)過程中VOCs 的排放要求及標(biāo)準(zhǔn)，作為廢氣處理方案選擇的基礎(chǔ)依據(jù)。

廢氣排放參數(shù)是設(shè)備選型的重要參考數(shù)據(jù)，需要對風(fēng)量、VOCs 成分、溫濕度、排放濃度及排放速率等進行檢測確認(rèn)，掌握本企業(yè)廢氣排放數(shù)據(jù)，了解廢氣排放的真實狀況，據(jù)此來進行設(shè)備選型及改造方案設(shè)計。設(shè)計方應(yīng)考慮廢氣在實際運行過程中可能出現(xiàn)的溫度、濃度、風(fēng)量等波動變化情況，確保處理后的廢氣能夠達標(biāo)排放。

目前乘用車廢氣處理方案執(zhí)行普遍，重卡商用車行業(yè)新建生產(chǎn)線均設(shè)計有廢氣處理系統(tǒng)，現(xiàn)有生產(chǎn)線也都在進行設(shè)備改造，越來越多商用車企業(yè)廢氣處理系統(tǒng)已投入運行使用，需要在運行維護方面積累數(shù)據(jù)、經(jīng)驗。

近幾年國內(nèi)一些制造企業(yè)已經(jīng)具備生產(chǎn)制造焚燒設(shè)備的能力，但濃縮及蓄熱核心材料多依靠進口。需要國內(nèi)相關(guān)制造企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)加大投入提高研發(fā)力度，早日實現(xiàn)VOCs廢氣處理設(shè)備設(shè)施的全面國產(chǎn)化。