0 引言
我國是世界第一大汽車消費(fèi)國，汽車生產(chǎn)中帶來的污染也越來越嚴(yán)重。汽車表面涂裝過程使用大量涂料、有機(jī)溶劑，是重要的VOC排放源，這些有機(jī)溶劑主要含甲苯、二甲苯、丙酮等。根據(jù)我國《關(guān)于推進(jìn)大氣污染物聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》，VOC已納入大氣聯(lián)防聯(lián)控重點(diǎn)污染物。然而我國目前對汽車行業(yè)VOC排放標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施相對滯后，缺乏專門針對汽車表面涂裝作業(yè)VOC排放的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。對汽車行業(yè)VOC產(chǎn)生量及排放量的計(jì)算工作，必將成為企業(yè)污染物達(dá)標(biāo)管理的一項(xiàng)重要工作。
1 傳統(tǒng)汽車行業(yè)涂裝工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)
汽車行業(yè)涂裝車間生產(chǎn)工藝及VOC產(chǎn)污環(huán)節(jié)：白車身→脫脂→表調(diào)→磷化→陰極電泳(無組織排放)→電泳烘干(排氣筒排放)→強(qiáng)冷→粗密封(無組織排放)→底板防護(hù)→細(xì)密封(無組織排放)→PVC烘干(排氣筒排放)→強(qiáng)冷→電泳打磨→中涂人工擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機(jī)擦凈→人工噴中涂(內(nèi)腔)→自動涂裝機(jī)噴中涂(部分排氣筒排放，部分無組織排放)→晾干→中涂烘干(焚燒排放)→中涂強(qiáng)冷→中涂打磨→面漆擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機(jī)擦凈→人工噴色漆(內(nèi)腔)(排氣筒排放)→晾干→自動涂裝機(jī)噴色涂(部分排氣筒排放，部分無組織排放)→空氣站自動噴金屬漆(部分排氣筒排放，部分無組織排放)→晾干→自動涂裝機(jī)噴罩光漆(部分排氣筒排放，部分無組織排放)→檢查補(bǔ)漆→面漆烘干(焚燒排放)→面漆強(qiáng)冷→修飾→檢查→裝飾→總裝。
2 計(jì)算汽車行業(yè)涂裝VOC產(chǎn)生及排放量所需資料
企業(yè)經(jīng)營者應(yīng)每月記錄用于汽車制造涂裝生產(chǎn)線單位涂裝面積的VOC排放量和產(chǎn)生量核算中的數(shù)據(jù)資料。具體數(shù)據(jù)包括：1)含揮發(fā)性有機(jī)物的原料名稱;2)每月原料的使用量;3)原料中揮發(fā)性有機(jī)物的含量;4)每月含揮發(fā)性有機(jī)物原料的回收量;5)污染控制設(shè)備去除的揮發(fā)性有機(jī)物量;6)每月汽車涂覆總面積;7)企業(yè)年度或定期環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)。
3 總物料平衡法計(jì)算VOC產(chǎn)生量和排放量
根據(jù)收集各涂裝車間提供原材料用量、有機(jī)溶劑含量以及車型涂覆面積、產(chǎn)量、工況等數(shù)據(jù)，對VOC的產(chǎn)生量進(jìn)行核實(shí)。按照國家清潔生產(chǎn)涂裝行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算公式：有機(jī)溶劑產(chǎn)生量=有機(jī)溶劑揮發(fā)量(g/a)/涂覆總生產(chǎn)面積(m2/a)。
其中有機(jī)溶劑揮發(fā)量可以通過涂裝車間的漆料中固體含量和有機(jī)溶劑的含量計(jì)算出實(shí)際的揮發(fā)量，包含電泳漆、膠、蠟溶劑、油漆溶劑、稀釋劑等;涂覆面積=各車型涂覆面積×車型產(chǎn)量。各車型的涂覆面積可根據(jù)車型研發(fā)相關(guān)參數(shù)給出，或近似用車型的底涂面積=2×鋼板凈質(zhì)量(kg)/(鋼板原始厚度(m)×鋼板密度(kg/m3))。此計(jì)算出的揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生量會含甲苯、二甲苯。
在工藝及VOC產(chǎn)生環(huán)節(jié)流程中，中涂烘干產(chǎn)生的VOC，30%(估算量)采用焚燒處理，處理效率為99%，而其余70%有機(jī)廢氣直接通過煙囪排放到大氣中。面漆烘干產(chǎn)生的VOC 30%(估算量)采用焚燒處理，處理效率為99%，其余70%有機(jī)廢氣直接通過煙囪排放到大氣中。無組織排放中，主要為蒸發(fā)和廢水及漆渣中揮發(fā)少量的VOC，而無組織排放的這部分VOC計(jì)算難度過大，且量少，同時在涂裝室內(nèi)無組織排放的VOC最終通過車間內(nèi)通排風(fēng)設(shè)備排放至大氣。所以在計(jì)算VOC實(shí)際排放量時，不區(qū)分有組織和無組織，計(jì)算排放量可用如下公式：
VOC排放量=產(chǎn)生量-中涂和面漆的處理量-廢溶劑回收量。
實(shí)際計(jì)算中，可將廢溶劑回收中的VOC量直接在VOC總產(chǎn)生量中減去，得出去除溶劑回收的VOC產(chǎn)生量。
其中中涂、面漆處理量=焚燒處理效率(99%)×進(jìn)入焚燒處理設(shè)備的VOC量(30%)×(中涂漆料中有機(jī)溶劑含量+面漆漆料中有機(jī)溶劑含量)/涂覆總面積。
4 物料衡算法及類比法相結(jié)合計(jì)算VOC的產(chǎn)生量和排放量
在用有毒有害元素物料衡算法計(jì)算VOC的產(chǎn)生量和排放量過程中，同樣需要收集涂裝車間漆料及溶劑的使用量，及其成分和含量。按照國內(nèi)同工藝類比及無組織揮發(fā)特性，計(jì)算各環(huán)節(jié)VOC的產(chǎn)生及排放量。此計(jì)算可簡化成中涂、面漆工段和前處理、電泳、PVC工段兩塊分別進(jìn)行分析計(jì)算。
圖1 ~ 2為筆者模擬采用此方法實(shí)際計(jì)算的情況。中涂、面漆烘干工段VOC產(chǎn)生及排放物料平衡圖見圖1。前處理、電泳、PVC工段VOC產(chǎn)生及排放平衡圖見圖2。
中涂、面涂的漆料分成固體分和有機(jī)溶劑2部分，其中固體分主要隨車身附著和漆霧(凈化措施)，有機(jī)溶劑主要含非甲烷總烴和二甲苯。VOC主要產(chǎn)生于噴漆室、晾干室和烘干室。在噴漆室內(nèi)會有約50%的VOC產(chǎn)生，最后存在于漆渣、煙囪排放，會有約9%的揮發(fā)性有機(jī)物入水相。烘干室也會產(chǎn)生30% ~ 40%的VOC，并且烘干室的VOC會進(jìn)行焚燒處理，處理效率一般在98%以上，焚燒后產(chǎn)生二氧化碳和水。在烘干室和噴漆室會產(chǎn)生約此處總量2%的無組織逸散排放。
前處理、電泳、PVC工段的VOC產(chǎn)生與中涂、面漆工段基本一致，但一般在PVC烘干工段無尾氣焚燒處理設(shè)施，如果有尾氣焚燒處理設(shè)施，應(yīng)進(jìn)行計(jì)算去除效率。
計(jì)算出的排放量除以總涂覆面積后，即可得出單位涂覆面積的VOC實(shí)際排放量。
5 實(shí)測及反推法計(jì)算排放量及產(chǎn)生量
上述2種方法，由于資料或類比假設(shè)與實(shí)際生產(chǎn)中的不一致，可能產(chǎn)生較大誤差，為了驗(yàn)證上述方法計(jì)算出的VOC產(chǎn)生量及排放量的準(zhǔn)確性，可對各工序的VOC有組織和無組織排放進(jìn)行實(shí)際監(jiān)測，在校核實(shí)際工況及實(shí)際狀況的情況下，比較多種數(shù)據(jù)的一致性，分析差異，找出原因，進(jìn)一步提高計(jì)算精度。例如：某公司2014年年度委托環(huán)保部門監(jiān)測數(shù)據(jù)，非甲烷總烴在PVC、電泳、中涂、面漆各排氣筒中排放總和為26.082 kg/h。按照250 d，三班24 h生產(chǎn)，計(jì)算出VOC=156 492 000 g/a，取涂裝車間2014年全年平均涂覆面積為14 386 497 m2，計(jì)算出VOC=11 g/m2。對計(jì)算出的總揮發(fā)性有機(jī)物以及過程中各工段的揮發(fā)性有機(jī)物，與上述2種方法計(jì)算出的量進(jìn)行對比分析，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行局部調(diào)整，驗(yàn)證3種方法計(jì)算出的數(shù)值的符合性。由于涂覆面積、工時、工況、監(jiān)測數(shù)據(jù)都存在不準(zhǔn)確因素，且VOC揮發(fā)性高，在生產(chǎn)過程中無組織的蒸發(fā)、廢水廢渣中均會彌散VOC，而這部分的VOC在本次監(jiān)測中未做監(jiān)測，故按照實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算出的VOC排放量會小于實(shí)際量。
6 結(jié)語
通過幾種方法的相互驗(yàn)證，相互比較，分析差異及其原因，反復(fù)論證，應(yīng)能得出較準(zhǔn)確的VOC產(chǎn)生和排放數(shù)據(jù)。
