四川省汽车整车行业VOC排放情况及减排方案研究

马莉+任勇+彭川格+贾黎+邱钰棋
摘要:介绍了四川省现有汽车整车行业采用的涂料类型、喷涂工艺、有机废气治理措施,分析了目前四川省汽车整车行业有机废气产生、排放及治理中存在的问题,并对实施VOCs减排出了有针对性的对策和措施。
关键词:汽车涂装;挥发性有机物;减排
中图分类号:X734.2 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2018)01-0064-03
DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.037
Research on VOC emission and emission reduction scheme of automobile industry in sichuan
Ma Li,Ren Yong,Peng Chuange,Jia Li,Qiu Yuqi
(Sichuan HuanKeYuan Technology Co., Ltd, Chengdu Sichuan 610041,China)
Abstract:This paper introduces the types of coating material, spraying technology and organic waste gas treatment measures used in the existing automobile vehicle industry in Sichuan Province, analyzes the existing problems in the production, emission and treatment of organic waste gas in the automobile vehicle industry in Sichuan Province, and puts forward countermeasures and measures to reduce VOC emission.
Key words:Automobile coatings;Volatile organic compound(VOC);Pollutant emission reduction
揮发性有机化合物(VOCs)一般是指在常温常压下饱和蒸气压>70Pa、沸点<260℃的有机化合物的总称,主要包括脂肪烃、芳香烃、含卤烃类、含氧烃类、含氮烃类和含硫烃类等[1]。VOCs在大气化学过程中扮演了极其重要的角色,对大气的氧化能力、二次有机污染形成、人体健康等方面都有重要影响。城市地区高浓度臭氧和二次细颗粒物(PM2.5)的形成都是围绕VOCs的光化学反应过程;VOCs已经成为我国重点城市群和重点区域大气复合污染的重要前体物质之一,是产生PM2.5的潜在因素,并且加重了雾霾的危害性,所以VOCs的治理迫在眉睫[2]。
我国是全球最大的汽车产销国,2016年中国汽车产销均超2800万辆,连续八年蝉联全球第一。汽车喷涂作业是汽车制造业中的高能耗、高污染环节,该工段将产生大量的VOCs。近年来,凭借四川汽车及零部件制造业的良好资源、市场优势和装备技术存量优势,四川省汽车整车行业得到了迅速地发展。2015年,四川省整车制造首次突破百万大关,达到105.1万辆,同比增长9.1%,产值2400亿元,四川已经成为全球快速发展的汽车产业基地之一。根据《四川省汽车产业“十三五”发展规划》,到2020年,四川省汽车年产能将从现有的200万辆提升至400万辆,其中成都市的目标为300万辆。汽车生产行业的兴旺,必将向四川省及成都市区域的大气环境排放更多的VOCs。为此,结合四川省汽车整车生产中VOCs排放特点、治理现状及存在问题,提出有效地防治措施和要求,对于指导四川省大气污染防治工作,切实改善四川省环境空气质量,减少灰霾天气将具有十分重要的意义。
1 四川省汽车整车制造企业分布情况
四川省汽车产业园区的基本情况及整车企业代表详见表1。四川省汽车制造产业带详见图1。
2 四川省汽车整车制造中VOCs产生、治理及排放现状
结合四川省汽车整车制造企业的分布现状,本次研究开展调查的范围较广,主要涉及四川省5个市(包括成都、绵阳、资阳、德阳、南充)、18个汽车生产企业(如一汽-大众、一汽-丰田、浙江豪情、中植一客、野马汽车、成都大运、现代汽车、南充吉利、华晨汽车、东风四通等)、24个整车生产项目(其中18个已建项目、6个在建或拟建项目)。
2.1 涂料类型及喷涂工艺的选择
经调查,四川省汽车整车制造企业主要采用的喷涂工艺及涂料类型情况汇总见表2。
2.2 主要VOCs治理措施
经调查,四川省现有及在建的汽车整车企业主要采取的VOCs治理措施情况汇总见表3。
3 四川省汽车整车行业VOCs产生治理排放中存在的问题
3.1 低VOCs含量涂料的使用比例有待提高
据调查,四川省大多数汽车生产企业的中涂、底漆等已采用了低VOCs含量的水性漆料;但面漆喷涂却仍在使用高VOCs含量的传统溶剂型涂料。更有甚者,尚有部分企业的中涂、底漆等也还是使用的高VOCs含量的传统溶剂型涂料。
众所周知,大量传统溶剂型涂料的使用则是汽车企业产生大量VOCs的最重要原因。因此,我省汽车整车行业中低VOCs含量涂料(如水性涂料、高固份溶剂型涂料等)的使用比例有待进一步的提高。
图1 四川省汽车制造产业带规划范围图
3.2 喷涂工艺技术水平尚待进一步革新
据调查,四川省汽车整车制造企业大多数采用3C2B或2C2B工艺,该喷涂工艺相比目前成熟的3C1B或B1B2等紧凑型涂装工艺排放VOCs较多,其喷涂工艺技术水平尚待进一步革新。
3.3 有机废气污染物治理水平相对较低
据调查,四川省汽车整车企业现有生产线喷漆废气绝大多数采用的是传统的“湿式漆雾捕集系统(如水旋式漆雾净化装置、文丘里式高效水幕除漆雾装置等)+高烟囱排放”方式;仅有少数企业采用了较为先进的干式漆雾捕集法或“湿式净化捕集+燃烧处理”等。
近期正在实施的整车在建项目已采取了目前国内外较为先进的有机废气处理方法,如“活性炭吸附+催化燃烧法”“转轮吸附浓缩+燃烧处理”等,VOCs处理效率将大大提高。
总的来说,四川省汽车整车制造企业有机废气污染物治理现状水平相对较低,VOCs减排尚有一定的空间。
3.4 VOCs无组织排放控制及治理水平较低
经现场走访调查,四川省大部分汽车整车制造企业没有设置清洗溶剂回收装置,且部分企业喷涂室密闭性较差,造成大量喷漆废气在喷涂时直接外逸、形成无组织排放。故四川省汽车整车制造业VOCs无组织排放控制及治理水平有待进一步地提高。
4 四川省汽车整车制造行业VOCs污染物减排措施及建议
要实现四川省汽车行业VOCs污染物减排应坚持源头削减、过程管控为重点,兼顾末端治理的全过程防治理念;同时,应发挥企业主体责任,以促进技术进步为主线,完善绿色标准体系。
4.1 VOCs产生的源头控制
积极推广环保涂料的应用,汽车制造行业应鼓励企业使用符合环保要求的水基型、高固份、粉末、紫外光固化等涂料,降低传统溶剂型涂料的使用比例。汽车制造喷涂、维修喷涂和补漆工序使用的涂料VOCs含量应符合《汽车涂料中有害物质限量》(GB24409)的规定。
4.2 喷涂工艺或喷涂技术的改进
逐步选用新型和环保型涂装材料,使用先进可靠的涂装工艺技术及装备,配套使用前处理-电泳输送、全自动喷涂系统、静电旋杯喷涂设备等,提高涂料利用率,减少废气污染物的排放;根据车型不同优化相应喷涂距离、喷涂量、喷涂路径等技术指标,减少漆液浪费。
采用“三涂一烘”(3B1C)或“两涂一烘”(B1B2)等紧凑型涂装工艺,降低单位产品的挥发性有机物排放量。
推动传统涂装线改造。鼓励企业对传统溶剂型涂装生产线进行水性或高固体份改造,充分利用原有涂装设备及厂房设施,对空调系统、涂装机器人、输调漆系统等进行必要改造。
加強汽车整车涂装工艺废气的集中收集。涂料、稀释剂、清洗剂等含VOCs的原辅材料应储存或设置于密封容器或密闭工作间内以减少VOCs的无组织排放。各类表面涂装和烘干等产生VOCs废气的生产工艺应尽可能设置于密闭工作间内,集中排风并导入VOCs污染控制设备进行处理;无法设置密闭工作间的生产线,VOCs排放工段应尽可能设置集气罩、排风管道组成的排气系统,使用溶剂型涂料的汽车涂装工艺线、流平室、烘干室VOCs废气收集率应不低于95%,其他使用水性涂料的涂装工艺线VOCs废气收集率应达到90%以上。
4.3 VOCs污染末端治理措施的优化
新建、扩建汽车整车生产线的喷漆废气,推荐优先采用干式漆雾捕集系统(如石灰石式、静电式、机械式等)+燃烧处理法、吸附浓缩系统(如沸石转轮等)+燃烧处理法、活性炭吸附+催化燃烧法等方法进行处理;使用溶剂型涂料的喷漆废气须采用燃烧法对其进行最终处理,确保其溶剂型涂料有机废气处理率达95%以上。
现有汽车整车生产线的喷漆废气,鼓励企业采用干式漆雾捕集装置(即干式喷漆室)取代湿式漆雾捕集装置,配合喷漆室循环排风系统,实现涂装车间空气循环利用;加快对现有生产工艺的技术革新和提高清洁生产水平,加大企业VOCs污染物治理的投入,改扩建项目时应一并实施“以新带老”,确保全厂VOCs减排。
VOCs污染控制装置应与工艺设施同步运转,新建和扩建汽车整车生产线,其涂装车间烘干废气推荐优先采用热回收式热力焚烧系统(TNV)、蓄热式催化氧化系统(RCO)、蓄热式热力焚烧系统(ROT)、四元体直接燃烧法等燃烧技术,实现热力回收,且有效提高VOCs处理效率,确保使用溶剂型涂料涂装工艺的VOCs去除率达到95%以上,确保使用水性涂料涂装工艺的VOCs去除率不低于90%。
4.4 环境管理的进一步加强
排放设施管理:企业车间或生产设施排气筒应在规定的监控位置设置采样口和永久监测平台;企业应将挥发性有机废气终端治理设备信息接入中控系统;大型企业应对挥发性有机废气末端处理装置安装在线监测系统,鼓励中型企业对挥发性有机废气末端处理装置安装在线监测系统;对单独使用活性炭吸附工艺和采用推荐工艺以外的处理工艺,应在处理装置末端安装在线监测系统[3]。
企业管理要求:治理设施的管理应纳入生产管理中,配备专业管理人员和技术人员,并对其进行培训,使管理和运行人员掌握治理设备及其他附属设施的具体操作和应急情况下的处理措施。治理设备正常运行中的废气排放应符合《四川省固定污染源大气挥发性有机物排放标准》的规定,治理设施不得超负荷运行。企业应根据实际生产工况和治理设施的设计标准,建立相关的各项规章制度以及运行、维护和操作规程,明确耗材的更换周期和设施的检查周期,建立主要设备运行状况的台账制度,保证设施正常运行。
环保部门监管要求:检查企业与治理设备相关的各项规章制度,以及运行、维护和操作规程,核查治理设施运行过程的维护记录和台账;核查治理设施耗材(吸附剂、过滤材料、催化剂、燃料等)的流转记录;检查VOCs在线监测的运行记录;按照治理设施使用要求和操作规程,依据国家及地方相关标准,对治理设施进行定期监测,评估其治理效率;核查治理过程产生的危险废物与二次污染物是否得到有效处置。
4.5 其他对策措施和建议
加快相关标准的研究,尽快制定和出台专门的四川省地方标准、行业挥发性有机物核算方法、行业挥发性有机物控制和削减技术指南等,补充完善汽车制造单位涂装面积的VOCs排放量限值的要求(应分小汽车、货车、客车)。
加强VOCs监测能力建设,完善无组织排放监管体系,提升对企业VOCs排放的监管水平。加强对VOCs排污费征收情况的检查,严厉打击不按规定如期申报、不据实申报、偷拍偷放、未按规定缴纳VOCs排污费等违法违规行为,强化试点行业企业缴费意识。通过设立热线电话、网络举报平台等方式,畅通公众表达平台,充分发挥社会监督作用、有效提高VOCs排污费收缴率[4]。
5 结束语
结合我省汽车制造企业汽车涂装装备现状水平、污染控制技术及调研实测数据等,总结分析认为,要实现我省汽车行业VOCs污染物减排应坚持源头削减、过程管控为重点,兼顾末端治理的全过程防治理念;同时,应发挥企业主体责任,以促进技术进步为主线,完善绿色标准体系,以最终达到减少汽车企业VOC排放的目的。
参考文献
[1]黄建洪,宁平,许振成.挥发性有机废气治理技术进展[J].环境科学导刊,2011,30(5):70-73.
[2]杨凯,黄庆,刘政,王红磊.四川省汽车行业有机废气治理现状及展望[J].绿色科技,2014,(8):237-239.
[3]沈旻嘉,郝吉明,王丽涛. 中国加油站VOC排放污染现状及控制[J].环境科学,2006,(08):11.
[4]孙绳武,鲍翰斌. 空气污染源排放清单编制基本程序及其运行机制[J].辽宁城乡环境科技,2005,(01):12-13.
收稿日期:2017-12-28
作者简介:马莉(1981-),女,硕士,高级工程师,研究方向为环境影响咨询评价。