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關于汽車行業VOC產生量及排放量的計算分析
0 引言
我國是世界*大汽車消費國，汽車生產中帶來的污染也越來越嚴重。汽車表面涂裝過程使用涂料、有機溶劑，是重要的VOC排放源，這些有機溶劑主要含甲苯、二甲苯、丙酮等。根據我國《關于推進大氣污染物聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》，VOC已納入大氣聯防聯控重點污染物。然而我國目前對汽車行業VOC排放標準的制定與實施相對滯后，缺乏專門針對汽車表面涂裝作業VOC排放的相關國家標準。對汽車行業VOC產生量及排放量的計算工作，必將成為企業污染物達標管理的一項重要工作。
1 傳統汽車行業涂裝工藝流程及產污環節
汽車行業涂裝車間生產工藝及VOC產污環節：白車身→脫脂→表調→磷化→陰極電泳(無組織排放)→電泳烘干(排氣筒排放)→強冷→粗密封(無組織排放)→底板防護→細密封(無組織排放)→PVC烘干(排氣筒排放)→強冷→電泳打磨→中涂人工擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機擦凈→人工噴中涂(內腔)→自動涂裝機噴中涂(部分排氣筒排放，部分無組織排放)→晾干→中涂烘干(焚燒排放)→中涂強冷→中涂打磨→面漆擦凈→鴕鳥毛自動擦凈機擦凈→人工噴色漆(內腔)(排氣筒排放)→晾干→自動涂裝機噴色涂(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→自動涂裝機噴罩光漆(部分排氣筒排放，部分無組織排放)→檢查補漆→面漆烘干(焚燒排放)→面漆強冷→修飾→檢查→裝飾→總裝。
2 計算汽車行業涂裝VOC產生及排放量所需資料
企業經營者應每月記錄用于汽車制造涂裝生產線單位涂裝面積的VOC排放量和產生量核算中的數據資料。具體數據包括：1)含揮發性有機物的原料名稱;2)每月原料的使用量;3)原料中揮發性有機物的含量;4)每月含揮發性有機物原料的回收量;5)污染控制設備去除的揮發性有機物量;6)每月汽車涂覆總面積;7)企業年度或定期環保監測數據。
3 總物料平衡法計算VOC產生量和排放量
根據收集各涂裝車間提供原材料用量、有機溶劑含量以及車型涂覆面積、產量、工況等數據，對VOC的產生量進行核實。按照國家清潔生產涂裝行業的標準，計算公式：有機溶劑產生量=有機溶劑揮發量(g/a)/涂覆總生產面積(m2/a)。
其中有機溶劑揮發量可以通過涂裝車間的漆料中固體含量和有機溶劑的含量計算出實際的揮發量，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×車型產量。各車型的涂覆面積可根據車型研發相關參數給出，或近似用車型的底涂面積=2×鋼板凈質量(kg)/(鋼板原始厚度(m)×鋼板密度(kg/m3))。此計算出的揮發性有機物產生量會含甲苯、二甲苯。
在工藝及VOC產生環節流程中，中涂烘干產生的VOC，30%(估算量)采用焚燒處理，處理效率為99%，而其余70%有機廢氣直接通過煙囪排放到大氣中。面漆烘干產生的VOC 30%(估算量)采用焚燒處理，處理效率為99%，其余70%有機廢氣直接通過煙囪排放到大氣中。無組織排放中，主要為蒸發和廢水及漆渣中揮發少量的VOC，而無組織排放的這部分VOC計算難度過大，且量少，同時在涂裝室內無組織排放的VOC終通過車間內通排風設備排放至大氣。所以在計算VOC實際排放量時，不區分有組織和無組織，計算排放量可用如下公式：
VOC排放量=產生量-中涂和面漆的處理量-廢溶劑回收量。
實際計算中，可將廢溶劑回收中的VOC量直接在VOC總產生量中減去，得出去除溶劑回收的VOC產生量。
其中中涂、面漆處理量=焚燒處理效率(99%)×進入焚燒處理設備的VOC量(30%)×(中涂漆料中有機溶劑含量+面漆漆料中有機溶劑含量)/涂覆總面積。
4 物料衡算法及類比法相結合計算VOC的產生量和排放量
在用有毒有害元素物料衡算法計算VOC的產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。按照國內同工藝類比及無組織揮發特性，計算各環節VOC的產生及排放量。此計算可簡化成中涂、面漆工段和前處理、電泳、PVC工段兩塊分別進行分析計算。
圖1 ~ 2為筆者模擬采用此方法實際計算的情況。中涂、面漆烘干工段VOC產生及排放物料平衡圖見圖1。前處理、電泳、PVC工段VOC產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)，有機溶劑主要含非甲烷總烴和二甲苯。VOC主要產生于噴漆室、晾干室和烘干室。在噴漆室內會有約50%的VOC產生，后存在于漆渣、煙囪排放，會有約9%的揮發性有機物入水相。烘干室也會產生30% ~ 40%的VOC，并且烘干室的VOC會進行焚燒處理，處理效率一般在98%以上，焚燒后產生二氧化碳和水。在烘干室和噴漆室會產生約此處總量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施，如果有尾氣焚燒處理設施，應進行計算去除效率。
計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實際排放量。
5 實測及反推法計算排放量及產生量
上述2種方法，由于資料或類比假設與實際生產中的不一致，可能產生較大誤差，為了驗證上述方法計算出的VOC產生量及排放量的性，可對各工序的VOC有組織和無組織排放進行實際監測，在校核實際工況及實際狀況的情況下，比較多種數據的一致性，分析差異，找出原因，進一步提高計算精度。例如：某公司2014年年度委托環保部門監測數據，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，計算出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，計算出VOC=11 g/m2。對計算出的總揮發性有機物以及過程中各工段的揮發性有機物，與上述2種方法計算出的量進行對比分析，根據實際情況進行局部調整，驗證3種方法計算出的數值的符合性。由于涂覆面積、工時、工況、監測數據都存在不因素，且VOC揮發性高，在生產過程中無組織的蒸發、廢水廢渣中均會彌散VOC，而這部分的VOC在本次監測中未做監測，故按照實測數據計算出的VOC排放量會小于實際量。
6 結語
通過幾種方法的相互驗證，相互比較，分析差異及其原因，反復論證，應能得出較的VOC產生和排放數據。
