工業塗裝VOCs排放管控途徑研究

   摘要：工業(ye) 塗裝涉及行業(ye) 廣,VOCs汙染防治應結合不同行業(ye) 特點確定差異化的防治技術路線,采取全過程的汙染防治措施。生產(chan) 源頭應使用低（無）VOCs含量塗料;生產(chan) 過程采用高噴塗傳(chuan) 遞效率的塗裝工藝和設備,加強有機原輔材料存儲(chu) 、轉運、調配、使用中無組織排放的控製;末端治理應完善有機廢氣收集係統,提升治理水平。同時,建立工業(ye) 塗裝工序的管理體(ti) 係,加快出台相關(guan) 排放標準,落實企業(ye) 自行監測、台賬記錄、定期報告和信息公開製度。

   工業(ye) 塗裝由於(yu) 使用塗料及稀釋劑中含有大量有機溶劑，塗裝前清洗脫脂、塗裝後設備清潔、換色清洗等步驟也需消耗有機溶劑，因此由有機溶劑揮發逸散形成VOCs排放。工業(ye) 塗裝涉及行業(ye) 眾(zhong) 多，涵蓋汽車、船舶、集裝箱、家具、通訊設備及其他電子終端產(chan) 品、通用設備、專(zhuan) 用設備和電氣機械及器材製造等;VOCs排放量大，約占整個(ge) 工業(ye) 源VOCs排放量的20%以上，且排放富含芳香烴和含氧有機物等光化學反應活性大、毒性高的物質，因此我國應對工業(ye) 塗裝工序VOCs排放予以重點管控。

    行業(ye) 構成

    根據《中國塗料工業(ye) 統計年鑒》統計，2015年，我國塗料總產(chan) 量1710.82萬(wan) 噸，2016年塗料總產(chan) 量達1899.78萬(wan) 噸，同比增長7.2%，其中工業(ye) 塗料產(chan) 量占塗料總產(chan) 量的2/3以上，約1305萬(wan) 噸。在工業(ye) 塗料中，僅(jin) 有約15萬(wan) 噸的汽車原廠塗料、7萬(wan) 噸的水性木器塗料和138萬(wan) 噸的粉末塗料屬於(yu) 低(無)VOCs含量的塗料，其他均為(wei) 溶劑型塗料，添加稀釋劑後的即用狀態下VOCs含量在50%～70%，使用過程中排放大量VOCs。

    考慮到塗料生產(chan) 基本處於(yu) 供需平衡狀態，依據2016年全國不同類型業(ye) 塗料生產(chan) 情況及其VOCs含量平均水平，采取物料衡算方法估算工業(ye) 塗裝的VOCs產(chan) 生量及其行業(ye) 分布情況。如圖1所示，2016年，由汽車原廠塗料、汽車修補塗料、木器塗料、鋼結構塗料、集裝箱塗料、船舶塗料、工程機械塗料、卷材塗料生產(chan) 消費產(chan) 生的VOCs約318萬(wan) 噸，由其他分散在國民經濟各個(ge) 行業(ye) 、起到工業(ye) 品裝飾保護及各類鋼鐵設施防腐功能的一般工業(ye) 塗料使用產(chan) 生的VOCs約467萬(wan) 噸。目前，排放量較大的行業(ye) 為(wei) 木器生產(chan) 、鋼結構生產(chan) 和汽車整車製造與(yu) 修補，VOCs排放量分別占工業(ye) 塗裝工序的12%、10%和7%。

    VOCs種類

    依據塗料有機組分測試，合並排放測試結果，總結工業(ye) 塗裝企業(ye) 排放的主要VOCs種類見表1。可見，使用溶劑型塗料的工業(ye) 塗裝工序VOCs排放苯係物檢出率較大，其MIR值和FAC值均較大，光化學反應活性較強，對O3和PM2.5的生成均產(chan) 生較大影響。

    工業(ye) 塗裝作為(wei) 表麵製造工藝的一個(ge) 生產(chan) 環節，涉及眾(zhong) 多行業(ye) ，因此工業(ye) 塗裝工序的治理應在全麵推進的基礎上，突出重點行業(ye) ，選擇行業(ye) 集中度高、VOCs排放強度大，同時治理技術成熟、治理改造難度小的行業(ye) ，先行開展VOCs治理。汽車、船舶、集裝箱、家具、工程機械、卷材、鋼結構七大行業(ye) 較為(wei) 集中，產(chan) 生的VOCs占全部工業(ye) 塗裝工序的40%以上，應作為(wei) 工業(ye) 塗裝工序重點控製的行業(ye) 。

    實施“源頭—過程—末端”的全過程汙染防治

    由於(yu) 工業(ye) 塗裝工序VOCs排放主要源自塗料、稀釋劑及其他有機溶劑產(chan) 品的使用，減少工業(ye) 塗裝工序VOCs排放首先應考慮源頭控製，目前最主要的方式是采用粉末塗料、水性塗料、高固體(ti) 分塗料、紫外光固化等低(無)VOCs含量的塗料。其中，粉末塗料中不含VOCs，塗裝過程中除產(chan) 生塗料粉塵外，基本不產(chan) 生VOCs，使用粉末塗料替代溶劑型塗料，VOCs排放可以削減95%以上;水性、高固體(ti) 分、紫外光固化塗料VOCs含量低，與(yu) 傳(chuan) 統溶劑型中低固體(ti) 分塗料相比，可減少VOCs排放50%左右。

    對於(yu) 塗裝工藝過程，不同類型工業(ye) 產(chan) 品采用不同塗裝工藝和塗裝設備，因此理論上並不存在最優(you) 的塗裝工藝和設備。然而，目前我國的工業(ye) 塗裝企業(ye) 普遍采用具有最低噴塗傳(chuan) 遞效率的手動空氣噴槍進行噴塗作業(ye) ，噴塗傳(chuan) 遞效率通常隻有25%～40%左右，產(chan) 生過量噴塗問題，增加了塗料消耗和塗裝過程的VOCs排放量。因此，工業(ye) 塗裝企業(ye) 可通過進行塗裝工藝及設備改進,依據工業(ye) 產(chan) 品的材質和形狀，選擇空氣輔助無氣噴塗、無氣噴塗、靜電噴塗、輥塗、浸塗等高傳(chuan) 遞效率的塗裝工藝，減少工業(ye) 塗裝過程的VOCs排放。

    對於(yu) 末端治理，目前存在兩(liang) 方麵因素製約綜合去除效率的提升，一是無組織排放導致的有廢氣收集效率低下問題，二是考慮經濟成本、技術可行性、運行穩定可靠程度的最佳技術篩選。為(wei) 控製VOCs無組織排放，塗、稀釋劑、清洗劑等含VOCs原輔材料儲(chu) 存、輸送、調配應密閉，宜采用集中供料係統。塗裝工序各環節及塗裝設備清洗過程應在獨立密閉空間或設備中進行，汙染排放區域符合負壓操作並設有壓力監測儀(yi) 表，或建設帷幕式氣罩，將有機廢氣的收集效率提高到80%以上。對於(yu) 末端治理設施的建設，工業(ye) 塗裝企業(ye) 塗裝排氣筒和烘幹排氣筒，分別安裝末端處理設備。塗裝工序有機廢氣含有漆霧，且廢氣風量大、濃度低，一般采用組合工藝進行治理，如水簾除霧+多級過濾+顆粒炭吸附+水蒸汽解吸+冷凝回收技術、水簾除霧+水吸收塔吸收+吸附濃縮—燃燒技術、水簾除霧+水吸收塔吸收+低溫等離子體(ti) 淨化技術。而烘幹工序產(chan) 生的有機廢氣濃度和溫度較高，通常采用蓄熱催化燃燒(RCO)或者蓄熱直接燃燒(RTO)技術淨化，對燃燒後產(chan) 生的熱量進行回收，可以充分利用廢氣中有機物的熱值，直接回用於(yu) 烘房的加熱，具有非常好的經濟效益，而且淨化效果良好，廢氣淨化後可以達標排放。

    不同重點行業(ye) 確定差異化的VOCs防治技術路線

    不同行業(ye) 的工業(ye) 塗裝工序VOCs排放環節、排放特征以及適用的汙染控製技術差別較大，因此應對各行業(ye) 實施差異化控製，篩選最佳可行技術。其中集裝箱、汽車、家具製造等行業(ye) 應重在源頭控製，全麵推進低(無)VOCs含量塗料替代;船舶、工程機械、鋼結構生產(chan) 等行業(ye) 應采取源頭控製和末端治理相結合的方式，重點在於(yu) 提升有機廢氣的收集效率和末端治理水平;對於(yu) 卷材製造行業(ye) ，末端治理技術較為(wei) 成熟，重點是做到行業(ye) 內(nei) 所有企業(ye) 應治盡治。具體(ti) 各行業(ye) VOCs治理的技術路線如下。

    集裝箱製造行業(ye) 應在整箱打砂、箱內(nei) 塗裝、箱外塗裝、底架塗裝和木地板塗裝等工序全麵使用水性塗料替代溶劑型塗料;對使用溶劑型塗料的一次打砂工序，推廣采用輥塗塗裝工藝;加強廢氣收集和處理，並配套建設吸附回收、吸附燃燒、吸附等高效治理設施。汽車製造行業(ye) 應在中塗、底色漆環境推廣使用水性塗料，或全麵使用高固體(ti) 分塗料，配套使用“三塗一烘”“兩(liang) 塗一烘”或免中塗等緊湊型塗裝工藝;對噴漆與(yu) 流平、烘幹等環節產(chan) 生的廢氣，分別建立有機廢氣分類收集係統，采取吸附燃燒、燃燒等末端治理措施。家具製造行業(ye) 重點針對木質家具等大力推廣使用水性、紫外光固化塗料，全麵使用水性膠黏劑;加強廢氣分類收集與(yu) 處理，對噴漆、烘幹廢氣要采取吸附、吸附燃燒和燃燒等末端治理措施。

    船舶製造行業(ye) 在機艙內(nei) 部、上建內(nei) 部推廣使用水性塗料，對於(yu) 溶劑性塗料應優(you) 先采用高固分塗料;優(you) 化塗裝工藝，將塗裝工序提前至分段塗裝階段，力爭(zheng) 實現60%以上的塗裝作業(ye) 實現密閉噴塗施工，推廣使用高壓無氣噴塗、靜電噴塗等高效塗裝技術;強化車間廢氣收集與(yu) 處理，配套采取吸附燃燒、燃燒等治理措施。工程機械製造行業(ye) 推廣使用高固體(ti) 分、粉末塗料，試點推行水性塗料;積極采用自動噴塗、靜電噴塗等先進塗裝技術;加強廢氣的收集與(yu) 治理，噴漆與(yu) 烘幹廢氣采用吸附燃燒、燃燒等方式進行處理。鋼結構製造行業(ye) 大力推廣使高固體(ti) 分塗料，試點推行水性塗料;大力推廣高壓無氣噴塗、空氣輔助無氣噴塗、熱噴塗等塗裝技術，限製空氣噴塗使用;逐步淘汰鋼結構露天噴塗，推進鋼結構製造企業(ye) 進入車間作業(ye) ，建設廢氣收集與(yu) 治理裝置。

    卷材製造行業(ye) 全麵推廣使用自動輥塗技術;加強烘烤廢氣收集，配套建設燃燒等高效治理措施。

    建立完善工業(ye) 塗裝VOCs控製管理體(ti) 係

    一是加快出台工業(ye) 塗裝排放標準。在標準體(ti) 係設計上，建議針對VOCs排放量大、排放集中、對居民生活影響顯著的重點行業(ye) ，如汽車、家具、船舶、集裝箱、汽修等，依據各自差異化的治理技術路線，製定有針對性的行業(ye) 排放標準，針對其他工業(ye) 塗裝工序製定統一排放控製標準。考慮到工業(ye) 塗裝VOCs排放以無組織排放為(wei) 主的特征，應轉變管控思路，由原有的末端控製轉變為(wei) 全過程控製，采用的VOCs控製指標，應涵蓋有機原輔材料如塗料、油墨等VOCs含量限值指標，工藝過程包括工藝設計、設備、運行操作要求，末端排放包括有組織排放、無組織排放濃度限值，以及生產(chan) 全過程的VOCs排放總量控製指標。

    二是建立工業(ye) 塗裝VOCs監測監控體(ti) 係。加強地市、區縣等基層環保執法人員裝備和能力建設，配備便攜式VOCs檢測儀(yi) ，強化對工業(ye) 塗裝企業(ye) VOCs排放的日常監管。將汽車、集裝箱、家具、船舶、工程機械、卷材、鋼結構等工業(ye) 塗裝重點行業(ye) 納入重點排汙單位名錄，“十三五”期間對主要排汙口安裝汙染物排放自動監控設備，並與(yu) 環保部門聯網。推進VOCs重點排放源廠界環境VOCs監測設施建設。企業(ye) 每年至少開展1次VOCs廢氣處理設施進、出口濃度監測和廠界無組織監控濃度監測。

    三是強化工業(ye) 塗裝的環境台賬管理。各類涉及工業(ye) 塗裝的企業(ye) 應針對工業(ye) 塗裝工序建立環境管理台賬，逐步完善有機廢氣的監測台賬，有機廢氣處理設施的運行台賬，含VOCs有機原輔材料的消耗台賬包括使用量、廢棄量、去向及其VOCs含量，有機廢氣處理耗材(吸附劑、催化劑等)的用量和更換及轉移處置台賬。台賬保存期限不得少於(yu) 三年。

    四是全麵實施工業(ye) 塗裝企業(ye) 的排汙許可管理。建立健全涉及工業(ye) 塗裝工序行業(ye) 的排汙許可證申請與(yu) 核發程序、監督管理要求及相關(guan) 技術規範等。“十三五”期間，工業(ye) 塗裝重點行業(ye) 應全麵推行排汙許可製度，京津冀及周邊地區、長三角區域、珠三角區域應加快實施進程。通過排汙許可管理，落實各行業(ye) 源頭使用低(無)VOCs含量塗料，過程規範塗料的存儲(chu) 、轉運、調配、使用等無組織排放控製要求，末端完善廢氣收集和提升治理水平的要求，落實企業(ye) 自行監測、台賬記錄、定期報告和信息公開製度，推進企業(ye) 全麵達標排放。

責任編輯：李鍾毓