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汽车车身喷漆废气的排放分析及处理措施
谢文林 (中国汽车技术研究中心 天津 300162)
摘要:根据GB 16297—1996 大气污染物综合排放标准,对汽车车身喷漆产生的甲苯、二甲苯和非甲烷
总烃及过喷漆雾等的排放量要达到限值要求。需对其喷漆、流平和烘干工序产生的废气进行分析。烘干室采
用直接燃烧法处理,净化效率达 98%以上,易达标;在喷漆排放的VOC 中,由于是采用大风量稀释,所以
排放浓度不超标,但排放速率随着产量的增加而加大,一般可用二甲苯计算排放速率确定排气筒高度。
汽车涂装车间要对工件进行漆前处理、电泳和
喷漆。涂漆工序包括喷漆、流平和烘干,在这些工
序中会产生有机废气(VOC)及过喷漆雾,在喷漆
室处理过喷漆雾装置的循环水系统中要添加絮凝
剂,使废气及过喷漆雾与循环水充分接触,形成废
漆渣,循环水要进行漆渣处理,还要定期排放循环
水。根据GB 16297—1996 大气污染物综合排放标
准,对喷漆产生的甲苯、二甲苯和非甲烷总烃及过
喷漆雾(颗粒物)等的排放量要达到限值要求。本
文以某种车型的轿车为例对其喷漆、流平和烘干工
序产生的废气进行分析并简要说明处理措施。
1 分析条件及数据
a. 确定年生产量、全年工作日、几班制生产、
设备利用率、每小时涂装生产能力。本文以15 辆/h
为例。
b. 确定涂漆种类。本例中有50%的车身面漆采
用金属闪光漆,即面漆包括金属底色漆(BC)及罩
光漆(CC),另50%采用本色漆。采用聚酯中涂漆、
金属闪光漆为丙烯酸聚酯金属底色漆和丙烯酸罩光
漆;本色漆为丙烯酸漆。中涂层膜厚为35μm , BC
15μm /CC 35μm, 本色漆40μm。
c. 确定工艺方案。本例中涂和面漆的喷漆、流
平和烘干共用一条生产线,因此该线的车身通过能
力为30 辆/h。为满足个性化的需求,还设计了一条
多功能喷漆线,可对20%的车身进行套色和对20
%的车身进行返修。
d. 确定VOC 排气筒的位置及数量。根据GB
16297—1996 规定:
(1)新污染源的排气筒一般不应低于15m。
若某新污染源的排气筒必须低于15m 时,其排放速
率标准值按外推法的计算结果再严格50%执行。
(2)两个排放相同污染物的排气筒,若距离
小于其几何高度之和,应合并视为一根等效排气筒。
若有3 根以上的近距排气筒,且排放同一种污染物
时,应以前2 根的等效排气筒依次与第3、4 根排气
筒取等效值。
(3)本标准还规定排气筒高度除须遵守排放
标准外,还应高出周围200m 半径范围的建筑5m
以上,不能达到该要求的排气筒,因按其高度对应
的标准排放速率值严格50%执行。
本例中涂/面漆喷漆室及流平室和多功能喷漆
室及流平室共设一个排气塔。中涂/面漆烘干室及多
功能烘干室各设一个排气筒。考虑2 个烘干室排气
筒距离小于其几何高度之和,所以合并视为一根等
效排气筒,而等效排气筒排放速率按上述排放标准
附录A规定应为2 个烘干室排气筒污染物排放速率
之和。所以,本例将2 个烘干室合并一起计算废气
排放速率及浓度;喷漆排气塔与烘干室的距离将不
小于其几何高度之和,所以不必按等效排气筒考虑。
e. 确定喷涂方法。本例车身外表面采用自动静
电喷漆,除喷涂第2 道金属底色漆时采用空气枪喷
涂外,其余均采用静电涡轮杯喷涂;车身内表面喷
漆及自动喷漆后的检查、补漆工位及多功能喷漆线
采用手工喷漆。因此,油漆的平均涂着率按75%计
算,即有25%的过喷漆雾需要处理。
f. 确定涂料品种、用量及工作漆中各种VOC
的含量。本例采用某油漆厂生产的有机溶剂型中涂
漆和面漆(考虑到返修及套色用量),油漆厂提供的
原漆由固体分和溶剂等组成,喷漆时所用工作漆中
要另外加入稀释剂。其产生有排放限值要求的废气
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为二甲苯、甲苯、非甲烷总烃及过喷漆雾(颗粒物)。
本例每辆车各种油漆用量及其工作漆中溶剂、
固体分和稀释剂含量见表1。
表1 每辆车原漆用量和工作漆稀释剂加入的质量百分比
其中
项目 原漆平均用量,kg/辆
固体分质量百分比,% 溶剂质量百分比,%
工作漆加入稀释剂为原
漆的质量百分比,%
中涂漆 3.4 66.1 33.9 20~30
面漆:
1.金属闪光漆
金属底色漆2.7 25 75 15
罩光漆3.2 54.6 45.4 25
2. 单色漆3.4 67 33 15
注:,每辆车平均用漆量包括返修及部分车套色用量。
本例各种漆溶剂和稀释剂中各组分的质量百分比含量见表 2。
表2 各种漆中溶剂和稀释剂各组分的质量百分比含量 %
项目二甲苯 芳香烃 酯、醇、醚、酮等类 合计
中涂漆:溶剂 15 60 25 100
稀释剂0 60 40 100
面漆:1. 金属闪光漆
金属底色漆:溶剂18 38 44 100
稀释剂0 41 59 100
罩光漆:溶剂0 74 26 100
稀释剂0 95 5 100
2. 单色漆:溶剂11 56 33 100
稀释剂0 64 36 100
表 2 中的芳香烃不含苯,其中甲苯含量小于10%
(本例按10%估算),二甲苯已单独列出。非甲烷
总烃为二甲苯和芳香烃的总合。
2 喷漆室、流平室及烘干室有机废气的产生量分
析
2.1 估算出每辆车所用工作漆中固体分及VOC 的
含量
表3 每辆车工作漆中固体分及VOC 的含量估算 kg/辆
项目固体分质量 溶剂质量 稀释剂质量 有机溶剂合计 工作漆质量工作漆固体分质量含量,%
中涂漆 2.25 1.15 1.02 2.17 4.42 50.85
面漆:
1.金属闪光漆
金属底色漆0.68 2.03 0.41 2.43 3.11 21.74
罩光漆 1.75 1.45 0.80 2.25 4.00 43.68
小计 2.71 4.09 1.36 4.68 7.39
2. 单色漆 2.28 1.12 0.51 1.63 3.91 58.26
注: 中涂漆中,工作漆加入的稀释剂按原漆质量的 30%计。
2.2 确定每小时产生废气最多的工况
根据大气污染物综合排放标准规定,最高允许
排放浓度是指处理设施后排气筒中污染物任何1h
浓度平均值不得超过的限值;最高允许排放速率是
指一定高度的排气筒任何1h 排放污染物的质量不
得超过的限值。因此要确定每小时产生废气最多的
工况。在本例中车身喷中涂前设有储存线,车身中
涂后设有车身颜色编组站,可使中涂/面漆线对车身
喷中涂和面漆时,相对集中地喷一类漆,减少换漆
次数,节省用漆,节省清洗喷具用有机溶剂,有利
于环保。因此,可能有以下几种工况。
a 某1 小时内对30 辆车身全部喷中涂漆;
b 某1 小时内对30 辆车身全部喷涂面漆,有以
下2 种情况:
(1) 全部喷涂金属闪光漆,即金属底色漆及罩
光漆;
(2) 全部喷涂单色漆。
经对上述各种工况进行分析后,以全部喷涂金
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