噴漆廢氣和廢漆渣的估算及處理措施Themanuscriptwasrevisedontheeveningof2021噴漆廢氣和廢漆渣的估算及處理措施張禾（中國汽車技術研究中心.天津300162）摘要：汽車涂裝車間涂漆包括噴漆、流平和烘干工序，在這些工序中會產生有機廢氣、過噴漆霧及漆渣。需要根據年產量、油漆品種和油漆用量、涂裝設備和涂裝方法確定噴漆室、流平室和烘干室的有機廢氣產生和排放量，根據GB16297一1996大氣污染物綜合排放標準確定排氣筒高度。通過采用先進的涂裝工藝，中涂、面漆以靜電旋轉杯噴涂為主，由機器人自動仿形，出漆量及噴涂圖形根據車身不同位置調整到最佳狀態.使油漆利用率提高到90%以上，從而減少有機溶劑對環境的污染。中涂、面漆線若采用水性漆，則可從根本上解決噴漆對環境的污染。關鍵詞：噴漆；廢氣：廢漆渣；估算汽車涂裝車間要對工件進行漆前處理、電泳和噴漆。涂漆工序包括噴漆、流平和烘干，在這些工序中會產生有機廢氣及過噴漆霧，在噴漆室處理過噴漆霧裝置的循環水系統中要添加絮凝劑，使廢氣及過噴漆霧與循環水充分接觸，形成廢漆渣，循環水要進行漆渣處理，還要定期排放循環水。根據GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準，對噴漆中產生的甲苯、二甲苯和非甲烷總烴及顆粒物（TSP）等有排放限值要求，現以某種車型的轎車為例對其噴漆、流平和烘干工序產生的廢氣及廢漆渣進行估算并簡要說明處理措施。1估算條件年生產某型轎車5萬輛。根據JBJ/T2一2000機械工廠年時基數設計標準規定，全年工作日251天，2班制生產，設備年時基數為378Oh。設備利用率為90%，設備生產能力要保證完成輛/h白車身的涂裝能力，現按15輛/h進行估算。該種轎車中50%的車身面漆采用金屬閃光漆，即面漆包括金屬底色漆（BC）及罩光漆（CC），另50%采用本色漆。采用聚醋中涂漆，金屬閃光漆為丙烯酸聚醋金屬底色漆和丙烯酸罩光漆；本色漆為丙烯酸漆。中涂層膜厚為35um,BC15um/CC35um,本色漆40um。中涂和面漆的噴漆、流平和烘干共用一條生產線，因此該線的車身通過能力為30輛/h。為滿足個性化的需求，還設計了一條多功能噴漆線，可對20%的車身進行套色和對20%的車身進行返修。中涂/面漆噴漆室及流平室和多功能噴漆室及流平室共設一個排氣塔。中涂/面漆烘干室及多功能烘干室各設一個排氣筒，根據GB16297-1996規定，a.新污染源的排氣筒一般不應低于15m。若某新污染源的排氣筒必須低于15m時，其排放速率標準值應該再嚴格50%執行外推法的計算結果。b.2個排放相同污染物的排氣筒，若距離小于其幾何高度之和，應合并視為一個等效排氣筒。若有3個以上的近距離排氣筒，且排放同一種污染物時，應以前2個的等效排氣筒依次與第3、4個排氣筒取等效值。c.同時本標準還規定排氣筒高度除須遵守排放標準外，還應比周圍半徑為2O0m范圍內的建筑高出5m以上，不能達到該要求的排氣筒，應按其高度對應的標準排放速率值嚴格50%執行。本車間中涂/面漆部分建筑物為2層，局部還有3層（空調及通風裝置），建筑高度近24m，這也是周圍半徑為2OOm范圍內的最高的建筑，烘干室排氣筒最低高度應為29m，考慮2個烘干室排氣筒距離小于其幾何高度之和，所以合并視為一個等效排氣筒，而等效排氣筒排放速率按排放標準附錄A規定應為2個烘干室排氣筒污染物排放濃度之和，所以本次計算將2個烘干室合并一起計算廢氣排放速率及濃度；噴漆排氣塔與烘干室的距離將不小于其幾何高度之和，所以不必按等效排氣筒考慮。車身外表面采用自動靜電噴漆，除噴涂第2道金屬底色漆時采用空氣槍噴涂外，其余均采用靜電旋杯噴涂；車身內表面噴漆及自動噴漆后的檢查、補漆工位采用手工噴漆。因此，油漆的平均涂著率按75%計算。采用某油漆廠生產的有機溶劑型中涂漆和面漆（考慮到返修及套色用量），油漆廠提供的原漆由固體分和溶劑等組成，噴漆時所用工作漆中要另外加入稀釋劑。其產生有排放限值要求的廢氣為二甲苯、甲苯、非甲烷總烴及過噴漆霧（顆粒物）。每輛車各種油漆用量及其工作漆中溶劑、固體分和稀釋劑含量見表1。表1每輛車原漆用量和工作漆精釋劑加入的質量百分比項目原漆平均用量其中稀釋百分

kg/輛比/%固體分質量百分比/%溶劑質量百分比/%中涂漆20-30面漆金屬閃光漆金屬底色漆15罩光漆25單色漆15注：為計算方便，每輛車平均用漆量包括返修及部分車套色用量各種漆溶劑和稀釋劑中各組分的質量百分比含量見表2。表2各種漆中溶劑和稀釋劑各組分的質量百分比含量%項目二甲苯芳香烴醇醚類酯類其他合計中涂漆溶釋劑06030100面漆金屬閃金屬底溶劑183815254100光漆色漆稀釋劑0416530罩光漆溶劑0742006100稀釋劑095320單色漆溶劑115618114100稀釋劑0642790芳香烴是分子中含有苯環的烴類，其中單環芳烴分子中只含有1個苯環，如：苯、甲苯、二甲苯等。表2中各種漆溶劑和稀釋劑芳香烴中基本不含苯，甲苯含量不大于20%，并將二甲苯單獨列出。非甲烷總烴為二甲苯和芳香烴的總和。2對噴漆室、流平室及烘干室有機廢氣產生量的估算

由表1計算出每輛車所用工作漆中固體分及有機溶劑的含量見表3。表3每輛車工作漆中固體分及有機溶劑的含量kg/輛項目固體分量溶劑質量稀釋劑質量有機溶劑合計工作漆質量工作漆固體分質量含量％中涂漆(1)面漆金屬閃光漆金屬底色漆罩光漆合計單色漆注：中涂漆中，工作漆加入的稀釋劑按原漆質量的30%計。若按均衡生產計算lh內應有15輛車噴中涂、7,5輛車噴金屬閃光漆及罩光漆、7.5輛車噴本色漆。平均每小時所用工作漆中各種有機溶劑的總量見表4。表4均衡生產每小時工作漆中固體分和有機溶劑的總量kg/h項目產量輛/h原漆用量固體分溶劑稀釋劑有機溶劑合計中涂漆1551面漆金屬閃光漆輛/h)金屬底色漆罩光漆24小計單色漆輛/h)合計根據大氣污染物綜合排放標準規定，最高允許排放濃度是指處理設施后排氣筒中污染物任何lh濃度平均值不得超過的限值；最高允許排放速率是指一定高度的排氣筒任何lh排放污染物的質量不得超過的限值。而在設計生產線時，車身噴中涂前設有儲存線，車身中涂后設有車身顏色編組站，這樣可保證中涂/面漆線對車身噴中涂和面漆時，可以相對集中地噴中涂漆或噴一種類型的面漆，這樣換漆次數可大為減少、節省用漆、節省清洗噴具用有機溶劑、有利于環保。因此，可能某lh內30輛車身全部為噴中涂漆；也可能某lh內30輛車身噴涂面漆，a.可能全部噴涂金屬閃光漆，即金屬底色漆及罩光漆；b.也可能某lh全部噴涂本色漆。上述各種工況下，其每小時所用工作漆中各種有機溶劑的總量見表5。表5工作漆中固體分和有機溶劑的總量工況項目產量輛/h原漆用量固體分溶劑稀釋劑有機溶劑合計1全部噴中涂漆301022全部噴金屬閃光漆金屬底色漆3081罩光漆3096小計1773全部噴單色漆30102由表5及表2給出的數據可以估算出各種情況下，每小時所用工作漆中各種有機溶劑的總量，見表6-8；若按均衡生產計算每小時所用工作漆中各種有機溶劑的總量，詳見表9。表6全部噴中涂各種有機溶劑的總量（30輛/h）kg/h項目二甲苯芳香烴醇醚類酯類其他合計

中涂漆溶劑稀釋劑00合計注：全部噴中涂二甲苯、甲苯及非甲烷總烴的總量分別為、和。表7全部噴金屬閃光漆各種有機溶劑的總量（30輛/h）kg/h項目二甲苯芳香烴醇醚類酯類其他合計金屬底色漆溶劑稀釋劑小計罩光漆溶劑稀釋劑小計合計注：全部噴金屬閃光漆二甲苯、甲苯及非甲烷總烴分別為10.94、及。表8全部噴本色漆各種有機溶劑（30輛/h）kg/h項目二甲苯芳香烴醇醚類酯類其他合計單色漆溶劑稀釋劑合計注：全部噴單色漆二甲苯、甲苯及非甲烷總烴分別為、及kg/h。表9按平均用漆估算各種有機溶劑的總量項目二甲苯芳香烴醇醚類酯類其他合計

中涂漆溶劑稀釋劑合計面漆金屬閃光漆輛/h)金屬底色漆溶劑稀釋劑小計罩光漆溶劑稀釋劑小計合計單色漆輛/h)溶劑稀釋劑合計總計注：按平均用漆二甲苯、甲苯及非甲烷總烴分別為、及h。將表6-9進行比較，可以看出lh內全部噴金屬閃光漆，二甲苯、甲苯及非甲烷總烴的產生量最大，分別為、及h,由表5可以看出該工況固體分也最大，為h。因此，可由該工況進行計算有機廢氣在噴漆室、流平室和烘干室的排放量，確定排氣筒高度。本次設計按lh內噴漆室、流平室及烘干室有機廢氣產生量比例分別為60%、10%和30%(編者按：流平室及烘干室有機廢氣產生量應分別為25%、15%)，計算出各部分的值見表10。表10各室體內各種有機溶劑的產生量kg/h項目二甲苯芳香烴非甲烷總烴合計醇醚類、酯類其他合計合計甲苯醇醚類酯類合計

噴漆室流平室烘干室合計由于油漆涂著率為75%，即有x=h的固體分涂著于車身之上，則噴漆室內的過噴漆霧中的固體分（顆粒物）為x=kg/h（過噴漆霧中的有機溶劑已經單獨計算）。對噴漆室、流平室及烘干室有機廢氣排放量的估算噴漆室廢氣及過噴漆霧經底部水循環系統絮凝處理后，其中二甲苯、芳香烴及其他類有機溶劑可吸收2%（被包裹在漆渣中），酯、酮、醚、醇類可吸收13%（部分溶解在水中，部分被包裹在漆渣中）；過噴漆霧中的油漆固體分與噴漆室底部水充分接觸，其漆霧被加入絮凝劑的水充分吸收形成漆渣，其凈化效率在95%以上；流平室與噴漆室廢氣合并成一個排氣塔大風量、低濃度高空排放；烘干室采用直接燃燒法處理，凈化效率達98%以上。經處理后，噴漆室、流平室及烘干室各自排放的最大有機廢氣量見表11O表11噴漆宣、流平宣及烘千宣各自凈化排放的有機廢氣量kg/h設備名稱有機廢氣各組分排放量有機廢氣合計二甲苯芳香烴非甲烷總烴合計酯、酮、醚、醇其他合計甲苯噴漆室高空排放廢氣噴漆室漆渣處理系統（l）噴漆室排放廢氣合計流平室高空排放廢氣8.31噴漆室、流平室高空排放廢氣合計烘干室直接燃燒量（2）烘干室高空排放廢氣量（3）烘干室小計合計注:（1）進入噴漆室漆渣處理系統的有機廢氣，屬于無組織排放。（2）、（3）廢氣經直接燃燒處理后，約98%生成二氧化碳和水與2%廢氣一起排放。各噴漆室、流平室總排風量約為900000m3/h,烘干室總排風量約16000m3/h，噴漆室和流平室廢氣排風塔及烘干室排風管二甲苯的排放速率和排放濃度見表12。表12噴漆室和流平室廢氣排風塔及烘干室排氣筒VOC的排放速率和排放濃度設備名稱排放速率/g?h-1排放濃度/mg?m-3二甲苯甲苯非甲烷總烴二甲苯甲苯非甲烷總烴噴漆室、流平室排風塔烘干室排風此外，每輛車油漆的平均涂著率按75%，即有25%的固體分（最大值kg/h）以過噴漆霧的形式與噴漆室底部的水充分接觸，其漆霧被加入絮凝劑水充分吸收形成漆渣，其凈化效率在95%以上，所以固體分產生漆渣的每小時最大值（干渣）為x=kg/h（實際上漆渣中還包括50-80%的水分、少量絮凝劑及被包裹的有機溶劑），廢氣中固體分最大排放速率為x=h,最大排放濃度為m3/h。本例中，從物料平衡角度進行計算，年生產某型轎車5萬輛，所用漆平均固體分含量為kg/h（見表4），從噴漆排氣塔排放//=kg/h。年漆渣固體分含量（折合成干渣）為xxx50000/15=t/a。要放入指定地點封存，定期交給環保部門批準的單位進行處理。水循環系統吸收的有機溶劑和漆渣中的有機溶劑均不斷地揮發，固需要采取局部通風措施。4確定排氣筒高度要確定排氣筒高度，首先要了解GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準值。通常新建汽車廠位于一般工業區，環境空氣質量功能分類為二類(見GB3095-1996環境空氣質量標準)。按GB16297-1996規定：a.位于二類區的污染源(包括新建、擴建、改建)執行二級標準，即該標準表2所列標準值，見表13;b一般情況下污染源的設立日期，應以建設項目環境影響報告書(表)批準日期為其設立日期；c.任何一個排氣筒必須同時遵守最高允許排放濃度和最高允許排放速率限值的要求。由表13可知烘干室排氣筒高度為15m即可滿足標準限值要求，但根據本文第1節c的規定，烘干室排氣筒高度確定為29m，而噴漆室和流平室的廢氣因用大風量稀釋，所以排氣濃度并不高，主要是二甲苯、甲苯及非甲烷總烴的排速率較高，分別為、和kg/h，影響最大的是二甲苯，排氣筒高度要介于表13中30-4Om之間，要用GB16297-1996附錄B規定的內插法進行計算，見計算公式(1)。Q=Qa+(Qa+l—Qa)(h—ha)/(ha+1—ha)(l)式中，Q為某排氣筒最高允許排放速率；Qa為比某排氣筒低的列表限值中的最大值；Qa+l為比某排氣筒高的列表限值中的最小值.h為某排氣筒的幾何高度；ha為比某排氣筒低的列表限值中的最大值，ha+1為比某排氣筒高的列表限值中的最小值。由公式(1)計算本設計項目由二甲苯確定的排氣筒高度為：=+()(h-30)/(40-30)=(h-30)/10h=(m)

即排氣筒高度為34m即可滿足排放要求。表13新污染源大氣污染物排放限值（摘錄）序號污染物最高允許排放濃度/mg*m-3最高允許排放速率/g?hT無組織排放濃度限值排氣筒高度/m二級監控點濃度/mg?m31苯12152030402甲苯40⑴15周界外濃度最高點20301840303二甲苯7015周界外濃度最高點203040104非甲烷總烴120（使用溶劑汽油或其它混合烴類物質）1510周界外濃度最高點20173053401005顆粒物12015周界外濃度最高點203023403950606085注：本標準規定的最高允許排放速率，新污染源分為二、三級，按污染源所在的環境質量功能區分類，一般汽車廠區位于二級地區，其污染源應執行二級標準，故本表只列出二級標準。但考慮到一些不確定的因素，如油漆供應廠家的不同，不同顏色油漆使用量的變化、噴槍定時清洗(應帶有溶劑回收裝置)和換色清洗、返修量的變化以及可能適當提高生產能力，可能造成廢氣排氣量增加，故排風塔的高度為40m，不論對二甲苯、甲苯還是對非甲烷總烴和顆粒物的排放都能滿足新污染源大氣污染物排放限值要求。如果某排氣筒估算排放速率高于列表限值中的最大值，要計算排氣筒高度，要用外推法進行計算，如年產10萬輛轎車噴漆總排氣塔高度達70m以上，70m時二甲苯的最高允許排放速率為kg/h，詳見計算公式(2)。Q=Qb(h/hb)2(2)=10(70/40)2=(kg/h)式中，Q為某排氣筒最高允許排放速率；Qb為列表排氣筒最高對應的最高允許排放速率，10kg/h,h為某排氣筒的幾何高度；ha為列表排氣筒最高高度，40mO5需要說明的問題