汽车制造业喷漆废气处理解决方案

第1部分喷漆废气的成分及危害

1-1喷气废气的形成及主要成分

喷漆工艺广泛应用于机械、汽车、电气设备、家电、船舶、家具等行业。

喷漆原料——油漆涂料由不挥发份和挥发份组成，不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质，挥发份稀释剂是用来稀释油漆，达到漆物表面光滑美观的目的。

油漆喷涂过程中主要产生漆雾和有机废气污染，油漆在高压作用下雾化成微粒，在喷涂时，部份油漆未到达喷漆物表面，随气流弥散从而形成漆雾；有机废气来自稀释剂的挥发，有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面，在喷漆和固化过程将全部释放形成有机废气（有文献报道可达上百种挥发性有机物，分别属于烷烃、环烷烃、烯烃、芳香类化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物）。

1-2汽车涂装废气的来源与特性

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（VOCs）及过喷漆雾。

1）喷漆室废气
为维持喷涂的作业环境，根据劳动安全卫生法的规定，喷涂作业时，喷漆室内应连续换风，换风速度应控制在（0.25～1）m/s的范围内。喷漆室换风排气废气的主要组成为喷漆挥发的有机溶剂，其主要成分为芳香烃（三苯及非甲烷总烃类）、醇醚类、酯类有机溶剂，由于喷漆室的排风量很大，所以排出的有机废气总浓度很低，通常在100mg/m³左右。另外，喷漆室的排气中经常还含有少量未处理完全的漆雾，特别是干式漆雾捕集喷漆室，排气中漆雾较多，可能成为废气处理的障碍，废气处理前必须预处理。
2）晾置室废气
面漆在喷涂之后烘干之前，要进行流平晾置，湿漆膜在晾置过程中有机溶剂挥发，为防止晾置室内有机溶剂聚集发生爆炸事故，晾置室应连续换风，换风速度一般控制在0.2m/s左右，排风废气的成分与喷漆室排风废气的成分相近，但不含漆雾，有机废气的总浓度比喷漆室废气偏大，根据排风量大小不同，一般在喷漆室废气浓度的2倍左右，可达到300mg/m³，通常与喷漆室排风混合后集中处理。另外，调漆间、面漆污水循环水池也要排放类似的有机废气。
3）烘干废气
烘干废气的成分比较复杂，除包含有机溶剂、部分增塑剂或树脂单体等挥发成分，还包含热分解生成物、反应生成物。电泳底漆与溶剂型面漆烘干均有废气排出，但其成分与浓度差别较大。

分析可知，来自喷漆室、晾置室、调漆间、面漆污水处理间的废气，为低浓度、大流量常温废气，污染物的主要组成为芳香烃、醇醚类、酯类有机溶剂。对照《大气污染综合排放标准》，这些废气的浓度一般在排放限值以内，为应对标准中排放速率要求，多数汽车厂采取高空排放的办法。这种办法虽然可以满足目前排放标准，但废气实质上是未经处理稀释排放，一条大型的车身涂装线每年排放的气体污染物总量可能高达数百吨，对大气造成的危害非常严重。
1-3喷漆废气的危害

漆雾中的有机溶剂——苯、甲苯、二甲苯等属强毒性溶剂，作业时散发至车间空气中，工人经呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒，主要引起中枢神经系统及造血系统的损害，短期吸入高浓度（1500mg/m³以上）的苯蒸气，即可引起再生障碍性贫血，经常吸入低浓度的苯蒸气也会引起恶心、呕吐、神智不清等神经症状，少数还可以引起神经衰弱症候群，甲苯对中枢神经的毒害比苯强，对造血系统的作用较苯低。据报道，苯质量浓度在188～375mg/m³时，长期接触即可有明显的自觉症状。甲苯的慢性危害较苯小，浓度在430～1300mg/m³下，可出现中毒症状，三苯混合还可对眼睛、鼻粘膜产生刺激症状，且神经系统症状也更为严重。

漆雾对作业工人的危害不容忽视，企业可采取切实可行的喷漆废气治理措施，减小污染物排放，降低有毒有害物质对操作工人的健康损害。

第2部分相关标准

我国于1996年颁布并实施的GB 16297《大气污染综合排放标准》，限定了33种污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机溶剂（VOC）；另外我国于1993年颁布并实施的GB 14554《恶臭污染物排放标准》分年限规定了8种恶臭污染物的一次最大排放限值、复合恶臭物质的臭气浓度限值及无组织排放源的厂界浓度限值；2006年颁布实施的HJ/T 293《清洁生产标准汽车制造业（涂装）》中明确了环境管理指标，强调了油漆烘干室的脱臭装置。

目前国家尚未专门对表面涂装（汽车制造业）及4S店喷漆废气排放制定相关标准（注：地方标准，北京市出台的《大气污染综合排放标准》对此有专门规定；广东出台了专门的地方标准DB44/816-2010），现行喷漆行业有机废气排放标准一般按如下标准执行。

2-1废气排放执行标准

执行GB16927-1996《大气污染物综合排放标准》。苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃及过喷漆雾（颗粒物）等的排放量要达到其限值要求。

表1 排放标准

2-2地方标准（目前只有北京和广东出台了相关地方标准）

北京市地方标准DB11/501-2007《大气污染物综合排放标准》相关排放限值见下表：典型VOCs 污染源排放要求

表2 排气筒VOCs排放浓度与总量排放限值

汽车制造涂装生产线以单位底涂面积核算的VOCs 排放总量不应超过表3 规定的限值。

表3 汽车制造涂装生产线VOCs 总量排放限值

广东省地方标准DB44/816-2010《表面涂装（汽车制造业）挥发性有机化合物排放标准》相关排放限值见下：汽车制造涂装生产线单位涂装面积的VOCs 排放量不应超过表4规定的限值。

表4涂装生产线单位涂装面积的VOCs 排放量限值

排气筒VOCS 排放限值：烘干室排气应安装废气净化装置进行处理，其VOCs的总去除率应达到90%，排气筒排放的总VOCs浓度限值为50mg/m3。其它排气筒排放的VOCs浓度限值应符合表5规定。

表5排气筒VOCs排放限值

另：按《广东喷漆废气处理项目技术指导规范》规定要求

1）喷漆废气中的颗粒物经处理后达到广东省地方标准《大气污染物排放限值》（BD44/27-2001）中第Ⅱ时段规定的排放标准：

颗粒物 120 mg/m3

（2）喷漆废气中的有机成份经净化后达到广东省地方标准《大气污染物排放限值》（BD44/27-2001）中第Ⅱ时段规定的排放标准

苯 12 mg/m3
甲苯 40 mg/m3
二甲苯 70 mg/m3

第3部分表面涂装（汽车制造业）及4S店喷漆废气治理方法选择

选择有机废气处理方法，总体上应根据以下因素：有机污染物质的类型、有机污染物质浓度水平、有机废气的排气温度、有机废气的排放流量、微粒散发的水平、需要达到的污染物控制水平。

3-1常规处理方法用于喷漆废气治理的不适用性

有机废气的处理方法种类繁多，特点各异，常用的有水喷淋法、冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法等。

1）水喷淋法：一般用于对漆雾的过滤，对于三苯及其他VOCs气体无效。我国对漆雾的过滤80～90%采用湿式过滤，如水帘、水旋、油帘等方式。国外是80～90%采用干式过滤、发达国家根本不允许使用湿式过滤（因为油污对水的污染当今国际上还没有理想的解决方法。据国家环保总局透露：2015年起禁止使用湿式漆雾过滤设备，以降低、堵绝油污对水的污染）。水帘喷漆柜设备投资大、过滤效果低、运行费用高。以2m×3m的水帘喷漆柜为例，水、油所用的泵、管、水槽（或油槽）、档板等设备约1～2 万元；运行中还有电、水（或油）、凝漆剂等费用；水对设备会造成腐蚀；经常的换水、清理等又造成停产误工；因沉积的油污使水（或油）幕不连续、降低了过滤效率；噪音大、飞溅的水（或油）使工位环境潮湿，影响漆面质量；并且不利于操作工的身体健康；废水的排放造成二次污染；漆雾棉的容漆量小、效率低、更换频繁等都造成了生产成本的增大。

2）冷凝回收法：将废气直接冷凝或吸附浓缩后冷凝，冷凝液经分离回收有价值的有机物。该法用于浓度高、温度低、风量小的废气处理。但此法投资大、能耗高、运行费用大，喷漆废气中的“三苯”及其它废气浓度一般低于300mg/m³，浓度低，风量大（汽车制造业喷漆车间的风量常在10万级以上），且由于汽车涂装废气中有机溶剂的成分复杂，回收的溶剂难以处理利用，并易产生二次污染，所以涂装废气处理中一般不采用此法。

3）吸收法：可分为化学吸收和物理吸收，但“三苯”废气化学活性低，一般不采用化学吸收。物理吸收是选用具有较小的挥发性的液体吸收剂，它与被吸收组分有较高的亲和力，吸收饱和后经加热解析冷却后重新使用。该法用于大气量、温度低、浓度低的废气，装置复杂、投资大，吸收液的选用比较困难，液体吸收法净化率只有60%～80%，这种方法实际应用存在吸收效率不高、油雾夹带现象，一般难以达到国家排放标准，而且存在着二次污染问题；

4）直接燃烧法：利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到一定温度（700～800℃），驻留一定的时间，使可燃的有害气体燃烧。该法工艺简单、设备投资少，但能耗大、运行成本高。对于汽车制造业来说，喷漆废气的排放往往达到几十万上百万风量，由于浓度不高，选择直接燃烧法太不经济，而且浪费能源。

5）催化燃烧法：将废气加热到200～300℃经过催化床燃烧，达到净化目的。该法能耗低、净化率高可达95%、无二次污染、工艺简单操作方便。适用于小风量且废气温度较高的有机废气高温高浓度的有机废气治理，不适用于低浓度、大风量的有机废气治理。喷漆废气中的“三苯”及其它废气浓度一般低于300mg/m³，因此采用催化燃烧法处理也不合适。
6）吸附法：

①直接吸附法：有机气体直接通过活性炭，可达到95%的净化率，设备简单、投资小、操作方便，但需经常更换活性炭，若无再生装置, 则运行费用太高；因此可用于浓度低、污染物不需回收的场合。

②吸附回收法：有机气体经活性炭吸附，活性炭饱和后用热空气进行脱附再生。

通过对上述常规方法在喷漆废气治理上的现状说明，在漆雾治理行业存在产品落后，运行管理复杂，后期投入高等特点。因而寻找一种高效、高信价比、性能稳定、操作方便，运行费用少并符合环保治理标准的处理技术是行业发展的急切之需。

针对汽车涂装喷漆废气的排放特点，通过对各种治理方法的对比研究，北京大华铭科环保科技有限公司综合多种方法的优势，开发出ECB技术，运用于喷涂行业，通过3年的实践运用，取得了大量的实际成功案例。

3-2  ECB技术在喷漆废气治理上的优势

1）ECB工艺流程

总工艺由过滤，等离子放电段，多波段光激发段，退激发与催化层，喷淋与吸收段组成。其中等离子放电段，多波段光激发段，退激发与催化层构成本工艺的主工艺（ECB），气体由过滤段进入，经喷淋吸收段排出。

等离子放电段在设计时结构上单独隔离，不与废气直接接触，空气净化与冷干站是配套设施，约占进气量1%的新鲜冷干气体，经过等离子放电段，携带大量的激发物质（例如臭氧、活性氧离子等）向反应腔内注入。

ECB工作原理：

ECB是指激发-催化-退激发（exitation-catalysis-back），所谓激发，就是原子或分子吸收能量后，其外层部分电子处于更高能态，其化学反应活性完全被激活。虽然尚未处于电离状态，但只要与其他原子或者分子碰撞，就会发生化学反应。举例而言，惰性物质如氦、氖、氩、氙等，正常条件下，并不与其他物质发生化学反应，但只要是处于激发态就会反应。可见，激发态物质的化学活性高。

高能离子发生段通过“三交面”放电，产生大量中间态分子，例如臭氧、活性氧原子等。由于臭氧的扩散系数很大，所以立即与废气混合，进入多波段光激发段；该段由多种紫外线组成，以适应各不同废气成分的共振吸收需求。各种废气成分，氧化成分在该段发生化学反应并处于动态过程中。退激发和催化层的核心是一种吸附剂，将各种被激发的活性物质吸附并催化反应，变成低能态分子后，自动解吸脱附。

喷淋吸收段是二次沉静机制，确保废气中各种成分达标排放。吸收液采用专用除臭喷淋液，不仅能湿润颗粒物质，也能瞬时吸收异味分子。

2）主机结构立体图

3）技术优势

过滤部分

①粗滤：采用G3级玻纤过滤层，用于去除较大颗粒物，漆雾等。

②精滤：采用F7级玻纤过滤层，用于去除较小颗粒物。

③运行时间长、费用低；不需要频繁更换。

④漆雾颗粒、粉末回收处理简单，不会造成二次污染。

⑤储存体积是使用体积的5.6 % ，便于运输、储存。

⑥平铺式（下吸风式）或直立式（侧吸风式）使用均可。

⑦风速：0.3～1.0m/s ，容尘量：6～28㎏/㎡，过滤效率：95～99.5%。

⑧在引风机的前部加风量调节阀调节风速，可以提高过滤效果并且节省油漆。

⑨运行维护：过滤组件是需定期更换，更换周期取决于载尘净量、使用时间、漆雾浓度等多种因素，因此需要根据现场情况决定更换周期。一般为4～8个月。更换的部件一般不需要深度处理，直接扑打清除灰尘后可以继续使用，已经损坏的直接抛弃即可。

主机ECB技术

①性价比高：一次性投资低，处理风量大，占地面积小，使用寿命长；

②净化效果好：除异味效率可达99%以上，对于“三苯”及非甲烷总烃类的去除率，达到GB16927-1996《大气污染物综合排放标准》要求；

③结构简单：无需进行特殊预处理，如加温、加湿等，设备工作环境温度为常温；

④适用范围广：可去除常见的各种异味，可适用于不同浓度范围、大气量、不同恶臭气体物质的脱臭净化处理；

⑤运行成本低：设备能耗低，设备风阻极低＜80pa, 无需专人管理和日常维护；

⑥安全环保：喷漆废气中有毒有害物质被彻底分解，达到无害化排放，不产生二次污染；

催化段

①承受冲击能力强，可以适应喷漆房的工作特点。

②特殊催化剂，吸附性能强。

③更换周期增加10倍以上，降低运行成本。

喷淋吸收段

①有填料的喷淋，速度高，体积小，对水雾设备要求低。

②添加瞬态反应除臭剂，立刻除味。

4）喷漆废气治理系统3D图

第4部份通风换气要求

执行标准：中华人民共和国国家标准GB 6514-2008 《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》的相关规定。

4-1 对于废气治理风量的确定

1）对于大型的汽车制造企业，基本都已按劳动安全卫生法的规定，对涂装车间的通风净化按中华人民共和国国家标准GB 6514-2008 《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》相关规定要求作了相关的处理，只需要对末端排放进行治理，因此风量往往已经确定，按企业提供的处理风量进行设计即可，未能提供的可与企业沟通按GB 6514-2008 《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》规定计算即可确定。

2）对于散人涂漆作业场所的有害气体量，在没有工艺设计资料或不可能用计算方法求得时，全面通风所需换气量可根据类似车间的实测资料或经验数据，按房间的换气次数确定。

4-2局部或小型有限空间风量计算

1）喷漆位集风罩排气量，罩体投影面积×3600

2）闭式喷漆柜，喷漆柜体积×30

3）喷漆车间

普通厂房，普通污染物自然挥发，取2倍厂房体积

普通厂房，溶剂类污染物自然挥发，取4倍厂房体积

普通厂房，溶剂类污染物受热挥发，取10倍厂房体积

普通厂房，污染物烘烤性挥发，取20倍厂房体积

普通厂房，污染物燃烧性挥发，取40倍厂房体积

4）封闭喷漆线，开口面积×0.4×长度

4-3 排送风管道的设计、安装要求

排风管道和送风管道的设计、安装、使用应符合GB 6514-1995第二篇涂漆工艺通风净化的规定