隨著國家對環(huán)保越來越重視，國家及地方法規(guī)均對涂裝廢氣的各項排放指標進行嚴格控制，對VOCs排放濃度及速率進行嚴格限制，加上涂裝廢氣末端治理技術(shù)日漸成熟，全國各地相繼進行涂裝廢氣末端治理設(shè)備的投入以滿足最新環(huán)保法規(guī)新標準要求。重慶建設(shè)•雅馬哈有限公司綜合考慮涂裝生產(chǎn)線現(xiàn)狀、設(shè)備投資、運行成本和處理效率等因素，選擇“分子篩吸附轉(zhuǎn)輪+蓄熱氧化燃燒”方式對涂裝車間的廢氣進行處理，有效降低了VOCs排放，并對該套系統(tǒng)改造和運行中存在的問題給出對策方向。
一、廢氣處理政策
1.1政策背景
2016年1月22 日，重慶市環(huán)境保護局聯(lián)合重慶市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布了重慶市地方標準DB50/660-2016《摩托車及汽車配件制造表面涂裝大氣污染物排放標準》，并于2016年2月1日實施。本標準規(guī)定了摩托車整車指導(dǎo)及汽車、摩托車零部件制造過程中表面涂裝過程大氣污染物排放控制要求、污染物監(jiān)測要求，實施與監(jiān)督管理要求。
1.2政策法規(guī)
摩托車整車制造及汽車、摩托車配件制造企業(yè)應(yīng)通過在涂裝生產(chǎn)過程中降低VOCs原料使用、工藝更新和控制、過程管控、安裝VOCs 污染治理設(shè)備等方式滿足達標排放。新建企業(yè)自標準實施之日起執(zhí)行表1、2規(guī)定的大氣污染物排放限值；現(xiàn)有企業(yè)中，主城區(qū)企業(yè)自2017年1月1 日起執(zhí)行表1、2 規(guī)定的大氣污染物排放限值；其它區(qū)域企業(yè)自2018年1月1日起執(zhí)行表1、2 規(guī)定的大氣污染物排放限值。

二、現(xiàn)狀
2.1涂裝工藝流程
VOCs治理的兩條涂裝線中，F(xiàn)e\Al線主要涂裝油箱基本色和發(fā)動機鋁合金外觀部品，涂裝方式為靜電旋碟（DISK）往復(fù)機噴涂加手工補正，ABS線主要噴涂ABS覆蓋件和油箱罩光，涂裝方式為全手工。涂裝室為側(cè)吸式水簾型（見圖1），采用傳統(tǒng)的2C1B 工藝，具體工藝流程為：上掛→前處理→水汽烘干→靜電除塵→下涂→流平→上涂→流平→固化烘干→下掛。工藝流程中從噴涂區(qū)到烘烤區(qū)有VOCs排放（見圖2），有以下三種形式：
（1）下涂室、上涂室VOCs通過水簾吸收后排放；
（2）下涂流平室、上涂流平室VOCs直排；
（3）脫臭爐VOCs催化燃燒（以下簡稱“RCO”）后排放。
兩條涂裝線中含有有機氣體的排風(fēng)口各10個，其中下涂室、上涂室各3個排風(fēng)口，上涂流平室、下涂流平室、固化烘干爐、脫臭爐各1個排風(fēng)口，排風(fēng)管道高度均為15m。

2.2涂裝廢氣特點
Fe\Al線和ABS線VOCs來源于涂料和稀釋劑，VOCs物質(zhì)構(gòu)成如表3 所示，從表中可以看出，VOCs主要為甲苯、二甲苯、醇、酯、非甲烷總烴，此外還含有少量高沸點物質(zhì)。
兩條線噴涂室和流平室廢氣為大風(fēng)量低濃度廢氣，風(fēng)量范圍為12-17 萬m3/h，濃度范圍約為40-300mg/m3，為典型的大風(fēng)量低濃度有機廢氣；兩條線烘干爐、脫臭爐廢氣為小風(fēng)量高濃度廢氣，風(fēng)量范圍為2500-3500m3/h，濃度>1000mg/m3。

三、廢氣處理工藝
3.1廢氣處理工藝
廢氣處理工藝主要包括“直接末端治理”和“自動化噴涂+循環(huán)風(fēng)改造+末端治理”兩種方式。“直接末端治理”的缺點是風(fēng)量大，設(shè)備的投入費、使用費等也較高；而“自動化噴涂+循環(huán)風(fēng)改造+末端治理”是在技術(shù)升級的同時實現(xiàn)了無人化噴涂，因此可以實現(xiàn)循環(huán)風(fēng)改造，能大程度的減少處理風(fēng)量，使得末端處理設(shè)備的投入費和使用費降低。
摩托車的涂裝部品種類多，且部品形狀復(fù)雜，多為混線生產(chǎn)，全部部品均實現(xiàn)自動化噴涂困難。而現(xiàn)有兩條涂裝線以人工噴涂為主，而循環(huán)風(fēng)只能應(yīng)用于自動噴涂設(shè)備，想進行循環(huán)風(fēng)改造以降低廢氣處理量的方案無法實現(xiàn)；即使針對自動噴涂區(qū)改造，也牽涉到自動噴涂段和人工噴涂區(qū)的風(fēng)道隔斷，若收集人工噴涂區(qū)的排放廢氣送至循環(huán)空調(diào)中進行過濾、除濕，再送到自動噴涂區(qū)二次利用，會涉及到土建和空調(diào)的改造，改造周期長，且無足夠的空調(diào)安裝位置和車間電容量，故無法實施“自動化噴涂+循環(huán)風(fēng)改造+末端治理”方式。
3.2末端治理廢氣處理工藝對比及選擇
VOCs廢氣末端治理工藝較多，主要包括燃燒技術(shù)、冷凝技術(shù)、吸收技術(shù)、生物處理技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、低溫等離子技術(shù)[1]等，但往往一種技術(shù)已經(jīng)很難滿足實際需求。目前應(yīng)用較廣泛的有UV 氧化技術(shù)、直接燃燒、濃縮+燃燒等。
目前常見的三種濃縮和三種燃燒方式如表4、表5所示：分子篩吸附轉(zhuǎn)輪相比于傳統(tǒng)的蜂窩活性炭和纖維活性炭吸附轉(zhuǎn)輪，具有吸附效率高、安全性好、使用壽命長、運行穩(wěn)定、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點；蓄熱氧化燃燒相比于直接氧化燃燒和催化氧化燃燒而言，在換熱效率、氧化能耗上均有明顯優(yōu)勢。近幾年，分子篩吸附轉(zhuǎn)輪+蓄熱氧化燃燒形式應(yīng)用到VOCs廢氣治理技術(shù)較為成熟，全國各地均有實績可以借鑒，汽車涂裝線已廣泛應(yīng)用。
考慮到摩托車制造業(yè)產(chǎn)生的VOCs氣體濃度低（普遍小于1000mg/m3），且要滿足地方標準的高處理效率（≥90%以上），綜合投入成本、使用年限、占地面積、維護便捷性等，最終選取“直接末端治理”中的“分子篩吸附轉(zhuǎn)輪+蓄熱氧化燃燒”形式。

3.3分子篩吸附轉(zhuǎn)輪+蓄熱氧化燃燒
3.3.1工藝原理
噴涂室和流平室的大風(fēng)量VOCs廢氣經(jīng)過多級過濾后通過分子篩吸附轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)，廢氣中的有機物被吸附在轉(zhuǎn)輪上，廢氣得到凈化處理并達標排放。分子篩吸附轉(zhuǎn)輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，濃縮的有機物質(zhì)在脫附區(qū)進行脫附。脫附后的高濃度有機廢氣，通過蓄熱式氧化爐進行燃燒，轉(zhuǎn)化成CO2和H2O排入大氣中。通過兩種處理技術(shù)的結(jié)合，共同實現(xiàn)了對大風(fēng)量低濃度VOCs廢氣的處理。
3.3.2廢氣處理方案
一方面，涂裝線噴漆室和流平室產(chǎn)生的大風(fēng)量低濃度的VOCs廢氣經(jīng)過收集，通過前端的前處理系統(tǒng)，去除大風(fēng)量廢氣中的漆渣和高沸點VOCs后，再經(jīng)過分子篩吸附轉(zhuǎn)輪吸收大風(fēng)量廢氣中的VOCs，VOCs被吸附在轉(zhuǎn)輪中，凈化后的大風(fēng)量氣體通過煙囪向外排放；另一方面，干燥爐產(chǎn)生的小風(fēng)量高濃度VOCs廢氣和經(jīng)分子篩脫轉(zhuǎn)輪附后的VOCs廢氣先經(jīng)過蓄熱燃燒裝置的蓄熱陶瓷加熱后，再進入蓄熱氧化燃燒爐凈化處理，凈化處理后的高溫氣體的一部分再循環(huán)利用于分子篩轉(zhuǎn)輪的脫附，其余排放至大氣中，詳見圖3。

四、改造難點及應(yīng)用中的問題
4.1風(fēng)管施工困難
涂裝室排氣風(fēng)管由直接高空排放改為收集后集中排放，風(fēng)管改制難度大。經(jīng)過計算車間房梁承重?zé)o法滿足主風(fēng)管吊重，只能從地面做支撐。在施工過程中主風(fēng)管與現(xiàn)有設(shè)備干涉（見圖4）。廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主風(fēng)管頂部距離房梁很近，截面積大（2.5米×2米），施工難度特別大（見圖5）。在保證對現(xiàn)有設(shè)備影響最小的前提下，主風(fēng)管支撐位置經(jīng)過數(shù)次論證和修訂，最終滿足了主風(fēng)管支撐定位要求。

4.2風(fēng)平衡調(diào)整困難
涂裝室風(fēng)平衡直接關(guān)系到涂裝品質(zhì)、環(huán)境安全、消防安全、職業(yè)衛(wèi)生安全，是涂裝車間正常運轉(zhuǎn)的必要依據(jù)。VOCs廢氣處理系統(tǒng)重新對原有排氣風(fēng)管進行了改建，將分散排放改為集中收集處理排放，破壞了原有風(fēng)管結(jié)構(gòu)和風(fēng)量平衡，需建立新的風(fēng)平衡。在試生產(chǎn)初期，涂裝室風(fēng)量不平衡，漆霧抽不走，導(dǎo)致噴漆室作業(yè)環(huán)境惡劣、品質(zhì)差而影響生產(chǎn)。
針對風(fēng)量不平衡問題，對策方向主要如下：
1）保證送風(fēng)風(fēng)速（送風(fēng)量）一定的情況下，排氣風(fēng)閥全部打開逐一調(diào)整，遇到有竄室的情況下調(diào)整該處排氣風(fēng)閥的高度（調(diào)整完畢后需固定位置）；
2）風(fēng)管改建時，風(fēng)管的設(shè)計需嚴格按照流體力學(xué)進行整體設(shè)計（遠端變徑），充分考慮管道大小，減少轉(zhuǎn)彎次數(shù)、彎管處設(shè)定導(dǎo)風(fēng)片以減少風(fēng)阻（圖6）；
3）風(fēng)管末端的引風(fēng)機須留有足夠大的富余量，一般不低于20%，保證其克服抽風(fēng)過程中的阻力；
4）從油漆烘干爐→流平室→涂裝室反向調(diào)整整體送排風(fēng)平衡，最終流平室相對于環(huán)境和油漆烘干爐入口保證微正壓，涂裝室相對與流平室微負壓。
通過上述四個步驟的綜合改善和調(diào)試，串風(fēng)、抽風(fēng)不良等風(fēng)平衡問題得到對策，恢復(fù)正常生產(chǎn)。

4.3運行成本高
VOCs系統(tǒng)的運行成本主要包括前處理系統(tǒng)所用過濾袋的耗材費和處理費以及燃燒爐所用的天然氣費和整個系統(tǒng)的風(fēng)機等運行的電費。VOCs 系統(tǒng)運行以來，按16H/日稼動時間，6天/周工作日計算，前處理耗材更換頻次為G4玻纖板框3~4次/月，F(xiàn)7玻纖濾袋1 次/月，活性碳顆粒1次/年，F(xiàn)9玻纖濾袋1次/3月，僅前處理耗材運行費用就達25萬，加上天然氣和電費，每年VOCs運行成本約150萬。且前處理耗材屬于危費，需要委托專門處理公司進行回收（3000元/噸）。為降低能耗采取的措施如下：
1）排氣風(fēng)機葉輪、排氣風(fēng)管定期除漆、提高涂裝室水簾渦卷板除漆頻度，減少漆渣進入前處理系統(tǒng)造成濾網(wǎng)壓差增大；
2）玻纖式樣優(yōu)化、增加袋數(shù)、延長更換周期；
3）縮短VOCs系統(tǒng)在FE\AL線和ABS線之間切換的時間，減少空運轉(zhuǎn)能源費用；
4）減少RTO 冷爐啟動的次數(shù)，節(jié)約天然氣能耗。
五、結(jié)語
重慶建設(shè)雅馬哈涂裝VOCs系統(tǒng)于2018年3月通過了重慶市環(huán)保局的最終驗收，成為重慶市首批通過DB50 新地標環(huán)保驗收的摩托車企業(yè)，承擔(dān)了行業(yè)標桿企業(yè)應(yīng)有的行業(yè)責(zé)任和社會責(zé)任。目前，VOCs處理設(shè)備實際生產(chǎn)中會出現(xiàn)很多問題，對應(yīng)這樣的新設(shè)備，只有邊對策邊學(xué)習(xí)，逐步積累經(jīng)。同時，在保證法律法規(guī)的前提下，如何進一步降低設(shè)備的運行費，還需整個行業(yè)繼續(xù)努力。隨著國家環(huán)保要求的日益嚴格，廢氣處理系統(tǒng)的應(yīng)用已逐漸廣泛，由于廢氣處理技術(shù)選擇性多，如何實現(xiàn)有效投入、連續(xù)運行和達標排放是摩托車制造業(yè)的關(guān)注焦點。相信隨著環(huán)保法規(guī)的持續(xù)規(guī)范化和國家環(huán)保力度的加強，會有更多環(huán)保企業(yè)致力于對VOCs系統(tǒng)進行優(yōu)化，同時也會有更多包括摩托車企業(yè)在內(nèi)的企業(yè)進行VOCs處理，到時候城市空氣質(zhì)量會越來越好。
來源：汽車實用技術(shù)