【研究报告】重点涂装行业vocs排放管控现状及减排潜力评估-凯发k8官网

挥发性有机物(vocs)是生成近地面臭氧(o3)的重要前体物，已成为包括中国在内的不同地区近地面o3生成的主要驱动因素，据研究，大多数危险的vocs排放均来自人为源。人为源中，工业涂装行业大量使用油墨、稀释剂和油墨清洁剂等溶剂，研究表明，2018年、2019年我国工业涂装行业vocs排放量占工业源vocs排放总量的20%以上，且呈现持续增长态势。

工业涂装行业在生产过程中所使用的涂料，尤其是溶剂型涂料，是造成vocs排放的重要污染源之一，尤其是部分成分(如甲苯、对二甲苯、丁烯、丁二烯和丙酮等)为中高等光化学活性vocs，是近地面大气o3形成的主要污染因子。工业涂装vocs排放主要来自汽车、设备制造、家具制造等行业，废气产生量大、成分复杂、浓度波动大，治理较为困难，2019年生态环境部印发的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中明确指出工业涂装行业是需要全面加强vocs综合治理的重点行业之一。因此，开展工业涂装vocs减排研究，在行业内实施有效的vocs控制策略是当前重要的研究方向。

一、研究方法及数据

1、研究对象

当前工业涂装行业主要废气污染物控制方法包括工艺改进和末端治理技术，为评价工业涂装行业各环节技术对废气污染物排放的影响，该研究选取家具、汽车整车、汽车零部件、集装箱、机械制造、船舶、钢结构等行业，针对其源头替代、涂装工艺、技术和设备、无组织排放收集以及末端治理等方面，开展调查实测研究。

2、样品采集及分析

源头替代方面，该研究收集重点行业不同工序、不同类型涂料样本，测算涂料达标率在40%~92%之间，与其他研究调查结果相近。该研究假设各行业不同涂料中vocs含量为《低挥发性有机物含量涂料产品技术要求》(gb/t 38597—2020)中主要产品类型最高限量值，通过不同类型产品替换，测算源头替代减排潜力。

涂装技术和设备方面，根据2017年北京市家具制造、国内某汽车生产企业使用不同涂装技术设备前后的漆膜干质量、涂料固含量、涂料使用量等测算vocs减排效果，遵循《涂料固体含量测法》(gb/t—2007)等标准方法。

无组织控制技术方面，对北京市5家、河北省1家、河南省1家木质家具制造企业，采用基于氢火焰离子化检测器（fid）法的便携式vocs分析仪，按照《环境空气和废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法》(hj 1012—2018)要求开展无组织排放浓度实测分析。选取自然通风车间、密闭喷漆房、水帘柜排风等典型的无组织排放收集方式，对改造前涂装工位和改造后涂装车间门口无组织浓度进行对比研究。

末端治理技术评估方面，采用与无组织评估相同的仪器和方法进行实测分析。选取低温等离子体、活性炭吸附、uv光解(光催化氧化还原) 活性炭、催化燃烧、吸附 催化燃烧、沸石转轮 rto/rco、rto等治理设施前后端排放水平进行了实测，获取共计70个进出口非甲烷总烃浓度样本，在此基础上开展不同治理技术污染物去除效果评估。

表1 工业涂装企业排放情况实测样本数量

 3、减排潜力测算

该研究从源头、过程、末端等方面提出工业涂装vocs深度减排路径，采用系数法测算企业层面不同减排路径下的减排潜力。

源头替代方面，综合考虑可能采取的途径及不同途径下涂料vocs含量差异，测算vocs产生系数。

涂装技术和设备测算方面，主要基于喷件涂料附着率的变化测算vocs产生系数。

无组织排放减排潜力测算方面，根据改造前后涂装工位和涂装车间门口无组织浓度，测算无组织排放收集率。

末端治理技术减排潜力测算方面，根据不同治理技术污染物去除效果测算不同末端治理设施下的vocs去除效率。

计算公式如下：

式中：e为排放量，t；a为活动水平，即涂料消费量，t；ef为产生系数，以vocs及计，kg/t(以涂料质量计)；?为收集率，%；?为治理效率，%

 二、工业涂装vocs全过程控制技术减排路径与潜力评估

研究根据行业特点，从源头替代、涂装工艺和设备、无组织排放收集和末端治理等方面，测算不同减排路径下的vocs减排潜力。减排潜力测算采用情景分析法，假设基准情景为满足当前标准要求下的最低要求，减排情景设定各环节采用不同的治理技术，基于测算的不同技术下减排效率，测算不同减排情景下减排潜力。

1、木质家具制造行业

家具制造行业具有排放浓度高、湿度高、风量大的特点，甲苯、二甲苯等为其特征物种。设定基准情景为全部使用溶剂型涂料、手工空气喷涂技术、密闭收集方式、末端治理采用等离子体、光氧催化或活性炭吸附技术(减排效率为10%左右)。减排情景根据可行的vocs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为7类(见下表)，测算不同情景下的减排潜力。结果显示，对于单个木质家具企业而言，采取不同减排路径相对于基准情景的vocs减排潜力在67%~99%之间，源头替代及涂装工艺改进是其最主要的减排手段，其减排量占总减排量的80.3%左右。

表2 木质家具行业不同减排路径下的vocs减排潜力

 2、汽车整车制造行业

汽车整车制造行业涂装环节风量大，vocs浓度波动大、产生量高，烘干环节vocs浓度相对较低、产生量少。采用水性涂料、高固分涂料等环保型涂料可大幅降低涂装过程中vocs的排放量。该研究以乘用车整车、货车驾驶舱涂装为例，设定基准情景下企业为溶剂型涂料、采取传统3c2b涂装体系、外板采用静电喷涂、内板采用手工混气喷涂方式、密闭喷漆房、涂装废气未安装治理设施、烘干废气采用燃烧技术。减排情景根据可行的vocs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为7类(见表3)，测算不同情景下的vocs减排潜力。结果显示，与基准情景相比，汽车整车制造企业采取不同的减排路径vocs减排潜力在54%~86%之间，无组织收集和末端治理是其重点减排环节，该环节减排量占总减排量的80.3%左右。

表3 汽车整车制造行业不同减排路径下的vocs减排潜力(乘用车、货车驾驶舱)

 3、汽车零部件制造行业

对于塑料零部件企业，设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、自动空气喷涂技术和密闭喷漆房，末端治理采用uv光氧 活性炭吸附技术；对于金属零部件企业，设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、手工空气喷涂技术、密闭喷漆房、末端治理采用uv光氧 活性炭吸附技术。减排情景根据可行的vocs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为7类(见表4)，测算不同情景下的vocs减排潜力。结果显示，对于塑料零部件制造企业，采取不同减排路径相对于基准情景的vocs减排潜力在66%~88%之间；对于金属零部件制造企业，vocs减排潜力在58%~68%之间。

表4 汽车零部件制造行业不同减排路径下的vocs减排潜力

 4、集装箱制造行业

对于集装箱制造行业，设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、外板采用自动喷涂、内板采用手工喷涂方式、密闭喷漆房、末端治理设施采用活性炭吸脱附/转轮吸脱附 rco/rto技术。减排情景根据集装箱制造行业可行的vocs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为3类(见表5)，测算不同情景下的vocs减排潜力。结果显示，相对于基准情景，集装箱制造企业采取不同减排路径下vocs减排潜力在15%~31%之间，无组织收集和末端治理是其最主要的减排环节，该环节减排量占总减排量的61.5%。

表5 集装箱制造行业不同减排路径下的vocs减排潜力

 5、机械制造行业

对于机械制造行业，设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、无气喷涂技术、密闭喷漆房、末端治理设施采用uv光氧 活性炭吸附技术。减排情景根据机械制造行业可行的vocs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为2类(见表6)，测算不同情景下的vocs减排潜力。结果显示，机械制造企业采取不同减排路径，相对于基准情景的vocs减排潜力在58%~86%之间，无组织收集和末端治理是其重点减排环节，该环节减排量占总减排量的58.6%。

表6 机械制造行业不同减排路径下的vocs减排潜力

 6、船舶制造行业

由于船舶制造行业多数产品体积较大，除防腐底漆和分段涂装工序外，其他工序仍存在涂装废气无组织排放的情况。设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、无气/混气喷涂技术、分段涂装密闭喷漆房、活性炭吸附治理技术，合拢及其他涂装无组织排放。减排情景根据船舶制造行业可行vocs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为3类(见表7)，测算不同情景下的vocs减排潜力。结果显示，相对于基准情景，船舶制造行业采取不同减排路径下vocs减排潜力在35%~68%之间，源头替代及工艺改进是其主要减排环节，该环节减排量占总减排量的75.5%。

表7 船舶制造行业不同减排路径下的vocs减排潜力

7、钢结构制造行业

由于钢结构行业多数产品体积较大，全国仍存在涂装废气无组织排放的情况。设定基准情景下企业采用溶剂型涂料、无气喷涂技术、涂装废气无组织排放。减排情景根据钢结构制造行业可行vocs控制技术，从源头替代、涂装方式、废气收集、末端治理等4个方面设定为4类(见表8)，测算不同情景下的vocs减排潜力。结果显示，对于钢结构制造企业，采取不同减排路径相对于基准情景的vocs减排潜力在35%~85%之间，源头替代及工艺改进是其最主要的减排环节，减排量占总减排量的68.2%左右。

表8 钢结构制造行业不同减排路径下的vocs减排潜力

本文改编自期刊《环境科学研究》网络首发论文

原文题目：重点工业涂装行业vocs减排路径与潜力评估

作者：王丽娟，邵霞，宁淼等

编辑：李丹