喷漆废气和废漆渣的估算及处理措施

喷漆废气和废漆渣的估算及处理措施

张禾

（中国汽车技术研究中心．天津300162 )

摘要：汽车涂装车间涂漆包括喷漆、流平和烘干工序，在这些工序中会产生有机废气、过喷漆雾及漆渣。需要根据年产量、油漆品种和油漆用量、涂装设备和涂装方法确定喷漆室、流平室和烘干室的有机废气产生和排放量，根据GB 16297 一1 996 大气污染物综合排放标准确定排气筒高度。通过采用先进的涂装工艺，中涂、面漆以静电旋转杯喷涂为主，由机器人自动仿形，出漆量及喷涂图形根据车身不同位置调整到最佳状态．使油漆利用率提高到90 ％以上，从而减少有机溶剂对环境的污染。中涂、面漆线若采用水性漆，则可从根本上解决喷漆对环境的污染。

关键词：喷漆；废气：废漆渣；估算

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，对喷漆中产生的甲苯、二甲苯和非甲烷总烃及颗粒物（TSP ）等有排放限值要求，现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及废漆渣进行估算并简要说明处理措施。

1 估算条件

年生产某型轿车5 万辆。根据JBJ/T2 一2000 机械工厂年时基数设计标准规定，全年工作日251 天，2 班制生产，设备年时基数为378Oh 。设备利用率为90 % ，设备生产能力要保证完成14.7 辆/h白车身的涂装能力，现按15辆／h 进行估算。

该种轿车中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。采用聚醋中涂漆，金属闪光漆为丙烯酸聚醋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 15 μm / CC 35μm，本色漆40μm。

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。

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，根据GB 16297-1996 规定，a ．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，其排放速率标准值应该再严格50 ％执行外推法的计算结果。b . 2 个排放相同污染物的排气筒，若距离小于其几何高度之和，应合并视为一个等效排气筒。若有3 个以上的近距离排气筒，且排放同一种污染物时，应以前2 个的等效排气筒依次与第3 、4 个排气筒取等效值。c ．同时本标准还规定排气筒高度除须遵守排放标准外，还应比周围半径为2O0m 范围内的建筑高出5m以上，不能达到该要求的排气筒，应按其高度对应的标准排放速率值严格50 ％执行。本车间中涂／面漆部分建筑物为2 层，局部还有3 层（空调及通风装置），建筑高度近24m，这也是周围半径为2OOm 范围内的最高的建筑，烘干室排气筒最低高度应为29m，考虑2 个烘干室排气筒距离小于其几何高度之和，所以合并视为一个等效排气筒，而等效排气筒排放速率按排放标准附录A 规定应为2 个烘干室排气筒污染物排放浓度之和，所以本次计算将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。

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，其余均采用静电旋杯喷涂；车身内表面喷漆及自动喷漆后的检查、补漆工位采用手工喷漆。因此，油漆的平均涂着率按75 ％计算。

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为二甲苯、甲苯、非甲烷总烃及过喷漆雾（颗粒物）。

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

注：为计算方便，每辆车平均用漆量包括返修及部分车套色用量。

各种漆溶剂和稀释剂中各组分的质量百分比含量见表2 。

芳香烃是分子中含有苯环的烃类，其中单环芳烃分子中只含有1 个苯环，如：苯、甲苯、二甲苯等。表2 中各种漆溶剂和稀释剂芳香烃中基本不含苯，甲苯含量不大于20 % ，并将二甲苯单独列出。非甲烷总烃为二甲苯和芳香烃的总和。

2 对喷漆室、流平室及烘干室有机废气产生量的估算

由表1 计算出每辆车所用工作漆中固体分及有机溶剂的含量见表3 。

注：中涂漆中，工作漆加入的稀释剂按原漆质量的30 ％计。

若按均衡生产计算lh 内应有15辆车喷中涂、7 , 5 辆车喷金属闪光漆及罩光漆、7 . 5 辆车喷本色漆。平均每小时所用工作漆中各种有机溶剂的总量见表4 。

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lh 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lh 排放污染物的质量不得超过的限值。而在设计生产线时，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，这样可保证中涂／面漆线对车身喷中涂和面漆时，可以相对集中地喷中涂漆或喷一种类型的面漆，这样换漆次数可大为减少、节省用漆、节省清洗喷具用有机溶剂、有利于环保。因此，可能某lh 内30 辆车身全部为喷中涂漆；也可能某lh 内30 辆车身喷涂面漆，a ．可能全部喷涂金属闪光漆，即金属底色漆及罩光漆；b . 也可能某lh 全部喷涂本色漆。上述各种工况下，其每小时所用工作漆中各种有机溶剂的总量见表5 。

由表5 及表2 给出的数据可以估算出各种情况下，每小时所用工作漆中各种有机溶剂的总量，见表6－8 ；若按均衡生产计算每小时所用工作漆中各种有机溶剂的总量，详见表9 。

注：全部喷中涂二甲苯、甲苯及非甲烷总烃的总量分别为5.19 、7.82 和44.30 。

注：全部喷金属闪光漆二甲苯、甲苯及非甲烷总烃分别为10. 94 、16.62 及94.06 。