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工程机械涂装中挥发性有机化合物的治理形势与对策

北极星VOCs在线  来源:电镀与涂饰  作者:张瑞 陈吉祥等  2019/4/17 9:37:58  我要投稿  
所属频道: VOCs治理  关键词:VOCs治理 挥发性有机物 VOCs减排

北极星VOCs在线讯:摘要:概述了国内VOCs治理政策形势,对工程机械行业涂装生产过程产生VOCs的环节进行了识别。讨论了源头控制、工艺控制和末端治理的VOCs减排效果及优缺点,对工程机械涂装VOCs减排途径的选择进行了分析。

VOCs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写,主要包括烃类、氮烃、卤代烃、硫烃、含氧烃及低沸点的多环芳烃等,目前存在多种定义。VOCs 具有相对强的活性,是性质比较活泼的气体,在大气中既能以一次挥发物的气态存在,又能在紫外线照射下,在PM10颗粒物中变化而再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物。参与反应的这些化合物寿命较长,可以随着风吹雨淋等天气变化,或飘移扩散,或进入水和土壤,造成污染环境。VOCs成分复杂,目前已鉴定出的VOCs有300 多种,主要来自建筑装饰、有机化工、石油化工、包装印刷、表面涂装等行业。VOCs是主要的大气污染物之一,能够损害人体神经系统、血液成分和心血管系统,对人体健康和生态环境影响极大。

涂装作为汽车、船舶、轨道交通、集装箱、工程机械等行业生产制造中的一道重要工序,对产品的外观质量、防腐蚀性能有着重要的影响,但也成为了VOCs的重要来源。据相关研究统计,1999 年北京的VOCs固定源中,涂料行业占比48% 。另据2013 年相关报道,北京的汽车喷漆等工业喷涂污染占PM2.5的16.3%,在机动车尾气排放和煤炭燃烧排放之后位列第三;在济南的PM2.5构成中,二次污染转化占20.9%,而二次污染主要是使用工业涂料所致。为此,国家及地方政府都加大了对涂装VOCs的控制,引导企业采用低VOCs涂料,采用高效喷涂技术,并要求采取废气处理设施对涂装废气进行处理,达标后才能排放。目前各省市都将涂装VOCs作为治理的主要对象,不仅制定了针对性的排放标准,而且在相关治理方案中明确了具体措施。工程机械涂装也不例外,在许多省份的大气污染治理方案中被单列出来,并对其提出了针对性的治理措施及减排目标。

1 VOCs治理政策形势

1997年1月1日,根据《中华人民共和国环境保护法》颁布了GB 16297–1996《大气污染物综合排放标准》,对VOCs排放规定了限值。2010年6月1日发布的强制性国家标准GB 24409–2009《汽车涂料中有害物质限量》对汽车涂料中VOCs的含量进行了限制。2013年9月,国务院印发《大气污染防治行动计划》(国发[2013]37 号),明确“在石化、有机化学、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治,“完善涂料、胶粘剂产品挥发性有机物限值标准,推广使用水性涂料”。

2015年6月8日,财政部、国家发展改革委、原环境保护部下发了关于印发《挥发性有机物排污收费试点办法》的通知(财税[2015]71 号),对部分行业开始征收VOCs 排污费。

2016 年10月8日,由国家发展改革委、原环境保护部、工业和信息化部联合修编的《涂装行业清洁生产评价指标体系》在国家发展和改革委员会官网上公布,并于2016 年11 月1 日起实行。该评价体系适用于汽车及其零部件、机电、家具(铁质)、工程机械等行业的有序涂装生产。

2018 年7月3日,国务院再次下发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(国发[2018]22 号),要求“挥发性有机物(VOCs)全面执行大气污染物特别排放限值”,其中第二十五条专门提出“实施VOCs 专项整治方案”的要求,强调“重点区域禁止建设生产和使用高VOCs 含量的溶剂型涂料”。

在生态环境部、发展改革委、工业和信息化部、公安部、财政部等多个部门与上海、江苏等省市联合下发的《长三角地区2018−2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》(环大气[2018]140号)中,区域内各地市都将工业涂装废气列为治理重点。

《广东省环境保护厅关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案(2014−2017年)》(粤环[2014]130 号)要求:表面涂装行业提高低挥发性有机物含量的涂料使用比例,鼓励企业使用符合环保要求的水基型、高固分、粉末、紫外光固化等低VOCs含量的涂料;推动涉及工业涂装工艺的工业企业逐步采用新型和环保型涂装材料,使用先进可靠的涂装工艺技术及装备,降低单位产品的挥发性有机物排放量;各类表面涂装、烘干等产生VOCs废气的生产工艺应尽可能设置于密闭工作间内,集中排风并导入VOCs污染控制设备进行处理,无法设置密闭工作间的生产线应在VOCs 排放工段尽可能设置由集气罩、排风管道组成的排气系统;使用溶剂型涂料的汽车涂装工艺线、流平室、烘干室的VOCs废气收集率应不低于95%,其他使用溶剂型涂料的涂装工艺线的VOCs废气收集率应达到90%以上;VOCs污染控制装置应与工艺设施同步运转,宜采用吸附法、吸附浓缩−(催化)燃烧法、蓄热式直接焚烧法(RTO)、蓄热式催化焚烧法(RCO)等净化处理后达标排放,使用溶剂型涂料涂装工艺的VOCs去除率应达到90%以上。2018年4月10日,广东省印发了《广东省挥发性有机物(VOCs)整治与减排工作方案(2018−2020年)》(粤环发[2018]6号),工程机械被列在工业涂装VOCs 综合整治名单中,要求工程机械制造行业推广使用高固体分和粉末涂料,使用比例在2020年年底前达到30%以上,并试点推行水性涂料,积极采用自动喷涂、静电喷涂等先进涂装技术,加强有机废气的收集与治理,有机废气收集率不低于80%,建设吸附燃烧等高效治理设施,实现达标排放。

2018年1月22日,江苏省人民政府印发《江苏省挥发性有机物污染防治管理办法》(江苏省人民政府令第119号),其中第十五条要求:排放挥发性有机物的生产经营者应当履行防治挥发性有机物污染的义务,根据国家和省相关标准以及防治技术指南,采用挥发性有机物污染控制技术,规范操作规程,组织生产经营管理,确保挥发性有机物的排放符合相应的排放标准。第十七条又要求:挥发性有机物排放单位应当按照有关规定和监测规范自行或者委托有关监测机构对其排放的挥发性有机物进行监测,记录、保存监测数据,并按照规定向社会公开;监测数据应当真实、可靠,保存时间不得少于3 年。

2016年5月24日,山东省物价局、财政厅、环保厅联合下发《关于挥发性有机物排污收费等有关问题的通知》(鲁价费发[2016]47 号)。但是随着《关于停征排污费等行政事业性收费有关事项的通知》(财税[2018]4 号)的下发,《挥发性有机物排污收费试点办法》(财税[2015]71号)被宣布废止,山东省下发的《山东省物价局关于公布保留、废止和宣布失效的规范性文件目录的通知》(鲁价综发[2018]99号)中宣布“鲁价费发[2016]47 号”文件失效。其他省份出台的相关VOCs排放收费文件也都废止。下一步政策尚不明朗。

山东省涉及汽车行业的DB 37/ 2801.1–2016《挥发性有机物排放标准 第1 部分:汽车制造业》于2017年1 月1日开始执行。而2017年12月29日,山东省环境保护厅、山东省发展和改革委员会、山东省财政厅、山东省交通运输厅、山东省农业厅、山东省质量技术监督局联合下发《山东省“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》(鲁环发[2017]331号),明确要求工程机械行业“推广使用高固体分、粉末涂料,到2020年底前,使用比例达到30%以上;试点推行水性涂料。积极采用自动喷涂、静电喷涂等先进涂装技术。加强有机废气收集与治理,有机废气收集率不低于80%,建设吸附燃烧等高效治理设施,实现达标排放”。2018年4月23日,涉及到工程机械行业的DB 37/2801.5–2018《挥发性有机物排放标准第5 部分:表面涂装行业》颁布,2018年10月23日开始实施。该地方标准较国家标准GB 16297–1996更加严格,见表1。

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2018年8月3日,《山东省人民政府关于印发山东省打赢蓝天保卫战作战方案暨2013−2020年大气污染防治规划三期行动计划(2018−2020年)的通知》(鲁政发[2018]17 号)下发,要求“挥发性有机物(VOCs)全面执行大气污染物特别排放限值”,“加强环境质量和污染源排放VOCs 自动监测工作,强化VOCs执法能力建设,全面提升VOCs 环保监管能力”。

《上海市挥发性有机物深化防治工作方案(2018−2020 年)》(沪环保防[2018]324 号)提出:工业行业全面推进低(无)VOCs含量原辅材料和产品源头替代,加快淘汰高挥发性溶剂生产使用;到2020年,汽车制造、包装印刷、家具、集装箱制造等重点行业推广低挥发性产品;到2020 年,全市工业涂装VOCs排放量比2015年减少50%以上。另外还要求工程机械制造行业:推广使用高固体分、粉末涂料;试点推行水性涂料,到2019 年低VOCs含量涂料使用比例达30%以上;积极采用自动喷涂、静电喷涂等先进涂装技术;加强有机废气收集与治理,有机废气收集率不低于80%;建设吸附燃烧等高效治理设施,实现达标排放。

除了下发打赢蓝天保卫战作战方案,各省市还陆续颁布了地方有机废气排放标准,有的专门针对工业涂装制定了地方标准,表2是部分已经颁布的涉及到工程机械涂装的地方废气排放标准。

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一些省市虽然没有颁布涉及工程机械涂装的地方标准,但在下发的文件中对排放限制作了规定。如河南省污染防治攻坚战领导小组办公室在2018年11月9日印发的《全省大气污染防治重点项目和秋冬季错峰生产情况调研方案》的附件中公布了工业企业挥发性有机物排放建议值和重点行业超低排放限值,对表面涂装业有机废气排放口排放的苯、非甲烷总烃(NMHC)等浓度作了规定。

2 工程机械涂装的工艺流程及VOCs产生环节

传统的工程机械涂装分为零部件涂装和整机涂装,即零部件先进行底漆喷涂,装配后再进行整机面漆喷涂,如图1 所示。2000年以来,部分企业开始推行零部件面漆化装配,即零部件喷涂底漆和面漆后装配,整机不再整体喷涂面漆,只进行局部的找补,如图2所示。目前,不同企业、不同产品的面漆化水平不同,有的企业部分产品全部实现了零部件面漆化,有的仅仅是局部面漆化,也有的仍然采用传统的整机整体面漆工艺。

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不论是采用底漆装配工艺流程还是采用面漆装配工艺流程,只要使用溶剂型涂料,在涂料施工及干燥过程中就会释放出VOCs。湖南、江苏、山东是国内工程机械产业高度集中的3 个省,但是目前这3个省的地方标准在表面涂装行业VOCs的排放指标上有一定差异。山东省颁布了涵盖工程机械行业的DB37/2801.5–2018,而湖南和江苏在已颁布的地方标准中没有具体包含工程机械的,只有专门针对汽车行业的DB 43/1356–2017《表面涂装(汽车制造及维修)挥发性有机物、镍排放标准》和DB32/ 2862–2016《表面涂装(汽车制造业)挥发性有机物排放标准》。

3 应对措施

机械涂装VOCs 减排可分为源头减排(源头控制)、过程减排(工艺控制)和末端治理减排,主要方法如图3所示。

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源头减排即采用低VOCs含量的涂料,如电泳涂料、粉末涂料、水性涂料、高固体分涂料等。从源头上不产生或少产生VOCs,是减排效果最好的途径,而且对涂装操作人员危害小。

过程减排是在涂料使用过程中采用高效的涂装工艺,如静电喷涂、浸涂等,提高涂料利用率,在施工过程中采用密闭容器存储涂料和溶剂,减少VOCs无效挥发。过程减排有一定效果,但变化范围大,作用很有限。

末端治理减排实际上是先产生,后治理,即对涂装生产过程产生的VOCs 进行收集处理,降低其浓度后进行排放。VOCs治理技术有两大类──回收和销毁。涂装产生的VOCs一般浓度较低,回收难度大,回收价值低,因此以销毁为主。常见的销毁方法有燃烧、等离子体、光催化降解、生物降解等。

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