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1、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：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，
2、则可从根本上解决喷漆对环境的污染。关键词：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 162971996 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 1 估算条件估算条件年生产某型轿车 5 万辆
3、。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 35m，BC 15 m / CC 35m，本色漆 40m。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/
4、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
5、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
6、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 。表表 1 1 每辆车原漆用量每辆车原漆用量 和工作漆稀释剂加入的质量百分比和工作漆稀
7、释剂加入的质量百分比其中项目原漆平均用量kg/辆固体分质量百分比/%溶剂质量百分比/%稀释百分比/%中涂漆3.466.133.92030金属底色漆2.725.0 75.015金属闪光漆罩光漆3.254.645.425面漆单色漆3.467.033.015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 。 表表 2 2 各种漆中溶剂和稀释剂各组分的质量百分比含量各种漆中溶剂和稀释剂各组分的质量百分比含量 % %项目二甲苯芳香烃醇醚类酯类其他合计溶剂15601465中涂漆稀释剂06030100100溶剂183815254金属底色漆稀释剂
8、0416530100溶剂0742006金属闪光漆罩光漆稀释剂095320100溶剂115618114面漆单色漆稀释剂0642790100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 2 对喷漆室、流平室及烘干室有机废气产生量的估算对喷漆室、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 。 表表 3 3 每辆车工作漆中固体分及有机溶剂的含量每辆车工作漆中固体分及有机
9、溶剂的含量 kg g 辆辆项目固体分量溶剂质量稀释剂质量有机溶剂合计工作漆质量工作漆固体分质量含量中涂漆2.251.151.02（1）2.174.4250.90金属底色漆0.682.020.412.433.1121.86罩光漆1.751.450.802.254.0043.75金属闪光漆合计2.433.471.214.687.11面漆单色漆2.281.120.511.633.9158.31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
10、见表 4 。表表 4 4 均衡生产每小时工作漆中固体分和有机溶剂的总量均衡生产每小时工作漆中固体分和有机溶剂的总量 kgkg / / h h 项目产量辆/h原漆用量固体分溶剂稀释剂有机溶剂合计中涂漆155133.7117.2915.3032.59金属底色漆7.520.255.0715.193.0418.23罩光漆7.52413.1110.906.0016.90金属闪光 漆(7.5 辆/h)小计44.2518.1826.099.0435.13面 漆单色漆(7.5 辆/h)7.525.5017.098.423.8312.25合计120.7568.9851.8028.1779.97根据大气污染物综合
11、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
12、，其每小时所用工作漆中各种有机溶剂的总量见表 5 。表表 5 5 工作漆中固体分和有机溶剂的总量工作漆中固体分和有机溶剂的总量 工况项目产量辆/h原漆用量固体分溶剂稀释剂有机溶剂合计1全部喷中涂漆3010267.4234.5830.665.18金属底色漆308120.2560.7512.1572.90罩光漆309652.4243.5824.0067.582全部喷 金属闪 光漆小计17772.67104.3336.15140.483全部喷单色漆3010268.3433.6615.3048.96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 68 ；
13、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 。表表 6 6 全部喷中涂各种有机溶剂的总量全部喷中涂各种有机溶剂的总量 ( ( 3030 辆辆h h ) ) kgkg / / h h 项目二甲苯芳香烃醇醚类酯类其他合计溶剂5.1920.754.842.071.7334.58中涂漆稀释剂018.369.183.06030.6 合计5.1939.1114.025.131.7365.18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 。表表 7 7 全部喷金属闪光漆各种有机溶剂的总量（全部喷金属闪光漆各种有机溶剂的总量（3030 辆辆h h
14、 ) ) kgkg / / h h 项目二甲苯芳香烃醇醚类酯类其他合计溶剂10.9423.099.1115.192.4360.75稀释剂0.004.980.736.440.0012.15金属底色漆小计10.9428.079.8421.632.4372.90溶剂0.0032.258.72O.002.6143.58稀释剂0.0022.800.720.480.0024.00罩光漆小计0.0055.059.440.482.6167.58合计10.9483.1219.2822.115.04140.48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 。表表
15、8 8 全部喷本色漆各种有机溶剂（全部喷本色漆各种有机溶剂（3030 辆辆h h ) ) kgkg / / h h 项目二甲苯芳香烃醇醚类酯类其他合计溶剂3.7018.856.063.701.3533.66 单色漆稀释剂0.009.794.131.380.0015.30 合计3.7028.6410.195.081.3548.96注：全部喷单色漆二甲苯、甲苯及非甲烷总烃分别为 3.70 、5.73 及 32.34 kg/h。表表 9 9 按平均用漆估算各种有机溶剂的总量按平均用漆估算各种有机溶剂的总量 项目二甲苯芳香烃醇醚类酯类其他合计溶剂2.5910.372.421.040.8617.29稀释
16、剂0.009.184.591.530.0015.3中涂漆合计2.5919.557.012.570.8632.59溶剂2.745.772.283.800.6115.19稀释剂0.001.250.181.610.003.04金属底 色漆小计2.747.022.465.410.6118.23溶剂0.008.062.160.000.6510.90稀释剂0.005.700.180.120.006.00罩光漆小计0.0013.762.360.120.6516.90金属闪 光漆 (7.5 辆/h)合计2.7420.784.825.531.2635.12溶剂0.934.721.520.930.348.42稀释剂0.002.451.030.340.003.83面漆单色漆(7.5 辆/h)合计0.9
