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1、2015年10月,汽车涂装VOC现状及其减排措施 一汽 王锡春 李文刚,2015汽车涂装技术交流会(重庆）,2015汽车涂装技术交流会,2,内 容 前言 一、VOC的定义及其检测方法 二、汽车涂装VOC的相关环保法规 三、关于修订汽车涂装VOC排放限值及评价方法的建议 四、涂料耗用量和VOC排放量的计算 五、VOC减排技术措施 六、结束语,2015年汽车涂装技术交流会,3,前言,我国连续6年成为全球第一的汽车产销大国（2014年我国生产汽车2372.29万辆，销售汽车2349.19万辆。汽车工业已经成为我国经济的重要支柱。可是对汽车制造的涂装公害（VOC、CO2、废水和废弃物等污染物）的防治关
2、注不够。VOC、CO2排放量远高于国际当前平均水平。当今70%的汽车厂的涂装线的VOC排放量仍100g/m2 。 我国涂料产量2014年1648.19万吨，有机溶剂型涂料约占60%左右。 美国有机溶剂型涂料仅占40%左右，日本占3540%，德国仅占30%。 按2014年涂料产量和涂装工艺用（调漆、清洗）VOC量估算涂料涂装行业产生的VOC量约600800万吨/年，并且95%以上是在涂装过程中排放，污染环境和大气。,2015年汽车涂装技术交流会,4,一、VOC的定义及其检测方法 VOC（挥发性有机化合物）其定义、标准和检测方法在各国（地区）有所不同。 我国涂料行业的定义：在101.3Kpa标准大
3、气压下，任何初沸点250的有机化合物。 在涂装领域VOC产生源来自以下几方面： 所选用涂料中所含的VOC量； 涂装工艺所用（调漆、清洗）的有机溶剂； 涂膜烘干固化过程中产生的低分子有机化合物的失重（即加热减量）。,2015年汽车涂装技术交流会,5,VOC的检测方法： 基本是热失重法和气相色谱法两类。 我国涂料申请免消费税产品的VOC检测方法： 可任选以下三种检测法之一 GB/T23985-2009色漆和清漆挥发性有机物（VOC）含量的测定-差值法 GB/T23986-2009色漆和清漆挥发性有机物（VOC）含量的测定-气相色谱法 涂料产品国家国家标准或行业标准中规定的检测方法 按涂装行业的实况
4、，作者认为测定原漆和施工状态下涂料的挥发性有机化合物（VOC）含量，采用热失重法（差值法），即测定涂料中不挥发物（NV或固体份）含量方法较实用，可操作性好。,2015年汽车涂装技术交流会,6,二、与汽车涂装VOC相关的环保法规 在欧美早在上世纪九十年代就制定大气净化法（CAA：Clean Air Act）环境保护法，排放防止法（TA-Lult），规定了限制VOC排放标准和VOC减排目标值（见表1、表2）。,表1 美国汽车涂装工程VOC排放限值,2015年汽车涂装技术交流会,7,表2 欧盟（EU）汽车涂装总VOC排放界限值,注：摘自理事会指令1999/13/EC（欧盟）（1999年3月）。 当新
5、的轿车车身涂装的溶剂耗量低于上表中的值场合，参照轿车修补涂装部分。,2015年汽车涂装技术交流会,8,德国的VOC排除限制值：1985年现源为45g/m2；新源为35g/m2，到2000年现源和新源都要达到35g/m2 。 2000年日本汽车工业协会自主限制VOC排放量60g/m2；2005年5月日本政府颁布修订的大气污染防治法和189号政令，限制VOC排放浓度：汽车制造（涂装）喷涂设备排风机（排风能力10万m3/h以上）排出VOC的基准，原有的700ppm，新设的400ppm。 从表1、2可看出，当初国外在制定VOC排放限值时考虑到现有涂装线、新建涂装线、时段、污染物质的年排放量、汽车的产量
6、和车型等诸多因素，国内在制定VOC排放限值时也考虑了上述因素，还增加了涂层组成和地区等因素,2015年汽车涂装技术交流会,9,在中国与汽车涂装VOC相关的环保法规有HJ/T 293-2006清洁生产标准-汽车制造业（涂装），其规定的VOC限值。2007年以来部分省市起草制定的汽车制造清洁生产-涂装VOC排放标准和2015年1月26日国家财政部与税务局联合发布“关于对电池、涂料征收消费税的通知”。,表3 汽车清洁生产的VOC产生量指标（g/m2）,2015年汽车涂装技术交流会,10,表4 国内汽车制造清洁生产-涂装VOC排放标准（限值g/m2）,注：北京市20132017年清洁空气行动计划的限值
7、。 表中（ ）为征求意见稿或过时标准中的限值。 时段：北京：2010年前，2012.1.1起，新源按第时段标准执行。 广东：2012年前，2013.1.1起，VOC限值20g/m2. 江苏省：2014年前，2015.1.1起 重庆市征求意见稿，分一、二类地区，设不同VOC限值。,2015年汽车涂装技术交流会,11,上述国内外VOC排放限值标准，除德国和天津市规定的VOC排放限值外，其他都存在限值指标过多，考虑的因素过多（可操作性差）。 车身的总涂装面积是以电泳涂装打底面积为基准，而中涂、底色漆、罩光清漆的喷涂面积分别占车身总涂装面积的15%和20%左右，因此当按车身总面积（电泳涂装面积）计算V
8、OC排放量时，可不考虑35层的多涂层涂装面积，实际上相当于两层涂装（2C2B），涂层平均厚度50m左右。 现今汽车车身（包括轿车车身、驾驶室、货箱、客车车身等）等涂装工艺趋向同质化。如商用车驾驶室涂装工艺轿车化，其VOC排放限值和乘用车车身差别不大。 另外，VOC对大气污染是无边界的，随风漂移，甚至是跨国性的，不宜按区域划分。,2015年汽车涂装技术交流会,12,三、关于修订汽车涂装VOC排放限值及评价方法的建议 从国内外发展趋势来看，环保压力不断增大，VOC排放限值越来越小，要求不断减少VOC的使用和排放。欧洲今年建成的绿化涂装车间的VOC排放量由传统的水性涂装工艺（4C4B）的30.8g/
9、m2，经采用更绿化的涂装工艺技术及用材后的VOC排放量降低到10g/m2 。 在今年3月的上，李克强总理说：“环境污染是民生之患，民心之痛，要铁腕治理”，习近平主席强调：“对破坏生态环境的行为，不能手软，不能下不为例”。笔者理解为对大气污染问题，要重拳出击，“”容忍。 年初涂料消费税的出台和即将征收VOC排污费是发挥政策调节作用，促进环保、推动涂料涂装行业的转型升级。也就是促进涂装企业少用和不用有机溶剂型涂料，推动低VOC型涂料（如水性涂料、高固体份涂料、无溶剂涂料、粉末涂料等）的发展。 笔者建议：作为涂装行业清洁生产的主要评价指标-VOC排放限值，仅设两个限值，分为两个时段，即2015年现源
10、45g/m2 ，新源35g/m2 ，到2020年，现源35g/m2 ，新源20g/m2或现源和新源均为20g/m2 。在特种车辆或厚膜涂装（不包括腻子层）场合，VOC排放限值可随涂层增厚，适当调整提高。,2015年汽车涂装技术交流会,13,VOC排放限值的评价方法： 办法是源头预防、过程控制、综合施治、分期实现； 采用VOC总量控制法为主，VOC浓度控制为辅，建立健全的VOC监控体系。如统计每月（或单位时间）的涂料耗用量（采购量）和有机溶剂耗用量，每月（单位时间）的涂装面积（或合格品的车身数量），按下式计算VOC排放值。 VOC浓度控制和检测仅用于作业环境的VOC卫生浓度和设备（作业区）中的V
11、OC消防安全测定。因采用浓度限值为主的考核方式存在一定的技术缺陷，容易通过稀释实现达标排放，即所谓的“达标性污染”。 VOC排放限值的考核应是独立体系，不宜与其他涂装清洁生产考评指标混杂在一起考核。,2015年汽车涂装技术交流会,14,四、涂装耗用量和VOC排放量的计算 在涂装工程设计和建设过程中进行环保评估时，可按一下公式计算涂料的耗用量和VOC的排放量。,2015年汽车涂装技术交流会,15,五、VOC减排技术措施 以轿车涂装为例，从涂料、涂装、末端处理三个方面和7个分体系推荐12项VOC减排措施和22条已获得工业应用的具体减排技术。,图2 降低VOC排出量的综合措施,2015年汽车涂装技术
12、交流会,16,降低VOC排出量的主要技术措施是选用低VOC型涂料、提高涂装效率和涂装一次合格率。 在涂装领域提高涂着效率是提高资源利用率、削减VOC排放量，减少废弃物和降低成本等的最有效措施之一。 涂着效率（TE）是指涂装所使用的涂料与实际附着在被涂物上的涂料之比（以%表示），或以未附着造成的涂料损失为其概念，用数值化表示涂装损失为涂着效率。,图3涂装效率和涂着有效率,2015年汽车涂装技术交流会,17,请注意：被涂物所需膜厚的涂料外所损耗的涂料都属于涂料损失，它包括漆雾反弹未附着在被涂面上的涂料损失，为涂膜均一所必须的面积损失，为确保规定的膜厚产生的超值膜厚损失等。涂着效率（TE）和涂装效率
13、都包含超值膜厚损失，超值膜厚对涂装质量可能有一定的正面作用，可是从资源利用率、削减VOC排放量和降低成本角度考虑起负面作用，因而超值膜厚应控制的越薄越好。 总之，想方设法杜绝一切浪费，提高涂着效率（TE）是把握涂料有效利用率的关键一步，如果涂着效率（TE）提高10%，则可削减15%VOC排出量，效果十分显著。,2015年汽车涂装技术交流会,18,涂着效率（TE）与所选用的涂装方法及装备和操作人员熟练程度密切相关，当今普遍采用杯式自动静电喷涂法替代手工喷涂。汽车车身中涂、面漆喷涂内、外表面采用机器人杯式自动静电喷涂能比手工喷涂提高涂着效率30%左右，仅外表面自动静电喷涂，能削减VOC25%以上，
14、如果内外表面均采用机器人自动静电喷涂，则可削减VOC30%以上。,图4 Robot和ESTA两种静电自动杯式静电喷涂机,2015年汽车涂装技术交流会,19,结束语： 1、涂装行业无论涂装企业大小必须立即行动起来，转型升级，按涂装清洁生产的要求和绿色涂装理念，绿化创新，依靠进步，不断减少VOC的使用和排放。 2、凡涂装企业（所有涂料用户）都应考核VOC排放限值，应成为涂装清洁生产的独立评价指标，覆盖涂装全行业。不能抓大放小，不要采用治标不治本的措施（如高空排放，稀释排放；企业异地搬迁等）。 3、治理VOC危害要从源头抓起，过程控制。涂料企业的VOC排放量虽不大，可是涂装企业所需的低VOC型涂料开发、老产品涂料改进及毒性替代涂料的更新换代还是要靠涂料公司实现。必须走涂料涂装一体化之路，形成从用途管控、配方设计、毒性替代、使用监管等VOC减排一体化战略。,
