喷涂企业VOC产生和排放源强估算方法探讨

影响评价

Environmental Impact Assessment

环境

Vol. 39,No. 1

Jan.,2017

喷涂企业voc产生和排放源强估算方法探讨

高翔宇，何艳丽，来庆云，谭大鹏

(浙江仁欣环科院有限责任公司，浙

江宁波

315012)

摘要：喷涂企业挥发性有机物（V0C)产生和排放量的估算是环境影响评价的重要环节。本文综述了常用的源强估算

方法，并根据某大型汽车制造企业调研得到的物料、工艺及监测数据，利用常用的估算方法，对喷涂产生的V0C产生量 和排放量进行估算，并将其与验收报告的监测值进行比较，为源强估算方法的完善提供了思路。

关键词：喷涂；V0C;排放源强；估算

DOI： 10. 14068/j.ceia. 2017.01.017

中图分类号：X701

文献标识码：A

文章编号：

2095 -44(2017)01 -0069 -05

A Discussion on VOC Emission Source Intensity Estimation for Enterprises Involving Spray Painting

GAO Xiang-yu, HE Yan-li, LAI Qing-yun,TAN Da-peng

(Zhejiang Renxin Environmental Research Institute Co., Ltd., Ningbo 315012, China)

Abstract ： The estimation of volatile organic compounds (VOC) emission source intensity plays a significant role in environmental impact

assessment ( EIA) . This paper reviewed the literatures involving the estimation methods, and estimated the VOC emission source intensity

in an automobile manufacture enterprise. Comparing the intensity data with the monitoring ones, this study further discussed the estimation methods. This paper paved the way for estimating VOC emission source intensity for enterprises involving spray painting.Key words： spray painting； VOC; emission source intensity； estimation

由于汽车涂装车间的喷漆、流平和烘干工序会产 生有机废气，若未经处理直接排放将对大气环境造成 影响[1]。上海市《关于石化等5个行业挥发性有机物 排放量计算方法》（沪环保防[2016 ] 36号）中规定了 汽车制造业（涂装）VOC排放量的计算方法，但仍处

家大型汽车制造厂的两条喷涂线，将估算方法得到的 排放量与竣工验收监测报告进行比较，以期为汽车喷 涂企业V0C产生量和排放量估算提供思路。

1 VOC产生源强的估算方法

1.1方法1

喷涂废气主要产生于喷涂工序和烘干工序。喷 涂工序产生的废气主要由油漆溶剂中的voc，固化剂 溶剂中的V0C和稀释剂溶剂的V0C共同贡献。具 体计算公示如下：

VOC产生量和排放量计算方法。另外，由于喷涂企

业使用的油漆种类多，溶剂的属性复杂，导致产生量 计算复杂且缺乏准确性[3]。因此在环评以及VOC总 量核算中，VOC源强估算存在诸多问题。本文总结 了几种常用的产生量和排放量的估算方法，并针对一

收稿日期：2016 -06 - 12

作者筒介：高翔宇（1987 —），男，硕士，主要从事环境影响评价研究，

于试行阶段[2]。因此，目前我国尚未形成成熟的

Q--'-Q^+Qj + Q,=• nxQr= Gr'nr=G2 ■ n2(1)(2)(3)(4)

E-mail：bryangao@ 163. com

通讯作者：谭大鹏（1959 —），男，教授级高级工程师，本科，主要从事

环境科研及环境影响评价工作，E-mail: tandapeng @

式中，A、A、A分别为油漆中溶剂有机物挥发 量、稀释剂中溶剂有机物挥发量、固化剂溶剂有机物 挥发量；G.、GT、GZ分别为油漆用量、稀释剂用量和固

rxhky. com

70环境影响评价第39卷

化剂用量;\\、〜、&分别为油漆中有机溶剂所占百分 比、稀释剂中有机溶剂所占百分比、固化剂中有机溶 剂所占百分比。

烘干工序产生的废气为喷雾废气，其计算公式 如下：

Qu = GX • nm * (! -^?)

⑶

式中，为涂料中成膜物所占百分比；r?为喷涂效率。

用式（1)、式（2)、式（3)和式（4)来计算喷涂中 废气产生量。马君贤等在已有油漆及助剂的消耗以 及涂料成分的基础上，用该方法估算了一家企业的 喷涂生产线涂料中有机物的挥发量和漆雾颗粒物的 年产生量[4]。1.2方法2

物料衡算法是以质量守恒为基础，对物料平衡进 行计算，具体指单位时间内进入系统的全部物料质量 必定等于离开系统的全部物料质量再加上损失掉的 和积累起来的物料质量，见图1。

图

1

物料衡算示意图

Fig. 1 Schematic diagram of material balance

V对于喷涂工艺进行分析（不考虑未喷上工件的

0C)，进料（设V0C总量为G)经过喷涂后，有部分

V0C附着于工件表面，一部分V0C挥发成为喷涂废 气，设喷涂过程挥发率为％，附着于工件表面的V0C

经过烘干，其中1部分成为烘干废气，设烘干过程挥 发率为化，另外一部分附于产品（见图2)，则喷涂工 艺产生的V0C为

〜+G • r；2#由上式

可以看出V0C的源强取决于喷涂和烘干时油漆的挥 发性Q但该方法的估算需要了解喷涂工艺，具体问题 具体分析。

苏伟健等m利用物料衡算法估算了某汽车4S 店喷涂工序产生的废气污染物的源强0他们分别 计算了喷涂过程和烘干过程产生的V0C和颗粒物 的源强。由物料衡算可知，排放的废气污染物源 强为喷涂和烘干废气之和（见图2)。因此，将两个 过程的V0C和颗粒物分别加和，可得到喷涂工序

图

2

喷涂工序的

VOC物料衡算

Fig. 2 Schematic diagram of VOC material balance in spray painting

产生的废气量

1.3方法3

排放系数法是指在正常技术、经济和管理条件 下，用单位能耗所排放的污染物数量的统计平均值进 行估算排放量[6_7]e排污系数法的计算一般以原辅 料的消耗和产品的产量为依据。计算公式如下：

G -Mx xAx + M2 xA2 + ••• + Mi xAt (6)

式中，(；为¥0(]产生源强，1/^财1、财2、；^为〖工 序原辅料的消耗，t/a;A、4、卓为〖工序该原辅料的 排污系数，

根据苏建伟的文章中部分行业基于原辅材料的

V0C排放系数表，油漆的排放系数为0. 6，固化剂的

排放系数为0. 5,稀释剂的排放系数为1[5]。

黄碧捷利用排放因子法估算了武汉市及主要6

个农作物产区的秸秆燃烧V0C排放量，并分别计算 了耕地排放强度和区域排放强度s通过不确定性分 析对数据来源进行考察，得到统计数据能大致反映当 地秸秆燃烧V0C排放现状_最后依据分析结果提出 秸秆燃烧V0C控制对策[8\\

1.4 V0C排放源强的估算

确定了废气产生源强后，排放源强与气体收集率 和环保措施的处理效率有关m(>。计算公式如下:

Gm

= Gr

X

7]1 x (I - 7]2)

(7)

式中，^#为

VOC排放源强，t/a;;为VOC产生源

强，t/a;%为V0C收集效率，％ 为V0C治理效率，t/a。

2估算方法与实测数据比较

本文利用某地监测站的验收监测报告中的数据

进行V0C排放源强估算Q该企业有两条喷涂线，喷 涂工艺流程如图3所示，废气处理流程及喷涂废气去 向如图4所示3企业的涂料成分、处理方式及效率等 基本数据如表1所示，上漆率和挥发率如表2所示， 监测结果如表3所示&

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(a) 1#喷涂线

色漆喷漆

色漆烘干

清漆喷漆清漆烘干

(b) 2#喷涂线

图3 喷涂线工艺流程

图4喷涂线喷涂废气去向

Fig. 3 Spray painting process flow

表1

Fig. 4 Waste gas treatment of spray painting

企业基本数据（包括涂料用量、溶剂含量、废气收集方式、收集效率、处理方式和处理效率）

Table 1 Basic information of the enterprise (including painting consumption, content of the solvent, waste gas collection method, collecting efficiency, waste treating method, and treating efficiency)

喷涂线1#喷涂线

涂料底漆色漆罩光漆

2#喷涂线

溶剂型清漆 水性色漆

涂料用量/(t/a)溶剂含量/%

11. 517. 2517. 2511320

56.467. 753.0 0. 5

喷涂房密闭抽气

90

烘干废气经燃烧处理 干式漆雾净化系统

多90

喷涂房密闭抽气

90

收集方式

收集效率/%

处理方式

处理效率/%

多90

RT0

催化燃烧

表2喷涂上漆率及烘干挥发率

根据以上介绍的估算方法，依据表1和表2的数 据，分别用三种方法估算废气产生源强和排放量并与 实测值进行比较，三种估算方法中，第2种方法估算 值最高。具体估算结果见表4。由于企业的喷涂工艺 操作工艺连续，收集效率高，假定企业的无组织排放 为有组织排放的10%。

Table 2 Painting efficiency and drying evaporation rate

喷涂线1#喷涂线2#喷涂线

喷漆时挥发率％/%

5050

烘干时的挥发率化/%

5050

注：喷漆时的挥发率取决于油漆中易挥发组分的量；烘干时的挥

发率取决于附着于汽车上的油漆中的VOC的量。

表3主要污染物的监测结果

Table 3 Monitoring results of main pollutants

喷涂线1#喷涂线2#喷涂线

监测点

污染物名称二甲苯三甲苯非甲烷总烃

色漆喷房排气筒

非甲烷总烃二甲苯

清漆喷房排气筒

非甲烷总烃二甲苯三甲苯醋酸丁酯

焚烧炉出口

非甲烷总烃二甲苯三甲苯醋酸丁酯

监测排放量/(kg/h)

0. 0831.83 x 10-50. 1932. 850. 741. 930. 47<0. 004<0. 004<0• 01<0• 01< 0. 0007< 0. 0007

0. 8190. 8190. 9141. 146折算系数

折算后排放量/(kg/h)

0. 07241.6 x 10-50. 1683. 120. 812. 360. 57<0. 004<0. 004<0• 01<0• 01< 0. 0007< 0. 0007

RT0

排气筒

注：由于监测时段并未达到运行的实际生产负荷，因此需要通过折算系数将监测的排放量折算成实际工况下的排放量。

72环表4

境影响评价第39卷

源强及排放量估算值与监测值

Table 4

企业名称1#喷涂线2#喷涂线

Emission sourceintensity and monitoring results

VOC排放量（t/a)

方法327. 6798. 6

方法12.4732. 67

方法22. 6591.

方法32.48471. 87

VOC产生量（t/a)

方法127.4363

方法229.441017. 06

m侧效烟1百昇/ Q t/aj0.578 + (0.0578)5. 6 + (0. 56)

注：用方法2估算时的上漆率和挥发率见表2。方法2的估算涉及到多个喷涂工段的串联，估算时假定各个喷涂工段间不相互干扰，同时流平 和烘干后的溶剂完全挥发。监测数据括号内为无组织排放量。

图5

估算的VOC产生量

Fig. 5 Estimated VOC output

从图5中可以看出三种方式估算的VOC产生量 不尽相同。1#喷涂线中用方法1得到的VOC产生量 略小于方法3估算值，方法2的估算值最大。2#喷涂 线，方法1估算值最小，方法2的估算值最大。由此 可见，用三种方法得到的VOC产生量大小依次为：方 法2 >方法3 >方法1 〇

由图6可以看出，1#和2#喷涂线，用估算方法得 到的VOC排放量均大于监测值，符合环境影响评价 的一般要求。因此三种估算方法都比实际监测结果 大了很多。若环评估算的结果远大于实测值，导致企 业增加不必要的环保措施。一般情况下，最佳的估算 值应略高于监测值。从上面这个例子可以看出三种 方法中方法一比较符合要求。

3分析与讨论

根据上面的比较，讨论三种废气产生量估算方法

和排放源强估算的特点。

图6

VOC排放源强与监测值

Fig. 6 Emission intensity comparison

of estimation results and monitoring results(1)

方法1。该方法在估算时无须了解明确艺情况，仅需知道涂料成分和溶剂量。假设溶剂全部 挥发，计为VOC，通过估算得到源强，因此估算比较简 单。缺点是它忽略了涂料溶剂的特殊性。比如水性 涂料的分散介质是水，喷涂于工件上后，从涂膜上挥 发的是水和少量助剂，VOC源强较小。而溶剂型涂 料的分散介质是有机溶剂，从涂膜中挥发的多属于有 毒有害物质。因此用该方法计算源强时要清楚了解 涂料的种类和溶剂组成。

(2)

方法2。在用该方法估算时，需要了解工艺，针对涂料的挥发性进行估算。本文章将喷涂工 艺VOC分为喷涂工序和烘干工序。喷涂工序会有部分

挥发，之后在经过烘干工序，附着于工件表面的 部分VOC挥发，因此喷涂废气为两部分挥发VOC之

和。使用该方法时需要了解涂料的成分和性质，喷涂 采用的方式和上漆工件的尺寸形状等。

的工

喷涂

第1期

高翔宇等：喷涂企业VOC产生和排放源强估算方法探讨

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(3) 方法3。该方法是以上估算中最为简单的方法。仅需要了解原辅料的种类和消耗量以及对应的 产污系数。我国曾于1996年出版工业《污染源产生 和排放系数手册》，但由于年代久远以及我国经济和 技术的发展，该系数已经不再适用。各个省市都在开 展排污系数的研究[1 2 ]，但由于缺乏完整和系统的理论，行业的复杂以及对基础数据采集真实性的质 疑，研究进展比较缓慢[13]。在环评行业中仍然没有 统一的标准。国家应尽快出台相关的排污系数标准， 以适应现在的行业发展。

(4)

排放源强的估算。VOC排放量主要取于环保措施的收集和处理情况。为了响应国家 “十二五”重点区域大气污染防治规划，浙江省于 2015年10月出台了《浙江省涂装行业挥发性有机 物整治规范》[14]。规范中规定了“双九十”，即涂 装废气的总收集效率不低于90%，溶剂型涂料烘 干废气处理设施VOC总净化效率不低于90%。 但这仅仅针对整改后的或新建喷涂项目的企业。 实际上很多喷涂企业的废气收集和处理措施达不 到上述标准。在环评中，各种处理措施的处理效 率主要取决于工程师的经验。因此造成了排放量 估算与实际情况不吻合。若企业能遵守“双九 十”，在生产中确保开启环保设备，排放量的估算 较为准确。

4结论

本文分析了三种常用的源强估算方法，并计算得

到排放源强，将三种估算法计算得到的排放源强与实 际监测的数据进行比较，结论如下：

(1) VOC产生量大小估算：方法2 >方法3 >方法1。

(2) V0C排放量大小估算：方法2 >方法3 >法1 >监测值。

(3) 方法1。该方法假设溶剂全部为V0C，略了涂料溶剂的特殊性。因此物料的性质对估算的 准确性影响显著。

(4) 方法2。该方法估算主要取决于油漆在喷涂

和烘干的挥发度，需要了解油漆的挥发性，以及油漆 的消耗量。

(5)

方法3。该方法计算方便，但排放系数不细

致，没有涉及所有的物料。另外排污系数是动态的， 需要定时补充更新。

(6)

排放源强估算。排放源强主要涉及喷涂废

气的收集和处理效率。浙江省出台了涂装行业挥发 性有机物的整治规范，其中要求收集和净化效率均不 低于90%，使环评源强估算值较准确。另外也倒逼 企业对喷涂工艺进行整改。

参 考文献（

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决方

但忽