本文作者：商兆杰1，郭凤荣 2，
（1，南京汽车集团有限公司,南京 210000,2，延锋(南京)座椅有限公司江北分公司,南京 201106）
摘要：主要介绍了汽车涂装生产工艺中产生的VOC废气处理系统现状及常见问题,并结合目前国内涂装VOC处理设施的常规配置情况,详细阐述了汽车涂装VOC废气处理设施的最新发展要求和常见问题解决方法。
关键词：汽车涂装，VOC废气处理，解决方法
0引言
在汽车涂装工艺制造过程中，喷漆和烘干等工序会产生大量的VOC有机废气，此VOC废气经过专门的废气处理设施精确处理后再达标排放。目前国标和各省地标对于涂装VOC废气达标排放都制定并发布了较为详细的VOC排放标准。对于汽车涂装VOC废气处理设施，目前国内主要汽车厂较为成熟的VOC废气处理设施有：喷漆大烟囱VOC废气采用沸石转轮+RTO处理设施，烘干室废气采用RTO处理设施等。对于沸石转轮和RTO设施在运行过程中需要精准维护保养，才能确保环保设施较高的VOC处理效率，最终保证达标排放。
1涂装VOC废气的来源及组分说明
1.1涂装VOC废气的来源
汽车涂装生产过程中，根据工序不同，产生不同形式、不同浓度的VOC废气，日常产生VOC废气的主要涂装工序有：电泳后排风、喷漆室文丘里排风、烘干室排风、闪干排风、小修室排风等。
1.2涂装VOC废气的主要成分
目前国内汽车涂装最流行的涂装工艺3C1B水性漆工艺涂料体系中，水性色漆主要包含：聚氨酯树脂（8%）、氨基树脂（10%）、聚酯树脂（8%）、醇类/醇醚类溶剂（19%）等，2K清漆的主要组分包含：丙烯酸树脂（40%）、聚氨酯树脂（30%）、酯类溶剂（17%）等。
1.3涂装VOC的检测及排口控制要求
涂料VOC经过喷漆、烘干等工序后，普遍按照非甲烷总烃（指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物的总称，其中主要是C2～C8）的形式进行处理后达标排放。目前国家及省市环保法规也通常以检测非甲烷总烃进行排放控制。以长三角、珠三角、京津冀等地方环保标准较为严格，目前江苏省执行30mg/m3的非甲烷总烃排放标准，并要求增加VOC在线仪器实时检测VOC的排放数据，实现远程监控。目前汽车涂装车间喷漆大烟囱、烘干RTO烟囱、涂装小修排口等一般均要求增加在线仪器，如出现超标情况，根据地方环保法规要求，需提供超标问题分析并及时解决。
在涂装新项目建设环评申请及新车型环评过程中，涂装车间VOC排口应尽可能合并、缩减或整合。目前国内涂装VOC排口整合的典型案例有：电泳排口、UF排口不再单独设置排口，引入大烟囱高空排放；涂胶强冷排口采用内循环，以减少VOC/异味排出；调漆间、涂装小修和总装小修排口增加活性炭过滤后再进行排放等。
2、VOC环保设施的配置说明和工艺原理
汽车涂装各工序产生的VOC废气，因不同来源采用不同的处理方法，见表1。涂装VOC废气处理设施最复杂、最重要的为沸石转轮和RTO，其配置情况和工艺原理决定了涂装VOC废气的达标排放情况。
2.1沸石转轮
2.1.1沸石转轮的成分和说明
转轮由蜂窝状陶瓷纤维膜片和疏水性沸石组成，其中沸石是一种矿石，主要成分为硅铝酸盐。沸石晶格内部为架状结构，作为环保新材料具有很大的内表面积，能产生较大的扩散力，而且内部有大小均一的孔穴和通道，各通道相连，并与外界沟通，因而具备独特的吸附能力。
2.1.2沸石转轮的工艺使用说明
沸石转轮的工艺原理就是把低浓度、大风量的废气经过吸附、浓缩、脱附3个连续的工艺过程，把浓缩后的废气引入RTO进行焚烧，有机废气分解为CO2和H2O，最终排入大烟囱。“沸石转轮+RTO”组合的废气处理效率一般可达到95%~98%。目前国内汽车涂装行业使用的沸石转轮分为进口沸石（如美国蒙特、日本西部技研等）和国产沸石，跟踪近几年国内使用转轮的情况，正常使用和良好保养的条件下，转轮的使用寿命在5～6年，之后处理效率下降很快，需要更换转轮。
2.2蓄热式RTO设备原理及使用说明
RTO一般分为常规蓄热式（两室或三室）RTO和旋转式RTO，蓄热式RTO的工艺原理就是把烘干废气通过蓄热、燃烧、放热等连续的过程，在燃烧室通过800℃高温焚烧，最后净化成CO2和H2O，高空烟囱达标排放。随着RTO阀门技术的升级，目前多采用推拉阀或菌型阀结构，阀门密封性良好，RTO正常工作时其废气处理效率可达到99%。
2.3VOC废气在线仪器
VOC废气在线监测系统采用在线气相色谱-氢离子火焰法（GC-FID）原理，利用色谱技术对混合物进行分离，并对各组分进行定性及定量分析。氢离子
火焰检测器（FID）将分离后各成分的浓度转化成电讯号，系统将各个成分的检测结果以色谱图记录下来并根据各色谱峰的面积，最终计算出各VOC成分的含量。VOC在线监测系统为企业和环保管理部门提供准确有效的监测数据，并对企业稳定生产运行提供保障依据。
3、环保设施的常见问题和处理方法
在稳定可靠的环保设施条件下，一些省份还要求增加VOC在线仪器，实时监控环保设施的运行和在线数据情况，确保环保数据稳定达标排放。在环保设施运行监控过程中，对于环保设备的可靠性及故障率均提出了更高要求，以下重点介绍沸石转轮和RTO运行中的超标问题和解决方法。
3.1沸石转轮的效率衰减及超标
沸石转轮在处理喷漆漆雾过程中，沸石表面会黏附漆雾，经过频繁加热、冷却的工艺过程，沸石表面会被漆雾及颗粒物堵塞，造成转轮处理VOC效率下降。转轮表面的堵塞处理一般采用压缩空气气枪和毛刷协同清理，轻微堵塞情况下，建议每月清理1次；如果转轮表面颜色发黄，且沸石表面小孔已经不能透光，建议每周清理1次。另外，转轮前道的过滤袋也会随着压差增大，漆雾增多，带来转轮入口浓度增加。为了防止漆雾在过滤袋边缘泄漏，建议在每块过滤袋框架处，采用3M胶带粘贴，堵住边框缝隙，堵缝胶带建议每周更换。
3.2RTO设备积碳/堵塞及超标
RTO设备在日常运行中，最常见的问题为：蓄热体积碳/堵塞、阀门变形泄漏、密封条脱落等造成在线超标。根据鱼骨图分析，主要由以下原因造成RTO超标，见图1。
在所有引起RTO超标的因素中，由RTO蓄热体积碳（堵塞）带来的超标最复杂也最重要。积碳形成过程包含脱氢、脱氧、热解、焦化、碳化，最终产物通常为低分子挥发物、焦油、焦碳化合物等。该过程根据不同成分，反应温度为100～1000℃，油漆车间烘干室废气所含成分均为易挥发有机物，受热后化学稳定性较差，燃烧分解温度较低，炉膛积碳在200～250℃之间易生成，因此积碳多发于蓄热体底层的低温区。经红外光谱仪化验分析，积碳的主要成分为硅酸盐、磷酸盐等无机物，是碳化物和陶瓷的结合体。为了解决RTO蓄热体堵塞问题，对蓄热体结构进行了优化，优化后的蓄热体结构见图2。
RTO底部挂蓝由单层改为双层，使积碳形成于挂蓝内，定期清理挂蓝，既保护了上部的蓄热体不被堵塞，便于清理挂蓝，又保证了RTO的环保达标排放。
4、结语
随着国家及地方关于汽车制造业涂装环保新法规的颁布实施，各地区汽车涂装行业均按照环保法规要求采用环保型工艺和涂料（薄膜前处理、水性漆3C1B工艺、水性LASD、2K清漆等）、新/改建环保设施（增加转轮、RTO、活性炭设施等）、上马节能降耗措施（新增循环风空调、干式喷房、余热回收）等行动方案，真正做到了环保型汽车涂装工艺。
文章发表于《现代涂料与涂装》
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