揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是光化學(xué)污染的重要前體物之一，與細(xì)顆粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的產(chǎn)生都有著密切的聯(lián)系，是影響北京市大氣環(huán)境質(zhì)量的重要因素之一。據(jù)統(tǒng)計，全市VOCs各類源中，溶劑使用源排放貢獻(xiàn)比率，而表面涂裝是溶劑使用的重點內(nèi)容之一。當(dāng)前，汽車制造業(yè)是北京市的支柱型產(chǎn)業(yè)之一，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)十分顯著，同時汽車涂裝VOCs排放量較大，應(yīng)作為VOCs減排的重點領(lǐng)域。因此，本文充分挖掘環(huán)境影響評價文件庫數(shù)據(jù)，首先分析總結(jié)了全市汽車制造行業(yè)的規(guī)模和布局情況，其次對汽車涂裝VOCs治理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，最后從涂裝工序的各個環(huán)節(jié)識別VOCs減排重點，測算減排潛力，為加強(qiáng)汽車制造業(yè)VOCs污染控制提供支持。
01
北京市汽車行業(yè)發(fā)展概況
1.1 產(chǎn)值占比
汽車制造業(yè)對北京市國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)顯著，分析1985—2018年汽車制造業(yè)產(chǎn)值占全市工業(yè)總產(chǎn)值比例的變化趨勢(見圖1)，可以看出汽車制造業(yè)產(chǎn)值占比由1985年的4.78%增長到2016年的26.38%，2018年有所回落，占比為20.81%，呈現(xiàn)波浪式的增長趨勢，其在工業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位顯著提高，充分顯示出汽車制造業(yè)對全市經(jīng)濟(jì)增長的重要作用。此外，按照《北京城市總體規(guī)劃(2016年—2035年)》的總體部署，新能源智能汽車是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點領(lǐng)域，致力于打造“北京創(chuàng)造”品牌。由此可見，汽車制造業(yè)在今后一定時期內(nèi)仍然是北京市重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。
1.2 產(chǎn)能分布
統(tǒng)計分析所有汽車制造項目的環(huán)境影響評價報告可知，北京現(xiàn)有汽車產(chǎn)品類型為乘用車、客車和貨車，汽車產(chǎn)能約為230萬輛/a，主要品牌有奔馳、現(xiàn)代、北汽、福田、長安，其中乘用車產(chǎn)能約200萬輛/a。一般可根據(jù)產(chǎn)品附加值，將乘用車分為乘用車和普通乘用車，其中北京奔馳汽車屬于乘用車，產(chǎn)能約67萬輛/a，其他品牌屬于普通乘用車，產(chǎn)能約133萬輛/a。
02
汽車涂裝VOCs污染治理現(xiàn)狀
2.1 涂裝生產(chǎn)工藝
汽車涂裝是為了美化車身、提高車的商品價值和使用時間。乘用車車身涂裝工序的基本流程為“四層涂四次烘”，用字母C代表每層的涂裝噴漆，用字母B代表每次的烘干，“4C4B”是傳統(tǒng)的涂裝工藝。隨著涂料制造及涂裝技術(shù)的不斷改進(jìn)，可通過環(huán)保涂料取代和縮短涂裝工序環(huán)節(jié)，從生產(chǎn)工藝前端控制和減少VOCs的產(chǎn)生量。目前，北京乘用車制造企業(yè)除罩光漆外已基本完成水性漆改造，大多數(shù)汽車生產(chǎn)企業(yè)的涂裝線取消了色漆后的烘干段，采用水性緊湊型“4C3B”工藝或免中涂的水性“3C2B”工藝，見圖2。
2.2 涂裝VOCs治理措施
在涂裝工序各環(huán)節(jié)的廢氣排放中，烘干環(huán)節(jié)排放廢氣中VOCs濃度較高，但都能夠?qū)崿F(xiàn)收集焚燒處理。噴涂環(huán)節(jié)排放廢氣的特點是風(fēng)量大、VOCs濃度低、不易處理。目前，對于溶劑型罩光漆噴涂環(huán)節(jié)的廢氣，多采取“轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+焚燒”工藝進(jìn)行處理。水性漆噴涂環(huán)節(jié)的廢氣處理方式不*一致，乘用車采取“干式除漆霧(循環(huán)風(fēng))+轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+焚燒”工藝進(jìn)行處理，噴涂車間80%以上排風(fēng)可實現(xiàn)循環(huán)，既可節(jié)能，又可提高廢氣中VOCs濃度，從而實現(xiàn)濃縮廢氣焚燒處理，去除廢氣中VOCs;普通乘用車水性漆基本不進(jìn)行處理，收集后直接高空排放。
03涂裝工藝減排潛力分析
選取乘用車和普通乘用車兩類典型項目，對涂裝工藝各個環(huán)節(jié)的VOCs產(chǎn)生、處理與排放情況進(jìn)行全過程核算，量化分析單車生產(chǎn)過程VOCs去向的分布情況，分析不同治理措施的減排效果，找出具備減排潛力的主要環(huán)節(jié)。
3.1 VOCs排放水平對比分析
基于2006年以來所有乘用車項目的環(huán)評文件，采取物料衡算法測算乘用車和普通乘用車單車VOCs的排放量及涂裝各環(huán)節(jié)VOCs去除量，從而識別兩類乘用車的污染防治措施與排放量的關(guān)聯(lián)性(見表1)。由表1可知，乘用車單車VOCs平均排放量為0.49kg/輛，普通乘用車單車VOCs平均排放量為1.06kg/輛，后者的平均排放量是前者的2.16倍，顯著高于前者。分析原因，一方面，普通乘用車采用的涂料品質(zhì)相對較差，單車VOCs產(chǎn)生量為3.56kg/輛，是乘用車的1.44倍;另一方面，普通乘用車缺少對水性漆噴涂環(huán)節(jié)廢氣的治理措施，涂裝工序VOCs總體去除率相對偏低。因此，水性漆噴涂工序是VOCs減排的重點環(huán)節(jié)。
3.2 VOCs減排潛力測算
參照乘用車水性漆噴涂環(huán)節(jié)VOCs去除效果，進(jìn)一步分析普通乘用車水性漆噴涂環(huán)節(jié)的VOCs減排潛力。基于2006年以來所有普通乘用車項目環(huán)評文件中數(shù)據(jù)分析可知，普通乘用車水性漆噴涂環(huán)節(jié)平均VOCs產(chǎn)生量為0.53kg/輛，該環(huán)節(jié)VOCs平均去除效率約為80%。假設(shè)普通乘用車生產(chǎn)采用乘用車相同的治理措施，則預(yù)計可去除VOCs約0.42kg/輛，即普通乘用車涂裝工序整體VOCs排放量可在現(xiàn)狀排放水平的基礎(chǔ)上減少39.62%。如按照全市普通乘用車133萬輛/a的產(chǎn)能核算，共計減排VOCs約558.6t/a。
但在實現(xiàn)VOCs減排的同時，也會增加車企的治理成本。對設(shè)備改造成本和相應(yīng)的停產(chǎn)周期進(jìn)行了初步調(diào)查，一條15萬輛/a的噴涂生產(chǎn)線由濕式除漆霧工藝改造為干式除漆霧工藝，同時配套建設(shè)“轉(zhuǎn)輪吸附+焚燒”的后續(xù)處理裝置，需要增加約1.5億元以上的投資，且需要停產(chǎn)約一年的時間。因此，一方面，對于普通乘用車生產(chǎn)企業(yè)會形成一定的成本壓力;另一方面，技術(shù)改造會導(dǎo)致企業(yè)階段性停產(chǎn)，對生產(chǎn)組織會帶來較大影響，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。
04結(jié)語
汽車制造業(yè)是北京市的重要支柱型產(chǎn)業(yè)之一，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)顯著，并在未來一定時期仍然是重點鼓勵發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。從VOCs單車排放量來看，普通乘用車排放量是乘用車的2.16倍，因此將普通乘用車作為進(jìn)一步挖掘VOCs減排潛力的重點領(lǐng)域較為合理。從VOCs減排潛力分析結(jié)果來看，普通乘用車水性漆噴涂環(huán)節(jié)具有較大的VOCs減排潛力，通過將濕式除漆霧改造為干式除漆霧，同時配套安裝“轉(zhuǎn)輪吸附+焚燒”后續(xù)處理裝置，加強(qiáng)漆霧收集和VOCs治理，初步測算在現(xiàn)狀排放量的基礎(chǔ)上減少39.62%。另外，本文分析研究的數(shù)據(jù)來源僅為環(huán)境影響評價文件，后續(xù)可通過開展系統(tǒng)性監(jiān)測獲得一手資料，再結(jié)合各生產(chǎn)企業(yè)的涂料品質(zhì)、設(shè)備自動化水平，對涂裝各環(huán)節(jié)VOCs產(chǎn)排系數(shù)開展更系統(tǒng)的研究。
