喷涂企业VOC产生和排放源强估算方法

文章发表于：《环境影响评价》2017年1月刊

论文作者：高翔宇 何艳丽 来庆云 谭大鹏

作者单位：浙江仁欣环科院有限责任公司

原标题：“喷涂企业VOC产生和排放源强估算方法探讨”

文章导读

     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 VOC 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。

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 VOC 和稀释剂溶剂的 VOC 共同贡献。具 体计算公示如下：

Q =Qx  + Qy + Qz   （1）

Qx  = Gx •nx            （2）

Qy  = Gy •ny           （3）

Qz = Gz•nz              （4）

式中，Qx、Qy、Qz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；Gx 、Gy 、Gz  分别为油漆用量、稀释剂用量和固化剂用量； nx 、ny 、nz 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：

Qw = Gx •nm •( 1 － η)      （5）

式中，nm 为涂料中成膜物所占百分比； η 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。

1.2  方法2  物料衡算法

对于喷涂工艺进行分析（不考虑未喷上工件的VOC），进料（设VOC总量为G） 经过喷涂后，有部分 VOC 附着于工件表面，一部分 VOC 挥发成为喷涂废 气，设喷涂过程挥发率为 η1 ，附着于工件表面的 VOC 经过烘干，其中一部分成为烘干废气，设烘干过程挥发率为η2 ，另外一部分附于产品，则喷涂工 艺产生的 VOC 为( G － G•η1 ) •η2 + G•η2 。由上式 可以看出 VOC 的源强取决于喷涂和烘干时油漆的挥 发性。但该方法的估算需要了解喷涂工艺，具体问题具体分析。

1.3   方法3   排污系数法

G =M1  × A1 + M2  × A2  + … + Mi × Ai      （6）

式中，G 为 VOC 产生源强，t / a； M1 、M2 、Mi 为 i 工 序原辅料的消耗，t / a； A1 、A2 、Ai 为 i 工序该原辅料的 排污系数。

1. 4   VOC 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。计算公式如下：

G排 = G产 × η1 × ( 1 － η2 )     （7）

式中，G排 为 VOC 排放源强，t / a; G产 为 VOC 产生源 强，t / a; η1 为 VOC 收集效率，% ；η2 为 VOC 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voc排放源强估算。 

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。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% 。

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。

 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。 

分析讨论：

( 1) 方法 1。该方法在估算时无须了解明确的工 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，需要了解喷涂 工艺，针对涂料的挥发性进行估算。本文章将喷涂工 艺分为喷涂工序和烘干工 序。 喷涂工序会有部分 VOC 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。

(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。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。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排放量主要取决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，浙江省出台了《浙江省涂装行业挥发性有机物整治规范》。规范中规定了“双九十”。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。

注：本文有删减，谨代表作者观点，版权归原创作者。

本期编辑：环环

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