揮發(fā)性有機物(VOCs)是光化學污染的重要前體物之一，與細顆粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的產生都有著密切的聯系，是影響北京市大氣環(huán)境質量的重要因素之一。據統(tǒng)計，全市VOCs各類源中，溶劑使用源排放貢獻比率，而表面涂裝是溶劑使用的重點內容之一。當前，汽車制造業(yè)是北京市的支柱型產業(yè)之一，對國民經濟發(fā)展的貢獻十分顯著，同時汽車涂裝VOCs排放量較大，應作為VOCs減排的重點領域。因此，本文充分挖掘環(huán)境影響評價文件庫數據，首先分析總結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治理現狀進行分析，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 產值占比
汽車制造業(yè)對北京市國民經濟發(fā)展的貢獻顯著，分析1985—2018年汽車制造業(yè)產值占全市工業(yè)總產值比例的變化趨勢(見圖1)，可以看出汽車制造業(yè)產值占比由1985年的4.78%增長到2016年的26.38%，2018年有所回落，占比為20.81%，呈現波浪式的增長趨勢，其在工業(yè)結構中的地位顯著提高，充分顯示出汽車制造業(yè)對全市經濟增長的重要作用。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業(yè)發(fā)展的重點領域，致力于打造“北京創(chuàng)造”品牌。由此可見，汽車制造業(yè)在今后一定時期內仍然是北京市重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)之一。
1.2 產能分布
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，北京現有汽車產品類型為乘用車、客車和貨車，汽車產能約為230萬輛/a，主要品牌有奔馳、現代、北汽、福田、長安，其中乘用車產能約200萬輛/a。一般可根據產品附加值，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，產能約67萬輛/a，其他品牌屬于普通乘用車，產能約133萬輛/a。
02
汽車涂裝VOCs污染治理現狀
2.1 涂裝生產工藝
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的不斷改進，可通過環(huán)保涂料取代和縮短涂裝工序環(huán)節(jié)，從生產工藝前端控制和減少VOCs的產生量。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，大多數汽車生產企業(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，但都能夠實現收集焚燒處理。噴涂環(huán)節(jié)排放廢氣的特點是風量大、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“轉輪吸附濃縮+焚燒”工藝進行處理。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)+轉輪吸附濃縮+焚燒”工藝進行處理，噴涂車間80%以上排風可實現循環(huán)，既可節(jié)能，又可提高廢氣中VOCs濃度，從而實現濃縮廢氣焚燒處理，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產生、處理與排放情況進行全過程核算，量化分析單車生產過程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聯性(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相對較差，單車VOCs產生量為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，進一步分析普通乘用車水性漆噴涂環(huán)節(jié)的VOCs減排潛力?；?006年以來所有普通乘用車項目環(huán)評文件中數據分析可知，普通乘用車水性漆噴涂環(huán)節(jié)平均VOCs產生量為0.53kg/輛，該環(huán)節(jié)VOCs平均去除效率約為80%。假設普通乘用車生產采用乘用車相同的治理措施，則預計可去除VOCs約0.42kg/輛，即普通乘用車涂裝工序整體VOCs排放量可在現狀排放水平的基礎上減少39.62%。如按照全市普通乘用車133萬輛/a的產能核算，共計減排VOCs約558.6t/a。
但在實現VOCs減排的同時，也會增加車企的治理成本。對設備改造成本和相應的停產周期進行了初步調查，一條15萬輛/a的噴涂生產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“轉輪吸附+焚燒”的后續(xù)處理裝置，需要增加約1.5億元以上的投資，且需要停產約一年的時間。因此，一方面，對于普通乘用車生產企業(yè)會形成一定的成本壓力;另一方面，技術改造會導致企業(yè)階段性停產，對生產組織會帶來較大影響，造成企業(yè)經濟損失。
04結語
汽車制造業(yè)是北京市的重要支柱型產業(yè)之一，對國民經濟發(fā)展貢獻顯著，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一步挖掘VOCs減排潛力的重點領域較為合理。從VOCs減排潛力分析結果來看，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“轉輪吸附+焚燒”后續(xù)處理裝置，加強漆霧收集和VOCs治理，初步測算在現狀排放量的基礎上減少39.62%。另外，本文分析研究的數據來源僅為環(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，再結合各生產企業(yè)的涂料品質、設備自動化水平，對涂裝各環(huán)節(jié)VOCs產排系數開展更系統(tǒng)的研究。
