來源:《現(xiàn)代涂料與涂裝》 作者:王卉 渠毅
摘要：總結(jié)了不同國家地區(qū)對VOCs的定義及理解,介紹了國內(nèi)涂料行業(yè)在汽車原廠、汽車修補(bǔ)、家具制造、工程機(jī)械、船舶制造等應(yīng)用領(lǐng)域的VOCs排放現(xiàn)狀及相關(guān)政策法規(guī),并對可行性減排方案進(jìn)行了分析,同時就國內(nèi)相關(guān)政策法規(guī)中相關(guān)VOCs的限量與其他國家進(jìn)行了對比,提出了涂料行業(yè)VOCs控制未來發(fā)展方向.
引言
21世紀(jì)以來，中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，2011年正式超過日本成為全球GDP第二高的國家，中國創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)奇跡讓世界驚嘆。但是在光環(huán)背后還是有諸多隱憂，其中以環(huán)境問題較為嚴(yán)重。針對環(huán)境問題，我國加強(qiáng)了對各行各業(yè)環(huán)境污染的監(jiān)督和控制力度，并且制定和推行了一系列相關(guān)的政策法規(guī)作為堅實的理論依據(jù)與法律保障。對于我國工業(yè)發(fā)展的重要行業(yè)之一，涂料行業(yè)在不斷推動我國生產(chǎn)制造行業(yè)向前發(fā)展邁進(jìn)的同時，其龐大的污染量也一直成為國家的心病，希望本文的總結(jié)及對比分析能對國家進(jìn)一步制定相關(guān)政策起到積極作用。
1、VOCs定義
目前國內(nèi)對于VOCs的管理分為不同角度，從物理特性角度有蒸氣壓（0.01kPa）和沸點（250℃或260℃）2種表述方式，主要應(yīng)用于工業(yè)界，對VOC產(chǎn)品（如涂料、油墨等）進(jìn)行描述或測試。從環(huán)境保護(hù)角度有狹義（如光化學(xué)反應(yīng)性、健康毒性、臭味等）和廣義（全部氣態(tài)有機(jī)化合物）2種表述方式，主要應(yīng)用于環(huán)境界，VOCs作為污染物，反映它們的健康和環(huán)境效應(yīng)。從檢測方法角度有NMHC（HJ/T38—1999非甲烷總烴測量方法）和TVOC（GB/T18883—2002），側(cè)重可操作性，測量確定的有機(jī)化合物。
1.1美國VOCs定義
除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物或碳酸鹽、碳酸銨外，任何參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。定義附有7條補(bǔ)充條款，需要排除光化學(xué)反應(yīng)活性可忽略的有機(jī)化合物，如甲烷、乙烷、二氯甲烷、丙酮、四氯乙烯等52種（不斷更新中）。
1.2歐盟VOCs定義
在標(biāo)準(zhǔn)壓力101.3kPa下初沸點小于或等于250℃的全部有機(jī)化合物（2004/42/EC）。
1.3世衛(wèi)組織TVOC定義
熔點低于室溫而沸點在50~260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱（殺蟲劑除外）（WHO1989）。
2、現(xiàn)階段我國涂料行業(yè)的發(fā)展及VOCs情況
2016年1—6月，我國涂料制造規(guī)模以上型企業(yè)產(chǎn)量達(dá)841.49萬t，同比增長6.43%。與《涂料工業(yè)行業(yè)年度報告（2015版）》排名情況對比，前三位依然是：廣東省，產(chǎn)量146.91萬t，同比增長1.88%；江蘇省，產(chǎn)量109.79萬t，同比增長2.54%；上海市，產(chǎn)量91.68萬t，同比增長0.16%。而涂料行業(yè)在不斷蓬勃發(fā)展的同時，也帶來了巨大的VOCs排放量，當(dāng)前我國涂料行業(yè)中近六成為溶劑型涂料，而在生產(chǎn)過程中溶劑型涂料將會揮發(fā)大量的有毒物質(zhì)，在涂裝過程中一半以上的VOCs將會直接排放到大氣當(dāng)中。
3、涂料各應(yīng)用領(lǐng)域VOCs排放現(xiàn)狀、適用法規(guī)及減排可行性技術(shù)方案
3.1汽車原廠涂料
3.1.1汽車原廠涂料使用情況及VOCs治理現(xiàn)狀工業(yè)和信息化部2011年11月4日發(fā)布了《乘用車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》，要求乘用車生產(chǎn)企業(yè)符合清潔生產(chǎn)的要求，具有必要的環(huán)境保護(hù)和職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)備、設(shè)施。國務(wù)院2012年9月27日批復(fù)實施的《重點區(qū)域大氣污染“十二五”規(guī)劃》（環(huán)發(fā)[2012]130號）針對涂料及涂裝行業(yè)提出把VOCs污染控制作為建設(shè)項目環(huán)境影響評價的重要內(nèi)容，采取嚴(yán)格的污染控制措施：新建機(jī)動車制造涂裝項目，水性涂料等低VOCs含量涂料占總涂料使用量比例不低于80%，小型乘用車單位涂裝面積的VOCs排放量不高于35g/m2[2]。因此近幾年汽車原廠涂料的水性化及水性緊湊型工藝得到了大力發(fā)展，除罩光清漆外，底漆、中涂、色漆都可實現(xiàn)水性化。在涂裝工藝中，烘干部分大都采用RTO、TAR裝置或四元燃燒器，而涂裝部分則大部分直接排放，少部分企業(yè)采用濃縮轉(zhuǎn)輪加燃燒法收集處理。
3.1.2汽車原廠涂料VOCs相關(guān)法規(guī)其限值
汽車原廠涂料VOCs相關(guān)法規(guī)及限值見下圖。
3.1.3減排可行性技術(shù)方案
源頭控制與過程管理相結(jié)合，對新建汽車涂裝生產(chǎn)線，選擇高固含3C1B、水性3C1B、水性免中涂等具有達(dá)標(biāo)排放能力的涂裝工藝。已建汽車涂裝生產(chǎn)線實施改造升級，改造成高固含3C1B工藝是經(jīng)濟(jì)可行的方案，改造周期短，施工簡單，投資運行成本低，具有達(dá)標(biāo)排放的能力。提高噴涂自動化，增加機(jī)器人內(nèi)板噴涂以提高涂著效率。深化溶劑型涂料噴涂環(huán)節(jié)VOCs末端治理，建設(shè)溶劑回收系統(tǒng)，建立廢氣VOC處理系統(tǒng)。
3.2汽車修補(bǔ)涂料
3.2.1汽車修補(bǔ)涂料使用情況及VOCs治理現(xiàn)狀
雖然汽車修補(bǔ)涂料在整個涂料市場占比份額不大，但是由于汽車修補(bǔ)施工過程大部分為無組織排放，且其為民生工程，因此汽車修補(bǔ)行業(yè)產(chǎn)生的VOCs對環(huán)境的影響不容小覷。汽車修補(bǔ)涂料中色漆水性化比較成熟，中涂、底漆及清漆由于涂料技術(shù)及施工便捷性的影響依然以溶劑型為主。
3.2.2汽車修補(bǔ)涂料國內(nèi)外法規(guī)對比分析
主要地區(qū)汽車修補(bǔ)涂料VOCs法規(guī)限值見表2。
由于在不同的法規(guī)中對是否去除水來計算VOCs方法不一，造成有些法規(guī)限值相差較大。北京、深圳的地方標(biāo)準(zhǔn)中VOCs限值的規(guī)定在借鑒國外相關(guān)法規(guī)的同時，考慮了中國的國情并充分聽取了國內(nèi)企業(yè)的意見，這點值得提倡。后續(xù)希望對特殊涂料領(lǐng)域如亞光清漆、底盤涂料、瑕疵修復(fù)涂料完善相關(guān)法規(guī)。
3.2.3減排可行性技術(shù)方案
為了達(dá)到降低VOCs的目的，色漆可以實現(xiàn)水性化，中涂和清漆則可以通過改用高固含涂料來實現(xiàn)。高固含涂料的使用與溶劑型涂料相同，無需噴涂工藝上的改變，但是為了配合水性色漆的升級換代，需要對設(shè)備、施工工藝進(jìn)行調(diào)整。增加噴涂設(shè)備如帶氣壓表的水性漆專用噴槍和專用吹風(fēng)裝置，改善施工環(huán)境，對基材進(jìn)行前處理，嚴(yán)格調(diào)配比例，使用正確的調(diào)槍方法和靈活的噴涂手法。
3.3家具涂料
3.3.1家具涂料使用情況及VOCs治理現(xiàn)狀
國務(wù)院2012年9月27日批復(fù)實施的《重點區(qū)域大氣污染“十二五”規(guī)劃》（環(huán)發(fā)[2012]130號）中指出：家具等行業(yè)新建涂裝項目，水性涂料等低揮發(fā)性有機(jī)物含量涂料占總涂料使用量比例不低于50%，禁止生產(chǎn)、銷售、使用揮發(fā)性有機(jī)物含量超過700g/L的溶劑型木器家具涂料。
2014年3月31日國家環(huán)保部修訂了HJ/T201—2005《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》發(fā)布了對水性涂料新的環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品的技術(shù)要求HJ2537—2014《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》，這些都大大推動了家具涂料的轉(zhuǎn)型升級，各個涂料生產(chǎn)企業(yè)為了提高產(chǎn)品競爭力，對產(chǎn)品中VOCs及限制物質(zhì)又做了進(jìn)一步改進(jìn)以滿足客戶對于不同國家法規(guī)或綠色環(huán)保產(chǎn)品的要求。
同時也應(yīng)該看到，家具制造企業(yè)80%以上為小型企業(yè)，集中度低，涂裝工藝差異較大，僅有部分大中型家具企業(yè)采用水性涂料與收集后處理裝置，小型企業(yè)家具制造過程中的排放比較無序，缺乏監(jiān)管。
3.3.2家具涂料VOCs相關(guān)法規(guī)及其限值
家具涂料VOCs相關(guān)法規(guī)及限值見表3。
3.3.3減排可行性技術(shù)方案
對于平面板式木質(zhì)家具，推廣使用UV涂料、水性涂料等低VOCs含量的涂料，配套使用輥涂等高效涂裝技術(shù)。對于形狀不規(guī)則的木質(zhì)家具，可實施部分或全部水性化，溶劑型涂料應(yīng)密閉噴涂，配套建立有機(jī)廢氣收集及燃燒、吸附、吸收等末端處理裝置。
3.4工程機(jī)械涂料
3.4.1工程機(jī)械涂料使用情況及VOCs治理現(xiàn)狀
工程機(jī)械制造企業(yè)集中度高，以大型企業(yè)為主，但是目前普遍采用溶劑型涂料，且多數(shù)構(gòu)件形狀不統(tǒng)一，無法實現(xiàn)自動化涂裝。部分處于環(huán)保嚴(yán)格地區(qū)的企業(yè)實現(xiàn)有組織收集后處理，并試用高固含涂料。
3.4.2減排可行性技術(shù)方案
由于工程機(jī)械制造廠自動化程度較低，涂裝環(huán)節(jié)較汽車涂裝差，水性化不是非常適用，而升級使用高固含涂料從設(shè)備到施工工藝都不需要進(jìn)行大的改造，更適合工程機(jī)械涂裝行業(yè)。
3.5船舶制造涂料
3.5.1船舶制造涂料使用情況及VOCs治理現(xiàn)狀
船舶制造企業(yè)規(guī)模較大，涂裝VOCs排放集中度高，但是船舶涂料均為溶劑型涂料，分段涂裝所用涂料量占比較大，不同船舶分段數(shù)量與大小不同，船舶越小分段越少，單位噸位排放量越大。
3.5.2船舶制造涂料國內(nèi)法規(guī)要求
國內(nèi)船舶制造涂料VOCs相關(guān)法規(guī)及限值見表4所列。
3.5.3減排可行性技術(shù)方案
在鋼板預(yù)處理、車間底漆等生產(chǎn)工序，實施密閉式自動化噴涂，加裝有機(jī)廢氣收集系統(tǒng)和處理裝置，推廣使用水性無機(jī)富鋅車間底漆技術(shù)。在分段、整船涂裝等生產(chǎn)階段，大幅度提高船舶分段涂裝率，提高涂料的固含量，推廣使用高壓無氣噴涂、空氣輔助無氣噴涂等高涂著效率噴涂技術(shù)，分段涂裝工序力爭做到密閉作業(yè)，加裝有機(jī)廢氣收集系統(tǒng)和處理裝置。
4、結(jié)語
目前，國內(nèi)新發(fā)布的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)特點為：管控項目大幅增加，重點區(qū)域增設(shè)了特別排放限值，無組織排放受到極大重視。2016年7月8日，工信部財政部發(fā)布了《重點行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物消減行動計劃》，根據(jù)該計劃制定的目標(biāo)，到2018年工業(yè)行業(yè)VOCs排放量比2015年消減330萬t以上，低（無）VOCs的綠色涂料產(chǎn)品比例達(dá)到60%以上。在涂料行業(yè)的主要任務(wù)是原料替代工程，在涂裝領(lǐng)域?qū)嵤┥a(chǎn)過程封閉化、連續(xù)化、自動化技術(shù)改造，實施回收及綜合治理工程，真正做到“源頭控制，過程管理，末端治理”。
