涂装车间VOC排放减少措施
文/华云
摘要：介绍了一种统计VOC排放的工具，在制造过程中通过对大数据库中的数据进行对比分析，研究了减少VOC排放的改善措施，通过案例展示，对减少VOC排放提供思路，同时也说明了应用统计大数据的重要性。
关键词：涂装；VOC；统计
0 引言
涂装车间能耗在汽车生产四大车间中占比为60%左右；同时，由于涂装车间所排出的VOC气体直接影响到环境清洁度，对涂装车间的VOC排放和控制已经得到重视。品质优先的原则下，合理调整工艺、材料以及通过生产排程的优化，不仅能够降低原材料的使用量，同时能够节约能耗、减少VOC的排放。在这个过程中，基础数据是关键。本文介绍了一种关于VOC数据统计的方法，逐步对涂装过程进行分析，对典型案例进行展示。
1 典型工艺流程及VOC排放工位
伴随着涂料的发展，乘用车整车厂涂装工艺进入了一个高速发展的时代，典型工艺有传统溶剂3C2B工艺、水性3C2B、高固溶剂3C1B以及B1B2等工艺，以上典型的涂装工艺流程基本上都是由电泳、涂胶、中涂、面涂以及烘烤等工艺的不同组合来达成，5种典型工艺的现状见表1所列。
表1 典型工艺流程及VOC 排放工位
2 VOC大数据库的建立
由表1我们可以大概地掌握整个涂装车间产生VOC的工位。如何对VOC总排放以及各工位的排放进行统计收集，这就需要建立一个VOC大数据库，即在生产过程中，对各工位的材料消耗以及生产车辆数进行数据采集，然后结合材料特点，对各工位的VOC量进行确定，每月对这些基础数据进行收集、计算，形成大数据库。然后对这些数据进行各种对比、分析，在掌握车间VOC排放的现状的同时进行改善点的识别，采取措施，达到减少VOC排放的目的。
2.1 基础数据的采集与计算
针对水性涂料和溶剂型涂料的特点，对各工位的VOC理论排放值进行研究，形成基础表，见表2~3（注：本文中所有的数字不代表实际数据，只为案例示例所需）。
表2 溶剂型3C2工艺VOC 排放计算
表3 水性3C2B工艺VOC排放计算
2.2 大数据库的建立
然后，收集当月喷漆处理面积，将各工序按单位面积VOC排放计算，即将表2~3各工位VOC排放理论计算表按月统计到表4中，同时在EXCEL表格中设计公式，自动形成柱状图（见图1）。同时在柱状图上将当月所实施的VOC降低举措进行标注，这样形成一个原始的数据库。
表4 XX车间VOC排放推移表
图1 比车间VOC排放柱状图
尤其对于有各种不同涂装工艺并存的公司来说，这个表格的用途极其广泛，不仅可以在本车间内进行每月不同工位之间的对比，而且在不同工艺之间进行同类工位对比以及类似材料的对比等，通过对数据的分析，发现异常以及改善的机会。
3 VOC减少机会识别及改善措施实施
从XX车间VOC排放推移表可以看出，传统溶剂型3C2B工艺的VOC排放量最高，对于已建项目，要从日常改善着手进行研究。
3.1 工艺的改变，减少VOC 排放
对产品的颜色流行趋势进行分析可以发现，黑色和白色占比达到50%以上。而此两种颜色可以实现免中涂工艺，所以在传统的3C2B工艺上，将中涂烘干室调整为密封胶烘干室，然后将色漆第一遍喷涂颜色进行调整，添加抗紫外线剂等措施，是可以实现免中涂工艺的。当然，这些措施需要生产排程的统一调配，即通过生产制造的集中统一安排黑色和白色漆来达到。
同理，在B1B2工艺线体，也可以针对此两种颜色，做到色漆一次喷涂，以减少VOC 的排放。
3.2 供货模式的变化减少VOC排放
传统的供货模式是生产厂按涂料消耗量给供应商付款，这种模式下，供应商希望材料消耗高；而生产厂则希望消耗低，二者的利益相违背，因此达不到成本降低，VOC排放减少的目的。而CPU供货的模式是主机厂按被认可发往总装的车辆数付款，在涂装车间使用多少公斤涂料则是供应商的事情。所以供应商追求单台消耗低，主机厂追求的成本低和VOC排放低，二者目标一致，旨在如何减少浪费，双方的利益来自于节省的部分。CPU模式的成功是通过材料供应商和主机厂共同努力，全面投入去优化材料及工艺以达到减少废物、成本以及VOC排放的目标。
3.3 集中喷涂同色面漆，减少换色清洗溶剂量
集中喷涂同种色漆，可以快速有效降低VOC排放。在进入面漆前进行颜色编组，同色面漆集中喷涂，减少换色清洗，从而减少换色溶剂的使用量。机器人同一颜色连续喷涂的最大台数为50台，如按照每35台清洗1次对产品进行排序，优化后与优化前换色情况结果见表5。
表5 换色次数对比
3.4 对工艺和设备进行优化，提高涂着效率，减少VOC排放
减少过喷量的有效措施是机器人静电喷涂代替人工空气喷涂，另外根据整车的内外饰件部位，对内板喷涂的区域以及厚度进行合理规划，对于A级轿车来说，结合最近的免中涂工艺，内表面可以取消中涂；机舱、机盖内表面、后门框以及后背门内表面都可以取消清漆喷涂。这样在满足功能的前提下也减少了VOC排放。
3.5 VOC末端排放。
降低排放量一般采用直接燃烧法，触媒燃烧或吸附法，针对涂装车间VOC排放特点，排气量大，浓度低，推荐采用沸石转轮加蓄热燃烧法处理。通过这种处理，可以将传统3C2B工艺VOC排放量从25g/m2降低至10 g/m2左右。
4 结语
综上所述，在进行VOC排放改善的过程中，要利用科学的手段结合大数据信息，对VOC排放的数据从工位做起，进行收集、整理、分析，发现异常点和改善点，减少VOC排放。因此，需要综合涂装工艺、材料和设备厂家以及生产管理，通过技术的进步，如通过干式喷漆室来加大喷漆室循环风的回用量以减少污染物的排放等措施，最终实现排放最少或无排放，从而达到保护环境的目的。
