广州本田汽车涂装工艺解析：VOCs治理与环保生产实践

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文章导读

introduction

汽车生产过程包含涂装工艺，涂装的作用是让车身变得美观。漆面需要具备光泽、鲜艳以及质感等具有美感的功能，而这些功能在决定汽车的商品价值方面起着重要的作用。

背景

广州本田汽车有限公司，也就是通常所说的广州本田，是由广州汽车集团公司与本田技研工业株式会社按照 50:50 的股比进行出资组建的。它在 1998 年 7 月 1 日这一天正式挂牌成立。

广州本田具备黄埔工厂和增城工厂这两个厂区，其占地面积超过 160 万平方米。它拥有研究开发中心，还有排放实验室等技术研发部门。同时，它具备冲压、焊装、涂装、总装、整车检测等生产车间。此外，还有物流配送中心、专用铁路发送中心、综合培训中心以及商务中心等配套设施。两厂的最大产能是 48 万辆/年。目前，黄埔工厂的产能已达到满负荷状态，为 24 万辆/年。增城工厂仍处在磨合生产阶段，负荷是 6 万辆/年。生产的轿车包含雅阁（Accord）、奥德赛（Odyssey）、飞度和思迪（City）这四个系列，共有 21 种车型。到 2008 年 12 月的时候，广州本田已经累计生产和销售的汽车超过了 150 万辆。它是我国第五家在生产和销售方面累计超过 150 万辆乘用车的企业。

广州本田的整车生产涵盖了冲压、焊装、涂装、总装、检验等工段。其中，冲压工段的主要工作是对钢材进行冲压操作，以此来制造汽车车身的外壳构件。

焊装科的主要职责是生产车身总成以及主要大件总成。涂装工段包含底漆、中涂、面涂这三个阶段，通过前处理、磷化、喷涂、喷漆等工艺来对车身进行表面处理，其主要目的在于提升车身的防护性与装饰性，增强车身的防腐蚀能力，使车身外观得以改善。总装工段主要承担轿车的部件预装等工作；检验工段主要承担轿车的分装合成等工作。车身内饰工作由总装工段承担，底盘装配工作由总装工段承担，整车总装工作由总装工段承担，调整工作由总装工段承担，检测工作由总装工段承担，返修工作由总装工段承担，精饰工作由总装工段承担，发送工作也由总装工段承担。整车工艺过程会产生环境污染，其中包括废水、废气、废溶剂、废渣以及噪音（如图一所示）。

广州本田将成为“社会期待存在的企业”作为经营理念，把“安全、环保、节能”当作目标。针对各个污染环节，它通过引进先进的生产设备，进行节能改造，完善资源再生系统，以此来达到节能、减排、增效的目的。具体措施有：

厂内的废水经过处理后进行回用。增城工厂在国内汽车行业中处于领先地位，它成为了第一个实现生活污水和生产废水零排放的工厂。黄埔工厂目前的废水回用率达到了 60%。并且水污染物的排放总量在逐年下降。

焊接工段采用了整体空气净化技术，并且加大了空气置换的力度，同时也提高了除尘的效果，这样就解决了悬浮颗粒物对车间环境所产生的影响问题。

在新车测试工序使用尾气收集装置，没有像国内多数企业那样将试车尾气直接排放，从而改善了生产车间的空气质量。

增城工厂在涂装工段使用水溶性材料，这样使得挥发性有机物的产生量降低到了 20 克/平方米，并且达到了国际先进水平。

通过提高资源的利用效率，来削减固体废弃物的产生。例如，可以在生产线内实现 PP 废料的再利用，把固体 PP 废料的产生率控制在 4%以下；另外，还可以将塑料废料和金属废料交给塑料、五金生产加工企业，让这些废料作为桶、瓢等器具的生产原料，以此构建资源综合利用的产业链。

合理调整设备布置，并且采取隔音、消音、减震措施，这样就能使噪音污染达到国家规定的厂界噪音标准。

广州本田形成了独特的“广本环保模式”。

问题的提出

在汽车涂装工艺里，要烘干喷涂在车身上的油漆，就得利用较高的温度来进行烘烤。烘烤这个过程是在密闭的烘房中进行的，并且烘房的温度被控制在 140 到 160℃之间。在烘烤的时候，一方面需要补入新鲜的外气，让烘房内的气体能够流动起来，从而促进热能的有效利用；另一方面，为了达到风量的平衡，烘房必须向外排出一部分气体（见图 2）。

烘烤过程会产生 VOCs（挥发性有机化合物）。直接排放这些 VOCs 会造成大气污染。同时，废气中的余热也无法得到有效利用。广州本田提出了“RTO 炉处理涂装有机废气及余热回收”的循环经济工艺推进模式，以此达到 VOCs 减排和热能回收的目的。

工艺设计思路及说明

烘房会产生有机废气，需要对其进行高温处理。将烘房废气从排气口导入 RTO 炉（蓄热式高温燃烧炉），就能实现对烘房废气的高温处理后再排放的目的（见图 3）。

RTO 炉内部能达到 800℃的高温。通过对废气量进行衡算，并且设置合理的废气停留时间，就能够将有机废气有效去除。RTO 炉的启动和维持都使用 LPG（液化石油气）。炉内有蓄热陶瓷，能够把 VOC 燃烧过程产生的热能储存起来，从而降低 LPG 的消耗。如果炉内温度达不到目标温度（800℃），系统就会自动启用 LPG 燃烧系统。

对 RTO 炉气体的进出口以及炉内的温度进行测试，测试结果如图 4 所示。经测量，气体入口（A 点）的气温是 137℃，炉内（B 点）的气温为 794℃，气体出口（C 点）的气温仍约为 229℃。所以，这部分热能还可以增设换热器来进行回收利用。

RTO 炉的外排烟气温度较高，所以可以进行烟气余热回收。为此，在 RTO 炉系统中增设了蓄热式高温燃烧炉换热器。通过该换热器，RTO 炉排出的烟气与待进入烘房的新鲜外气进行热交换，从而降低了烘房的能耗（见图 4）。增设换热器后，测得 D 点温度为 30℃，E 点温度为 110℃，F 点温度为 90℃。这样就使得 RTO 出口（C 点）外排的烟气温度，经过热交换回用后，从 229℃下降到了 90℃（F 点）。

绩效分析

该工艺改造总共需要投资 162 万元，其中广州市环保局给予了 40 万元的补助。通过这项改造，每年能够产生约 85 万元的直接经济效益，而投资回报期为 27 个月。

“RTO 炉处理涂装有机废气并进行余热回收”的模式，构建了这样一个热能系统内部循环：烘房（产生有机废气）——RTO 炉（利用热能）——烘房。借助 RTO 炉及换热器的作用，导致加热设备的 LPG 用量降低了 7%。

该工艺模式能够有效处理烘房产生的有机废气，把废气中 VOCs 的化学能转化成热能，并且在系统内进行回用，这样就减少了向外排放的大气污染物，同时也减轻了环境热污染。通过采用 RTO 和换热器系统，每年可以节省 100 吨 LPG，间接减少约 300 吨 CO2 的排放。该循环经济模式如图 5 所示。

点评

是一种值得大力推广的循环经济模式。该模式对于建材行业开展循环经济实践具有参考意义。