汽車涂裝節(jié)能減排之初探.kdh

1、T ECHNOLOGY科技縱橫【摘要】本文根據(jù)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)的要求,進(jìn)行環(huán)境影響分析和環(huán)保技術(shù)論證,在深入分析的基礎(chǔ)上,提出汽車涂裝節(jié)約能源的改進(jìn)對策和汽車涂裝污染治理的改進(jìn)對策,貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,節(jié)約能源消耗,提高生產(chǎn)效率的目標(biāo),后者根據(jù)不同污染物分別提出污染防治對策,將對大氣環(huán)境、水環(huán)境等污染控制到最低程度,實(shí)現(xiàn)新型工業(yè)化的發(fā)展目標(biāo)。【關(guān)鍵詞】汽車涂裝節(jié)約能源污染治理1.引言汽車是現(xiàn)代化交通工具,其外表面的90%以上是涂裝面,涂裝質(zhì)量好壞是人們對汽車質(zhì)量的直觀評價(jià)。此外,涂裝可以起保護(hù)作用,汽車屬戶外用品,要求適應(yīng)寒冷、濕熱等氣候性條件,具有優(yōu)良的防腐蝕性、抗老化,延長使用壽命;涂裝

2、可以起裝飾作用,使其具有極好的光澤和鮮映性,給人以美的視覺感受;涂裝還具有調(diào)節(jié)熱、電等能量的傳導(dǎo)性、產(chǎn)生夜光等特種功能。從汽車誕生至今己有100多年的歷史,汽車涂裝由當(dāng)初作坊式涂裝發(fā)展到適應(yīng)于大量流水生產(chǎn)的典型的工業(yè)涂裝,經(jīng)歷了多次質(zhì)的變革。尤其在近20多年中,漆前磷化處理,陰極電泳涂底漆實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,涂裝前處理、中涂、面漆實(shí)現(xiàn)了靜電自動(dòng)噴涂。但是,目前我國汽車涂裝產(chǎn)生的高耗能、廢水、廢氣和廢渣等一系列的環(huán)境問題,不僅影響和制約著汽車工業(yè)的發(fā)展,而且對人類健康和自然環(huán)也形成嚴(yán)重的危害。如何科學(xué)合理地解決好汽車涂裝的環(huán)境問題,是我們面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)課題。2.汽車涂裝產(chǎn)生的環(huán)境問題汽車涂裝是汽車制造

3、過程的重要環(huán)節(jié),現(xiàn)代的汽車制造過程一般分為四大工藝環(huán)節(jié),它們分別是零件沖壓工藝、車身拼裝工藝、車身涂裝工藝和總成裝配工藝。而汽車涂裝則是一個(gè)化學(xué)與化工的結(jié)合過程,在這一過程中,一類化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過工藝化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成另一類化學(xué)物質(zhì)。因此,汽車涂裝的化學(xué)化工性質(zhì),決定了它是整個(gè)汽車制造工藝過程中與環(huán)境關(guān)系最為密切的工藝環(huán)節(jié)。研究汽車制造的環(huán)境問題,首先要研究汽車涂裝的環(huán)境問題,從資源利用和環(huán)境保護(hù)的角度來審視汽車涂裝過程,其對整個(gè)汽車制造過程的重要性可以歸納為以下幾點(diǎn):(1汽車涂裝過程涉及大量的原材料消耗。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,一個(gè)轎車涂裝生產(chǎn)線所消耗的直接原材料種類達(dá)近百種。汽車涂裝是整個(gè)汽車制造過程的資源

4、消耗大戶。(2汽車涂裝過程的水資源消耗量巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì),一個(gè)生產(chǎn)能力為500臺/天的轎車涂裝生產(chǎn)線每天直接用于生產(chǎn)消耗的工業(yè)自來水量為1500噸,去離子水為600噸,這還不包括間接用于加熱、冷卻循環(huán)等用途的介質(zhì)水。(3汽車涂裝過程能源動(dòng)力消耗量巨大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,單單是電力消耗,汽車涂裝過程就占到整個(gè)汽車制造過程的67%。并且涂裝過程涉及到的能源種類繁多,除電力外,還包括燃料(柴油、汽油、煤氣、天然氣、熱能(蒸汽、熱水、氣能(壓縮空氣等。(4汽車涂裝過程廢棄物產(chǎn)生和排放量大,且廢棄物種類多。包括有固體廢棄物、液體廢棄物、氣體廢棄物、廢熱能等。廢棄物處理不當(dāng),就會對空氣質(zhì)量、地下水水質(zhì)、土壤環(huán)境、

5、自然和農(nóng)作物環(huán)境等產(chǎn)生污染。(5汽車涂裝過程對人體健康影響較大。由于是化工過程,由于化學(xué)反應(yīng)不完全造成的殘余物和廢棄物都可能對生產(chǎn)人員身體健康產(chǎn)生影響,如油漆漆霧影響、廢熱散發(fā)引起高溫環(huán)境影響、噪聲影響等等。3.汽車涂裝節(jié)約能源的改進(jìn)對策鑒于能源成本在汽車涂裝成本中所占的高比例(33%,汽車涂裝能源環(huán)境成本的有效利用和持續(xù)改進(jìn),將會對降低汽車涂裝環(huán)境成本產(chǎn)生顯著影響。汽車涂裝過程能源環(huán)境成本的持續(xù)改進(jìn),可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:3.1汽車涂裝生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)和涂裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化汽車涂裝生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)規(guī)模和涂裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)規(guī)模的優(yōu)化調(diào)整,是提高汽車涂裝過程能源利用效率的重要途徑。首先,生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)規(guī)模與產(chǎn)品的

6、單位能耗有直接關(guān)系。一方面,規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致大型企業(yè)的能源消耗要優(yōu)于中小型企業(yè),當(dāng)生產(chǎn)量達(dá)到一定的規(guī)模時(shí),其各種消耗,包括能源消耗都是更加經(jīng)濟(jì)的。因此,汽車涂裝生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)規(guī)模越大,其能源成本會越低;另一方面,僅僅考慮擴(kuò)大生產(chǎn)線的規(guī)模是不夠的。在設(shè)備開工利用率低的情況下,單位涂裝車身所分?jǐn)偟哪芰肯氖欠浅４蟮?能源設(shè)備投資的分?jǐn)傄蚕鄳?yīng)較大,從而造成能源利用的浪費(fèi)。對涂裝生產(chǎn)線進(jìn)行柔性化設(shè)計(jì)是解決設(shè)備開工率不足的一個(gè)好的選擇。生產(chǎn)線的柔性化設(shè)計(jì)保證了生產(chǎn)線能同時(shí)滿足多種不同產(chǎn)品的生產(chǎn)要求,設(shè)備開工率不足的情況出現(xiàn)的概率會大大降低,這樣由于開工不足造成的能源浪費(fèi)就會被避免。對汽車涂裝生產(chǎn)線來說更是如此

7、,因?yàn)槠嚠a(chǎn)品通常都是單線生產(chǎn)的,這在市場熱銷的情況下是沒有問題的。但是汽車產(chǎn)品由于其開發(fā)周期通常較長(目前最先進(jìn)的開發(fā)周期為2年,市場變數(shù)往往很大,這樣帶來的風(fēng)險(xiǎn)大大增加,因此對汽車涂裝生產(chǎn)線進(jìn)行柔性化設(shè)計(jì)正成為汽車企業(yè)節(jié)約成本的優(yōu)先選擇。其次,為了實(shí)現(xiàn)汽車涂裝過程的低能源消耗,汽車涂裝產(chǎn)品應(yīng)努力向高附加值、低能耗的方向發(fā)展。如水性漆汽車涂裝產(chǎn)品相比傳統(tǒng)的溶劑型涂裝產(chǎn)品來說,其能源消耗要顯著降低。水性漆的烘烤溫度只需要120,而傳統(tǒng)溶劑型油漆的烘烤溫度為160攝氏度,水性漆涂裝產(chǎn)品的低烘烤溫度將帶來巨大的能源節(jié)約。又如環(huán)氧樹脂中涂漆產(chǎn)品與聚氨酷中涂漆產(chǎn)品相比,在同樣的烘烤溫度下,烘烤的時(shí)間要

8、高出8分鐘,從能源利用的角度考慮是不經(jīng)濟(jì)的。不同顏色的涂裝產(chǎn)品,其能源消耗也存在差別,如反射銀顏色,由于其施工難度相對其它深色系列顏色要高許多,其返工率通常達(dá)到20%左右(普通深色系的顏色平均返工率為10%以下,高的返工率帶來高的能源消耗,可考慮用同樣色系的,但返工率明顯低的鉆石銀或絲緞銀來替代。因此,對汽車涂裝產(chǎn)品而言,其選擇什么樣的產(chǎn)品品種和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),都直接或間接影響到涂裝過程的能源消耗,那些能源節(jié)約型的涂裝材料、涂裝顏色應(yīng)該成為產(chǎn)品節(jié)能的優(yōu)先考慮。3.2汽車涂裝生產(chǎn)方式的改進(jìn)汽車涂裝生產(chǎn)方式對涂裝過程的能源消耗產(chǎn)生直接影響。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、能源的實(shí)際情況,對生產(chǎn)方式做出及時(shí)的調(diào)整,從而確

9、保合理的生產(chǎn)負(fù)荷。一般來講,在設(shè)計(jì)能力內(nèi)的滿負(fù)荷運(yùn)作方式能獲得能源的最有效利用。能力放空就意味著浪費(fèi),有很大一部分沒有被有效利用,變成了無用功。如生產(chǎn)能力為160臺/8h的涂裝生產(chǎn)線,如果計(jì)劃只安排140臺的產(chǎn)量任務(wù),就會有1小時(shí)的能力放空,這1小時(shí)的設(shè)備運(yùn)行所需的能量就被浪費(fèi)掉了,因?yàn)橥垦b生產(chǎn)線的開機(jī)預(yù)熱時(shí)間大于1小時(shí),當(dāng)中是不可能停機(jī)的。同時(shí),間隙式的生產(chǎn)運(yùn)行方式其耗能是不經(jīng)濟(jì)的。因?yàn)樵O(shè)備頻繁地開啟關(guān)閉會造成能量的浪費(fèi),如對汽車涂裝的各種化學(xué)槽液和各級烘烤箱來說,將它們從室溫加熱到規(guī)定的工作溫度,需要大量的能量。如果關(guān)閉后再啟動(dòng),又需要重復(fù)加熱的過程,能量浪費(fèi)是巨大的。汽車涂裝生產(chǎn)方式的調(diào)

10、整還涉及到各工序之間的生產(chǎn)能力的協(xié)調(diào),這對供能和用能也會產(chǎn)生影響。如涂裝生產(chǎn)品種的計(jì)劃,就必須針對工藝的要求進(jìn)行合理的安排。因?yàn)椴煌钠贩N其生產(chǎn)工藝是有所區(qū)別的,如對于能提供共線生產(chǎn)的汽車涂裝生產(chǎn)線來說,不同車型在流水線上的交替排列將有助于生產(chǎn)工時(shí)的互補(bǔ)和平衡,不至造成流水線的停頓和下道工序的等待;而顏色品種又必須相對集中排列,這樣可減少頻繁更換顏色造成的時(shí)間浪費(fèi),減少能量的損失。因此,涂裝品種計(jì)劃的制定須同時(shí)考慮車型和顏色兩方面的因素,做到合理科學(xué)的安排。3.3建立健全汽車涂裝能源管理機(jī)構(gòu)和管理制度首先,為了落實(shí)節(jié)能工作,必須有相對穩(wěn)定的節(jié)能管理班子,管理和監(jiān)督汽車涂裝過程能源的合理使用,同

11、時(shí)要制定節(jié)能計(jì)劃,實(shí)施節(jié)能措施,并對相關(guān)人員進(jìn)行節(jié)能培訓(xùn)。其次,要建立汽車涂裝過程的能源管理制度,包括:制定燃料進(jìn)廠、分區(qū)存放、技術(shù)檔案、定量供應(yīng)、定額管理:對各種設(shè)備和工藝流程,要制定操作規(guī)程;對各類產(chǎn)品,建立廠-車間-工段-班組的節(jié)能管理網(wǎng),制定能源消耗的文/賀泉汽車涂裝節(jié)能減排之初探2302009.6CHINA EQUIPMENTT ECHNOLOGY科技縱橫定額及獎(jiǎng)罰制度,等等。第三,要加強(qiáng)能源的計(jì)量管理。沒有健全的能量計(jì)量,就難以對能源的消費(fèi)進(jìn)行準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)和核算,更難以推動(dòng)能量平衡、定額管理、經(jīng)濟(jì)核算和計(jì)劃預(yù)測等系列科學(xué)管理工作的深入開展。因此,必須完善汽車涂裝過程的能源計(jì)量手段,建

12、立健全儀表維護(hù)檢修制度,強(qiáng)化節(jié)能監(jiān)測。第四,要消除明顯的不合理浪費(fèi),如“跑、冒、滴、漏”,管道與設(shè)備保溫不良,可燃?xì)怏w的放空、照明設(shè)備的常開等。3.4進(jìn)行汽車涂裝設(shè)備、技術(shù)和工藝的節(jié)能規(guī)劃和改造生產(chǎn)工藝和設(shè)備技術(shù)的落后,將嚴(yán)重影響到汽車涂裝的能源利用效率。通過技術(shù)手段來提高能源利用的綜合效率,是深入節(jié)能的根本途徑。對于新建的汽車涂裝生產(chǎn)線而言,要充分考慮采用能源利用效率高的設(shè)備、技術(shù)和工藝,從設(shè)計(jì)規(guī)劃的源頭來保證涂裝生產(chǎn)的高能效。如涂裝輸送馬達(dá)和大型進(jìn)排風(fēng)風(fēng)機(jī)馬達(dá)的選擇,帶變頻功能的馬達(dá)在運(yùn)行時(shí)明顯節(jié)約能耗。采用新的PVC濕噴涂工藝,由于節(jié)約了烘烤烘箱,帶來的能源節(jié)約是巨大的:涂裝生產(chǎn)線照明系

13、統(tǒng)的多模式設(shè)計(jì),將車間照明分為開機(jī)照明模式、待機(jī)照明模式和停機(jī)照明模式及在此三種模式下的白天照明模式和夜晚照明模式等子模式,這種照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)帶來能源節(jié)約也非?？捎^,等等。4.汽車涂裝污染治理的改進(jìn)對策4.1汽車涂裝制造過程污染物類型汽車涂裝制造過程涉及大量的化工原材料和化學(xué)反應(yīng),其所產(chǎn)生的污染物種類繁多,既有不可降解污染物(Pb,Cr等、可降解污染物(PQ,SQ等,又有地區(qū)性和區(qū)域性污染物(SO,NO等,還包括表面污染物(含苯、醛的廢水、全球污染物(二氧化碳、氟化物等。從污染治理技術(shù)的角度出發(fā),可以將這些廢棄污染物按照其物理化學(xué)狀態(tài)劃分為三種類型,即液態(tài)污染物、氣態(tài)污染物和固態(tài)污染物。(

14、1液態(tài)污染物,汽車涂裝制造過程的液態(tài)污染物,包括工業(yè)廢水和其他液體廢棄物。汽車涂裝過程的工業(yè)廢水包括各類工藝性廢水和涂裝生產(chǎn)、輔助設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)、保養(yǎng)、清潔等所產(chǎn)生的廢水;汽車涂裝的其它液體廢棄物是指報(bào)廢、棄用的各類液體涂裝生產(chǎn)性材料及輔助清洗用材料,如廢油漆、廢稀料等。液態(tài)污染物是汽車涂裝制造過程三類污染物中,數(shù)量和種類最多的一種廢棄污染物,它量多面廣,幾乎覆蓋涂裝工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)。(2氣態(tài)污染物,汽車涂裝制造過程的氣態(tài)污染物,包括燃料燃燒揮發(fā)的氣體污染物、涂裝工藝化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的氣體污染物和化學(xué)材料物理揮發(fā)產(chǎn)生的各類氣體污染物。如柴油、煤氣燃燒產(chǎn)生各類污染氣體如二氧化碳、二氧化硫等;涂層

15、高溫烘烤過程產(chǎn)生的各類化學(xué)氣體,如二甲苯、醋酸丁酯等;油漆材料揮發(fā)產(chǎn)生的化學(xué)氣體,如乙二醇乙醚、乙二醇丁醚等。(3固態(tài)污染物,汽車涂裝制造過程產(chǎn)生的固態(tài)污染物包括工藝反應(yīng)產(chǎn)生的各種固體廢渣、廢涂料處理產(chǎn)生的固體廢渣及涂裝設(shè)備、工夾具清潔產(chǎn)生的固體廢渣和各種廢棄包裝材料四種類型,如車身磷化反應(yīng)產(chǎn)生的磷化渣,噴漆室漆霧凝聚產(chǎn)生的廢漆渣,車身零件、雪橇、撐鉤撐桿清潔時(shí)產(chǎn)生的固體漆渣,各種化學(xué)品的廢棄包裝材料等等。選擇全面討論如何對汽車涂裝制造過程廢棄污染物進(jìn)行恰當(dāng)處理需要大量篇幅,本文只是從一般性的角度來考察污染物的處理,以使對問題的復(fù)雜性以及可能的解決方法有所了解?？傊?盡可能嚴(yán)格地控制廢棄污染物

16、的排放,減少需要處理的殘留廢物量才是最根本的方法。汽車涂裝制造過程排放的工業(yè)廢水在成分、濃度、體積等方面差別很大,有些廢水呈酸性,有些廢水則顯堿性;有些廢水含有耗氧有機(jī)物、營養(yǎng)物質(zhì)(如氮、磷等,可以引起富營養(yǎng)化;有些廢水中的懸浮固體會在受納水體中沉淀,產(chǎn)生耗氧的污泥;有些廢水由于其顏色、氣味等影響景觀;還有的廢水含有有毒有害物質(zhì)。因此,對汽車涂裝制造過程工業(yè)廢水的處理,需要根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析。一般來講,汽車涂裝工業(yè)廢水的處理有三種基本形式:廢水先經(jīng)過工業(yè)廢水處理站處理。然后排放到受納水體中;廢水直接排到城市下水道中,然后經(jīng)過城市廢水處理廠處理;廢水先在工廠中進(jìn)行預(yù)處理,減少廢水中污染物質(zhì)

17、的含量,然后排放到城市下水道中,在城市廢水處理廠中進(jìn)行最后的處理。許多工業(yè)生產(chǎn)中都會產(chǎn)生大氣污染,這些大氣污染物不能簡單地直接排放到大氣中。工廠在處理大氣污染物時(shí),不能像處理液體和固體廢物那樣送到公共處理廠,這些大氣污染必須得到場內(nèi)控制。對汽車涂裝氣態(tài)污染物的治理,大致可以采用兩類技術(shù):顆粒污染控制和氣態(tài)污染物控制。(1顆粒污染物控制。顆粒污染物控制主要是針對排放的氣態(tài)污染物中的顆粒進(jìn)行控制和處理。汽車涂裝過程的氣態(tài)污染物很多是含有顆粒的,如烘房燃燒器排放的廢氣中含有碳粒子,噴漆室排放的廢氣中含有金屬漆粒子和固化的油漆粒子等。對這類含有顆粒的氣態(tài)污染物的處理可以采用如下一些方法:重力沉降、旋風(fēng)

18、除塵、袋式除塵、濕式除塵和肺電除塵。對汽車涂裝而言,袋式除塵和濕式除塵應(yīng)用最為普遍,其中袋式除塵由于其效率高,特別是對細(xì)微粉粒也有很高捕集效率,被廣泛應(yīng)用于汽車涂裝過程廢氣處理。而濕式除塵則適應(yīng)于處理高溫、高濕、有腐蝕性的含塵氣體,可用于噴漆室廢氣的凈化處理。(2氣態(tài)污染物控制。汽車涂裝過程產(chǎn)生的污染氣體中常見的污染物有SO,NO,CO,C02,碳?xì)浠衔锖推渌恍┯袡C(jī)和無機(jī)氣體。氣態(tài)污染物控制的主要方法有濕吸收、吸附和燃燒。濕吸收能通過水滴的吸收作用來去除氣體污染物,它將污染物從氣相轉(zhuǎn)化成液相,再做進(jìn)一步處理;吸附系統(tǒng)通常由吸附劑組成.例如活性炭,污染氣體通過吸附劑時(shí),污染物從氣相中轉(zhuǎn)移到吸附劑上:焚燒或燃燒可以將一氧化碳、有機(jī)氣態(tài)污染物(碳?xì)浠衔?、有機(jī)酸、醛以及含氯、硫、氮的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳。如果涂裝烘烤過程產(chǎn)生的污染物氣體,含有二甲苯、醋酸丁酷及其烴類污染物,可以通過高溫燃燒進(jìn)行處理。工業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生固體廢物,汽車涂裝也不例外,必須對汽車涂裝過程中產(chǎn)生的廢物進(jìn)行安全而且衛(wèi)生的處理。對于固體廢物的處理通常都采用填埋和焚燒處理兩種方式。工廠在處理這些廢物時(shí),要消除或降低廢物的毒性.并盡可能減少廢物的體積,對于殘留物的最終處理通常要由專業(yè)的有害廢物處置公司來完成。如汽車涂裝過程產(chǎn)生的磷化渣,先是