1、T ECHNOLOGY科技縱橫【摘要】本文根據節能減排和清潔生產的要求,進行環境影響分析和環保技術論證,在深入分析的基礎上,提出汽車涂裝節約能源的改進對策和汽車涂裝污染治理的改進對策,貫徹落實科學發展觀,節約能源消耗,提高生產效率的目標,后者根據不同污染物分別提出污染防治對策,將對大氣環境、水環境等污染控制到最低程度,實現新型工業化的發展目標。【關鍵詞】汽車涂裝節約能源污染治理1.引言汽車是現代化交通工具,其外表面的90%以上是涂裝面,涂裝質量好壞是人們對汽車質量的直觀評價。此外,涂裝可以起保護作用,汽車屬戶外用品,要求適應寒冷、濕熱等氣候性條件,具有優良的防腐蝕性、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;涂裝還具有調節熱、電等能量的傳導性、產生夜光等特種功能。從汽車誕生至今己有100多年的歷史,汽車涂裝由當初作坊式涂裝發展到適應于大量流水生產的典型的工業涂裝,經歷了多次質的變革。尤其在近20多年中,漆前磷化處理,陰極電泳涂底漆實現全自動化,涂裝前處理、中涂、面漆實現了靜電自動噴涂。但是,目前我國汽車涂裝產生的高耗能、廢水、廢氣和廢渣等一系列的環境問題,不僅影響和制約著汽車工業的發展,而且對人類健康和自然環也形成嚴重的危害。如何科學合理地解決好汽車涂裝的環境問題,是我們面臨的一個現實課題。2.汽車涂裝產生的環境問題汽車涂裝是汽車制造

3、過程的重要環節,現代的汽車制造過程一般分為四大工藝環節,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化學與化工的結合過程,在這一過程中,一類化學物質經過工藝化學反應轉化成另一類化學物質。因此,汽車涂裝的化學化工性質,決定了它是整個汽車制造工藝過程中與環境關系最為密切的工藝環節。研究汽車制造的環境問題,首先要研究汽車涂裝的環境問題,從資源利用和環境保護的角度來審視汽車涂裝過程,其對整個汽車制造過程的重要性可以歸納為以下幾點:(1汽車涂裝過程涉及大量的原材料消耗。統計數據表明,一個轎車涂裝生產線所消耗的直接原材料種類達近百種。汽車涂裝是整個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。據統計,一個生產能力為500臺/天的轎車涂裝生產線每天直接用于生產消耗的工業自來水量為1500噸,去離子水為600噸,這還不包括間接用于加熱、冷卻循環等用途的介質水。(3汽車涂裝過程能源動力消耗量巨大。統計數據表明,單單是電力消耗,汽車涂裝過程就占到整個汽車制造過程的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,就會對空氣質量、地下水水質、土壤環境、

5、自然和農作物環境等產生污染。(5汽車涂裝過程對人體健康影響較大。由于是化工過程,由于化學反應不完全造成的殘余物和廢棄物都可能對生產人員身體健康產生影響,如油漆漆霧影響、廢熱散發引起高溫環境影響、噪聲影響等等。3.汽車涂裝節約能源的改進對策鑒于能源成本在汽車涂裝成本中所占的高比例(33%,汽車涂裝能源環境成本的有效利用和持續改進,將會對降低汽車涂裝環境成本產生顯著影響。汽車涂裝過程能源環境成本的持續改進,可從以下幾個方面進行考慮:3.1汽車涂裝生產線結構和涂裝產品結構的優化汽車涂裝生產線結構規模和涂裝產品結構規模的優化調整,是提高汽車涂裝過程能源利用效率的重要途徑。首先,生產線的經濟規模與產品的

6、單位能耗有直接關系。一方面,規模效應導致大型企業的能源消耗要優于中小型企業,當生產量達到一定的規模時,其各種消耗,包括能源消耗都是更加經濟的。因此,汽車涂裝生產線的經濟規模越大,其能源成本會越低;另一方面,僅僅考慮擴大生產線的規模是不夠的。在設備開工利用率低的情況下,單位涂裝車身所分攤的能量消耗是非常大的,能源設備投資的分攤也相應較大,從而造成能源利用的浪費。對涂裝生產線進行柔性化設計是解決設備開工率不足的一個好的選擇。生產線的柔性化設計保證了生產線能同時滿足多種不同產品的生產要求,設備開工率不足的情況出現的概率會大大降低,這樣由于開工不足造成的能源浪費就會被避免。對汽車涂裝生產線來說更是如此

7、,因為汽車產品通常都是單線生產的,這在市場熱銷的情況下是沒有問題的。但是汽車產品由于其開發周期通常較長(目前最先進的開發周期為2年,市場變數往往很大,這樣帶來的風險大大增加,因此對汽車涂裝生產線進行柔性化設計正成為汽車企業節約成本的優先選擇。其次,為了實現汽車涂裝過程的低能源消耗,汽車涂裝產品應努力向高附加值、低能耗的方向發展。如水性漆汽車涂裝產品相比傳統的溶劑型涂裝產品來說,其能源消耗要顯著降低。水性漆的烘烤溫度只需要120,而傳統溶劑型油漆的烘烤溫度為160攝氏度,水性漆涂裝產品的低烘烤溫度將帶來巨大的能源節約。又如環氧樹脂中涂漆產品與聚氨酷中涂漆產品相比,在同樣的烘烤溫度下,烘烤的時間要

8、高出8分鐘,從能源利用的角度考慮是不經濟的。不同顏色的涂裝產品,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,對汽車涂裝產品而言,其選擇什么樣的產品品種和產品結構,都直接或間接影響到涂裝過程的能源消耗,那些能源節約型的涂裝材料、涂裝顏色應該成為產品節能的優先考慮。3.2汽車涂裝生產方式的改進汽車涂裝生產方式對涂裝過程的能源消耗產生直接影響。應根據生產任務、能源的實際情況,對生產方式做出及時的調整,從而確

9、保合理的生產負荷。一般來講,在設計能力內的滿負荷運作方式能獲得能源的最有效利用。能力放空就意味著浪費,有很大一部分沒有被有效利用,變成了無用功。如生產能力為160臺/8h的涂裝生產線,如果計劃只安排140臺的產量任務,就會有1小時的能力放空,這1小時的設備運行所需的能量就被浪費掉了,因為涂裝生產線的開機預熱時間大于1小時,當中是不可能停機的。同時,間隙式的生產運行方式其耗能是不經濟的。因為設備頻繁地開啟關閉會造成能量的浪費,如對汽車涂裝的各種化學槽液和各級烘烤箱來說,將它們從室溫加熱到規定的工作溫度,需要大量的能量。如果關閉后再啟動,又需要重復加熱的過程,能量浪費是巨大的。汽車涂裝生產方式的調

10、整還涉及到各工序之間的生產能力的協調,這對供能和用能也會產生影響。如涂裝生產品種的計劃,就必須針對工藝的要求進行合理的安排。因為不同的品種其生產工藝是有所區別的,如對于能提供共線生產的汽車涂裝生產線來說,不同車型在流水線上的交替排列將有助于生產工時的互補和平衡,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間浪費,減少能量的損失。因此,涂裝品種計劃的制定須同時考慮車型和顏色兩方面的因素,做到合理科學的安排。3.3建立健全汽車涂裝能源管理機構和管理制度首先,為了落實節能工作,必須有相對穩定的節能管理班子,管理和監督汽車涂裝過程能源的合理使用,同

11、時要制定節能計劃,實施節能措施,并對相關人員進行節能培訓。其次,要建立汽車涂裝過程的能源管理制度,包括:制定燃料進廠、分區存放、技術檔案、定量供應、定額管理:對各種設備和工藝流程,要制定操作規程;對各類產品,建立廠-車間-工段-班組的節能管理網,制定能源消耗的文/賀泉汽車涂裝節能減排之初探2302009.6CHINA EQUIPMENTT ECHNOLOGY科技縱橫定額及獎罰制度,等等。第三,要加強能源的計量管理。沒有健全的能量計量,就難以對能源的消費進行準確的統計和核算,更難以推動能量平衡、定額管理、經濟核算和計劃預測等系列科學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量手段,建

12、立健全儀表維護檢修制度,強化節能監測。第四,要消除明顯的不合理浪費,如“跑、冒、滴、漏”,管道與設備保溫不良,可燃氣體的放空、照明設備的常開等。3.4進行汽車涂裝設備、技術和工藝的節能規劃和改造生產工藝和設備技術的落后,將嚴重影響到汽車涂裝的能源利用效率。通過技術手段來提高能源利用的綜合效率,是深入節能的根本途徑。對于新建的汽車涂裝生產線而言,要充分考慮采用能源利用效率高的設備、技術和工藝,從設計規劃的源頭來保證涂裝生產的高能效。如涂裝輸送馬達和大型進排風風機馬達的選擇,帶變頻功能的馬達在運行時明顯節約能耗。采用新的PVC濕噴涂工藝,由于節約了烘烤烘箱,帶來的能源節約是巨大的:涂裝生產線照明系

13、統的多模式設計,將車間照明分為開機照明模式、待機照明模式和停機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,這種照明系統的節能設計帶來能源節約也非常可觀,等等。4.汽車涂裝污染治理的改進對策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反應,其所產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,又有地區性和區域性污染物(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。從污染治理技術的角度出發,可以將這些廢棄污染物按照其物理化學狀態劃分為三種類型,即液態污染物、氣態污染物和固態污染物。(

14、1液態污染物,汽車涂裝制造過程的液態污染物,包括工業廢水和其他液體廢棄物。汽車涂裝過程的工業廢水包括各類工藝性廢水和涂裝生產、輔助設備的運行、維護、保養、清潔等所產生的廢水;汽車涂裝的其它液體廢棄物是指報廢、棄用的各類液體涂裝生產性材料及輔助清洗用材料,如廢油漆、廢稀料等。液態污染物是汽車涂裝制造過程三類污染物中,數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環節。(2氣態污染物,汽車涂裝制造過程的氣態污染物,包括燃料燃燒揮發的氣體污染物、涂裝工藝化學反應過程產生的氣體污染物和化學材料物理揮發產生的各類氣體污染物。如柴油、煤氣燃燒產生各類污染氣體如二氧化碳、二氧化硫等;涂層

15、高溫烘烤過程產生的各類化學氣體,如二甲苯、醋酸丁酯等;油漆材料揮發產生的化學氣體,如乙二醇乙醚、乙二醇丁醚等。(3固態污染物,汽車涂裝制造過程產生的固態污染物包括工藝反應產生的各種固體廢渣、廢涂料處理產生的固體廢渣及涂裝設備、工夾具清潔產生的固體廢渣和各種廢棄包裝材料四種類型,如車身磷化反應產生的磷化渣,噴漆室漆霧凝聚產生的廢漆渣,車身零件、雪橇、撐鉤撐桿清潔時產生的固體漆渣,各種化學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行恰當處理需要大量篇幅,本文只是從一般性的角度來考察污染物的處理,以使對問題的復雜性以及可能的解決方法有所了解。總之,盡可能嚴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物、營養物質(如氮、磷等,可以引起富營養化;有些廢水中的懸浮固體會在受納水體中沉淀,產生耗氧的污泥;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。因此,對汽車涂裝制造過程工業廢水的處理,需要根據具體情況進行具體分析。一般來講,汽車涂裝工業廢水的處理有三種基本形式:廢水先經過工業廢水處理站處理。然后排放到受納水體中;廢水直接排到城市下水道中,然后經過城市廢水處理廠處理;廢水先在工廠中進行預處理,減少廢水中污染物質

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行最后的處理。許多工業生產中都會產生大氣污染,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,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控制。對汽車涂裝氣態污染物的治理,大致可以采用兩類技術:顆粒污染控制和氣態污染物控制。(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污染物中的顆粒進行控制和處理。汽車涂裝過程的氣態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污染物的處理可以采用如下一些方法:重力沉降、旋風

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用最為普遍,其中袋式除塵由于其效率高,特別是對細微粉粒也有很高捕集效率,被廣泛應用于汽車涂裝過程廢氣處理。而濕式除塵則適應于處理高溫、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氣態污染物控制。汽車涂裝過程產生的污染氣體中常見的污染物有SO,NO,CO,C02,碳氫化合物和其它一些有機和無機氣體。氣態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化成液相,再做進一步處理;吸附系統通常由吸附劑組成.例如活性炭,污染氣體通過吸附劑時,污染物從氣相中轉移到吸附劑上:焚燒或燃燒可以將一氧化碳、有機氣態污染物(碳氫化合物、有機酸、醛以及含氯、硫、氮的有機物轉化成水和二氧化碳。如果涂裝烘烤過程產生的污染物氣體,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行處理。工業生產會產生固體廢物,汽車涂裝也不例外,必須對汽車涂裝過程中產生的廢物進行安全而且衛生的處理。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,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的有害廢物處置公司來完成。如汽車涂裝過程產生的磷化渣,先是