黃燕香

（湖南中環(huán)領(lǐng)航環(huán)?？萍加邢薰荆?長(zhǎng)沙 410000）

汽柴油整車(chē)制造主要包括下料、焊接、沖壓、預(yù)處理、涂裝、裝配等生產(chǎn)單元，在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，涂裝單元是原料、能源消耗、污染物排放量占比最大的環(huán)節(jié)，也是主要的生產(chǎn)單元。近年來(lái)，隨著涂裝工序采用標(biāo)準(zhǔn)化的原輔料、優(yōu)化工藝及設(shè)備、不斷強(qiáng)化污染治理水平和實(shí)施嚴(yán)格化的環(huán)境管理要求，汽車(chē)涂裝工序的清潔生產(chǎn)水平不斷提高。目前，汽車(chē)行業(yè)清潔生產(chǎn)審核程序按照《涂裝行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》（2016年）進(jìn)行對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)[1]。

1 涂裝工序原料的清潔生產(chǎn)潛力分析

涂裝工序原料主要來(lái)自前處理工序、底漆、色漆和清漆工序。目前，大部分企業(yè)前處理工序采用含鋅、錳、鎳、鉻等重金屬離子的磷化劑，長(zhǎng)沙市某汽車(chē)企業(yè)的前處理工序也采用磷化劑。磷化劑不僅含有磷、鉻等重金屬，且在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量磷化渣，需要輔助加熱設(shè)備對(duì)磷化槽進(jìn)行加熱，磷化后需要大量溢流水對(duì)工件進(jìn)行漂洗，因此磷化劑在環(huán)保、節(jié)能方面存在較大的清潔生產(chǎn)潛力，可采用新型的環(huán)保、節(jié)能、低使用成本的硅烷劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磷化劑。

硅烷處理劑對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行表面處理的過(guò)程主要依靠其主要成分有機(jī)硅烷，硅烷化處理相比傳統(tǒng)磷化處理，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）不含鎳、鉻、磷等有毒有害的重金屬離子，可減少?gòu)U水排放量并降低廢水處理成本；（2）無(wú)需加溫，可為企業(yè)節(jié)省大量能源并減少燃料廢氣排放，也可節(jié)省磷化加溫設(shè)備的成本；（3）處理過(guò)程可減少90%的沉渣，有效延長(zhǎng)了槽液的倒槽周期，同時(shí)減少除渣槽、板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)成本，且形成的廢渣不含磷酸鹽，對(duì)環(huán)境污染較小；（4）硅烷處理時(shí)間短，控制簡(jiǎn)便，處理步驟少，可省去表調(diào)工序及磷化后的水洗工序，槽液可重復(fù)使用，減少單位面積原料的消耗量，從而減少生產(chǎn)成本（在每平方單耗方面，硅烷化的消耗量為傳統(tǒng)磷化的15%～20%），同時(shí)也大大減輕了污水處理的壓力[2]。

對(duì)照《涂裝行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，目前該汽車(chē)企業(yè)采用高溫固化電泳漆為底漆，且以陰極電泳為電泳漆，屬于無(wú)鉛、無(wú)鎘的防腐保護(hù)性電泳漆；使用水性漆作為中涂及色漆工序的涂料，油性漆僅用于清漆工序，達(dá)到了《涂裝行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 涂裝工序資源能耗綜合利用清潔生產(chǎn)潛力分析

2.1 面涂烤房間接爐爐膛排煙余熱的利用

目前該汽車(chē)企業(yè)面涂烤房的間接爐爐膛排煙為直接排放，未對(duì)排煙煙氣進(jìn)行余熱利用，導(dǎo)致燃?xì)庀牧看?，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，即該企業(yè)在面涂烤房的余熱利用方面具有較大的清潔生產(chǎn)潛力。熱管式氣換熱器采用熱管為傳熱元件，作為廢熱回收和工藝過(guò)程中熱能利用的節(jié)能設(shè)備，具有流體阻損小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、有利于控制露點(diǎn)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。目前已在冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機(jī)械等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，且取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

企業(yè)在間接爐爐膛排煙管上增設(shè)熱管式氣換熱器，對(duì)爐膛排煙進(jìn)行余熱回收，回收的熱量用于加熱外界空氣并通過(guò)新增風(fēng)機(jī)重新送入過(guò)濾器室內(nèi)，新增風(fēng)機(jī)確保送風(fēng)量與原有新風(fēng)送風(fēng)量保持一致，從而代替新風(fēng)，原有的新風(fēng)補(bǔ)入作為備用，從而降低天然氣的消耗量。根據(jù)企業(yè)提供的資料，改造前產(chǎn)品的耗氣量為6.41 m3/臺(tái)，改造后產(chǎn)品的耗氣量為4.95 m3/臺(tái)，改造后可降低產(chǎn)品的耗氣量為1.46 m3/臺(tái)，從而減少SO2、NOX的排放量。

2.2 涂料的循環(huán)利用

涂裝工序在涂料使用中也使用了涂料循環(huán)技術(shù)，如超濾法回收水性漆技術(shù)，可使涂料的使用效率進(jìn)一步提高。此外，閉路循環(huán)的陰極電泳涂裝線不僅能夠回收利用，還能有效控制電泳沖洗廢水的排放量，值得推廣應(yīng)用。

3 涂裝工藝及設(shè)備節(jié)能減排清潔生產(chǎn)潛力分析

3.1 涂裝工藝的清潔生產(chǎn)潛力

3.1.1 涂料工藝的節(jié)能降耗

新的涂料工藝流程為：車(chē)身預(yù)處理→噴粉→電泳→噴面漆。該工藝噴粉的原料為聚酯粉末，噴粉厚度≥70微米以上，從而減少了打磨、噴涂、烘干等中涂工序中涂裝設(shè)備的投資和占地面積，可節(jié)省約60%的電泳漆及40%左右的能耗，減少?gòu)U氣污染物的排放量，提高了生產(chǎn)效率，并大大增強(qiáng)了防腐蝕能力和抗打擊能力。目前，某汽車(chē)制造企業(yè)采用電泳——底漆——中涂——面涂的涂料工藝，此涂料工藝是某汽車(chē)制造企業(yè)未來(lái)清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向。

3.1.2 噴涂工藝的減排

自動(dòng)涂裝工藝設(shè)備包括高壓無(wú)氣噴槍以及靜電旋杯，較機(jī)械噴裝、人工噴裝以及人工涂刷等噴涂工藝，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）降低VOCs的排放量；（2）提高了噴漆的利用率，因此目前已廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用這種工藝的過(guò)程中，相關(guān)人員可通過(guò)合理設(shè)計(jì)、調(diào)整優(yōu)化風(fēng)速等技術(shù)參數(shù)來(lái)充分提高噴裝效率，從而降低有機(jī)廢氣的產(chǎn)生量。目前，某汽車(chē)制造企業(yè)采用的自動(dòng)噴涂工藝為機(jī)器人噴涂，滿(mǎn)足《涂裝行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 涂裝設(shè)備的節(jié)能潛力

汽車(chē)涂裝設(shè)備包含噴漆房設(shè)備、烘干房設(shè)備、搬送設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、前處理工序設(shè)備、電泳工序設(shè)備、作業(yè)場(chǎng)設(shè)備等，其能耗比例見(jiàn)圖1。其中能耗較高的分別為烘干室、噴漆室、電泳設(shè)備、空調(diào)［3]，占比分別為：18%、22%、23%、26%，因此對(duì)這4種設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，將對(duì)降低整體能耗起到關(guān)鍵作用。如烘干室采用U型烘干室，廢氣排放量可減少1/2，并節(jié)能20%～30%，且大大提高清潔度；噴漆室應(yīng)用自動(dòng)靜電高轉(zhuǎn)速旋杯噴涂機(jī)＋自動(dòng)靜電高轉(zhuǎn)速旋杯噴涂機(jī)金屬漆＋自動(dòng)氣噴槍?zhuān)蓽p少?lài)娡咳毕?，使涂料的利用率提?0%，并降低返工率。

圖1 涂裝設(shè)備能耗比例示意

長(zhǎng)沙市某汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)在涂裝機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能方面，可采用關(guān)鍵設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和涂裝系統(tǒng)群控節(jié)能技術(shù)提高清潔生產(chǎn)水平。

4 涂裝工序污染治理清潔生產(chǎn)潛力分析

噴漆作業(yè)是在工件上形成漆膜的過(guò)程，噴漆作業(yè)中涂料和溶劑霧化后形成的二相懸浮物會(huì)逸散到周?chē)諝庵?，主要污染物為VOCs、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)廢氣。這些廢氣含有各種刺激人體的污染成分，這些污染成分會(huì)對(duì)人類(lèi)的皮膚表面黏膜、中樞神經(jīng)造成不同程度的不良影響［4]。這些廢氣若直接排放至大氣環(huán)境中，將影響周?chē)目諝猸h(huán)境質(zhì)量。根據(jù)《汽車(chē)整車(chē)制造建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件審批原則》（試行），噴漆房應(yīng)設(shè)置高效去除漆霧的凈化設(shè)備，流平房、烘干房以及使用溶劑型涂料的噴漆房、調(diào)漆房等應(yīng)設(shè)置具有高凈化效率的有機(jī)廢氣凈化設(shè)備。

某汽車(chē)企業(yè)的噴漆室分三個(gè)工段，分別為色漆、中涂漆、清漆，各工段自成內(nèi)循環(huán)的送排風(fēng)系統(tǒng)，其中色漆、中涂漆均為水性漆，清漆為油性漆，現(xiàn)有工程噴漆廢氣經(jīng)水旋噴漆室水幕法處理后，廢氣與流平廢氣經(jīng)同一個(gè)高45 m的排氣筒排放，如果噴漆廢氣和流平廢氣不采取有機(jī)廢氣處理措施，將不符合《汽車(chē)整車(chē)制造建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件審批原則（試行）》的有關(guān)要求，因此該汽車(chē)企業(yè)在噴漆廢氣和流平廢氣處理方面有較大的清潔生產(chǎn)潛力。

項(xiàng)目噴漆烘干房廢氣屬于大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)混合氣體，結(jié)合本項(xiàng)目的廢氣排放特征，考慮去除效率、運(yùn)行費(fèi)用、用地改造難度、資金投入及VOCs污染物產(chǎn)生量等因素，相關(guān)方案決定目前僅對(duì)噴漆的清漆（油性漆）工段，在現(xiàn)有水旋噴漆室水幕法基礎(chǔ)上與流平段廢氣匯合后，經(jīng)同一套沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO焚燒凈化裝置處理后，經(jīng)1根高45 m的排氣筒排放，即公司目前僅對(duì)噴漆室的清漆工段及流平段廢氣增加沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO燃燒裝置，以去除VOCs有機(jī)廢氣，見(jiàn)圖2。

圖2 沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO燃燒爐處理系統(tǒng)流程圖

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)設(shè)備主要包括疏水性沸石轉(zhuǎn)輪和蓄熱式燃燒爐（RTO）兩部分。其工作原理是有機(jī)廢氣通過(guò)高吸附性能的沸石分子篩對(duì)其進(jìn)行吸附濃縮，濃縮后的有機(jī)廢氣接著由RTO設(shè)備去除。目前該套裝置在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)涂裝廢氣凈化方面已得到廣泛應(yīng)用且效果顯著。

沸石轉(zhuǎn)輪由無(wú)機(jī)氧化物組成，通過(guò)反復(fù)加熱脫附來(lái)實(shí)現(xiàn)再生，理論使用壽命可達(dá)10年左右。其具有熱穩(wěn)定性極高、不燃性、使用安全等特點(diǎn)。其工作過(guò)程為：VOCs有機(jī)廢氣先通過(guò)吸附區(qū)沸石轉(zhuǎn)輪，此時(shí)轉(zhuǎn)輪上的沸石已吸附了大量的VOCs廢氣，并大幅減少?gòu)U氣中VOCs的含量，使廢氣轉(zhuǎn)化為潔凈氣體，潔凈氣體直接排放至大氣環(huán)境中，而未去除的有機(jī)廢氣進(jìn)入脫附再生區(qū)域。經(jīng)過(guò)再生區(qū)后的VOCs氣體濃度較高，減少了后續(xù)工序的生產(chǎn)成本。低濃度、大風(fēng)量的廢氣采用沸石轉(zhuǎn)輪濃縮為小風(fēng)量、高濃度，再由RTO設(shè)備將有機(jī)組分轉(zhuǎn)化為無(wú)害的二氧化碳和水，達(dá)到去除VOCs的目的。

RTO裝置主要由廢氣焚燒系統(tǒng)、廢氣輸送系統(tǒng)、熱風(fēng)循環(huán)段熱交換單元和控制系統(tǒng)組成。其工作原理是：含有有機(jī)成分的廢氣被風(fēng)機(jī)從烘干房輸送至廢氣預(yù)熱器，經(jīng)預(yù)熱后的廢氣利用焚燒器使溫度達(dá)到750～800 ℃的反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間為0.7～1秒。燃燒反應(yīng)后的物質(zhì)為二氧化碳和水，屬于潔凈氣體，將潔凈氣體采用廢氣預(yù)熱加熱器降溫，降溫后的潔凈氣體排至外環(huán)境中，剩余的熱量由烘干房回收利用。RTO可以充分回收熱能，使系統(tǒng)能耗大大降低。

根據(jù)《污染源源強(qiáng)核 算技術(shù)指南 汽車(chē)制造》（HJ 1097-2020）[5]附錄F表F.1及公司提供的設(shè)計(jì)資料，“沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO焚燒”裝置對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的處理效率達(dá)95%，大大降低了揮發(fā)性有機(jī)物的排放量，且“沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO焚燒”為《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 汽車(chē)制造業(yè)》（HJ 971-2018）[6]噴涂廢氣中有機(jī)廢氣污染防治可行技術(shù)中的技術(shù)。根據(jù)《汽車(chē)工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》（HJ 1181-2021）[7]表4涂裝、樹(shù)脂纖維加工工序廢氣污染防治可行技術(shù)一覽表中可行技術(shù)2：“漆霧高效過(guò)濾＋脫附濃縮+RTO技術(shù)”適用于涂裝工序電泳、噴涂、涂膠等烘干過(guò)程高溫VOCs廢氣及其他過(guò)程高濃度VOCs廢氣的治理。綜上所述，某汽車(chē)制造企業(yè)針對(duì)噴漆廢氣和流平廢氣采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO焚燒廢氣處理裝置技術(shù)可行[8]。

5 涂裝工序其他方面的清潔生產(chǎn)潛力分析

涂裝工序的清潔生產(chǎn)潛力除了在原料、資源能耗的綜合利用、節(jié)能、廢氣污染物的治理方面有清潔生產(chǎn)潛力外，在環(huán)境管理方面也具有重大的清潔生產(chǎn)潛力。

5.1 強(qiáng)化涂裝現(xiàn)場(chǎng)的管理模式

目前，車(chē)身涂裝過(guò)程中存在“動(dòng)能的隱性浪費(fèi)”的高耗能問(wèn)題，為解決該類(lèi)問(wèn)題，可通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)能耗，成立相應(yīng)的決策系統(tǒng)，使該工序的高耗能關(guān)鍵設(shè)備采取不同的協(xié)作運(yùn)行工作模式，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。（1）剖析、分析烘干室在正常負(fù)荷時(shí)、休息時(shí)、空車(chē)和停車(chē)時(shí)損失的熱量，制定最適合節(jié)能運(yùn)行模式的運(yùn)行狀態(tài)；（2）烘房設(shè)備為空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)（即員工集體休息不生產(chǎn)時(shí)），應(yīng)采取低燃燒狀態(tài)來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的；（3）當(dāng)無(wú)車(chē)體進(jìn)入烘房時(shí)，燃燒器的燃燒功率應(yīng)降低，烘房?jī)?nèi)循環(huán)熱風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)減少，從而達(dá)到節(jié)能的目的，待生產(chǎn)再次開(kāi)始前再自動(dòng)恢復(fù)到正常燃燒狀態(tài)[9]。

5.2 加強(qiáng)涂裝線的能源管理

能源計(jì)量在涂裝線能源管理中起著舉足輕重的作用。（1）涂裝線的關(guān)鍵工序應(yīng)安裝能源計(jì)量器具或儀表，并實(shí)行臺(tái)賬管理，便于后續(xù)工作的正常開(kāi)展；（2）能源計(jì)量測(cè)試應(yīng)定期開(kāi)展，以便有效控制設(shè)備的工藝參數(shù)以達(dá)到最佳狀態(tài)，使設(shè)備運(yùn)行實(shí)現(xiàn)控制能耗的目的；（3）尋找可靠的改進(jìn)方案，提高能源的利用率；（4）保障能源計(jì)量設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，使企業(yè)在行業(yè)中處于優(yōu)勢(shì)地位。

5.3 建立健全能源管理機(jī)構(gòu)，并建立相關(guān)節(jié)能制度

為了有效節(jié)能，企業(yè)需配備專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行管理，其主要任務(wù)是不斷強(qiáng)化節(jié)能管理，并針對(duì)企業(yè)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，制定企業(yè)節(jié)能管理方面的規(guī)章制度，從而進(jìn)一步完善能耗控制。

6 結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)制造行業(yè)的清潔生產(chǎn)水平對(duì)企業(yè)在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有著重大影響，涂裝工序是汽車(chē)制造行業(yè)的重要工序，汽車(chē)行業(yè)的清潔生產(chǎn)離不開(kāi)涂裝工序的優(yōu)化，如采用環(huán)保型原輔料、提高資源能耗的綜合利用率、減少污染物的排放、加強(qiáng)環(huán)境管理等措施，都能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。