潘長(zhǎng)開(kāi)

摘 要：節(jié)能減排是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的重要議題。汽車(chē)制造企業(yè)作為能源消耗大戶(hù)，也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，積極探索汽車(chē)涂裝節(jié)能減排新工藝、新技術(shù)，以降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。對(duì)此，文章在分析汽車(chē)涂裝節(jié)能減排領(lǐng)域的各項(xiàng)新工藝、新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)其具體應(yīng)用路徑展開(kāi)全面分析。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)涂裝 節(jié)能減排 新工藝 新技術(shù)

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，汽車(chē)涂裝作業(yè)應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境友好性。首先，在經(jīng)濟(jì)性方面，汽車(chē)涂裝材料與工藝的使用，應(yīng)注意節(jié)約能耗、節(jié)省投資、降低成本。其次，在環(huán)境友好性方面。汽車(chē)涂裝作業(yè)應(yīng)滿(mǎn)足低揮發(fā)性有機(jī)化合物排放、低碳無(wú)害、低污水排放等要求。這就需要汽車(chē)制造企業(yè)不斷簡(jiǎn)化、優(yōu)化涂裝工藝，積極采用各種新材料，引入各項(xiàng)新技術(shù)、新工藝，最大限度地降低汽車(chē)涂裝工藝生產(chǎn)流程中的能源消耗與環(huán)境污染，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 汽車(chē)涂裝節(jié)能減排技術(shù)的新工藝技術(shù)應(yīng)用

2.1 運(yùn)用新材料

為更加有效地控制汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)對(duì)涂裝材料的應(yīng)用，國(guó)際上已經(jīng)制定了專(zhuān)門(mén)針對(duì)汽車(chē)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的標(biāo)準(zhǔn)。涂裝材料的選擇是提升汽車(chē)涂裝節(jié)能減排效果的關(guān)鍵所在。德國(guó)作為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行者，早在20事跡，就已經(jīng)研制出了水性涂料技術(shù)，在控制揮發(fā)性有機(jī)化合物排放方面發(fā)揮了重要作用，后該技術(shù)也被引入我國(guó)汽車(chē)制造行業(yè)。但是由于水性涂料生產(chǎn)能耗大、使用成本高，逐漸已無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)發(fā)展需求，因此，高固體分涂料應(yīng)運(yùn)而生。高固體粉分涂料主要采用高分子材料，其在汽車(chē)制造領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅能夠降低汽車(chē)生產(chǎn)能耗，且更加符合減少揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的要求。總體而言，當(dāng)前汽車(chē)生產(chǎn)領(lǐng)域雖然有很多種綠色節(jié)能的汽車(chē)涂裝材料，包括水性涂料、高固體份材料等。這些材料在汽車(chē)涂裝中的應(yīng)用，雖然無(wú)法完全的杜絕環(huán)境污染，但是能夠有效降低揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放。因此，為更好地達(dá)到節(jié)能減排效果，汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)注重選擇環(huán)保性的涂裝材料。

2.2 應(yīng)用新工藝

當(dāng)前，我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)主要采用的是3C2B涂裝工藝，即中涂—烘干—色漆—清漆—烘干。該工藝雖然為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的主流工藝，但是同樣存在生產(chǎn)過(guò)程能耗大，揮發(fā)性有機(jī)化合物排放過(guò)高等弊端。雖然3C2B涂裝工藝在其發(fā)展過(guò)程中經(jīng)過(guò)了數(shù)次改良，但是改良版的3C2B涂裝工藝對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)環(huán)境，包括生產(chǎn)空間、潔凈度、投資成本等方面都提出了更高要求，導(dǎo)致汽車(chē)生產(chǎn)成本大幅提高，從而使得部分汽車(chē)生產(chǎn)廠商對(duì)該技術(shù)望而卻步。近年來(lái)，隨著汽車(chē)涂裝工藝的不斷升級(jí)，美國(guó)在3C2B涂裝工藝的基礎(chǔ)上不斷改良，研制出了B1B2涂裝工藝。該工藝不僅能夠大幅降低生產(chǎn)能耗以及汽車(chē)生產(chǎn)成本，在節(jié)能減排方面更是有著就明顯優(yōu)勢(shì)。但是B1B2涂裝工藝在我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的應(yīng)用與推廣，還需要結(jié)合我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，從長(zhǎng)計(jì)議。

2.3 采用新設(shè)備

想要更好地達(dá)到汽車(chē)涂裝節(jié)減排的效果，不僅要注重運(yùn)用新材料、應(yīng)用新工藝，還要注重采用新設(shè)備。目前在我國(guó)的汽車(chē)制造行業(yè)為了減少汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳的排放量，大多已經(jīng)用LED燈取代了傳統(tǒng)的日關(guān)燈。相較于日光燈，LED燈不僅能耗低、耐用性能好，其在汽車(chē)涂裝中的應(yīng)用，能夠更好地達(dá)到節(jié)能減排的效果，降低生產(chǎn)成本。此外，將機(jī)器人引入汽車(chē)涂裝作業(yè)中，不僅能夠提高作業(yè)效率，還可獲得更好的霧化效果與涂裝效果。由于汽車(chē)涂裝作業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量廢氣，利用蓄熱式熱力焚化爐（RTO）處理涂裝過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，能夠有效分解揮發(fā)性有機(jī)化合物，回收熱量，實(shí)現(xiàn)能源的回收再利用。另外，為達(dá)到節(jié)能減排效果，在汽車(chē)噴涂作業(yè)中，還可循環(huán)利用噴涂室的空調(diào)風(fēng)，以此降低新風(fēng)的使用量，降低汽車(chē)噴涂作業(yè)中的能源消耗。當(dāng)前，市面上還有很多能夠起到節(jié)能減排效果的噴涂設(shè)備，如干式噴涂室。在汽車(chē)生產(chǎn)制造中，為有效降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的，我們應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能式噴涂設(shè)備的引入與研發(fā)，以不斷改進(jìn)、優(yōu)化汽車(chē)涂裝節(jié)能減排技術(shù)與工藝，真正實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

3 汽車(chē)涂裝節(jié)能減排技術(shù)工藝分析

在汽車(chē)涂裝作業(yè)中，涂裝車(chē)間是最主要的耗能單元體，在整個(gè)涂裝工藝生產(chǎn)流程中，涂裝車(chē)間所產(chǎn)生的能源消耗占據(jù)了較大比重。為了達(dá)到節(jié)能減排的效果，各種節(jié)能措施與設(shè)備也逐漸被引入汽車(chē)涂裝車(chē)間，如烘干設(shè)備、空調(diào)節(jié)能技術(shù)、余熱回收技術(shù)等。

3.1 烘干設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)

在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)中，烘干爐是最重要的設(shè)備之一。烘干爐溫度是否均勻?qū)⒅苯雨P(guān)系到汽車(chē)涂層質(zhì)量，而且在整個(gè)涂裝工藝生產(chǎn)流程中，烘干爐也是第一耗能大戶(hù)。為了降低汽車(chē)噴涂作業(yè)中的能源消耗，各汽車(chē)制造商已經(jīng)陸續(xù)采用各種先進(jìn)技術(shù)對(duì)烘干爐進(jìn)行改造。烘干爐所排放的一些可揮發(fā)性有機(jī)物，如非甲烷總烴、二甲苯等，主要來(lái)源于其涂層固化過(guò)程中，是導(dǎo)致環(huán)境污染的重要因素。對(duì)于這些可揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理，可通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)，如直接燃燒法、活性炭吸附法、催化燃燒法等。當(dāng)前，直接燃燒法已經(jīng)逐步取代其它可揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理方法，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)涂裝烘干工藝中。

直接燃燒法是將涂裝作業(yè)中產(chǎn)生的可揮發(fā)性有機(jī)廢氣通過(guò)燃燒器進(jìn)行加熱，直至加熱至燃燒溫度以上，使其能夠轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，從而減少對(duì)環(huán)境的污染與破壞。在采用直接燃燒法進(jìn)行有機(jī)廢氣處理時(shí)，為了進(jìn)一步減少能源消耗，提高有機(jī)廢氣處理溫度，往往會(huì)將燃燒后與燃燒前的有機(jī)廢氣進(jìn)行熱交換。現(xiàn)階段，在汽車(chē)涂裝作業(yè)中，主要采用的是廢氣焚燒熱力回收裝置和蓄熱式人力焚化爐裝置兩種烘干直接燃燒形式。

3.1.1 廢氣焚燒熱力回收裝置

該裝置的工作原理為，將汽車(chē)涂裝工藝生產(chǎn)流程中所產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通過(guò)廢氣風(fēng)機(jī)，送入焚化爐預(yù)熱器進(jìn)行熱交換，待焚化爐預(yù)熱器溫度達(dá)到450℃以上后，將這些廢氣經(jīng)過(guò)特制的混合通道，送入爐膛火焰區(qū)，使其溫度進(jìn)一步升高，直至720℃，此時(shí)停留1秒鐘，使得這些有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水和二氧化碳。然后利用焚燒爐在廢氣焚化過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)多級(jí)熱交換器，加熱烘干室內(nèi)的新鮮空氣，通過(guò)熱交換降低系統(tǒng)排煙溫度，使之降至200℃以下。廢氣焚燒熱力回收裝置是一種結(jié)合了有機(jī)廢氣處理和向生產(chǎn)線(xiàn)供熱兩種功能的系統(tǒng)，不僅能夠有效處理汽車(chē)噴涂作業(yè)中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，還可降低噴涂作業(yè)中的能源消耗，可為一舉兩得。

3.1.2 蓄熱式熱力焚化爐裝置

該裝置的工作原理為，加熱烘干爐所產(chǎn)生的廢氣，使其溫度達(dá)到760℃以上，停留1秒鐘后，使得廢氣中的可揮發(fā)性有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水和二氧化碳。這樣有機(jī)廢氣氧化過(guò)程中所產(chǎn)生的高溫氣體的熱量就被貯存于蓄熱材料中，用于對(duì)新進(jìn)入的有機(jī)廢氣進(jìn)行預(yù)熱，從而有效降低新進(jìn)入氣體加熱所需要的能源消耗，降低有機(jī)廢氣處理成本。蓄熱式熱力焚化爐裝置在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用，能夠使得廢氣的燃燒熱得到充分利用，可以為預(yù)熱后進(jìn)入烘干爐的廢氣進(jìn)行加熱，同時(shí)還可降低燃燒后排放氣體的溫度，使其降至200℃以下。

3.1.3 廢氣焚燒熱力回收裝置與蓄熱式熱力焚化爐裝置經(jīng)濟(jì)性比較

蓄熱式熱力焚化爐裝置是在四元體熱風(fēng)爐單獨(dú)供熱的基礎(chǔ)上，集中電泳、涂膠、面漆三條烘干爐的廢氣，送入蓄熱式熱力焚化爐進(jìn)行焚燒，將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，然后直接排空。該裝置是回收廢氣燃燒所產(chǎn)生的熱量供自身使用。而廢氣焚燒熱力回收裝置則是將廢氣燃燒所產(chǎn)生的熱量供其他設(shè)備使用。廢氣焚燒熱力回收裝置實(shí)現(xiàn)了節(jié)能功能與環(huán)保功能的有機(jī)結(jié)合，其在汽車(chē)涂裝工藝中的應(yīng)用，更有利于設(shè)備的布置與控制。從節(jié)能環(huán)保的角度來(lái)看，廢氣焚燒熱力回收裝置要比蓄熱式熱力焚化爐裝置的使用維護(hù)成本低，因此，在汽車(chē)涂裝領(lǐng)域的應(yīng)用也更加廣泛。

3.2 空調(diào)節(jié)能技術(shù)

噴涂室是汽車(chē)涂裝車(chē)間的必備設(shè)備，在整個(gè)涂裝工藝生產(chǎn)流程中所占的能源消耗比例也相對(duì)較大。因此，為了達(dá)到節(jié)能減排的效果，應(yīng)在盡量縮短噴涂室長(zhǎng)度與寬度的基礎(chǔ)上，引入空調(diào)風(fēng)循環(huán)再利用技術(shù)、空調(diào)熱泵技術(shù)等相關(guān)技術(shù)。汽車(chē)噴涂對(duì)噴涂室的空氣潔凈度、溫度、濕度都有著較高要求。只有在高潔凈度、適宜的溫濕度環(huán)境下，才能保證汽車(chē)涂裝質(zhì)量。而空調(diào)裝置則是滿(mǎn)足上述要求的重要設(shè)備，同時(shí)也是噴涂室的重要能源消耗者。因此，為更好地達(dá)節(jié)能減排的效果，應(yīng)積極探索空調(diào)節(jié)能技術(shù)，降低空調(diào)運(yùn)行成本。

3.2.1 縮小噴涂室送風(fēng)截面積

為了降低空調(diào)運(yùn)行成本，應(yīng)結(jié)合汽車(chē)噴涂作業(yè)的實(shí)際需要，盡量縮小噴涂室的送風(fēng)截面積。而想要縮小噴涂室面積，在設(shè)計(jì)噴房尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)車(chē)型大小進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并采用壁掛式噴涂機(jī)器人進(jìn)行噴涂作業(yè)，以減少占地面積。與傳統(tǒng)噴涂機(jī)器人相比，壁掛式噴涂機(jī)器人不僅噴涂動(dòng)作更加靈活，還可將其本體立柱設(shè)置于噴房以外，從而縮小噴涂室面積，減少空調(diào)送風(fēng)量，降低空調(diào)能源消耗。

3.2.2 合理使用空調(diào)送風(fēng)

為了實(shí)現(xiàn)噴涂室送風(fēng)與排風(fēng)的合理分配，可以將噴涂室的各個(gè)部分，如擦凈室、噴漆室、閃干室等，按照不同的工藝要求，對(duì)其風(fēng)速進(jìn)行合理分配。通常而言，噴涂室的排風(fēng)量、送風(fēng)量都相對(duì)較大，以往這些空調(diào)風(fēng)都是直接排放出去。而隨著人們環(huán)保減排意識(shí)的不斷增強(qiáng)，越來(lái)越多的汽車(chē)生產(chǎn)廠家選擇對(duì)噴涂車(chē)間排出的空調(diào)風(fēng)進(jìn)行循環(huán)再利用，特別是水性涂料噴涂室所排放出來(lái)的空調(diào)風(fēng)在經(jīng)過(guò)漆霧凈化之后，可揮發(fā)性有機(jī)氣體的含量相對(duì)較低。因此，可以回收人工作業(yè)區(qū)所排出的空調(diào)風(fēng)，將其循環(huán)利用于流平室或者機(jī)器人噴涂區(qū)，從而降低空調(diào)送風(fēng)量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。在以往的噴涂作業(yè)中，為了保持噴涂室內(nèi)的空氣潔凈度，確保送風(fēng)符合標(biāo)準(zhǔn)，送風(fēng)全部采用經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的新鮮空氣，然后通過(guò)排風(fēng)系統(tǒng)排除廢氣，這一過(guò)程往往會(huì)消耗大量能源。近年來(lái)，隨著新型噴涂室的廣泛應(yīng)用，其內(nèi)部可分為人工作業(yè)區(qū)和機(jī)器人作業(yè)區(qū)兩部分。在作業(yè)過(guò)程中，可為人工作業(yè)區(qū)送入經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的新鮮空氣，然后回收其所排出的空調(diào)風(fēng)，送入機(jī)器人作業(yè)區(qū)，以此減少空調(diào)對(duì)新鮮空氣的吸入量，降低能源消耗。

3.3 前處理及電泳技能技術(shù)

在汽車(chē)噴涂前處理階段，汽車(chē)制造企業(yè)大多采用的是鋅鹽磷化這一傳統(tǒng)工藝。此工藝需要脫脂液、磷化液在溫度45℃～55℃之間的發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)過(guò)程往往需要借助熱源、蒸汽等外部熱源，從而產(chǎn)生燃?xì)庀?。而隨著前處理技術(shù)的不斷發(fā)展，常溫脫脂液、常溫磷化液被逐漸應(yīng)用于汽車(chē)涂裝領(lǐng)域，其在溫度20℃～25℃的常溫環(huán)境下便可發(fā)生反應(yīng)，從而極大地降低了前處理環(huán)節(jié)的能源消耗。另外，汽車(chē)噴涂作業(yè)中所使用的普通電泳液需要電泳循環(huán)泵對(duì)其進(jìn)行不間斷的攪拌，每次攪拌間隔時(shí)間不得超過(guò)2小時(shí)，但是這樣即便是在停止作業(yè)時(shí)間或者節(jié)假日，也需要對(duì)電泳液進(jìn)行頻繁維護(hù)，從而產(chǎn)生不必要的能源消耗。而選擇免攪拌型電泳液則可以每10天攪拌以此，從而有效降低因普通電泳液需要頻繁攪拌而造成的能源消耗。數(shù)據(jù)表明，使用免攪拌型電泳液，實(shí)現(xiàn)了85%的省電效果。另外，在汽車(chē)噴涂的后水洗環(huán)節(jié)，采用逆工序補(bǔ)水法，能夠極大地降低噴涂生產(chǎn)工藝中的水資源消耗。

3.4 換熱器節(jié)能措施

熱換器同樣是汽車(chē)涂裝車(chē)間的重要配置之一。烘房中多使用循環(huán)風(fēng)換熱器及新風(fēng)熱換器。隨著熱換器使用時(shí)間的增加，其導(dǎo)熱系數(shù)便會(huì)因?yàn)樗赣绊懚档汀Ｒ虼?，?yīng)注重節(jié)能減排工藝在熱換器中的應(yīng)用，從而提升能源利用率。首先，應(yīng)關(guān)注熱換器水垢情況，并定期對(duì)其進(jìn)行除垢處理，避免因水垢過(guò)多而降低熱換器導(dǎo)熱系數(shù)，增加能源消耗。此外，從降低運(yùn)行成本的角度出發(fā)，熱換器除垢次數(shù)不宜過(guò)多，以免增加維護(hù)成本，但是也不能間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以免水垢過(guò)多而導(dǎo)致熱換器導(dǎo)熱系數(shù)降低，甚至?xí)龑?dǎo)設(shè)備故障。其次，要注重對(duì)熱換器換熱溫差的合理控制，將其控制在合理范圍內(nèi)，以免流體溫度過(guò)高，而增加能源消耗或成本投入。最后，還要注意對(duì)流體流速的合理控制。對(duì)此，可通過(guò)引入自動(dòng)化控制設(shè)備，對(duì)熱換器流速進(jìn)行合理控制，確保風(fēng)機(jī)或者水泵的穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱換器運(yùn)行狀態(tài)的能源檢測(cè)，有效降低能源消耗。

3.5 制冷機(jī)節(jié)能技術(shù)

在汽車(chē)涂裝車(chē)間的空調(diào)系統(tǒng)中，制冷機(jī)是當(dāng)之無(wú)愧的耗電大戶(hù)，為降低涂裝作業(yè)中的能源消耗，應(yīng)積極探索制冷機(jī)節(jié)能減排路徑。當(dāng)前，很多汽車(chē)制造企業(yè)所采用的都是直接免費(fèi)制冷模式。這種制冷模式雖然制冷效率最高、操作也最為簡(jiǎn)單，但是制冷機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)水垢，需要對(duì)制冷機(jī)組進(jìn)行頻繁清理。而如果采用間接免費(fèi)制冷模式，則能夠有效避免水垢問(wèn)題。間接免費(fèi)制冷模式可利用冷凝器水溫與蒸發(fā)器水溫的高度差，使得冷媒流向發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)免費(fèi)制冷。在我國(guó)北方地區(qū)，由于冬季室外溫度低、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，間接免費(fèi)制冷模式要更具優(yōu)勢(shì)。在采用該模式時(shí)，只需在制冷機(jī)組前配置循環(huán)水泵和冷卻塔，便可運(yùn)行該模式。

4 結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)涂裝作業(yè)能源消耗大，且容易污染環(huán)境。探索汽車(chē)涂裝作業(yè)節(jié)能減排工藝，降低能源消耗，避免環(huán)境污染，是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在此背景下，汽車(chē)制造企業(yè)應(yīng)轉(zhuǎn)變理念，樹(shù)立節(jié)能減排意識(shí)，積極探索汽車(chē)涂裝節(jié)能減排新材料、新工藝、新技術(shù)，引入、采用涂裝技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的低污染、低能耗、低排放的各種先進(jìn)工藝與技術(shù)，以更好地達(dá)到技能減排的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]遲兆武，馬力，王升建，王錚昊，王剛，李國(guó)生，竇德玉.汽車(chē)涂裝烘干設(shè)備節(jié)能減排措施淺析[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2022，25（05）：31-33.

[2]簡(jiǎn)云久，楊海先，鄭敏，喬潤(rùn)，鄧濤.淺談汽車(chē)涂裝節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020（S2）：142-143.

[3]韓雪，崔旭冉，宋崇，陳強(qiáng).淺談汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)約、緊湊型空調(diào)設(shè)備規(guī)劃方案[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2018，21（08）：63-66.

[4]王錚昊，董曉林，韓守習(xí)，陳廣垠，郭昂.汽車(chē)涂裝噴漆室循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能減排分析[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2017，20（08）：63-65+68.

[5]馬源，張加鋒，左福，顏書(shū)清.淺談汽車(chē)涂裝車(chē)間節(jié)能減排技術(shù)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2017，20（07）：45-48.