汽車涂裝節能減排工藝分析

吳偉

【摘 要】隨著現代化經濟發展不斷加快，人們生活水平的提升，汽車作為生活中最便捷的交通工具，逐漸走進普通家庭生活。文章主要分析了汽車涂裝節能減排工藝，為目前汽車涂裝工藝的改善提供借鑒。

【關鍵詞】汽車；涂裝；節能減排；工藝

隨著國際社會限制揮發性有機化合物（VOC）的排量和國內清潔生產標準的出臺，節能減排與生態環境逐漸成為現在、未來汽車工業制造與研發過程中急需解決的重要問題。涂裝作為汽車四大工藝中三廢較多和能耗高的生產環節，其涂裝部分占總表面的90%，耗能比例達到60%；人們通常都是經過涂裝質量來判斷汽車質量的好壞。汽車涂裝是制造汽車重要過程，也是排放污染物與能耗的主要因素。其能耗占制造汽車整個環節總能耗（沖、焊與涂的能耗）的60%。而節約涂裝過程中的能源消耗和控制污染物排放對保護人們生活環境起到重要作用。

一、汽車涂裝工藝技術的現狀

汽車涂裝工序組成部分主要有：精修、前處理、面漆烘烤、電泳、涂清漆、烘烤、涂色漆、電泳修磨、中涂修磨、涂膠（包括焊縫密封膠和防石擊涂料）、中涂烘烤、預烘和噴中涂等。涂裝各工序中揮發性有機化合物（VOC）的排量的比例為：電泳漆占了1%，涂裝用膠占了1%，防腐蠟為13%，中涂達到16%，底色漆52%，罩光清漆13%以及清洗溶劑為4%。

二、汽車涂裝的新材料與新工藝

20世紀70年代，溶劑型涂料3C2B（三涂二烘）與陰極電泳漆成為汽車涂裝的標準工藝流程。它為車身提供了保護、裝飾性能和施工性，普遍應用在A級車與B級車上。到20世紀90年代后，為達到環保的目的，水性涂料以其較低的揮發性有機化合物（VOC）排量逐漸取代溶劑型涂料，成為了涂裝的重要材料。但是水性涂料的能耗較高，這就意味著碳排放偏高。因此，為了降低涂裝生產線的VOC排量與能耗，BAsF、立邦、PPG、關西和杜邦等汽車涂料供應商相繼研發出一系列的涂裝新材料和相應新工藝。新材料主要有：電泳、中涂和清漆等低溫固化型涂料，免中涂材料，固體分清漆，粉末清漆以及溶劑型3C1B和水性漆的3ClB等3C1B；而新工藝包括免中涂的電泳漆和高固體分溶劑型色漆。這些新材料和新工藝的產生為節能減排提供了更多的選擇機會。

三、分析汽車涂裝節能減排工藝技術

涂裝車間設備作為重要的耗能單元體，在整個工藝生產流程中涂裝能源消耗占有很大的比重。為了節能減排，提高涂裝設備的水平，烘干設備節能減排工藝技術、空調回風再利用工藝技術和余熱回收再利用技術等節能措施也逐漸應用于涂裝設備中，具體可從以下方面進行：

（一）烘干設備節能減排技術

烘干爐作為涂裝生產線中的重要設備，烘干爐溫度的是否均勻對涂層質量產生很大影響，而烘干爐也是涂裝工藝中的耗能大戶，為了達到節能減排的目的，逐漸利用新工藝技能來改造烘干爐的構造。烘干爐所排出來的二甲苯、酯類和非甲烷總烴等有機溶劑類碳氫化合物主要是在涂層固化過程中形成的，這些涂裝所拍出來的廢氣是污染環境關鍵因素。而處理有機廢氣的方法有很多，常見的方法主要有4種：活性炭吸附法、直接燃燒法、吸收法及催化燃燒法，在整個涂裝工藝技術中其他處理有機污染物的方法逐漸被直接燃燒法所取代。

直接燃燒法是指通過燃燒器將有機廢氣溫度進行升溫，達到燃燒溫度后，讓有機廢氣轉變成水與二氧化碳。為了促進處理污染物的溫度升溫，降低燃料消耗，在使用直接燃燒法對排出的污染物進行處理時，一般會將燃燒前與燃燒后的污染物進行熱交換處理，當前汽車涂裝線中常見的烘干直接燃燒方式有兩種：①廢氣焚燒熱力回收裝置（又稱TAR）；其工作原理是：利用廢氣風機將烘干室有機污染物引入焚燒爐預熱器中，然后在450℃溫度溫度下進行熱交換，經混合通道進入到爐堂火焰區再次升溫，當溫度達到720℃時停留1s，讓污染物氧化轉變成H2O與CO2；再利用該廢氣焚燒爐將經過多級熱交換器升溫的高溫煙氣排出來，加熱烘干室中注入的新鮮空氣，使排放煙氣溫度控制在200℃以下。廢氣焚燒熱力回收裝置是將有機廢氣與向生產線提供熱能結合起來再處理，這樣就可以處理有機污染物，同時，又可以降低能源的消耗，且運行成本較低。②蓄熱式熱力焚化裝置（又稱RTO）；其工作原理是：加熱來自烘干室中的廢氣，當溫度達到760℃時停留1s，讓揮發性有機化合物（VOC）分解成水與二氧化碳，高溫氣體的熱量被氧化后貯存與蓄熱材料中，從而對新的有機廢氣進行預熱，提升廢氣進氣的溫度，節約升溫需要的燃料消耗與運行成本。使用蓄熱式熱力焚化裝置能夠充分利用廢氣的燃燒熱，然后將燃燒熱集中到蓄熱式熱力焚化裝置中進行燃燒。從單一設備來看，廢氣焚燒熱力回收裝置能夠有效的結合節能功能與環保功能，有利于在使用過程中布置與控制設備。其設計的特點是將廢氣燃燒過程中排放出來的熱量回收到烘干爐中進行加熱，以便循環利用。從節能環保角度來說，廢氣焚燒熱力回收裝置的使用成本與蓄熱式熱力焚化裝置相比較低。從綠色經濟和低碳節能環保角度來說，廢氣焚燒熱力回收裝置逐漸被涂裝廠認可。

（二）預烘干設備節能工藝技術

預烘干設備燃燒廢氣的溫度一般在200℃左右，能夠直接排放烘干爐中存在的熱能，然后利用預熱補充的方式給烘干爐注入新鮮空氣。但是由于外界空氣具有濕度較大和不穩定的影響因素，如果直接注入外界空氣，就會延長預烘干升溫的時間。而強冷循環風維度比較低，空氣質量與外界空氣質量相比要好一些，因此，在補充新風時可以直接補充強冷循環風，然后再排到大氣中（排煙溫度在120℃左右），不僅能夠節能減排，還可以縮短預烘干加熱所需的時間。

（三）預熱回收再利用工藝技術

汽車涂裝車間中各種煙氣排放溫度在180℃～200℃左右，例如電泳、涂膠（中途）和面漆烘干爐等環節，由于烘干爐大部分熱能隨著煙氣排放而流失，同時，前處理工藝又需要很多熱量將槽液溫度升高。考慮到燃燒后廢氣溫度比較高，可以在前處理工藝中引入燃燒中產生的高溫氣體，對各個槽體污染物加熱，然后將熱交換后的有機污染物排放出來，從而節約前處理工藝加熱能源所需時間。

（四）空調送排鳳節能減排工藝技術

汽車車間噴涂室所消耗的能量在整個涂裝車間所占比例達到30%，可見節能噴涂室能量在涂裝車間和汽車制造整個節能減排過程中非常重要。為了節約能源，應盡可能將噴涂室的寬度與長度縮短，以及不斷改造各種新技術，例如，干式噴涂室的應用、噴涂室空調風循環再利用和空調人泵技術的應用等。噴涂室空氣要求與高潔凈 度相吻合，夏季濕度約為65%，溫度在23℃左右；冬季濕度約為65%，溫度在25℃左右。只有溫度適合才能提升涂裝的質量，從而達到低返修率與高裝飾性效果的目的。而噴漆室排風與送風系統作為這些指標的重要路徑，送風系統中空調裝置作為噴漆室主要能源的消耗者，將空氣經過除塵過濾后所得到的新鮮空氣，在夏季冷卻降溫，冬季加熱升溫，并對濕度進行適當調節。

四、結束語

節能減排是當今世界發展的主題，世界各地都投入大量資金對汽車制造企業進行研究，具體可通過簡化與優化汽車涂裝工藝，提高工藝水平，從而實現節能減排與減少運行成本的目標。

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