汽車行業(yè)主要耗能工序和節(jié)能措施分析

程宇鵬 中國國際工程咨詢公司

我國汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過60年的發(fā)展，特別是近20年的快速發(fā)展，已成長為一個(gè)年產(chǎn)值達(dá)5萬億元(2012年全國汽車行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)累計(jì)完成工業(yè)總產(chǎn)值5.29萬億元)、稅收1萬億元、直接和間接提供就業(yè)崗位3000多萬個(gè)、進(jìn)出口貿(mào)易額達(dá)千億美元的國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱型產(chǎn)業(yè)，并已連續(xù)五年居世界汽車產(chǎn)銷之首。

汽車工業(yè)是耗能較高產(chǎn)業(yè)，隨著產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，汽車生產(chǎn)過程中的節(jié)能減排問題越發(fā)重要。開展對汽車工業(yè)節(jié)能降耗的研究，了解世界和國內(nèi)能耗的實(shí)際平均水平，掌握汽車企業(yè)的能耗狀況，開展節(jié)能降耗方面的經(jīng)驗(yàn)、問題以及國內(nèi)外汽車生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的先進(jìn)技術(shù)的研究，確定我國汽車企業(yè)今后節(jié)能降耗的發(fā)展方向，制定汽車生產(chǎn)的能耗標(biāo)準(zhǔn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 汽車生產(chǎn)過程中的主要耗能工序

國內(nèi)轎車生產(chǎn)項(xiàng)目中生產(chǎn)工藝主要包括沖壓、焊裝、涂裝、總裝工藝。其中，最大耗能工序是涂裝工序，其能耗占全部能耗70%以上，污染物排放的90%以上；其次是焊裝工序。涂裝工序主要消耗的包括電、天然氣、蒸汽、水，其電耗主要用于前處理、電泳、噴房、烘房、空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)等各種設(shè)備；天然氣主要用于涂裝車間的烘干、空調(diào)系統(tǒng)；蒸汽主要用于涂裝車間的前處理（前處理含預(yù)脫脂、脫脂、表調(diào)、磷化、鈍化）；水耗主要用于車身車間循環(huán)補(bǔ)充水、涂裝的前處理和電泳后水洗、制冷站的循環(huán)補(bǔ)充水、空壓站的循環(huán)補(bǔ)充水等。焊裝工序中的電耗主要用于汽車車身、總成及其分總成的焊接、修磨、調(diào)整等的加工。

2 耗能工序的節(jié)能措施

沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大主要耗能工藝涉及的主要節(jié)能措施包括以下幾點(diǎn)：

（1）沖壓工藝

沖壓車間內(nèi)采用先進(jìn)的伺服壓力機(jī)線代替普通機(jī)械壓力線，采用機(jī)械連桿伺服壓力機(jī)的能耗是相同輸出壓力的機(jī)械壓力機(jī)的40%，油壓機(jī)的30%；沖壓生產(chǎn)采用一模雙件形式和自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線；壓力機(jī)氣墊采用交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，可更好的實(shí)現(xiàn)電機(jī)高效節(jié)能運(yùn)行，降低電耗；大型多工位壓力機(jī)技術(shù)以大型多工位壓力機(jī)集機(jī)械、電子、控制和檢測技術(shù)為一體，全自動(dòng)、智能化、操作安全、沖壓件綜合成本低、生產(chǎn)效率高、節(jié)約能源，滿足汽車行業(yè)大批量生產(chǎn)和節(jié)能減排需要，是當(dāng)今大型覆蓋件沖壓設(shè)備的發(fā)展方向。

（2）焊裝工藝

焊裝工藝主要生產(chǎn)耗能在于焊接，通常采用生產(chǎn)效率高、能源消耗低的電阻焊（點(diǎn)焊）和氣體保護(hù)焊工藝；節(jié)能逆變弧焊設(shè)備采用一體式（逆變）焊機(jī)，它將電阻焊變壓器與焊鉗組合成一體，節(jié)省了傳統(tǒng)分體式焊機(jī)在電阻焊變壓器與焊鉗之間的通電電纜所消耗的電能。同時(shí)，焊接采用自動(dòng)化生產(chǎn)線，利用焊接機(jī)器人，合理組織生產(chǎn)，有利于減少焊接輔料的利用，有利于減少空轉(zhuǎn)和電力消耗。

（3）涂裝工藝

汽車表面，包括車身、門、保險(xiǎn)杠等，噴漆后需要經(jīng)過晾干、烘干過程，才能進(jìn)入下一道組裝工序，如果采用自然晾干，需要經(jīng)過較長的時(shí)間，不符合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的批量化要求。采用高溫空氣對噴漆后的汽車表面進(jìn)行烘干，雖然加快了烘干進(jìn)度，減少了涂裝車間的占地面積，有利于組織涂裝生產(chǎn)，但是卻要以消耗大量能源為代價(jià)。

轎車生產(chǎn)過程中一般采用燃?xì)饧訜岷娓桑娓墒也捎脴蚴浇Y(jié)構(gòu)，熱風(fēng)循環(huán)利用，烘干室廢氣焚燒采用RTO系統(tǒng)；現(xiàn)代轎車涂裝工藝，采用“三濕”涂裝技術(shù)，包括3C1B（即中涂、底色漆、罩光三道漆“濕碰濕”后一起烘干）和雙底色緊湊型面漆噴涂工藝（即BC1、BC2和罩光三道漆“濕碰濕”后一起烘干）。

采用天然氣烘干爐，利用天然氣直接加熱，減少了鍋爐、熱交換器等能源轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換一次損失一次，減少了熱力輸送能源過程的散熱損失，同時(shí)天然氣就近燃燒，可利用回收熱空氣的余熱和有機(jī)溶劑，天然氣烘干爐是節(jié)能的涂裝加熱工藝。

轎車噴漆過程中采用自動(dòng)涂裝機(jī)器人，有利于改善勞動(dòng)環(huán)境，有利于節(jié)約電力消耗；靜電噴涂技術(shù)可提高涂料利用率、涂裝產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)改善了傳統(tǒng)空氣噴涂漆霧飛濺嚴(yán)重，作業(yè)環(huán)境差的現(xiàn)象；烘干室采用橋型結(jié)構(gòu)，與直通式結(jié)構(gòu)相比熱量損失減少；在燃燒裝置中設(shè)置空氣預(yù)熱系統(tǒng)，對排放煙氣的余熱進(jìn)行回收利用；油漆原料采用環(huán)保型的水溶性涂料，減少了苯類、醛類等污染物的排放量，降低了環(huán)保處理能耗；在油漆烘干工藝方面，將聚氯乙烯（PVC）涂膠工序后的烘烤與中涂烘烤合并，減少一道烘烤工序，將烘干室排出的廢氣送到燃燒裝置中進(jìn)行燃燒后再排放，簡化了烘房廢氣處理流程，還對廢氣中所含熱值進(jìn)行了充分利用，減少了天然氣的消耗量。

（4）總裝工序

總裝工序中摩擦式輸送系統(tǒng)是利用摩擦力驅(qū)動(dòng)被輸送物體的一種輸送形式，摩擦式輸送系統(tǒng)與傳統(tǒng)的積放鏈、滑橇系統(tǒng)相比，具有空間利用率高、低噪聲、低能耗、環(huán)保、輸送速度高等優(yōu)點(diǎn)；在整車裝配過程中采用模塊化裝配工藝，有效簡化了組裝工序，縮短了裝配線，提高了生產(chǎn)效率，降低了裝配過程能耗。

除上述四大耗能工序外，還包括其它一些節(jié)能措施，如空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置室內(nèi)外溫濕度遙測儀表，可根據(jù)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)控制節(jié)能；生產(chǎn)、生活用水系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速控制器，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電節(jié)水等等。

3 結(jié)語

在當(dāng)前全國實(shí)行節(jié)能降耗的背景下，汽車產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)改造、節(jié)能減排等方面開展了大量工作，取得了明顯效果，將來仍需進(jìn)一步采用先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)，推動(dòng)行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。