汽車涂裝節能減排工藝分析

張 震，王 赫

(1.華晨寶馬汽車有限公司涂裝規劃部，沈陽 110000； 2.華晨寶馬汽車有限公司涂裝車間工藝部，沈陽 110000)

汽車涂裝節能減排工藝分析

張 震1，王 赫2

(1.華晨寶馬汽車有限公司涂裝規劃部，沈陽 110000； 2.華晨寶馬汽車有限公司涂裝車間工藝部，沈陽 110000)

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。本文主要分析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。

汽車涂裝；節能減排；工藝

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%。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。

1 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1%，涂裝用膠占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%。

為了改善汽車車身涂裝面漆色差問題，汽車車身涂裝面漆工作人員可從幾個方向進行改善：第一，根據車身涂裝面漆色差與標準色板色差來進行調整。為了使汽車車身涂裝面漆能夠減少色差現象，可要求技術部人員根據現場汽車的真實面漆狀況來重新制定標準色板，對汽車車身的油漆或使用工藝進行調整，使汽車測試涂裝面漆能夠保持在標準色板色差范圍內。第二，根據白色或藍色的黃變色差調整。當汽車車身在涂裝面漆后，若現場施工人員無法確保藍色色差能夠符合目視標準，可以建議銷售公司暫停訂單，讓油漆公司對清漆黃變性進行調整，避免因清漆厚度所產生的色差問題。第三，根據炫彩紅汽車車身涂裝面漆色差調整。當汽車車身在涂裝炫彩紅面漆時，建議油漆公司能夠增強炫彩紅油漆的覆蓋力，汽車涂裝面漆公司在選擇油漆時，應選擇調制中灰中涂為原廠漆的油漆，涂裝面漆技術人員可制定多種不同顏色來配套中涂，并要求中涂漆能夠符合標準色板要求。

2 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。

3 分析汽車涂裝節能減排工藝技術

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：

3.1 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，這些涂裝所排出來的廢氣是污染環境關鍵因素。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。

當前汽車涂裝線中常見的烘干直接燃燒方式有兩種：其一，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1 s，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。其二，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1 s，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于蓄熱材料中，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。

3.2 預烘干設備節能工藝技術

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)，能夠節能減排。

3.3 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(中涂)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。

3.4 空調送排風節能減排工藝技術

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。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。

[1] 曹曉根.汽車涂裝節能減排工藝探討[J].電鍍與涂飾，2015，(02)：67-69.

[2] 王錫春.汽車涂裝節能減排的新工藝技術[J].現代涂料與涂裝，2016，(04)：31-35，48.

[3] 賀泉.汽車涂裝節能減排之初探[J].裝備制造，2015(06)：230-231.

Analysis on energy saving and emission reduction technology of automobile painting

ZHANG Zhen1, WANG He2

(1.Department of Painting and Coating Planning, Huachen BMW Automotive Co., Ltd., Shenyang 110000, China; 2.Department of Painting Workshop, Huachen BMW Automotive Co., Ltd., Shenyang 110000, China)

Energy saving and emission reduction is the theme of the world development. Investors from all parts of the world have invested a lot of money on the study of automobile manufacturing enterprises, which can simplify and optimize the process of automobile coating and improve the process level so as to achieve the aim of energy saving and emission reduction. Energy saving and emission reduction technology of automobile coating was analyzed to provide reference for the improvement of automobile painting process.

Automobile painting; Energy saving and emission reduction; Process

2016-09-23

張震(1976-)，男，工學學士。

TQ639

B

1674-8646(2016)24-0032-02