淺談涂裝線前處理節能減排

楊世良

【摘 要】涂裝生產線是企業的耗能大戶，在汽車的整車生產四大工藝當中，涂裝生產線的水電等能源消耗更是占了全部耗能的70%以上。在當今國家堅持節約資源和環境保護基本國策和可持續發展戰略的背景下，制造業更是承擔著節能減排、減少污染的重大責任。涂裝生產線設計人員應該從設計源頭上對污染進行控制，以保護環境。

【Abstract】Coating production line is a big energy consuming enterprise. The energy consuming of coating production line is more than 70% of the total energy consumption in the four processes of the finished automobile production. In the context of the current state's basic policy of conserving resources and environmental protection and the strategy of sustainable development， the manufacturing sector bears the major responsibility of energy saving and emission reduction and pollution reduction. The painting line designers should control the pollution from the design work to protect the environment.

【關鍵詞】涂裝生產線；節水技術；節能減排

【Keywords】painting line；water saving technology；energy conservation and emission reduction

【中圖分類號】TQ639 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0195-02

1 引言

涂裝前處理主要是通過清洗來消除工件表面上的各種油污、鐵屑、鐵銹和塵埃等，使被涂面達到后面工序的要求，進而根據工件的底材及涂覆要求進行后續處理，如磷化等，使工件表面附著力增強，表面結合更加牢固。在涂裝生產線前處理的設計當中，關于節能減排方面主要從以下幾點入手：減少各工序清洗用水量，提高清洗效率，提高各工位用水回收率或重復利用率；廢水必須進行處理，盡可能地凈化回收，必須排放的一定要達到排放標準；噴嘴、噴淋泵的選型，保證工作效率的前提下盡可能地降低能耗；工作段合理長度，噴淋、換熱管路的合理設計等等。下面筆者將根據實際工作經驗，對上述內容進行闡述。

2 應根據幾何尺寸及形狀、場地面積、投資規模、生產量等因素對前處理工位排布進行合理安排

以通道式多室聯合形式全噴淋生產線為例，其工序依次為熱水洗、預脫脂、主脫脂、水洗1、水洗2、表調、磷化、水洗3、純水洗。在確定各工序及其長度后，我們應該根據工件尺寸、藥液等因素對噴嘴進行選型，常規線前處理通常采用夾扣式噴嘴，噴嘴的選擇與排布對于前處理設計十分重要，主要是對管路形式、液槽尺寸、泵閥選型有著重要影響。在選型的時候首先選擇合理的材質，考慮到廉價、耐溫、耐腐蝕的特性，通常選用聚丙烯噴嘴。接下來確定噴嘴流量和壓力，噴嘴流量主要受噴淋介質和噴淋壓力影響，而影響噴淋壓力的主要因素是噴霧角度與噴霧類型，這些都是在選型當中必須注意的。在選定噴嘴后需要對噴嘴進行排布，根據噴嘴的噴射范圍，工件的尺寸等因素來確定，最終可以確定液槽的尺寸，以及棚體的寬高（影響排氣風機選型），噴淋泵流量。需要提到的是，在后續生產線運行的時候，必須定期對噴嘴進行保養，噴嘴一旦堵塞或損壞，噴淋壓力會降低進而會導致噴霧狀態受到影響，最終會造成前處理噴淋效果的下降和能源的浪費。可以說噴嘴的選擇是合理設計前處理的基礎，也是節能減排的基礎。

3 節水設計方面

首先最簡單的就是增加瀝干時間，適當增加兩個工位之間的過渡段，在鏈速一定的情況下相當于增加工件的瀝干時間，這樣可以使附著在工件上的噴淋液體盡可能瀝出，液體通過傾斜的底板可以返回液槽，這樣，不僅減少了清洗用水的量，也節約了化學藥品。但增加過渡段長度的時候切不可增加過多，因為這不僅對生產節拍是一種負面影響，也是一種資源的浪費，與節能設計背道而馳。

第一，工件在脫脂和磷化后，表面仍附有大量藥劑，這時必須需要進行多次水洗（純水洗）。目前，前處理設計通常采用逆工序補水，這樣可以提高清洗用水的利用率，使用水量大幅下降。我們知道清洗后的水雖然受到污染，但是很容易發現清洗工序越往后清洗后的水越干凈，即清洗后水中的污染物含量越低。而逆工序補水就是將后清洗工序的溢流的廢水，連通到前一清洗工序進行補水，依次類推，這樣只需要在后續工位進行清洗水補充，降低了用水量，而污染最嚴重的水只需從第一道工序中排出，進行廢水處理，便于收集。

第二，適當降低純水基準要求。前處理最后兩道工序通常為純水洗，需要使用到大量的純水，對于純水我們需要控制的主要是導電率，純水電導率不僅影響著工件清洗的效果，同樣也影響著純水設備系統的選型。例如，如果設計之初將純水電導率基準設置在5μ，那么他所需要的二級反滲透純水系統的復合產水率僅為65%。如果我們純水的水質基準設定在電導率10μ左右，并且已經能夠滿足生產需求，那么所對應的一級反滲透純水系統的產水率約為75%。只利用一級反滲透膜組的話，可以較之前降低15%的用水量。這些都是我們設計人員需要注意的問題，根據設計合同與計算分析結果，在滿足生產要求的前提下，盡量控制污染，降低成本。endprint

4 脫脂工位的設計改進方面

①因為脫脂、預脫脂槽液當中的雜質較多，可以在循環管路中設置袋式過濾器或藍式過濾器，并且可以使用磁性框架，降低槽內鐵屑等雜質含量，降槽液的更換頻率。

②可以在管路當中增加出油設計，例如增加油水分離器及其相應管路，同樣可以達到降低脫脂槽液更換頻率的目的。

③利用陶瓷膜技術[1]。陶瓷膜分離技術，效率高，可靠穩定，能夠在脫脂槽液50～60℃的溫度當中，有效地分離槽液中的油和水，并且可以連續流暢運行，延緩了脫脂槽液的老化，這種新型的綠色工藝，必然會成為脫脂工藝設計的一個趨勢。無機陶瓷膜分離技術的原理，主要是利用多孔陶瓷介質的篩分效應，通過對這種效應的開發而設計產生的，它摒棄了傳統的“死端過濾”、“濾餅過濾”方式，采用動態“錯流過濾”方式，即在壓力驅動下，使脫脂液在膜管內側層表面以一定的速度流動，小分子物質（即液體）沿與之垂直方向透過微孔膜，大分子物質（或固體顆粒）被截留，使之達到分離的目的。涂裝設計涉獵廣泛，對設計者知識面要求廣，因此我們應該時刻注意吸收新技術，利用新技術，提升產品水平，降低能耗和污染。

5 磷化設計方面的改進

磷化工位十分重要，成膜是否平整、堅實、無銹蝕、無沉渣、色澤均勻，對后處理至關重要。首先，磷化促進劑的選擇，選擇不含亞硝酸鹽的磷化工藝。其次，在磷化溫度選擇上，高溫磷化技術已經淘汰，超低溫磷化不易控制，目前盡量不采用。通常選用35度到60度。第三，磷化渣的處理，磷化過程中一般磷化酸比大的殘渣量產生少，酸比小的殘渣量產生多。磷化液當中殘渣量是影響磷化膜的重要因素，通常要求達到300mg/L，如果要求更高也可以適當提高。因此我們需要為磷化工位設計合理的除渣設計，除了常規的過濾器意外，如果生產節拍允許情況下可以設置沉淀塔，來對磷化液進行沉淀。同樣，如果生產任務比較重的情況下，也可以采用板框壓濾機配合氣動隔膜泵對殘渣進行過濾處理。在此要說明的是，磷化殘渣很容易堵塞管路，必須在管路設計的時候預留反沖洗裝置，保證管路順暢，也是降低能耗的一個方面。而且管路在設計的時候需要考慮磷化渣的沉積對管路的堵塞，盡量避免拐彎起伏等位置（磷化渣的特性決定了它易堵塞管路），設計時可以在管路易沉積位置增加可拆卸裝置，可以進行手工拆卸清洗，保障磷化效果。

6 結語

保護環境，功在當代，利在千秋。現代人們越來越意識到愛護環境是每個地球人的責任，我們應該保護環境，敬畏生命。而作為涂裝設計人員，筆者深感責任重大，更應該從我們做起保護環境，減少涂裝生產線的污染，在設計上我們應該積極探索新工藝新思路、借鑒吸收外國先進的設計內容，提高創新能力，提升自身的設計水平，從點滴做起降低涂裝線的污染，提高涂裝下能源的利用率，為實現真正地清潔生產不斷努力。

【參考文獻】

【1】李偉戰.環保型涂裝前處理技術開發方向[J].中國西部科技，2010（10）：7-8.

【2】王錫春，李文剛.淺談工業涂裝的水洗和節水技術[J].工業涂裝專刊，2009（24）：1-5.

【3】胡志鵬.水性涂料市場分析[J].涂裝與電鍍，2011（3）：13-15.endprint