汽车涂装节能减排工艺分析

吴伟

【摘 要】随着现代化经济发展不断加快，人们生活水平的提升，汽车作为生活中最便捷的交通工具，逐渐走进普通家庭生活。文章主要分析了汽车涂装节能减排工艺，为目前汽车涂装工艺的改善提供借鉴。

【关键词】汽车；涂装；节能减排；工艺

随着国际社会限制挥发性有机化合物（VOC）的排量和国内清洁生产标准的出台，节能减排与生态环境逐渐成为现在、未来汽车工业制造与研发过程中急需解决的重要问题。涂装作为汽车四大工艺中三废较多和能耗高的生产环节，其涂装部分占总表面的90%，耗能比例达到60%；人们通常都是经过涂装质量来判断汽车质量的好坏。汽车涂装是制造汽车重要过程，也是排放污染物与能耗的主要因素。其能耗占制造汽车整个环节总能耗（冲、焊与涂的能耗）的60%。而节约涂装过程中的能源消耗和控制污染物排放对保护人们生活环境起到重要作用。

一、汽车涂装工艺技术的现状

汽车涂装工序组成部分主要有：精修、前处理、面漆烘烤、电泳、涂清漆、烘烤、涂色漆、电泳修磨、中涂修磨、涂胶（包括焊缝密封胶和防石击涂料）、中涂烘烤、预烘和喷中涂等。涂装各工序中挥发性有机化合物（VOC）的排量的比例为：电泳漆占了1%，涂装用胶占了1%，防腐蜡为13%，中涂达到16%，底色漆52%，罩光清漆13%以及清洗溶剂为4%。

二、汽车涂装的新材料与新工艺

20世纪70年代，溶剂型涂料3C2B（三涂二烘）与阴极电泳漆成为汽车涂装的标准工艺流程。它为车身提供了保护、装饰性能和施工性，普遍应用在A级车与B级车上。到20世纪90年代后，为达到环保的目的，水性涂料以其较低的挥发性有机化合物（VOC）排量逐渐取代溶剂型涂料，成为了涂装的重要材料。但是水性涂料的能耗较高，这就意味着碳排放偏高。因此，为了降低涂装生产线的VOC排量与能耗，BAsF、立邦、PPG、关西和杜邦等汽车涂料供应商相继研发出一系列的涂装新材料和相应新工艺。新材料主要有：电泳、中涂和清漆等低温固化型涂料，免中涂材料，固体分清漆，粉末清漆以及溶剂型3C1B和水性漆的3ClB等3C1B；而新工艺包括免中涂的电泳漆和高固体分溶剂型色漆。这些新材料和新工艺的产生为节能减排提供了更多的选择机会。

三、分析汽车涂装节能减排工艺技术

涂装车间设备作为重要的耗能单元体，在整个工艺生产流程中涂装能源消耗占有很大的比重。为了节能减排，提高涂装设备的水平，烘干设备节能减排工艺技术、空调回风再利用工艺技术和余热回收再利用技术等节能措施也逐渐应用于涂装设备中，具体可从以下方面进行：

（一）烘干设备节能减排技术

烘干炉作为涂装生产线中的重要设备，烘干炉温度的是否均匀对涂层质量产生很大影响，而烘干炉也是涂装工艺中的耗能大户，为了达到节能减排的目的，逐渐利用新工艺技能来改造烘干炉的构造。烘干炉所排出来的二甲苯、酯类和非甲烷总烃等有机溶剂类碳氢化合物主要是在涂层固化过程中形成的，这些涂装所拍出来的废气是污染环境关键因素。而处理有机废气的方法有很多，常见的方法主要有4种：活性炭吸附法、直接燃烧法、吸收法及催化燃烧法，在整个涂装工艺技术中其他处理有机污染物的方法逐渐被直接燃烧法所取代。

直接燃烧法是指通过燃烧器将有机废气温度进行升温，达到燃烧温度后，让有机废气转变成水与二氧化碳。为了促进处理污染物的温度升温，降低燃料消耗，在使用直接燃烧法对排出的污染物进行处理时，一般会将燃烧前与燃烧后的污染物进行热交换处理，当前汽车涂装线中常见的烘干直接燃烧方式有两种：①废气焚烧热力回收装置（又称TAR）；其工作原理是：利用废气风机将烘干室有机污染物引入焚烧炉预热器中，然后在450℃温度温度下进行热交换，经混合通道进入到炉堂火焰区再次升温，当温度达到720℃时停留1s，让污染物氧化转变成H2O与CO2；再利用该废气焚烧炉将经过多级热交换器升温的高温烟气排出来，加热烘干室中注入的新鲜空气，使排放烟气温度控制在200℃以下。废气焚烧热力回收装置是将有机废气与向生产线提供热能结合起来再处理，这样就可以处理有机污染物，同时，又可以降低能源的消耗，且运行成本较低。②蓄热式热力焚化装置（又称RTO）；其工作原理是：加热来自烘干室中的废气，当温度达到760℃时停留1s，让挥发性有机化合物（VOC）分解成水与二氧化碳，高温气体的热量被氧化后贮存与蓄热材料中，从而对新的有机废气进行预热，提升废气进气的温度，节约升温需要的燃料消耗与运行成本。使用蓄热式热力焚化装置能够充分利用废气的燃烧热，然后将燃烧热集中到蓄热式热力焚化装置中进行燃烧。从单一设备来看，废气焚烧热力回收装置能够有效的结合节能功能与环保功能，有利于在使用过程中布置与控制设备。其设计的特点是将废气燃烧过程中排放出来的热量回收到烘干炉中进行加热，以便循环利用。从节能环保角度来说，废气焚烧热力回收装置的使用成本与蓄热式热力焚化装置相比较低。从绿色经济和低碳节能环保角度来说，废气焚烧热力回收装置逐渐被涂装厂认可。

（二）预烘干设备节能工艺技术

预烘干设备燃烧废气的温度一般在200℃左右，能够直接排放烘干炉中存在的热能，然后利用预热补充的方式给烘干炉注入新鲜空气。但是由于外界空气具有湿度较大和不稳定的影响因素，如果直接注入外界空气，就会延长预烘干升温的时间。而强冷循环风维度比较低，空气质量与外界空气质量相比要好一些，因此，在补充新风时可以直接补充强冷循环风，然后再排到大气中（排烟温度在120℃左右），不仅能够节能减排，还可以缩短预烘干加热所需的时间。

（三）预热回收再利用工艺技术

汽车涂装车间中各种烟气排放温度在180℃～200℃左右，例如电泳、涂胶（中途）和面漆烘干炉等环节，由于烘干炉大部分热能随着烟气排放而流失，同时，前处理工艺又需要很多热量将槽液温度升高。考虑到燃烧后废气温度比较高，可以在前处理工艺中引入燃烧中产生的高温气体，对各个槽体污染物加热，然后将热交换后的有机污染物排放出来，从而节约前处理工艺加热能源所需时间。

（四）空调送排凤节能减排工艺技术

汽车车间喷涂室所消耗的能量在整个涂装车间所占比例达到30%，可见节能喷涂室能量在涂装车间和汽车制造整个节能减排过程中非常重要。为了节约能源，应尽可能将喷涂室的宽度与长度缩短，以及不断改造各种新技术，例如，干式喷涂室的应用、喷涂室空调风循环再利用和空调人泵技术的应用等。喷涂室空气要求与高洁净 度相吻合，夏季湿度约为65%，温度在23℃左右；冬季湿度约为65%，温度在25℃左右。只有温度适合才能提升涂装的质量，从而达到低返修率与高装饰性效果的目的。而喷漆室排风与送风系统作为这些指标的重要路径，送风系统中空调装置作为喷漆室主要能源的消耗者，将空气经过除尘过滤后所得到的新鲜空气，在夏季冷却降温，冬季加热升温，并对湿度进行适當调节。

四、结束语

节能减排是当今世界发展的主题，世界各地都投入大量资金对汽车制造企业进行研究，具体可通过简化与优化汽车涂装工艺，提高工艺水平，从而实现节能减排与减少运行成本的目标。

参考文献：

[1]曹晓根.汽车涂装节能减排工艺探讨[J].电镀与涂饰，2013，32（2）：67-69.

[2]祝威.汽车涂装节能减排工艺探讨[J].城市建设理论研究，2014，（9）.

[3]蔡进.汽车涂装节能减排工艺探讨[J].建筑工程技术与设计，2015，（10）：2548-2548.

[4]王锡春，吴涛，李文刚，等.我国汽车涂装与汽车涂料的现况及发展趋势（一）——创建绿色涂装车间[J].中国涂料，2012，27（10）：16-19.

[5]杨建英，祝建海，郭树勇，等.节能型运行模式在汽车涂装生产中的应用[J].电镀与涂饰，2010，29（6）：62-65，69.