汽车涂装节能减排的新技术课件.ppt
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1、主讲人:王锡春中国第一汽车集团2011年年10月月14日日汽车涂装节能减排的新工艺技术汽车涂装节能减排的新工艺技术2011绿色涂装清洁生产技术交流会 无锡表面工程协会会议主题:“低碳、节能、责任、发展”汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日2目录目录1、前言2、汽车涂装能耗现状、国内外的差距3、新的节能减排工艺技术(21项)前处理5 阴极电泳(CED)5 中涂面漆喷涂工艺2喷漆室4 烘干(涂膜固化)55个方面4、涂装工艺及设备和管理的精益优化设计(5项)5、结语汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日3一、前
2、言一、前言 2009年我国汽车产量为1379.10万辆,成为世界第一汽车生产大国,2010年为1800多万辆,今年按510增长,预计年产汽车近2000万辆。涂装成为汽车制造的四大专业之一。汽车涂装是汽车制造业中的耗能大户,又是最大的污染源。环保、原材料涨价和市场竞争激烈,促使汽车涂装要革新。21世纪汽车涂装的主题:世纪汽车涂装的主题:“环保清洁生产、节能减排、降成本、创建绿色涂装”具体目标:具体目标:1、工艺流程精益化,紧凑化、经济规模化、低投入、低运行成本、高产出。2、质量稳定可靠,管理上水平,一次合格率高。3、资源利用率高、高能效、CO2 排出量少。4、环保达标(低VOC化、低碳化、无害化
3、)。5、绿色涂装:“优质高产、低成本、少公害”(或“节能、降耗、减污、增效”清洁生产。汽车涂装的目标要兼顾高品质、商业价值、经济性、环境友好性等四个方面(参见图1)。汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日4汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日5按生命周期分析法:按生命周期分析法:工业涂层的耗能和CO2发生量主要在涂装过程中(参见表1)。表1 各工业涂装系统的CO2发生比例原材料涂料制造涂装废弃工业涂装403552汽车涂装253702建筑涂装90253汽车涂装耗能大,在生命周期中涂装排出CO2比率大(70)
4、,其原因:多涂层体系、环境条件(空调)要求高,烘干次数多。长期以来,人们不把CO2当作有害气体,现今它是温室气体要限排。为保护人类的生存环境和可持续发展,联合国会议要求各国制定节能减排(削减CO2排放量)的目标值。本文主题就是介绍汽车涂装能耗现状及差距,和推荐成熟的,已获得工业应用的节能减排新工艺技术。汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日6二、汽车涂装耗能现状、国内外的差距二、汽车涂装耗能现状、国内外的差距 汽车涂装车间是汽车制造业的耗能大户 德国杜尔公司:汽车涂装能耗占汽车生产总能耗的70,零部件制造占19,装配占11。意大利GEICO公司:涂装
5、车间的能耗占整个汽车生产70电能和80的热能。每辆汽车涂装产生CO2235kg/台。日本大气社:2000年报导年产24万台轿车车身的涂装车间,年排出CO24万多吨,每台车身涂装产生CO2169.6kg/台(参见图2、表2)。图2 涂装车间及各种设备的CO2排出量细分()汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日7表2 汽车涂装设备的能耗表和CO2排出量的试算设备电能加热能冷却能合计额定CO2排出量年平均消耗量CO2排出量年平均消耗量CO2排出量tCO2/年KgCO2/台KwtCO2/年KgCO2/台MJ/htCO2/年KgCO2/台MJ/htCO2/年K
6、gCO2/台前处理2785782.424918913.714696.3电泳98921949.121949.1烘干室75612045.022871630926.3751031.3喷漆室(空调)3972739330.8479881122646.810762421.01886178.6工位(空调)88515186.313316270511.3144280.1425117.7其他788473619.7705116456.8166320.1641326.6合计76681762373.3937172277394.913863021.240698169.5丰田汽车公司:发展规划2010年后的单台车身涂装CO
7、2排出量为45KgCO2/台。一汽大众公司:1和2轿车车身车间2009年度能耗和CO2排出量列于表3中。CO2排放量1车间为192.0kgCO2/台,2车间为232.2kgCO2/台。注:CO2排出量换算系数:电力0.555KgCO2/(Kwh),天然气0.0513KgCO2/MJ(其发热量为基准)汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日8表3 一汽大众1、2轿车车身涂装车间的能耗和CO2排出量一览表涂装车间名称(车间概况)一涂(1995年投产,2009年生产37万台二涂(2004年投产,2009年生产30万台)备注年耗量及CO2排出量能源名称年消耗量
8、(2009年)CO2排出量年消耗量(2009年)CO2排出量换算CO2排出系数:电0.555KgCO2/(Kwh);采暖、高温水:0.07kgCO2/MJ;天然气:2.12895kgCO2/M3一涂是超负荷生产,二涂是满负荷生产。tCO2/年KGCO2/台tCO2/年KGCO2/台用电(兆瓦时)6350435244.7295.2565812332258.26107.53采暖(吉焦)485453398.159.184430963016.7210.06高温水(吉焦)16373511461.4530.97715256910674.8335.60天然气(千立方米)984320955.25456.636
9、1127524003.9180.01合计71059.57192.05369953.72233.2广州本田公司:2007年介绍单台车身涂装能耗为电150KWh/台。LGP:15Kg/台,换算成CO2排出量为128.55KgCO2/台。上海临港涂装线:2009年一季度单台车身涂装能耗为电285.6KWh/台;热水2.35106KJ;天然气32.7m3(N);换算成CO2排出量为392.628 KgCO2/台。汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日9 据日本期刊最新报导:日本汽车涂装在节能减排方面又取得较大进步,2012年后的中期目标为100kgCO2/台
10、(见图3)图3 日本汽车涂装工程CO2排出量的变迁(摘自日刊“涂装技术”2011年5月号P.50)汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日10 按HJ/T2932006汽车制造业涂装清洁生产标准一级:3C3B耗电量20Kwh/m2,换算成CO2排出量为11.1kgCO2/m2,按车身面积80m2/台计,则CO2排出量11.180888kgCO2/台。我国已向世界承诺至2020年将单位GDPCO2排放量在2005年基础上减少45。目前单位GDP的耗能量,我国是日本的5.5倍,美国的2.35倍。综上所述:汽车车身涂装CO2产生量(kgCO2/台)也是日本的
11、25倍,这也说明我们节能减排潜力巨大。换句话说:我国现已是世界第一的汽车生产大国,2010年产1800万辆,涂装所耗能量在日本可涂装36004000万辆汽车,也就是说我国汽车工业大而不强的原因之一。汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日11三、新的节能减排工艺技术(三、新的节能减排工艺技术(2121项)项)针对工业涂装能耗(电能和热能)的特点,节能减排的技术措施可归纳为:(1)削减能耗技术,提高能源的有效利用率(2)回收再生,综合利用未被利用的热能和废热(3)选用单位发生热量的CO2排出量小(即COP高的)能源和技术(如热泵技术,参见图4)。图4 利
12、用1KWh的热时的CO2排出量比较*COP(coefficient of performance)成绩系数汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日12 为节能增效,缩小能耗差距,必须从节能减排,环保清洁生产的角度,解放思想转变观念,再认识和审核现行涂装工艺及涂装设备,必须依靠技术进步,走创新之路,开发研究,采用更节能、更环保、成本更低的新涂装材料、涂装工艺和涂装设备。例如,喷漆室排风可否循环再利用;如何减少烘干工序,开发采用:“湿碰工艺,能量仅供给涂膜而工件本身在涂膜固化时不升温(如采用光固化材料及工艺,靠化学能固化的双组分涂料),如何选用工艺性更好的
13、涂装材料、涂装设备、和输送设备等。总之,如何用同数量的原材料和能源,能加工出更多更好的产品,创造出更高的产值,其排污(VOC、CO2、污水等)少,来增强产品和企业的竞争力。从前处理、阴极电泳、中涂面漆喷涂工艺、喷漆室和烘干室等五方面推荐、介绍已获得工业应用的新的节能减排工艺技术。汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日133.1在涂装前处理在涂装前处理工艺方面工艺方面:磷化低温化、快速化、低渣化、采用新一代环保型涂装前处理工艺、预清洗逆工序补水法和滚浸式输送机等。(1 1)磷化处理低温化、低渣化。)磷化处理低温化、低渣化。现用的磷化工艺,一般使用Zn、
14、Mn、Ni三元磷化液,现今改进采用液体表调剂、磷化温度由50下降到43,现今为35,沉渣减少30%,处理时间由180s72s,可节能和提高资源利用率。(2 2)采用新一代环保型涂装前处理工艺(氧化锆处理和硅)采用新一代环保型涂装前处理工艺(氧化锆处理和硅烷处理技术)替代现用的磷化工艺。烷处理技术)替代现用的磷化工艺。新工艺能彻底不用P、Mn、Ni、NO2等有害物质,膜薄(纳米级),少渣或无渣,资源利用率高;可在室温下处理,且处理快速;工艺简化(不需表调和钝化);其中硅烷处理的发展潜力更大,它无渣,处理时间短(530s);因此其经济技术效果更佳。(参见表4)汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲
15、人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日14表4 两代涂装前处理工艺特性及成本对比汽车涂装节能减排的新工艺技术主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日15 (3 3)预清洗逆工序补水法)预清洗逆工序补水法(如图5所示):经23次水洗被清洗件的清洁度1/100处理液浓度。即洗一次稀释10倍以上,排放清洗水的污染度控制为1/10处理液浓度;并可作为各处理液槽的补加水。与各槽都补水相比,可成倍地削减用水量(参见图6)。图5 四室喷射式清洗机预喷洗的流程图6 水洗的多段水洗化 (4 4)采用热泵技术,替代燃气锅炉或电加热)采用热泵技术,替代燃气锅炉或电加热汽车涂装节能减排的新工艺技术
16、主讲人主讲人:王锡春王锡春2011年年10月月14日日16 (5 5)前处理、阴极电泳涂装线选用先进的滚浸式输送机前处理、阴极电泳涂装线选用先进的滚浸式输送机。滚浸式输送机的长处是:工艺性好,能使车身在浸渍处理过程中旋转360(或180),车身外表朝下,处理面积达100%,外表水平面的颗粒大幅度减少,带液量减少90%左右,设备长度较短,槽容积较小(参见表5和图7)。表5 前处理电泳涂装线常用四种输送方式的工艺槽大小对比工艺槽名称(工艺时间)推杆悬链摆杆链滚浸式(Rodip-3)多功能穿梭机脱脂槽(浸3min)磷化槽(浸3min)浸洗水槽(浸入即出)喷洗水槽(喷0.5min)电泳槽(电泳4min
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