汽车涂装节能减排的新技术精品文档

注：CO2排出量换算系数：电力0.555KgCO2/（Kw·h），天然气0.0513KgCO2/MJ（其发热量为基准）
丰田汽车公司：发展规划2019年后的单台车身涂装CO2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192.0kg·CO2/台，2＃车间为232.2kg·CO2/台。
设备
额定
前处理
电泳
烘干室
喷漆室 （空调）
工位 （空调）
Kw
278 989 756 3972
885
其他 合计
788 7668
表2 汽车涂装设备的能耗表和CO2排出量的试算
电能 CO2 排出量
tCO2/年
578 2194 1204 7393
KgCO2/台
2.4 9.1 5.0 30.8
年平均 消耗量
MJ/h
％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（％）
2011年10月14日
6
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
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。
2011年10月14日
5
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
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：涂装车间的能耗占整个汽车生产70％电能和80
2019绿色涂装清洁生产技术交流会
－无锡表面工程协会－
汽车涂装节能减排的新工艺技术
会议主题：“低碳、节能、责任、发展” 2011年10月14日
主讲人:王锡春 中国第一汽车集团
汽车涂装节能减排的新工艺技术
1、前言
目录
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） ①前处理5 ②阴极电泳（CED）5 ③中涂·面漆喷涂工艺2 ④喷漆室4 ⑤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
2011年10月14日
2
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
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，
2019年为1800多万辆，今年按5～10％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
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
按HJ/T293－2019汽车制造业涂装清洁生产标准一级：3C3B耗电量 ≤20Kw·h/m2，换算成CO2排出量为≤11.1kg·CO2/m2，按车身面积 80m2/台计，则CO2排出量11.1×80＝888kg·CO2/台。
我国已向世界承诺至2020年将单位GDPCO2排放量在2019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。
表1 各工业涂装系统的CO2发生比例
工业涂装 汽车涂装 建筑涂装
原材料 40 25 90
涂料制造 3 3 2
涂装 55 70 5
废弃 2 2 3
汽车涂装耗能大，在生命周期中涂装排出CO2比率大（70％），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。
2491 —
22871 47988
加热能 CO2 排出量
tCO2/年
891 — 6309 11226
KgCO2/台
3.7 — 26.3 46.8
年平均 消耗量
MJ/h
— — — 1076
冷却能 CO2
排出量
tCO2/年
— — — 242
KgCO2/台
— — — 1.0
1518
6.3
13316
2705
综上所述：汽车车身涂装CO2产生量（kg·CO2/台）也是日本的2～ 5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，2019年产1800万 辆，涂装所耗能量在日本可涂装3600～4000万辆汽车，也就是说我国 汽车工业大而不强的原因之一。
2011年10月14日
10
主讲人:王锡春
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）
浸洗槽（浸入即出） 喷洗槽（喷0.5min）
183m3 193.3m3 （底部漏斗状） 83.4m3 5.5m3 261m3
2011年10月14日
图4 利用1KWh的热时的CO2 排出量比较
*COP（coefficient of performance）
成绩系数
11
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
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涂装材料、涂装设备、和输 送设备等。
2011年10月14日
16
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
广州本田公司：2019年介绍单台车身涂装能耗为电150KW·h/台。
LGP：15Kg/台，换算成CO2排出量为128.55Kg·CO2/台。 上海临港涂装线：2009年一季度单台车身涂装能耗为电285.6KW·h/台；热水 2.35×106KJ；天然气32.7m3（N）；换算成CO2排出量为392.628 Kg·CO2/台。
汽车涂装节能减排的新工艺技术
三、新的节能减排工艺技术（21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）采用热泵技术，替代燃气锅炉或电加热
2011年10月14日
15
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
（5）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）。
2011年10月14日
7
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
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）
年耗量及CO2 排出量
能源名称 用电（兆瓦时）
采暖（吉焦） 高温水（吉焦）
天然气 （千立方米）
合计
一涂 （2019年投产，2009年生产37万台
年消耗量 （2009年）
63504
CO2排出量
tCO2/年
KG·CO2/台
35244.72
95.256
48545 163735 9843
3398.15 11461.45 20955.254
9.184 30.977 56.636
71059.57
192.053
二涂 （2019年投产，2009年生产30万台）
77m3 7.3m3
125m3 125m3 (平底) 65m3 9m3 224m3 65m3 9m3
95m3 95m3 （平底） 39m3 12m3 184m3 39m3 9m3
134m3 134m3 （平底） 50m3 10m3 220m3 57m3 8m3
注：轿车车身涂装线的规模：JPH35台/h，挂距6m，链速V=3.5m/min
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： “环保清洁生产、节能减排、降成本、创建绿色涂装” 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）。 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）。
年消耗量 （2009年）
58123
CO2排出量
tCO2/年
KG·CO2/台
32258.26
107.53
43096 152569 11275
3016.72 10674.83 24003.91
10.06 35.60 80.01
69953.72
233.2
备注
①换算CO2排 出系数：电 0.555KgCO2/ （Kw·h）； 采暖、高温水： 0.07kg·CO2/ MJ；天然气： 2.12895kg·CO 2/M3 ②一涂是超负 荷生产，二涂 是满负荷生产。
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。
2011年10月14日
12
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
2011年10月14日
8
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
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， 2019年后的中期目标为100kg·CO2/台（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”2019年5月号P.50）
2011年10月14日
9
3.1在涂装前处理工艺方面：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）磷化处理低温化、低渣化。现用的磷化工艺，一般使 用Zn、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180s→72s，可节能和提高资源利用率。
11.3
144
28
0.1
4736
19.7
7051
1645
6.8
166
பைடு நூலகம்32
0.1
17623
73.3
93717
22773
94.9
1386
302
1.2
合计
tCO2/年 KgCO2/台
1469 2194 7510 18861
6.3 9.1 31.3 78.6
4251
17.7
6413 40698
26.6 169.5
2011年10月14日
13
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
表4 两代涂装前处理工艺特性及成本对比
2011年10月14日
14
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
（3）预清洗逆工序补水法（如图5所示）：经2~3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）。
（2）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。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（5~30s）；因此其经济技术效果更佳。（参见表4）
2011年10月14日
3
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
汽车涂装的关键要因
商业价值
高品质
经济性
环境的友好性
2011年10月14日
汽车涂装工艺技术的发展趋向
材料及工艺成本的最优化
4
图1 汽车涂装目标
主讲人:王锡春
汽车涂装节能减排的新工艺技术
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）。