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綠色涂裝工廠的工藝、設(shè)備、規(guī)劃介紹

發(fā)布時間:2014.03.24    點擊數(shù): 294277

創(chuàng)建綠色涂裝工廠的啟示

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         馬汝成老師老師長期從事涂裝工藝設(shè)計與研究、汽車工廠規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)的技術(shù)管理工作,并榮獲全國第六批“全國工程勘察設(shè)計大師”榮譽(yù)稱號,特別邀請馬老師介紹綠色國外綠色涂裝工廠的工藝、設(shè)備發(fā)展趨勢,以及創(chuàng)建啟示以及創(chuàng)建綠色涂裝工廠的規(guī)劃進(jìn)行了討論,論述了建設(shè)綠色涂裝工廠是國家的需要和發(fā)展必然,實現(xiàn)建設(shè)綠色涂裝工廠是企業(yè)的社會責(zé)任。

1.創(chuàng)建綠色涂裝工廠的意義

        隨著現(xiàn)代化和工業(yè)化的發(fā)展,各種工業(yè)污染源對地球環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重,涂裝工業(yè)產(chǎn)生的污染尤為突出。如果再不進(jìn)行有效的預(yù)防和治理,將會嚴(yán)重影響人類的生存環(huán)境和國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。創(chuàng)建“綠色涂裝工廠”是涂裝工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。綠色涂裝工廠的建設(shè)和投入使用實現(xiàn)了減少VOC排放量,降低各種廢棄物排量,減少CO2排放量,降低能源資源耗量,降低設(shè)備裝機(jī)功率,提高生產(chǎn)效率,改善人類職業(yè)健康。因此,在保證涂裝質(zhì)量的基礎(chǔ)上,創(chuàng)建綠色涂裝工廠,造福于人類的健康和生存具有極其重要的意義。

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2.綠色涂裝工廠應(yīng)用技術(shù)

2.1綠色涂裝工廠建設(shè)思路

        綠色涂裝工廠的建設(shè)目標(biāo)是在涂裝過程中產(chǎn)生更少的能源輸入、涂料消耗、溶劑消耗、水消耗、VOC排放、CO2排放、廢水排放、顆粒物排放、各種廢棄物排放;具有更高的生產(chǎn)效率和更優(yōu)良的工作環(huán)境。

        建設(shè)綠色涂裝工廠需要選擇節(jié)能、環(huán)保和最優(yōu)的人機(jī)工程涂裝工藝技術(shù)方案,通過技術(shù)進(jìn)步,應(yīng)用新工藝、新材料、新裝備、節(jié)能環(huán)保技術(shù)和先進(jìn)的科學(xué)管理,優(yōu)化和簡化工藝及工序?qū)崿F(xiàn)最終目標(biāo)。

2.2綠色涂裝工廠集成技術(shù)

        所謂“綠色涂裝工廠”就是具有節(jié)能、減排、環(huán)保、省資源、降成本等功效的涂裝車間。它應(yīng)用的涂裝材料、工藝和裝備主要包括:前處理轉(zhuǎn)化膜材料(氧化鋯和硅烷)、水性涂料、粉末涂料等,水性漆3C1B工藝、水性漆免中涂工藝(雙底色工藝)和粉末涂裝工藝等,滾浸輸送設(shè)備、新型輸送系統(tǒng)(滑橇、摩擦鏈)、干式噴漆室、全自動機(jī)器人噴漆及先進(jìn)的換色技術(shù)、節(jié)能型烘干室、智能化生產(chǎn)能耗監(jiān)控優(yōu)化技術(shù)等。

        ⑴綠色涂裝工藝

        氧化鋯轉(zhuǎn)化膜處理工藝

        氧化鋯轉(zhuǎn)化膜處理工藝是無磷酸鹽前處理技術(shù),取消表調(diào)工序,縮短了成膜處理時間和設(shè)備長度;沉渣減少90%以上,消除了P、Ni、Mn,與磷化處理工藝比較F離子減少到小于1/8。

        ZrO轉(zhuǎn)化膜工藝與磷化工藝比較結(jié)果見下表。

ZrO轉(zhuǎn)化膜與磷化比較

序號 項   目 磷化處理 ZrO2處理
1 污水處理量(%) 100 90
2 清洗化學(xué)品消耗(%) 100 85
3 能源消耗(%) 100 50

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        硅烷轉(zhuǎn)化膜處理工藝

        硅烷轉(zhuǎn)化膜處理工藝是無磷酸鹽前處理技術(shù),取消了表調(diào)和鈍化工序,縮短了工藝時間和設(shè)備長度;適用多種金屬底材(冷軋板、鍍鋅板、鋁板、預(yù)涂板)的混線處理。消除了重金屬P、Ni等,出渣少,耗水少,廢水少;具有環(huán)保、節(jié)能、操作簡便、低成本等優(yōu)點。

        電泳工藝

        新型節(jié)能低溶劑低沉降電泳漆,很好的控制了顏料沉降。電泳涂裝停產(chǎn)時,槽液停止攪拌可達(dá)10天。取消備用電源,節(jié)約攪拌能耗、維護(hù)和廢棄物處理費用,減少了CO2排放。

        水性漆3C2B工藝

        采用水性涂料和粉末涂料替換溶劑型涂料。

        ① 水性漆3C2B涂裝工藝:陰極電泳(CED)涂料+水洗中涂漆+水性底色漆+2K溶劑型清漆涂裝工藝體系,實現(xiàn)每平方米被涂面積VOC排放量少于35克。

        ② 水性漆粉末涂料3C2B涂裝工藝:陰極電泳(CED)涂料+粉末中涂+水性底色漆+粉末清漆涂裝工藝體系,使每平方米被涂面積VOC排放量少于10克成為可能。

        水性漆“三濕”工藝

        水性漆“三濕”(3-wet)工藝即為3C1B涂裝工藝。取消中涂烘干和中涂后的打磨工序,使工藝簡化和緊湊,提高生產(chǎn)效率,實現(xiàn)節(jié)能減排。

        水性漆免中涂工藝

        水性漆免中涂工藝即為雙底色工藝(2C1B),使涂裝工藝更簡化、緊湊、精益、降成本,更節(jié)能減排。大眾公司推行的“2010工藝”屬于這種工藝。此工藝更有推廣價值。

        水性漆2C1B與3C2B工藝比較的結(jié)果見下表。

水性漆2C1B與標(biāo)準(zhǔn)3C2B比較

序號 項目名稱 水性漆免中涂(2C1B)
工 藝(2K)
水性漆 “三濕”
(3C1B)工藝
水性漆標(biāo)準(zhǔn)3C2B工藝(2K)
1 工藝能耗(%) 70 82 100
2 噴漆VOC排放量(%) 90 - 100

 

        粉末工藝

        粉末工藝作為車身涂裝工藝,主要用于中涂和罩光清漆涂裝。粉末工藝環(huán)保性最好,組合涂裝體系是實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要方法之一。

        ⑵綠色涂裝裝備技術(shù)

        前處理電泳翻轉(zhuǎn)輸送技術(shù)

        翻轉(zhuǎn)輸送技術(shù)主要包括RoDip、SHUTTLE(多功能穿梭機(jī))、J-Flex輸送系統(tǒng),它具有比推桿鏈、擺桿鏈輸送系統(tǒng)長度短,節(jié)省投資、運行和維護(hù)保養(yǎng)費用,節(jié)省投槽時的化學(xué)品用量,節(jié)水,節(jié)電,節(jié)能等優(yōu)點;日后的清潔維護(hù)工作量和廢水排放量顯著減少。新型RoDip V和E│SHUTTLE都是單臂式承載輸送結(jié)構(gòu),節(jié)能減排更佳。

        電泳設(shè)備逆向流循環(huán)技術(shù)

        電泳槽循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)槽液逆向流循環(huán),槽兩端設(shè)溢流槽,槽液流動與工件運行方向相反,顯著提高電泳質(zhì)量。循環(huán)次數(shù)和能耗減半。

        烘干設(shè)備廢氣凈化技術(shù)

        推廣使用的直通型烘干室,解決了進(jìn)出口熱損失耗能問題。廢氣焚燒采用TAR或RTO系統(tǒng),有毒物質(zhì)被處理;使廢氣余熱回收再利用,排煙溫度顯著降低,實現(xiàn)節(jié)能減排。

        干式噴漆室節(jié)能減排技術(shù)

        應(yīng)用新型干式漆霧捕集分離器技術(shù)節(jié)能減排,其優(yōu)點是低運行成本、維護(hù)成本,低作業(yè)環(huán)境噪音;無廢水處理,噴漆室用水節(jié)省80~90%;噴漆室中使用90%~95%的循環(huán)風(fēng)和5%~10%的新風(fēng);與濕式噴漆室比較能耗節(jié)省60%~70%;無惡臭氣味,改善了工廠環(huán)境和員工工作條件。

        干式與濕式噴漆室節(jié)能減排比較見下表。

干式與濕式噴漆室節(jié)能減排比較

序號 項 目 名 稱 干式噴漆室 濕式噴漆室
1 水耗量(%) - 87 100
2 新風(fēng)和廢氣(%) - 95 100
3 工藝能耗(%) - 60 100

 

        全自動機(jī)器人噴漆及換色技術(shù)

        應(yīng)用機(jī)器人噴涂車身內(nèi)外表面,使涂層質(zhì)量提高約25%左右。應(yīng)用彈夾式或線性換色閥技術(shù)自動換色,油漆損失小于10ml??梢匀∠幗M功能,縮小生產(chǎn)面積,實現(xiàn)省材料,節(jié)能減排。

        智能化生產(chǎn)能耗監(jiān)控優(yōu)化技術(shù)

        涂裝工廠智能化生產(chǎn)能耗監(jiān)控技術(shù)日趨成熟,記錄生產(chǎn)過程中各種有關(guān)數(shù)據(jù),分析、評估實際能耗情況。通過對各個生產(chǎn)區(qū)域能耗的自動監(jiān)控、識別和調(diào)整,實現(xiàn)對能耗過高的區(qū)域制定節(jié)能對策,及時優(yōu)化節(jié)能。如DURR公司新開發(fā)的EcoEMOS Energy軟件模塊。

        ⑶土建公用節(jié)能減排

        重視建筑節(jié)能

        重視采用節(jié)能型建筑和使用節(jié)能材料,加強(qiáng)墻壁和屋面保溫;廠房空間盡量減少凈空高度,提高節(jié)能效果。

        公用節(jié)能減排

        廠房采暖通風(fēng)采用節(jié)能溫控系統(tǒng)自動調(diào)節(jié),變頻技術(shù)控制送排風(fēng)量,空調(diào)裝置設(shè)回風(fēng)系統(tǒng),合理利用回風(fēng)量,節(jié)省空調(diào)能耗。

        加熱源應(yīng)用太陽能、地源熱泵等節(jié)能技術(shù)。

        變壓器盡可能靠近負(fù)荷中心,降低運行中的低壓損耗。

        合理延長涂裝設(shè)備的預(yù)熱時間,減少最大耗能量,降低能源供應(yīng)負(fù)荷。

污水處理采用中水回用系統(tǒng),合理利用水資源減少排放。

公用設(shè)備的選用充分考慮節(jié)能減排優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

        ⑷典型的綠色涂裝工廠

        ① DURR公司為大眾公司建設(shè)的綠色涂裝工廠

        采用綠色涂裝工藝(大眾2010工藝)、RoDip滾浸輸送設(shè)備、EcoDryScrubber干式噴漆室、全自動機(jī)器人噴漆以及換色技術(shù)(EcoBell2 /EcoBell3霧化系統(tǒng)、EcoICC線性換色器)、TAR烘干廢氣焚燒凈化技術(shù)、熱回收技術(shù)、EcoEMOS優(yōu)化能源管理技術(shù)等。工廠每年CO2排放量減少30%,天然氣減少30%,生產(chǎn)用水減少80%,電量減少50%,VOC排放量減少70%。綜合能耗降低40%~50%。

        ② EISENMANN公司推薦的綠色涂裝工廠

        采用綠色涂裝工藝、多功能穿梭機(jī)(E│SHUTTLE新型單臂翻轉(zhuǎn))、E│SCRUB干式噴漆室、全自動機(jī)器人噴漆以及新型換色技術(shù)、BlueMAX Burner燃燒器廢氣焚燒凈化技術(shù)、熱回收技術(shù)、工廠太陽能供熱技術(shù)等。在節(jié)省熱能方面效果十分顯著,單車涂裝能耗下降40%。

        ③ GEICO公司推薦的綠色涂裝工廠

        采用綠色涂裝工藝、J-Flex翻轉(zhuǎn)輸送系統(tǒng)、Dryspin干式噴漆室、全自動機(jī)器人噴漆以及換色技術(shù)、節(jié)能烘干技術(shù)等,顯著降低了運行成本。僅對滾浸輸送系統(tǒng)和干式噴漆室與擺桿輸送系統(tǒng)和濕式噴漆室兩項比較,可實現(xiàn)單車減少能耗115千瓦時。

        3.綠色涂裝工廠創(chuàng)建啟示

        從減少污染氣體(VOC、CO2)排放,減少涂裝污水和廢棄物排放,減少涂料和溶劑的消耗,降低運行成本和能耗,提高生產(chǎn)效率,營造優(yōu)良的人機(jī)工程工作環(huán)境已經(jīng)達(dá)到的諸多效果看,這是未來涂裝發(fā)展的必然趨勢。

        成都一汽大眾綠色涂裝工廠是目前國內(nèi)外最好的樣板工廠之一:采用大眾2010工藝、第三代RO-Dip翻轉(zhuǎn)輸送系統(tǒng)、EcoDryScrubber 干式噴漆、車身內(nèi)外部全機(jī)器人自動噴涂、EcoLCC 線性換色器供漆、TAR 廢氣焚燒爐等,VOC排放量減少到24g/m2以下,每年可以減少CO2排放量約9000噸。

        綠色涂裝工廠與傳統(tǒng)涂裝工廠的數(shù)據(jù)比較見下表。

綠色涂裝工廠與傳統(tǒng)涂裝工廠數(shù)據(jù)比較

序號 項目名稱 國內(nèi)傳統(tǒng)涂裝車間 國外傳統(tǒng)涂裝車間 綠色涂裝工廠
1 能量消耗量(%) ≥ 130 100 ≤ 60
2 CO2排放量(%) ≥ 130 100 ≤ 60
3 每平方米被涂面積VOC排放量(g/m2 ≥ 120 90 ≤ 30

 

        綠色涂裝工廠與傳統(tǒng)涂裝工廠比較能耗和廢氣排放指標(biāo)都降低40%以下。國內(nèi)合資企業(yè)采用傳統(tǒng)涂裝工藝(CED+3C2B)、設(shè)備全部引進(jìn)并且節(jié)能最好的涂裝工廠,生產(chǎn)轎車單車能耗約0.1943t標(biāo)煤。國內(nèi)大多數(shù)轎車傳統(tǒng)涂裝工藝涂裝線遠(yuǎn)大于此值。

        按照能耗降低40%,單車能耗0.1943t標(biāo)煤計算,年產(chǎn)15萬輛轎車涂裝線至少每年可節(jié)能11658t標(biāo)煤。如果我國今后都按綠色涂裝工廠建設(shè)新涂裝線,其節(jié)能總量將十分顯著。

        據(jù)國外經(jīng)驗介紹綠色涂裝工廠與傳統(tǒng)涂裝工廠相比,生產(chǎn)每一輛涂裝車身CO2的排放量可減少100kg以上。按100kg CO2/輛計算年產(chǎn)15萬輛轎車涂裝線,每年至少可減少CO2的排放量達(dá)15000t。歐洲允許改造后采用傳統(tǒng)涂裝工藝VOC排放量90g/m2以下,環(huán)保涂裝工藝VOC排放量35g/m2以下,從用傳統(tǒng)涂裝工藝到改用環(huán)保涂裝工藝VOC排放量的減少是顯著的。可想而知,如果我國涂裝線VOC排放量降至綠色涂裝工廠水平,對保護(hù)環(huán)境的貢獻(xiàn)將是巨大的。因此,建設(shè)綠色涂裝工廠是國家需要和發(fā)展必然。

        加強(qiáng)綠色涂裝意識,結(jié)合企業(yè)發(fā)展,在建設(shè)或改造涂裝線時,首先要選擇綠色涂裝技術(shù)(材料、工藝、裝備、管理、節(jié)能、環(huán)保),根據(jù)本企業(yè)的經(jīng)營情況,可從部分選擇逐漸過渡到全部選擇。國內(nèi)涂裝行業(yè)供應(yīng)商需要加強(qiáng)研發(fā),在涂裝材料、工藝和設(shè)備創(chuàng)新方面下工夫,從模仿創(chuàng)新到自主創(chuàng)新,逐漸代替進(jìn)口。這是企業(yè)和供應(yīng)商必須承擔(dān)的社會責(zé)任,只有國家和行業(yè)一齊努力,才有望實現(xiàn)綠色涂裝的目標(biāo)。

        4.創(chuàng)建綠色涂裝工廠的規(guī)劃

        ⑴ 國內(nèi)涂裝行業(yè)必須加快涂裝材料、工藝和裝備創(chuàng)新,加快努力創(chuàng)建綠色涂裝工廠的步伐。

        ⑵ 國家有關(guān)部門盡快補(bǔ)充制定有關(guān)法規(guī),一經(jīng)出臺,生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行。

        ⑶ 創(chuàng)建綠色涂裝工廠作為企業(yè)建廠目標(biāo),企業(yè)根據(jù)實際情況在進(jìn)行工廠建設(shè)時,重視采用綠色制造技術(shù),從部分選用過度到全部選用,為企業(yè)、員工和社會造福。

        ⑷ 企業(yè)加強(qiáng)培養(yǎng)全員樹立節(jié)能減排綠色涂裝意識,由粗放生產(chǎn)管理轉(zhuǎn)變?yōu)榫嫔a(chǎn)管理;對涂裝質(zhì)量、材料消耗、能源消耗、工時定額、倉儲物流和設(shè)備運行等的管理,應(yīng)用科學(xué)方法進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計和優(yōu)化,實現(xiàn)生產(chǎn)線最佳開動率和有效利用率。

        ⑸新建涂裝工廠必須部分或全部應(yīng)用綠色涂裝技術(shù),推動建設(shè)綠色涂裝工廠。

        推廣應(yīng)用無磷轉(zhuǎn)化膜前處理工藝、“三濕”和免中涂水性漆涂裝工藝等。

        推廣應(yīng)用節(jié)能型的前處理電泳涂裝翻轉(zhuǎn)輸送技術(shù)、干式噴漆室、新型節(jié)能烘干室等。

        推廣應(yīng)用車身內(nèi)外部全機(jī)器人噴涂和省涂料供漆系統(tǒng)的涂裝技術(shù)。

        推廣應(yīng)用涂裝工廠智能化生產(chǎn)節(jié)能減排監(jiān)控技術(shù)。

        推廣應(yīng)用綠色涂裝工廠的生產(chǎn)管理技術(shù)。

        ⑹ 跟蹤研究國外正在開發(fā)實施的綠色涂裝技術(shù),及時吸納,有效利用。例如:火焰硅烷氣相處理工藝的“ITRO處理法”,為創(chuàng)建綠色涂裝工廠提供新工藝。熱泵技術(shù)作為新型高效熱源或用于加熱和冷卻或用于熱源回收,實現(xiàn)減少CO2排放量和降低運行成本10%以上。

        ⑺ 重視數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用。通過數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行工藝性分析、創(chuàng)新產(chǎn)品特性分析、靜力學(xué)和動力學(xué)及流體力學(xué)方面的分析,實現(xiàn)產(chǎn)品功能驗證和優(yōu)化,減少開發(fā)產(chǎn)品在試制過程中的改進(jìn)工作量和縮短開發(fā)時間。促進(jìn)實踐綠色涂裝工廠建設(shè)。

        5.結(jié)束語

        建設(shè)綠色涂裝工廠有利于提高生產(chǎn)效率和資源利用率,提高產(chǎn)品競爭力,實現(xiàn)國家倡導(dǎo)的建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型和創(chuàng)新型社會的國策。借助綠色涂裝技術(shù)發(fā)展趨勢,推進(jìn)我國涂裝行業(yè)應(yīng)用涂裝節(jié)能減排新技術(shù)和加快建設(shè)綠色涂裝工廠的進(jìn)程。

 

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        Main business: design, research, production and sales of surface treatment engineering system integration.
        六類主要產(chǎn)品:自動化涂裝生產(chǎn)線、智能機(jī)器人噴涂系統(tǒng)、自動化噴拋丸生產(chǎn)線、智能機(jī)器人噴拋丸強(qiáng)化系統(tǒng)、自動化熱噴涂系統(tǒng)、涂裝節(jié)能環(huán)保設(shè)備。
        Six main product categories are: automatic painting production line, intelligent robot painting system, automatic shot/wheel blasting production line, intelligent robot shot peening system, automatic thermal spraying system, energy saving and environmental protection equipment for painting.
        產(chǎn)品主要應(yīng)用于:新材料、新能源、工程機(jī)械、汽車制造、集裝箱、船舶海洋工程、航空航天、港口橋梁、電子電氣、環(huán)保工程、印刷造紙機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、紡織機(jī)械等領(lǐng)域。
        The products are mainly applied in: new materials, new energy, engineering machinery, automobile manufacturing, containers, marine engineering, aeronautics and astronautics, port bridges, electronic and electrical, environmental protection engineering, printing and papermaking machinery, medical machinery, textile machinery and so on.
        公司生產(chǎn)的表面工程系統(tǒng)集成具備智能、自動化的特點,可實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動化控制,因而屬于自動化裝備。根據(jù)《高端裝備制造業(yè)“十二五”規(guī)劃》中對高端裝備的定義“主要包括傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的高技術(shù)高附加值裝備”,公司產(chǎn)品屬于高端裝備,是為國民經(jīng)濟(jì)其他行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。
        The surface engineering system of our company integrates the characteristics of intelligence and automation, it can realize the automatic control of industrial production process, so it belongs to automatic equipment. According to the definition of premium-end equipment of 《The 125th programme of premium-end equipment manufacturing industry》, “it mainly includes the high technology and high value-added equipment required by traditional industrial transformation upgrading and the development of strategic new-emerging industries”. The company's products belong to the premium-end equipment, which is a strategic industry that provides technical equipment for the other industries of the national economy.
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