汽车涂装节能减排的新技术.ppt
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1、2011年10月14日1年10月14日,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”,2011年10月14日1年10月14日,2,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,2011年10月14日1年10月14日,3,一、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,
2、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:“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
3、图1)。,2011年10月14日1年10月14日,4,汽车涂装的关键要因,商业价值,经济性,高品质,环境的友好性,汽车涂装工艺技术的发展趋向,材料及工艺成本的最优化,图1 汽车涂装目标,2011年10月14日1年10月14日,5,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,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
4、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。,2011年10月14日1年10月14日,6,二、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(
5、),2011年10月14日1年10月14日,7,表2 汽车涂装设备的能耗表和CO2排出量的试算,丰田汽车公司:发展规划2010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192.0kgCO2/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),2011年10月14日1年10月14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,广州本田公司:2007年介绍单台车身涂装
6、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。,2011年10月14日1年10月14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(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),2011年10月14日1年10月14日,10,按HJ/T2932006汽车
7、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。,2011年10
8、月14日1年10月14日,11,三、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4 利用1KWh的热时的CO2排出量比较*COP(coefficient of performance)成绩系数,2011年10月14日1年10月14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
9、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。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1年10月14日
10、,13,3.1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180s72s,可节能和提高资源利用率。(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
11、,它无渣,处理时间短(530s);因此其经济技术效果更佳。(参见表4),2011年10月14日1年10月14日,14,表4 两代涂装前处理工艺特性及成本对比,2011年10月14日1年10月14日,15,(3)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)采用热泵技术,替代燃气锅炉或电加热,2011年10月14日1年10月14日,16,(5)前处
12、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,注:轿车车身涂装线的规模:JPH35台/h,挂距6m,链速V=3.5m/min,2011年10月14日1年10月14日,17,随外观质量提高,打磨作业量减少;耗水量减少,材料利用率提高,随工艺槽容量的减少,投槽费用和运行费用也将大幅度减少。,E-Shuttle,J-Jump,图7 滚浸式输送机
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