淺談涂裝線前處理節(jié)能減排

楊世良

【摘 要】涂裝生產(chǎn)線是企業(yè)的耗能大戶，在汽車的整車生產(chǎn)四大工藝當(dāng)中，涂裝生產(chǎn)線的水電等能源消耗更是占了全部耗能的70%以上。在當(dāng)今國(guó)家堅(jiān)持節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)基本國(guó)策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，制造業(yè)更是承擔(dān)著節(jié)能減排、減少污染的重大責(zé)任。涂裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從設(shè)計(jì)源頭上對(duì)污染進(jìn)行控制，以保護(hù)環(huán)境。

【Abstract】Coating production line is a big energy consuming enterprise. The energy consuming of coating production line is more than 70% of the total energy consumption in the four processes of the finished automobile production. In the context of the current state's basic policy of conserving resources and environmental protection and the strategy of sustainable development， the manufacturing sector bears the major responsibility of energy saving and emission reduction and pollution reduction. The painting line designers should control the pollution from the design work to protect the environment.

【關(guān)鍵詞】涂裝生產(chǎn)線；節(jié)水技術(shù)；節(jié)能減排

【Keywords】painting line；water saving technology；energy conservation and emission reduction

【中圖分類號(hào)】TQ639 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）07-0195-02

1 引言

涂裝前處理主要是通過清洗來(lái)消除工件表面上的各種油污、鐵屑、鐵銹和塵埃等，使被涂面達(dá)到后面工序的要求，進(jìn)而根據(jù)工件的底材及涂覆要求進(jìn)行后續(xù)處理，如磷化等，使工件表面附著力增強(qiáng)，表面結(jié)合更加牢固。在涂裝生產(chǎn)線前處理的設(shè)計(jì)當(dāng)中，關(guān)于節(jié)能減排方面主要從以下幾點(diǎn)入手：減少各工序清洗用水量，提高清洗效率，提高各工位用水回收率或重復(fù)利用率；廢水必須進(jìn)行處理，盡可能地凈化回收，必須排放的一定要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；噴嘴、噴淋泵的選型，保證工作效率的前提下盡可能地降低能耗；工作段合理長(zhǎng)度，噴淋、換熱管路的合理設(shè)計(jì)等等。下面筆者將根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行闡述。

2 應(yīng)根據(jù)幾何尺寸及形狀、場(chǎng)地面積、投資規(guī)模、生產(chǎn)量等因素對(duì)前處理工位排布進(jìn)行合理安排

以通道式多室聯(lián)合形式全噴淋生產(chǎn)線為例，其工序依次為熱水洗、預(yù)脫脂、主脫脂、水洗1、水洗2、表調(diào)、磷化、水洗3、純水洗。在確定各工序及其長(zhǎng)度后，我們應(yīng)該根據(jù)工件尺寸、藥液等因素對(duì)噴嘴進(jìn)行選型，常規(guī)線前處理通常采用夾扣式噴嘴，噴嘴的選擇與排布對(duì)于前處理設(shè)計(jì)十分重要，主要是對(duì)管路形式、液槽尺寸、泵閥選型有著重要影響。在選型的時(shí)候首先選擇合理的材質(zhì)，考慮到廉價(jià)、耐溫、耐腐蝕的特性，通常選用聚丙烯噴嘴。接下來(lái)確定噴嘴流量和壓力，噴嘴流量主要受噴淋介質(zhì)和噴淋壓力影響，而影響噴淋壓力的主要因素是噴霧角度與噴霧類型，這些都是在選型當(dāng)中必須注意的。在選定噴嘴后需要對(duì)噴嘴進(jìn)行排布，根據(jù)噴嘴的噴射范圍，工件的尺寸等因素來(lái)確定，最終可以確定液槽的尺寸，以及棚體的寬高（影響排氣風(fēng)機(jī)選型），噴淋泵流量。需要提到的是，在后續(xù)生產(chǎn)線運(yùn)行的時(shí)候，必須定期對(duì)噴嘴進(jìn)行保養(yǎng)，噴嘴一旦堵塞或損壞，噴淋壓力會(huì)降低進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致噴霧狀態(tài)受到影響，最終會(huì)造成前處理噴淋效果的下降和能源的浪費(fèi)?？梢哉f(shuō)噴嘴的選擇是合理設(shè)計(jì)前處理的基礎(chǔ)，也是節(jié)能減排的基礎(chǔ)。

3 節(jié)水設(shè)計(jì)方面

首先最簡(jiǎn)單的就是增加瀝干時(shí)間，適當(dāng)增加兩個(gè)工位之間的過渡段，在鏈速一定的情況下相當(dāng)于增加工件的瀝干時(shí)間，這樣可以使附著在工件上的噴淋液體盡可能瀝出，液體通過傾斜的底板可以返回液槽，這樣，不僅減少了清洗用水的量，也節(jié)約了化學(xué)藥品。但增加過渡段長(zhǎng)度的時(shí)候切不可增加過多，因?yàn)檫@不僅對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍是一種負(fù)面影響，也是一種資源的浪費(fèi)，與節(jié)能設(shè)計(jì)背道而馳。

第一，工件在脫脂和磷化后，表面仍附有大量藥劑，這時(shí)必須需要進(jìn)行多次水洗（純水洗）。目前，前處理設(shè)計(jì)通常采用逆工序補(bǔ)水，這樣可以提高清洗用水的利用率，使用水量大幅下降。我們知道清洗后的水雖然受到污染，但是很容易發(fā)現(xiàn)清洗工序越往后清洗后的水越干凈，即清洗后水中的污染物含量越低。而逆工序補(bǔ)水就是將后清洗工序的溢流的廢水，連通到前一清洗工序進(jìn)行補(bǔ)水，依次類推，這樣只需要在后續(xù)工位進(jìn)行清洗水補(bǔ)充，降低了用水量，而污染最嚴(yán)重的水只需從第一道工序中排出，進(jìn)行廢水處理，便于收集。

第二，適當(dāng)降低純水基準(zhǔn)要求。前處理最后兩道工序通常為純水洗，需要使用到大量的純水，對(duì)于純水我們需要控制的主要是導(dǎo)電率，純水電導(dǎo)率不僅影響著工件清洗的效果，同樣也影響著純水設(shè)備系統(tǒng)的選型。例如，如果設(shè)計(jì)之初將純水電導(dǎo)率基準(zhǔn)設(shè)置在5μ，那么他所需要的二級(jí)反滲透純水系統(tǒng)的復(fù)合產(chǎn)水率僅為65%。如果我們純水的水質(zhì)基準(zhǔn)設(shè)定在電導(dǎo)率10μ左右，并且已經(jīng)能夠滿足生產(chǎn)需求，那么所對(duì)應(yīng)的一級(jí)反滲透純水系統(tǒng)的產(chǎn)水率約為75%。只利用一級(jí)反滲透膜組的話，可以較之前降低15%的用水量。這些都是我們?cè)O(shè)計(jì)人員需要注意的問題，根據(jù)設(shè)計(jì)合同與計(jì)算分析結(jié)果，在滿足生產(chǎn)要求的前提下，盡量控制污染，降低成本。endprint

4 脫脂工位的設(shè)計(jì)改進(jìn)方面

①因?yàn)槊撝?、預(yù)脫脂槽液當(dāng)中的雜質(zhì)較多，可以在循環(huán)管路中設(shè)置袋式過濾器或藍(lán)式過濾器，并且可以使用磁性框架，降低槽內(nèi)鐵屑等雜質(zhì)含量，降槽液的更換頻率。

②可以在管路當(dāng)中增加出油設(shè)計(jì)，例如增加油水分離器及其相應(yīng)管路，同樣可以達(dá)到降低脫脂槽液更換頻率的目的。

③利用陶瓷膜技術(shù)[1]。陶瓷膜分離技術(shù)，效率高，可靠穩(wěn)定，能夠在脫脂槽液50～60℃的溫度當(dāng)中，有效地分離槽液中的油和水，并且可以連續(xù)流暢運(yùn)行，延緩了脫脂槽液的老化，這種新型的綠色工藝，必然會(huì)成為脫脂工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢(shì)。無(wú)機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)的原理，主要是利用多孔陶瓷介質(zhì)的篩分效應(yīng)，通過對(duì)這種效應(yīng)的開發(fā)而設(shè)計(jì)產(chǎn)生的，它摒棄了傳統(tǒng)的“死端過濾”、“濾餅過濾”方式，采用動(dòng)態(tài)“錯(cuò)流過濾”方式，即在壓力驅(qū)動(dòng)下，使脫脂液在膜管內(nèi)側(cè)層表面以一定的速度流動(dòng)，小分子物質(zhì)（即液體）沿與之垂直方向透過微孔膜，大分子物質(zhì)（或固體顆粒）被截留，使之達(dá)到分離的目的。涂裝設(shè)計(jì)涉獵廣泛，對(duì)設(shè)計(jì)者知識(shí)面要求廣，因此我們應(yīng)該時(shí)刻注意吸收新技術(shù)，利用新技術(shù)，提升產(chǎn)品水平，降低能耗和污染。

5 磷化設(shè)計(jì)方面的改進(jìn)

磷化工位十分重要，成膜是否平整、堅(jiān)實(shí)、無(wú)銹蝕、無(wú)沉渣、色澤均勻，對(duì)后處理至關(guān)重要。首先，磷化促進(jìn)劑的選擇，選擇不含亞硝酸鹽的磷化工藝。其次，在磷化溫度選擇上，高溫磷化技術(shù)已經(jīng)淘汰，超低溫磷化不易控制，目前盡量不采用。通常選用35度到60度。第三，磷化渣的處理，磷化過程中一般磷化酸比大的殘?jiān)慨a(chǎn)生少，酸比小的殘?jiān)慨a(chǎn)生多。磷化液當(dāng)中殘?jiān)渴怯绊懥谆さ闹匾蛩?，通常要求達(dá)到300mg/L，如果要求更高也可以適當(dāng)提高。因此我們需要為磷化工位設(shè)計(jì)合理的除渣設(shè)計(jì)，除了常規(guī)的過濾器意外，如果生產(chǎn)節(jié)拍允許情況下可以設(shè)置沉淀塔，來(lái)對(duì)磷化液進(jìn)行沉淀。同樣，如果生產(chǎn)任務(wù)比較重的情況下，也可以采用板框壓濾機(jī)配合氣動(dòng)隔膜泵對(duì)殘?jiān)M(jìn)行過濾處理。在此要說(shuō)明的是，磷化殘?jiān)苋菀锥氯苈?，必須在管路設(shè)計(jì)的時(shí)候預(yù)留反沖洗裝置，保證管路順暢，也是降低能耗的一個(gè)方面。而且管路在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮磷化渣的沉積對(duì)管路的堵塞，盡量避免拐彎起伏等位置（磷化渣的特性決定了它易堵塞管路），設(shè)計(jì)時(shí)可以在管路易沉積位置增加可拆卸裝置，可以進(jìn)行手工拆卸清洗，保障磷化效果。

6 結(jié)語(yǔ)

保護(hù)環(huán)境，功在當(dāng)代，利在千秋?，F(xiàn)代人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到愛護(hù)環(huán)境是每個(gè)地球人的責(zé)任，我們應(yīng)該保護(hù)環(huán)境，敬畏生命。而作為涂裝設(shè)計(jì)人員，筆者深感責(zé)任重大，更應(yīng)該從我們做起保護(hù)環(huán)境，減少涂裝生產(chǎn)線的污染，在設(shè)計(jì)上我們應(yīng)該積極探索新工藝新思路、借鑒吸收外國(guó)先進(jìn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高創(chuàng)新能力，提升自身的設(shè)計(jì)水平，從點(diǎn)滴做起降低涂裝線的污染，提高涂裝下能源的利用率，為實(shí)現(xiàn)真正地清潔生產(chǎn)不斷努力。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李偉戰(zhàn).環(huán)保型涂裝前處理技術(shù)開發(fā)方向[J].中國(guó)西部科技，2010（10）：7-8.

【2】王錫春，李文剛.淺談工業(yè)涂裝的水洗和節(jié)水技術(shù)[J].工業(yè)涂裝?？?009（24）：1-5.

【3】胡志鵬.水性涂料市場(chǎng)分析[J].涂裝與電鍍，2011（3）：13-15.endprint