汽車制造過(guò)程碳排放源識(shí)別及量化研究

梁國(guó)宇

東風(fēng)柳州汽車有限公司 廣西柳州 545005

1 研究碳排的背景及意義

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車生產(chǎn)系統(tǒng)和碳排放的研究大多是分門(mén)別類的。與汽車生產(chǎn)系統(tǒng)和碳排放相關(guān)的研究較少。國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車生產(chǎn)系統(tǒng)和碳排放的研究大多集中在國(guó)家宏觀層面。關(guān)于企業(yè)微觀層面的碳排放研究文獻(xiàn)較少。汽車生產(chǎn)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)之一，直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的發(fā)展，同時(shí)也是我國(guó)碳排放的主要來(lái)源之一。汽車制造系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，它不僅具有生產(chǎn)過(guò)程，而且具有能耗、廢棄物排放、設(shè)備故障、設(shè)備維護(hù)、信息傳輸和生產(chǎn)指令調(diào)度等功能。針對(duì)汽車制造過(guò)程的復(fù)雜性,深入研究汽車的能源消耗和碳排放特征的生產(chǎn)系統(tǒng),汽車生產(chǎn)系統(tǒng),碳排放來(lái)源的識(shí)別和分析碳排放源和之間的交互建模,提高了能源和材料利用率,減少浪費(fèi),減少碳排放,實(shí)現(xiàn)低碳生產(chǎn),并對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益具有重要的研究意義。

2 汽車生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗分析

2.1 沖壓工藝

沖壓工藝是一種將板材分離或成形以獲得零件的加工方法。沖壓加工包括沖孔、裁切、切邊、裁切、擴(kuò)口、沖孔、沖孔、沖孔中心孔、精沖孔、連續(xù)模、一步模、組合模、壓花、壓花、成形等。第一步是將鋼板在裁剪機(jī)上切割到合適的尺寸，然后在沖床上進(jìn)行初始切割。此時(shí)一般只進(jìn)行沖孔、修邊等操作，方便后續(xù)操作，操作簡(jiǎn)單。沖孔修邊后進(jìn)入實(shí)際沖壓成形過(guò)程，該系列沖孔修邊工藝的主要能耗為電能。沖壓是通過(guò)沖壓機(jī)床和模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。大多數(shù)沖壓工藝都是先沖壓成形，然后沖壓、修邊、翻邊等，最后成為所需要的工件，沖壓的主要能量是消耗電能和壓縮空氣。切削機(jī)械切削金屬零件需要消耗電能。沖壓過(guò)程中的碳排放主要來(lái)源于發(fā)電過(guò)程中的碳排放。沖壓過(guò)程中消耗的主要能量是電能、壓縮空氣、水等。

2.2 焊接工藝

汽車焊接是將沖壓件用夾具固定在車體的位置，通過(guò)焊接將沖壓件連接在一起形成汽車音響總成。焊接主要設(shè)備有懸掛式電焊機(jī)、座式電焊機(jī)、CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、t型螺柱焊機(jī)、釬焊機(jī)、焊機(jī)機(jī)器人、激光焊接。焊接過(guò)程的能耗主要來(lái)自焊接設(shè)備的使用。焊接能耗主要有電力、壓縮空氣、水、循環(huán)水等。

2.3 涂裝工藝

汽車涂裝工藝對(duì)汽車制造具有兩大重要功能。一是防止汽車的腐蝕，二是增加汽車的美觀效果。涂裝工藝一般可分為兩部分:一是涂裝前的金屬表面處理，也稱預(yù)處理工藝。預(yù)處理技術(shù)的主要能耗一般為電能和空氣壓縮；二是涂裝施工工藝。建筑過(guò)程的能耗主要是電能、蒸汽和水。涂裝工藝為預(yù)脫脂→脫脂→熱水洗滌→冷水洗滌→酸洗→冷水洗滌→中和→冷水洗滌→表面調(diào)整→磷化→冷水洗滌→熱水洗滌→純水洗滌→烘干。涂層過(guò)程中的主要能耗是電力消耗和涂層的干燥過(guò)程。在干燥過(guò)程中，天然氣等用于燃燒和發(fā)熱，二氧化碳直接排放到環(huán)境中。涂層的能耗還包括蒸汽、空氣壓縮、水和循環(huán)水的能耗[1]。

3 汽車生產(chǎn)系統(tǒng)能源消耗碳排放源識(shí)別及量化分析

汽車生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放源的識(shí)別分析：

（1）汽車生產(chǎn)過(guò)程中因能源消耗而產(chǎn)生的碳排放。汽車生產(chǎn)系統(tǒng)的加工工藝主要包括沖壓工藝、涂裝工藝和最終裝配工藝。鑄件是將燒成火焰的金屬澆注到模具型腔內(nèi)，使產(chǎn)品冷卻凝固。主要工藝有金屬清洗、模型制作、纏繞凝固、脫模清洗。鑄造過(guò)程中能源消耗產(chǎn)生的碳排放主要來(lái)自煤、燃料油、天然氣和電能。煤炭、燃料油和天然氣的碳排放是直接的碳排放。鍛造是利用鍛壓機(jī)對(duì)金屬材料施加壓力，使其塑性變形，從而獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。主要分為切割、加熱、預(yù)斷裂、終鍛、修邊、斷裂后處理及檢驗(yàn)清洗。鍛造過(guò)程的碳排放主要來(lái)源于天然氣、煤炭燃燒的直接碳排放和電力消耗的間接碳排放。沖壓是一種將板材分離或成形以獲得零件的加工方法。沖壓件的能耗主要來(lái)源于各加工設(shè)備所消耗的電能和壓縮空氣。沖壓產(chǎn)生的碳排放主要是電能產(chǎn)生的間接碳排放。汽車干包裝是將沖壓件用夾具定位，通過(guò)爆炸連接將沖壓件連接在一起形成車身總成。高性能設(shè)備的主要能耗來(lái)自于熱處理，包括加熱、保溫和冷卻。

（2）汽車生產(chǎn)車間移動(dòng)材料能耗產(chǎn)生的碳排放。在汽車生產(chǎn)過(guò)程中，需要運(yùn)輸原材料、外購(gòu)件、半成品等。物料移動(dòng)的能耗主要是車間運(yùn)輸車輛的能耗，車間運(yùn)輸車輛的燃燒能量產(chǎn)生碳排放。汽車生產(chǎn)車間移動(dòng)物料的碳排放主要來(lái)源于燃料供應(yīng)產(chǎn)生的碳排放。

（3）廢棄物處理和能源回收過(guò)程中額外能源消耗產(chǎn)生的碳排放。汽車生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢水、廢氣、固體廢物等嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，必須進(jìn)行有效、合理的處理。在處理這些廢棄物的過(guò)程中，每臺(tái)設(shè)備運(yùn)行所消耗的主要能源是電能，碳排放是電能的間接碳排放。

4 未來(lái)展望

由于低碳理論是一個(gè)相對(duì)前沿的領(lǐng)域，理論體系還不完善，基于低碳理論的汽車生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放研究和探討還不夠深入和全面。未來(lái)可以引入生命周期理論和外部性理論進(jìn)行更深入的研究。

擴(kuò)大評(píng)估目標(biāo)和范圍。本文的評(píng)價(jià)目標(biāo)是量化當(dāng)前技術(shù)水平下汽車生產(chǎn)系統(tǒng)的能源消耗和碳排放。研究范圍包括汽車生產(chǎn)過(guò)程，包括原材料生產(chǎn)、零部件生產(chǎn)、汽車裝配等，以及汽車生產(chǎn)系統(tǒng)消耗電力、煤炭、石油和天然氣產(chǎn)生的溫室氣體排放。其次，我們可以結(jié)合未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)的汽車生命周期評(píng)估，并將環(huán)境影響研究從氣體污染擴(kuò)展到更廣泛的廢水污染、固體廢物污染，甚至噪音污染。

根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，制定了統(tǒng)一的碳排放定量規(guī)則。目前，我國(guó)碳排放量化研究成果取得了較好的進(jìn)展，但相對(duì)較少，且沒(méi)有統(tǒng)一的量化規(guī)則。這些研究結(jié)果也缺乏可比性，不能有機(jī)地結(jié)合。因此，制定一套統(tǒng)一的量化規(guī)則，可以為我國(guó)碳排放理論的發(fā)展和實(shí)踐提供有力的推動(dòng)。