我國(guó)制造業(yè)綠色工廠創(chuàng)建及發(fā)展路徑

王天佐

摘要：全球氣候變暖、不可再生資源的過(guò)度消耗已成為人類必須認(rèn)真對(duì)待并解決的迫切問(wèn)題，環(huán)境的惡化也給人們敲響了警鐘。為此，黨的十八屆五中全會(huì)明確提出“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念。創(chuàng)建技術(shù)含量高、能耗低的“制造業(yè)綠色工廠”是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)的必然選擇。作為家電業(yè)標(biāo)桿工廠要肩負(fù)起這樣的社會(huì)責(zé)任，實(shí)現(xiàn)清潔、高效的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處。本文重點(diǎn)介紹了建設(shè)一個(gè)綠色節(jié)能家電工廠的整體思路，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能技術(shù)和應(yīng)用的突破，取得了很好的成效，積累了成功經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：綠色工廠;制造業(yè);節(jié)能

0.引言

綠色工廠包括了三個(gè)組成部分：綠色工業(yè)建筑（廠房）、綠色工藝（制造技術(shù)）、綠色產(chǎn)品。綠色工業(yè)建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染、保障職工健康、加強(qiáng)運(yùn)行管理，為生產(chǎn)、科研和人員提供適用、健康、安全和高效的使用空間，與自然和諧共生的工業(yè)建筑。綠色工藝是指對(duì)制造產(chǎn)品的工藝設(shè)備、工藝操作技術(shù)在整個(gè)生命周期內(nèi)（即從資源供應(yīng)、工藝設(shè)備、工藝操作、檢修維護(hù)、報(bào)廢更新的全過(guò)程）在能耗、水耗、材耗和對(duì)環(huán)境影響符合清潔生產(chǎn)的要求。

1.制造業(yè)綠色工廠建設(shè)思路及發(fā)展

1.1制造業(yè)綠色工廠建設(shè)思路

綠色工廠是在綜合考慮環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)影響的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的綠色材料、綠色設(shè)計(jì)技術(shù)、綠色制造技術(shù)和循環(huán)再利用技術(shù)，制造出無(wú)害化的綠色產(chǎn)品，達(dá)到環(huán)境污染最小化、資源利用低碳化、經(jīng)濟(jì)效益最大化。公司為貫徹“讓天空更藍(lán)，大地更綠”的發(fā)展理念，以促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)品全生命周期綠色發(fā)展為目的，建立以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系為建設(shè)基礎(chǔ)，建立高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色制造體系。

1.2制造業(yè)綠色工廠建設(shè)發(fā)展目標(biāo)

按國(guó)家最高級(jí)別綠色三星工廠的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)的，主要從“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地和節(jié)材”等方面進(jìn)行有關(guān)創(chuàng)新與探索。在運(yùn)行階段公司增加保護(hù)環(huán)境、保障員工健康兩個(gè)目標(biāo)，大力推廣綠色工業(yè)建筑，傾力打造成為綠色工廠。

公司以加強(qiáng)資源綜合利用，推進(jìn)企業(yè)綠色發(fā)展為目的。將工藝、物料、設(shè)備、安全環(huán)保等生產(chǎn)業(yè)務(wù)以及企業(yè)綠色經(jīng)營(yíng)管理理念高度集成;以生產(chǎn)管理為核心，以綠色產(chǎn)業(yè)鏈為主線，從而建成本質(zhì)安全、生產(chǎn)高效、節(jié)能環(huán)保、管理卓越和可持續(xù)發(fā)展的綠色工廠。

2.綠色工廠建設(shè)實(shí)施要點(diǎn)說(shuō)明

2.1實(shí)施關(guān)鍵工藝技術(shù)的創(chuàng)新和綠色化改造

通過(guò)改造部件關(guān)鍵工藝流程，主要包含：優(yōu)化彎頭成型工藝：開發(fā)小彎頭彎制、套環(huán)一體化工藝，結(jié)合彎頭成型潤(rùn)滑液的引用，降低廢渣、揮發(fā)油使用量，車間降噪、減少?gòu)U氣彌漫，改善車間員工作業(yè)環(huán)境;優(yōu)化翅片成型工藝：翅片自潤(rùn)滑鋁箔成型，并使用環(huán)保型翅片潤(rùn)滑液，替代揮發(fā)油的使用，在行業(yè)進(jìn)行工藝革新;換熱器脹管工序：采用無(wú)收縮式脹管加工工藝，降低3%的貴重金屬純銅的使用量;脫脂工序：采用真空脫脂工藝，取代直燃式脫脂爐工藝，取消液化氣的使用，工藝技術(shù)更加綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可靠;焊接工序：采用高頻焊工藝，替代原始的液化氣釬焊工藝，在降低車間噪音、粉塵、廢氣等問(wèn)題上有顯著效果。

2.2推進(jìn)綠色裝備和材料的創(chuàng)新和集成應(yīng)用

通過(guò)推進(jìn)綠色裝備和材料的創(chuàng)新與集成，達(dá)到綠色制造目的，主要包含：開發(fā)小彎頭彎制、套環(huán)一體化設(shè)備;開發(fā)彎頭成型潤(rùn)滑液進(jìn)行生產(chǎn)制造;開發(fā)翅片自潤(rùn)滑鋁箔、開發(fā)環(huán)保型翅片潤(rùn)滑液;開發(fā)無(wú)收縮式脹管機(jī)，取代有收縮脹管機(jī)與手動(dòng)脹管機(jī);開發(fā)真空脫脂烘干設(shè)備，取代直燃式脫脂爐工藝;開發(fā)高頻焊設(shè)備，結(jié)合不同的感應(yīng)釬焊線圈適應(yīng)不同產(chǎn)品，替代原始的液化氣釬焊工藝。

2.3綠色關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

組織研究制定綠色制造工藝通用技術(shù)條件;真空脫脂烘干綠色工藝標(biāo)準(zhǔn)：制定真空脫脂烘干工藝標(biāo)準(zhǔn)，包括但不限于工藝參數(shù)、工藝方法、操作指導(dǎo)、應(yīng)用范圍、注意事項(xiàng)等;高頻綠色焊接標(biāo)準(zhǔn)：制定高頻焊標(biāo)準(zhǔn)，包括但不限于工藝參數(shù)、工藝方法、操作指導(dǎo)、應(yīng)用范圍、注意事項(xiàng)等。

3.綠色工廠建設(shè)成果

3.1綠色制造工藝技術(shù)

在技術(shù)工藝方面，實(shí)施清潔生產(chǎn)理念，從源頭減少污染物排放，應(yīng)用廢棄物最小化，污染預(yù)防、無(wú)廢技術(shù)、源頭消減、“零排放”技術(shù)等方法和措施，提高生產(chǎn)過(guò)程的潔凈化程度，并由傳統(tǒng)的“末端控制”轉(zhuǎn)為“源頭預(yù)防”的方式。

（1）環(huán)保型翅片潤(rùn)滑液工藝

無(wú)礦物油用量，無(wú)揮發(fā)性物質(zhì)，無(wú)VOCs排放;主要成分為水，無(wú)毒害物質(zhì)，人體親和力高;相比揮發(fā)油成本降低25%，項(xiàng)目推廣后節(jié)約650萬(wàn)元/年。

（2）無(wú)收縮脹管工藝技術(shù)

銅管用量同比傳統(tǒng)的有收縮脹管減少3%，擴(kuò)口技術(shù)采用掃描式分步擴(kuò)口，喇叭口不良率下降75%，大大提升材料的利用率;同時(shí)顯著降低貴金屬資源使用，減低銅管冶煉碳排放，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

（3）真空脫脂烘干技術(shù)

改善作業(yè)環(huán)境，解決污染物排放問(wèn)題;對(duì)比傳統(tǒng)的生產(chǎn)線年節(jié)約燃?xì)?.2×106 m3/a，回收油分220 t;取消VOC尾氣處理裝置，每條線體節(jié)約100萬(wàn)元/年以上。

3.2綠色工業(yè)建筑

綠色工廠要求的基礎(chǔ)設(shè)施包括建筑、照明、設(shè)備設(shè)施、計(jì)量設(shè)備和污染物處理設(shè)備設(shè)施。綠色工廠建筑的特點(diǎn)在于節(jié)材、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、無(wú)害化及可再生能源的利用。

（1）可再生能源應(yīng)用項(xiàng)目

本項(xiàng)目屋頂設(shè)計(jì)為平屋面，廠房主要為一層，局部設(shè)置兩層。有助于屋頂太陽(yáng)能資源利用;外窗設(shè)計(jì)開啟部分以增進(jìn)自然通風(fēng)效果;各廠房合理布局，南北形成長(zhǎng)廊，形成良好的通風(fēng)效果。

項(xiàng)目設(shè)置光伏空調(diào)系統(tǒng)，主要利用項(xiàng)目屋頂空間建立光伏空調(diào)系統(tǒng)，提供各廠房冷熱負(fù)荷。冬季溫度低于10℃的情況下，采用冷卻塔板式換熱器，利用天然冷源提供注塑機(jī)床所需的冷凍水。

本項(xiàng)目合理利用可再生能源，各車間均采用光伏空調(diào)。總裝及配套共4個(gè)廠房均采用光伏離心機(jī)，COP為6.19、6.39，滿足《冷水機(jī)組能效限定值及能源效率等級(jí)》GB 19577規(guī)定的2級(jí)及以上能效等級(jí)。光伏2018年發(fā)電80萬(wàn)kWh，板換換熱等節(jié)電20萬(wàn)kWh，共計(jì)節(jié)約電費(fèi)支出75萬(wàn)元。

約用水44 000 m3/a，減少水費(fèi)支出約16萬(wàn)元。

（2）生產(chǎn)固廢、危險(xiǎn)品的回收利用

本項(xiàng)目固體廢物主要為一般固體廢物和危險(xiǎn)廢物。

員工辦公垃圾定點(diǎn)分類收集后，可回收利用的外賣給廢品回收商，不可回收利用的送至垃圾收集站暫存，定期交環(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一處置。塑膠邊角余料可回收利用，鋼板、銅管、鋁箔等金屬邊角余料，焊渣、除塵粉塵、廢包裝材料等一般固廢均暫存于一般工業(yè)廢物貯存間，最后外售處理。一般垃圾儲(chǔ)存庫(kù)房屋頂設(shè)置超薄式通風(fēng)器，避免垃圾臭氣污染廠區(qū)內(nèi)環(huán)境，同時(shí)避免微生物、細(xì)菌的滋生，有效避免二次污染。

項(xiàng)目產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物主要有廢油、含油廢手套及抹布、廢油漆桶、廢活性炭、掛具燃燒廢渣、廢切削液、污水處理站污泥等。在廠區(qū)內(nèi)乙類危險(xiǎn)品庫(kù)北側(cè)設(shè)置一個(gè)危廢暫存間。以上危險(xiǎn)廢物按處理要求分類分開存放，并設(shè)隔離間隔斷，禁止將不相容的危險(xiǎn)廢物在同一容器內(nèi)混裝，同時(shí)做好“防滲、防淋、防曬”，上述危險(xiǎn)廢物在危廢暫存間暫存，定期交有資質(zhì)的單位處理。

（3）車間自然通風(fēng)、自然采光技術(shù)的應(yīng)用

本項(xiàng)目外窗均設(shè)置可開啟扇，屋頂設(shè)置薄型通風(fēng)器，有助于改善自然通風(fēng)。項(xiàng)目主要為廠房，立面開口基本成均勻分布且對(duì)稱分布，利于通風(fēng)。

采用CFD手段對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)自然通風(fēng)效果進(jìn)行模擬分析，結(jié)果如下。廠房的人體部分活動(dòng)區(qū)域的風(fēng)速在1.4 m/s以上，可以通過(guò)控制外窗的開啟狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)風(fēng)速，滿足非空調(diào)情況下室內(nèi)舒適風(fēng)速要求。各車間換氣次數(shù)均在2次/h以上，C車間11.09次/h，G車間3.06次/h，B車間4.04次/h，Z車間2.91次/h，均超過(guò)2次/h，可以有效利用自然通風(fēng)改善室內(nèi)環(huán)境，減少空調(diào)能耗。

項(xiàng)目各廠房均設(shè)置外窗，透明部分面積較大，同時(shí)車間屋頂均設(shè)有采光帶，有助于改善室內(nèi)自然采光。由于項(xiàng)目各車間頂均布置了采光帶，選取了典型的車間進(jìn)行計(jì)算，選取G車間、Z車間及C車間三個(gè)車間分析。采用Ecotect建模結(jié)合Radiance計(jì)算的方式對(duì)項(xiàng)目廠房的室內(nèi)光環(huán)境進(jìn)行模擬，G車間內(nèi)設(shè)置辦公、生產(chǎn)區(qū)、工具間等主要空間，自然采光效果滿足Ⅲ級(jí)及Ⅳ級(jí)采光等級(jí)要求面積占整個(gè)功能空間面積比例約99.45%;Z車間內(nèi)生產(chǎn)區(qū)、辦公等房間滿足功能空間采光要求的面積占主要功能房間面積比例達(dá)到73.51%以上。

4.結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目在綠色工業(yè)建筑和綠色制造工藝方面，大量研究并應(yīng)用綠色技術(shù)，最終綜合能源消耗下降20%，萬(wàn)元產(chǎn)值能耗值低于70元。

該項(xiàng)目在綠色制造工藝方面的創(chuàng)新應(yīng)用，獲得了國(guó)家工信部的“綠色集成項(xiàng)目”支持;制造業(yè)綠色工廠建設(shè)成果獲得國(guó)家工信部認(rèn)可，2018年被評(píng)為“國(guó)家制造業(yè)綠色工廠”。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，傳統(tǒng)行業(yè)都在轉(zhuǎn)型升級(jí)，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)綠色工廠的探索及研究，在綠色制造工藝和綠色工業(yè)建筑方面總結(jié)了一些實(shí)施要點(diǎn)，成果顯著且能推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王海洋，張鳳偉.基于綠色工業(yè)建筑評(píng)價(jià)的綠色工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（18）：16.

[2] 曹華軍，王坤.未來(lái)綠色工廠[J].航空制造技術(shù)，2018（12）：30-36.

[3] 李曉龍.關(guān)于綠色制造管理體系標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2018（1）：82-84.

[4] 喬惠蓉.綠色工廠設(shè)計(jì)建筑節(jié)能與綠色建筑[J].武漢勘察設(shè)計(jì)，2011（3）：23-25.

[5] 周亞明，謝立言.長(zhǎng)沙格力：綠色工廠智能制造[J].新湘評(píng)論，2018（21）：48-50.

[6] 陶永，李秋實(shí)，趙罡.面向產(chǎn)品全生命周期的綠色制造策略[J].中國(guó)科技論壇，2016（9）：58-64.