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1、汽车涂装生产线节水措施分析汽车涂装生产线节水措施分析王淼 田云（奇瑞汽车股份有限公司规划设计院 241009）摘要：本文对目前涂装生产线已实现工业化的节水措施进行了分析总结。主要探讨方向有：工 艺材料、工件工艺性、涂装设备及管理等方面。1.1.前言前言 在汽车生产过程中，涂装是冲焊涂总四大专业中耗水量最大、污水排放量最大的工艺。因此，如何降低涂装耗水及污水排放量在汽车工业节能环保中至关重要。 在涂装车间，前处理电泳工序工业水的消耗量最大，约占总耗水量的 70%。前处理电泳工序水的主要消耗为各工艺槽槽液的更新、溢流排放以及工艺槽的清洗。喷漆系统耗水量约占涂装车间总耗水量的 25%，主要集中在空调
2、系统加湿和废漆处理部分。本文根据已在汽车涂装上实现工业化技术的几个方面对汽车涂装节水技术进行了分析总结，以供各位同行参考，共同推进涂装节水技术不断向前发展。2.2.工艺材料节水技术工艺材料节水技术目前脱脂剂中的 APEO（烷基酚-乙氧基化合物）已逐步被优质的生物可降解的表面活性剂替代，提高了去油能力和水洗效果，减少漂洗水的使用量。采用新型液体表调剂将槽液的更新时间延长至一个月以上，而且槽液在 50时依然稳定，而传统表调液排放周期约为两周。采用新型液体表调液可用滴加泵直接补充槽液而不必换槽，较传统表调液排放量减少了 60%左右。国内及日韩系大部分汽车涂装线在满足质量要求的前提下，取消了钝化工艺，
3、简化工艺流程，减少废水排放并简化了废水处理步骤。粉末涂料在汽车涂装的应用，使得废漆处理方式变更为旋风分离和滤芯过滤等，从而改变了传统汽车涂装的废漆水洗处理方式，将废漆处理耗水量降为 0。同时，自动段过喷涂的粉末可以回收，经过震荡筛过滤后重复使用。3.3.膜分离节水技术膜分离节水技术目前在节水减排方面使用较多的膜分离工艺有：超滤除油系统、PT-RO 系统、电泳超滤系统、ED-RO 系统、以及纯水 RO 系统等。超滤除油系统是目前国际涂装业的最新除油技术，其与旋液分离系统结合应用，能够达到较好除油效果。采用全新陶瓷膜超滤方式除油后，可以对槽液进行全循环除油，提高除油Comment u1: 固含量效
4、率 70%，透过液含油量小于 10ppm，延长槽液使用周期 30%，减少污水排放 30%。为了保证前处理最后一道纯水洗的滴水电导率小于 30s/cm，传统工艺是采用新鲜纯水喷淋，不断溢流至前道水洗槽。而采用 PT-RO 系统后，将溢流纯水再次进行反渗透，最后得到 5s/cm 的纯水，用于最后一道喷淋，节约新鲜水耗量。电泳超滤系统是采用超滤膜对电泳漆中树脂、颜料等大分子与水及溶剂等小分子分离，得到的新鲜超滤液电导率低于 0.5%，对电泳漆进行后冲洗，实现对电泳漆的回收。电泳线传统多采用 UF 水洗和纯水洗相结合方式，为保证清洗液的电导率低于 50s/cm，纯水洗槽液不断溢流排放。而采用 ED-R
5、O 系统后取消了最后一道纯水洗，用反渗透系统将新鲜超滤液进行膜分离，制出电导率低于 10s/cm 的清洗水，实现闭路循环，提高电泳漆利用率，减少电泳污水排放量。原制备纯水工艺采用电渗析作为粗级处理，再用离子交换树脂进行提纯。但是，在生产纯水过程中会产生大量的反洗水和耗费酸、碱，运行成本较高。采用 RO 系统属于物理膜分离技术，制备纯水效率高，其产生的浓盐水可作为生活用水使用，几乎不产生废水，极大地提高了工业水的利用率。在阴极电泳中，阳极隔膜为阴离子选择透过性膜。通过阳极液与电泳槽液进行离子交换，调节槽液 PH 值，同时能够去除部分阴离子杂质，降低槽液电导率，避免了以前排放超滤液调整槽液的现象，
6、提高电泳漆利用率，减少了污水排放量。4.4.喷漆减少送风及漆雾节水技术喷漆减少送风及漆雾节水技术4.14.1 静电喷涂静电喷涂静电喷涂即在喷枪和工件之间形成高压电场，通常工件接地，喷枪加负高压，当电场强度足够高时空气电离，涂料在喷枪出口和电晕放电区带电，在高压电场作用下向工件运动，沉积于工件表面。汽车油漆喷涂方式近些年出现了很大变化，经过不断的发展和实践应用，静电喷涂技术不断成熟完善。静电喷涂油漆利用率约是空气喷涂的 2 倍，在实际使用过程中，油漆利用率和诸多因素有关，需要进行调整使其在最佳范围内。采用静电喷涂减少废漆雾量，节约废漆处理水耗量。4.24.2 机器人机器人目前降低空调送风量比较切
7、实可行的措施为减小喷漆室截面积和送风速度，而降低漆雾量的措施为提高喷涂效率和降低总的油漆耗量。采用机器人自动喷涂后，自动段送风速度由0.5m/s 降为 0.25m/s，同时机器人喷涂的高吐出量和喷涂速度，在一定程度上缩短了喷漆室的长度。采用机器人静电喷涂以后，喷涂效率由传统空气喷枪 30%提高至 70%，减少了废漆雾量。以往金属漆的第一遍静电旋杯、第二遍空气喷枪的工艺已被两道静电旋杯喷涂所取代，进一步提高了油漆的利用率。目前通过材料的不断发展，涂膜厚度不断降低，油漆消耗量持续减少。减少送风量就意味着送风空调加湿水量的降低；废漆雾量的减少也降低了漆雾处理水的消耗。5.5.管理节水措施管理节水措施
8、5.15.1 槽液管理槽液管理目前在槽液管理上存在为了提高处理效果，降低工艺处理时间而提高槽液浓度的现象，本人认为此法极不可取。首先，增加槽液浓度，势必造成工件带出有效槽液量的增加，造成槽液浪费；另外导致清洗水污染加快，增加了后洗水的处理压力，浪费水资源。要保证处理效果并节约用水，正确的做法是加强槽液管理，将槽液参数控制在最佳范围内。通过自动仪表和电磁阀等配合使用，实现槽液参数的自动控制，控制槽液生产过程中副产品的生成量，延长槽液的倒槽周期和排放周期，降低废液和清洗废水的排放。废漆处理过程中，我们可以加强对废漆处理水的管理。选择专业厂家进行管理，选用合适的漆雾絮凝剂，能够有效的延长废漆处理水的
9、使用时间。目前废漆处理水排放周期一般为36 个月，而上海通用汽车公司将废漆处理外包给专业厂家进行专业管理，废漆处理水两年未排放，此项节水量非常可观，同时也减少了废水处理的负担。5.25.2 设备管理设备管理目前在设备管理上实行 TPM（total productive maintenance，全面生产维护） ，其宗旨是：通过提高人的保全能力和设备的效率，力求达到“零灾害” “零不良” “零故障”的目标。据统计，日本企业在成功实施 TPM 以后产生的有形效果使生产率提高 1.52 倍，设备综合效率提高 1.52 倍；生产成本减少 30%，突发故障件数减少至 10%等。由此可见，实施全面生产维护，
10、充分提高生产效率，减少设备故障率，减少返工率等，从而节省有限的资源，提高资源利用率。6.6.机械化输送系统节水机械化输送系统节水6.16.1 RODIPRODIPRODIP 又称全旋反向输送机，工件通过滑橇锁紧在滑橇支架上，车身和滑橇通过导向滚子在特定轨道上行走，实现车身的 360自由翻转。根据所设置的导向滚子轨道，车身入槽时，旋转 180，后底部向上，尾部向前，反向前进，再旋转 180出槽，实现反向浸渍。目前 RODIP 的返回方式有垂直返回和侧面返回两种方式，能够更加灵活的适应厂房结构，节省布置空间。此输送方式缩短了工艺槽的长度和宽度。由于实现翻转出槽，沥液效果较以往的输送形式大大改进，工
11、件带液减少，对后续清洗工序的污染减少了 25左右，节约大量水资源。6.26.2 VarioshuttleVarioshuttleVarioshuttle 又称多功能穿梭机，是 EISENMANN 公司于 2001 年推出的新型前处理电泳输送设备，在控制上采用了与 AMS 相同的控制技术和软件结构。它的最大特点是可根据不同车型来分别优化不同浸入角度、翻转方式和前进速度来达到最佳处理效果。穿梭机可以实现90和 180转弯或通过升降机实现垂直方向运行；处理时可以实现不同的速度，甚至可以停止和倒退，极大的缩短了槽体的长度。任意角度翻转、可静止沥液等特点提高了沥液效果，缩短了沥液段长度，大大节省清洗水量
12、及占地面积。6.36.3 加强车身工艺性审核加强车身工艺性审核在确定涂装线前处理电泳设备及机械化形式以后，我们要针对所用的机械化形式对工件的涂装工艺性进行审核。审核的主要内容即对工件的夹层电泳效果、工件的沥液效果及涂胶等部位进行分析确认。此项工作对涂装影响非常大，应给予足够的重视，没有能力进行分析的可以请专业公司帮助分析。工件涂胶部位和夹层电泳效果在各个涂装线上区别不大，而工件的沥液效果却与机械化形式密切相关，因此环境发生变化时应该重新分析调整。例如某车型原规划在 RODIP3 线生产，后移至自行小车线生产，而原设计沥液工艺孔是根据 RODIP3特性设计，导致在自行小车线上沥液效果很差，工件兜
13、液串槽严重，因此针对自行小车沥液特性对工件沥液工艺孔的位置和尺寸进行了适当的调整，减少了工件的带液量。降低槽液消耗的同时，也降低了后续水洗工序的清洗压力，节约了水的消耗量。7.7.其他节水措施其他节水措施7.17.1 多级逆洗多级逆洗多级逆洗就是用后道工序的清洗水向前一道工序补加，补加方式可以通过溢流和喷淋方式。同时脱脂、磷化槽液补水则是采用各自对应的后续清洗水补加，由于水洗液中含有一定的药剂，这样即可节约水洗水，同时也节约了清洗药剂。例如，某汽车车架生产线水洗槽没有设置循环搅拌而是采用了一个小的化工泵向脱脂槽补加水，这种细节的设计，足以体现其节水的设计理念。7.27.2 加热喷淋控制加热喷淋
14、控制在实际生产中，加热喷淋槽液的蒸发不可忽视，特别是在采用自行葫芦等非封闭室体的情况下，通过排气带走的水分非常多。一个 200m3/h 的喷淋量，50的工艺温度，冬季的蒸发量约 1t/h 左右。因此在设计过程中，尽量减少喷淋时间，采用自动阀控制，有工件时喷淋，无工件时停止的方式来减少水的消耗。7.37.3 生活用水节水措施生活用水节水措施通过 RO 系统制备纯水过程中产生的 25%的浓盐水可以在车间地面保洁、以及辅助生产区域替代工业水，减少工业水的消耗量。同时车间可以采取节水型设施，例如目前出现的专利产品无水小便池，虽然节水量有限，但日积月累，同样可以为节水做出一份贡献。8.8.总结总结节水不
15、仅是一种技术，更是一种理念。无论是设计时的充分考虑还是在生产中对现场的一个很小的改动，只要能够有效地节水，都是我们每个涂装人应该努力的方向。这需要每个从事涂装专业的人员充分认识现场，熟悉现场的工艺和设备，坚持不懈地以节能降耗为目标，不断提高节水技术水平，节约用水，减少污水排放，为企业的节能降耗为环保做出贡献。参考文献：参考文献：1. 中国汽车涂装生产线新技术的应用及发展 周杰 陈慕祖2. 超滤技术在涂装脱脂除油中的应用 唐国忠 张慧敏 李晶 王秀梅 孙岩3.涂装车间设计手册 化学工业出版社 王锡春 主编4.涂装技术实用手册 机械工业出版社 叶扬祥 潘肇基 主编5.全面质量管理 中国科学技术出版社 马林 主编
