浅谈涂装线前处理节能减排
杨世良
【摘 要】涂装生产线是企业的耗能大户，在汽车的整车生产四大工艺当中，涂装生产线的水电等能源消耗更是占了全部耗能的70%以上。在当今国家坚持节约资源和环境保护基本国策和可持续发展战略的背景下，制造业更是承担着节能减排、减少污染的重大责任。涂装生产线设计人员应该从设计源头上对污染进行控制，以保护环境。
【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.
【關键词】涂装生产线；节水技术；节能减排
【Keywords】painting line；water saving technology；energy conservation and emission reduction
【中图分类号】TQ639 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0195-02
1 引言
涂装前处理主要是通过清洗来消除工件表面上的各种油污、铁屑、铁锈和尘埃等，使被涂面达到后面工序的要求，进而根据工件的底材及涂覆要求进行后续处理，如磷化等，使工件表面附着力增强，表面结合更加牢固。在涂装生产线前处理的设计当中，关于节能减排方面主要从以下几点入手：减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复利用率；废水必须进行处理，尽可能地净化回收，必须排放的一定要达到排放标准；喷嘴、喷淋泵的选型，保证工作效率的前提下尽可能地降低能耗；工作段合理长度，喷淋、换热管路的合理设计等等。下面笔者将根据实际工作经验，对上述内容进行阐述。
2 应根据几何尺寸及形状、场地面积、投资规模、生产量等因素对前处理工位排布进行合理安排
以通道式多室联合形式全喷淋生产线为例，其工序依次为热水洗、预脱脂、主脱脂、水洗1、水洗2、表调、磷化、水洗3、纯水洗。在确定各工序及其长度后，我们应该根据工件尺寸、药液等因素对喷嘴进行选型，常规线前处理通常采用夹扣式喷嘴，喷嘴的选择与排布对于前处理设计十分重要，主要是对管路形式、液槽尺寸、泵阀选型有着重要影响。在选型的时候首先选择合理的材质，考虑到廉价、耐温、耐腐蚀的特性，通常选用聚丙烯喷嘴。接下来确定喷嘴流量和压力，喷嘴流量主要受喷淋介质和喷淋压力影响，而影响喷淋压力的主要因素是喷雾角度与喷雾类型，这些都是在选型当中必须注意的。在选定喷嘴后需要对喷嘴进行排布，根据喷嘴的喷射范围，工件的尺寸等因素来确定，最终可以确定液槽的尺寸，以及棚体的宽高（影响排气风机选型），喷淋泵流量。需要提到的是，在后续生产线运行的时候，必须定期对喷嘴进行保养，喷嘴一旦堵塞或损坏，喷淋压力会降低进而会导致喷雾状态受到影响，最终会造成前处理喷淋效果的下降和能源的浪费。可以说喷嘴的选择是合理设计前处理的基础，也是节能减排的基础。
3 节水设计方面
首先最简单的就是增加沥干时间，适当增加两个工位之间的过渡段，在链速一定的情况下相当于增加工件的沥干时间，这样可以使附着在工件上的喷淋液体尽可能沥出，液体通过倾斜的底板可以返回液槽，这样，不仅减少了清洗用水的量，也节约了化学药品。但增加过渡段长度的时候切不可增加过多，因为这不仅对生产节拍是一种负面影响，也是一种资源的浪费，与节能设计背道而驰。
第一，工件在脱脂和磷化后，表面仍附有大量药剂，这时必须需要进行多次水洗（纯水洗）。目前，前处理设计通常采用逆工序补水，这样可以提高清洗用水的利用率，使用水量大幅下降。我们知道清洗后的水虽然受到污染，但是很容易发现清洗工序越往后清洗后的水越干净，即清洗后水中的污染物含量越低。而逆工序补水就是将后清洗工序的溢流的废水，连通到前一清洗工序进行补水，依次类推，这样只需要在后续工位进行清洗水补充，降低了用水量，而污染最严重的水只需从第一道工序中排出，进行废水处理，便于收集。
第二，适当降低纯水基准要求。前处理最后两道工序通常为纯水洗，需要使用到大量的纯水，对于纯水我们需要控制的主要是导电率，纯水电导率不仅影响着工件清洗的效果，同样也影响着纯水设备系统的选型。例如，如果设计之初将纯水电导率基准设置在5μ，那么他所需要的二级反渗透纯水系统的复合产水率仅为65%。如果我们纯水的水质基准设定在电导率10μ左右，并且已经能够满足生产需求，那么所对应的一级反渗透纯水系统的产水率约为75%。只利用一级反渗透膜组的话，可以较之前降低15%的用水量。这些都是我们设计人员需要注意的问题，根据设计合同与计算分析结果，在满足生产要求的前提下，尽量控制污染，降低成本。
4 脱脂工位的设计改进方面
①因为脱脂、预脱脂槽液当中的杂质较多，可以在循环管路中设置袋式过滤器或蓝式过滤器，并且可以使用磁性框架，降低槽内铁屑等杂质含量，降槽液的更换頻率。
②可以在管路当中增加出油设计，例如增加油水分离器及其相应管路，同样可以达到降低脱脂槽液更换频率的目的。
③利用陶瓷膜技术[1]。陶瓷膜分离技术，效率高，可靠稳定，能够在脱脂槽液50～60℃的温度当中，有效地分离槽液中的油和水，并且可以连续流畅运行，延缓了脱脂槽液的老化，这种新型的绿色工艺，必然会成为脱脂工艺设计的一个趋势。无机陶瓷膜分离技术的原理，主要是利用多孔陶瓷介质的筛分效应，通过对这种效应的开发而设计产生的，它摒弃了传统的“死端过滤”、“滤饼过滤”方式，采用动态“错流过滤”方式，即在压力驱动下，使脱脂液在膜管内侧层表面以一定的速度流动，小分子物质（即液体）沿与之垂直方向透过微孔膜，大分子物质（或固体颗粒）被截留，使之达到分离的目的。涂装设计涉猎广泛，对设计者知识面要求广，因此我们应该时刻注意吸收新技术，利用新技术，提升产品水平，降低能耗和污染。
5 磷化设计方面的改进
磷化工位十分重要，成膜是否平整、坚实、无锈蚀、无沉渣、色泽均匀，对后处理至关重要。首先，磷化促进剂的选择，选择不含亚硝酸盐的磷化工艺。其次，在磷化温度选择上，高温磷化技术已经淘汰，超低温磷化不易控制，目前尽量不采用。通常选用35度到60度。第三，磷化渣的处理，磷化过程中一般磷化酸比大的残渣量产生少，酸比小的残渣量产生多。磷化液当中残渣量是影响磷化膜的重要因素，通常要求达到300mg/L，如果要求更高也可以适当提高。因此我们需要为磷化工位设计合理的除渣设计，除了常规的过滤器意外，如果生产节拍允许情况下可以设置沉淀塔，来对磷化液进行沉淀。同样，如果生产任务比较重的情况下，也可以采用板框压滤机配合气动隔膜泵对残渣进行过滤处理。在此要说明的是，磷化残渣很容易堵塞管路，必须在管路设计的时候预留反冲洗装置，保证管路顺畅，也是降低能耗的一个方面。而且管路在设计的时候需要考虑磷化渣的沉积对管路的堵塞，尽量避免拐弯起伏等位置（磷化渣的特性决定了它易堵塞管路），设计时可以在管路易沉积位置增加可拆卸装置，可以进行手工拆卸清洗，保障磷化效果。
6 结语
保护环境，功在当代，利在千秋。现代人们越来越意识到爱护环境是每个地球人的责任，我们应该保护环境，敬畏生命。而作为涂装设计人员，笔者深感责任重大，更应该从我们做起保护环境，减少涂装生产线的污染，在设计上我们应该积极探索新工艺新思路、借鉴吸收外国先进的设计内容，提高创新能力，提升自身的设计水平，从点滴做起降低涂装线的污染，提高涂装下能源的利用率，为实现真正地清洁生产不断努力。
【参考文献】
【1】李伟战.环保型涂装前处理技术开发方向[J].中国西部科技，2010（10）：7-8.
【2】王锡春，李文刚.浅谈工业涂装的水洗和节水技术[J].工业涂装专刊，2009（24）：1-5.
【3】胡志鹏.水性涂料市场分析[J].涂装与电镀，2011（3）：13-15.
【摘 要】涂装生产线是企业的耗能大户，在汽车的整车生产四大工艺当中，涂装生产线的水电等能源消耗更是占了全部耗能的70%以上。在当今国家坚持节约资源和环境保护基本国策和可持续发展战略的背景下，制造业更是承担着节能减排、减少污染的重大责任。涂装生产线设计人员应该从设计源头上对污染进行控制，以保护环境。
【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.
【關键词】涂装生产线；节水技术；节能减排
【Keywords】painting line；water saving technology；energy conservation and emission reduction
【中图分类号】TQ639 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0195-02
1 引言
涂装前处理主要是通过清洗来消除工件表面上的各种油污、铁屑、铁锈和尘埃等，使被涂面达到后面工序的要求，进而根据工件的底材及涂覆要求进行后续处理，如磷化等，使工件表面附着力增强，表面结合更加牢固。在涂装生产线前处理的设计当中，关于节能减排方面主要从以下几点入手：减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复利用率；废水必须进行处理，尽可能地净化回收，必须排放的一定要达到排放标准；喷嘴、喷淋泵的选型，保证工作效率的前提下尽可能地降低能耗；工作段合理长度，喷淋、换热管路的合理设计等等。下面笔者将根据实际工作经验，对上述内容进行阐述。
2 应根据几何尺寸及形状、场地面积、投资规模、生产量等因素对前处理工位排布进行合理安排
以通道式多室联合形式全喷淋生产线为例，其工序依次为热水洗、预脱脂、主脱脂、水洗1、水洗2、表调、磷化、水洗3、纯水洗。在确定各工序及其长度后，我们应该根据工件尺寸、药液等因素对喷嘴进行选型，常规线前处理通常采用夹扣式喷嘴，喷嘴的选择与排布对于前处理设计十分重要，主要是对管路形式、液槽尺寸、泵阀选型有着重要影响。在选型的时候首先选择合理的材质，考虑到廉价、耐温、耐腐蚀的特性，通常选用聚丙烯喷嘴。接下来确定喷嘴流量和压力，喷嘴流量主要受喷淋介质和喷淋压力影响，而影响喷淋压力的主要因素是喷雾角度与喷雾类型，这些都是在选型当中必须注意的。在选定喷嘴后需要对喷嘴进行排布，根据喷嘴的喷射范围，工件的尺寸等因素来确定，最终可以确定液槽的尺寸，以及棚体的宽高（影响排气风机选型），喷淋泵流量。需要提到的是，在后续生产线运行的时候，必须定期对喷嘴进行保养，喷嘴一旦堵塞或损坏，喷淋压力会降低进而会导致喷雾状态受到影响，最终会造成前处理喷淋效果的下降和能源的浪费。可以说喷嘴的选择是合理设计前处理的基础，也是节能减排的基础。
3 节水设计方面
首先最简单的就是增加沥干时间，适当增加两个工位之间的过渡段，在链速一定的情况下相当于增加工件的沥干时间，这样可以使附着在工件上的喷淋液体尽可能沥出，液体通过倾斜的底板可以返回液槽，这样，不仅减少了清洗用水的量，也节约了化学药品。但增加过渡段长度的时候切不可增加过多，因为这不仅对生产节拍是一种负面影响，也是一种资源的浪费，与节能设计背道而驰。
第一，工件在脱脂和磷化后，表面仍附有大量药剂，这时必须需要进行多次水洗（纯水洗）。目前，前处理设计通常采用逆工序补水，这样可以提高清洗用水的利用率，使用水量大幅下降。我们知道清洗后的水虽然受到污染，但是很容易发现清洗工序越往后清洗后的水越干净，即清洗后水中的污染物含量越低。而逆工序补水就是将后清洗工序的溢流的废水，连通到前一清洗工序进行补水，依次类推，这样只需要在后续工位进行清洗水补充，降低了用水量，而污染最严重的水只需从第一道工序中排出，进行废水处理，便于收集。
第二，适当降低纯水基准要求。前处理最后两道工序通常为纯水洗，需要使用到大量的纯水，对于纯水我们需要控制的主要是导电率，纯水电导率不仅影响着工件清洗的效果，同样也影响着纯水设备系统的选型。例如，如果设计之初将纯水电导率基准设置在5μ，那么他所需要的二级反渗透纯水系统的复合产水率仅为65%。如果我们纯水的水质基准设定在电导率10μ左右，并且已经能够满足生产需求，那么所对应的一级反渗透纯水系统的产水率约为75%。只利用一级反渗透膜组的话，可以较之前降低15%的用水量。这些都是我们设计人员需要注意的问题，根据设计合同与计算分析结果，在满足生产要求的前提下，尽量控制污染，降低成本。
4 脱脂工位的设计改进方面
①因为脱脂、预脱脂槽液当中的杂质较多，可以在循环管路中设置袋式过滤器或蓝式过滤器，并且可以使用磁性框架，降低槽内铁屑等杂质含量，降槽液的更换頻率。
②可以在管路当中增加出油设计，例如增加油水分离器及其相应管路，同样可以达到降低脱脂槽液更换频率的目的。
③利用陶瓷膜技术[1]。陶瓷膜分离技术，效率高，可靠稳定，能够在脱脂槽液50～60℃的温度当中，有效地分离槽液中的油和水，并且可以连续流畅运行，延缓了脱脂槽液的老化，这种新型的绿色工艺，必然会成为脱脂工艺设计的一个趋势。无机陶瓷膜分离技术的原理，主要是利用多孔陶瓷介质的筛分效应，通过对这种效应的开发而设计产生的，它摒弃了传统的“死端过滤”、“滤饼过滤”方式，采用动态“错流过滤”方式，即在压力驱动下，使脱脂液在膜管内侧层表面以一定的速度流动，小分子物质（即液体）沿与之垂直方向透过微孔膜，大分子物质（或固体颗粒）被截留，使之达到分离的目的。涂装设计涉猎广泛，对设计者知识面要求广，因此我们应该时刻注意吸收新技术，利用新技术，提升产品水平，降低能耗和污染。
5 磷化设计方面的改进
磷化工位十分重要，成膜是否平整、坚实、无锈蚀、无沉渣、色泽均匀，对后处理至关重要。首先，磷化促进剂的选择，选择不含亚硝酸盐的磷化工艺。其次，在磷化温度选择上，高温磷化技术已经淘汰，超低温磷化不易控制，目前尽量不采用。通常选用35度到60度。第三，磷化渣的处理，磷化过程中一般磷化酸比大的残渣量产生少，酸比小的残渣量产生多。磷化液当中残渣量是影响磷化膜的重要因素，通常要求达到300mg/L，如果要求更高也可以适当提高。因此我们需要为磷化工位设计合理的除渣设计，除了常规的过滤器意外，如果生产节拍允许情况下可以设置沉淀塔，来对磷化液进行沉淀。同样，如果生产任务比较重的情况下，也可以采用板框压滤机配合气动隔膜泵对残渣进行过滤处理。在此要说明的是，磷化残渣很容易堵塞管路，必须在管路设计的时候预留反冲洗装置，保证管路顺畅，也是降低能耗的一个方面。而且管路在设计的时候需要考虑磷化渣的沉积对管路的堵塞，尽量避免拐弯起伏等位置（磷化渣的特性决定了它易堵塞管路），设计时可以在管路易沉积位置增加可拆卸装置，可以进行手工拆卸清洗，保障磷化效果。
6 结语
保护环境，功在当代，利在千秋。现代人们越来越意识到爱护环境是每个地球人的责任，我们应该保护环境，敬畏生命。而作为涂装设计人员，笔者深感责任重大，更应该从我们做起保护环境，减少涂装生产线的污染，在设计上我们应该积极探索新工艺新思路、借鉴吸收外国先进的设计内容，提高创新能力，提升自身的设计水平，从点滴做起降低涂装线的污染，提高涂装下能源的利用率，为实现真正地清洁生产不断努力。
【参考文献】
【1】李伟战.环保型涂装前处理技术开发方向[J].中国西部科技，2010（10）：7-8.
【2】王锡春，李文刚.浅谈工业涂装的水洗和节水技术[J].工业涂装专刊，2009（24）：1-5.
【3】胡志鹏.水性涂料市场分析[J].涂装与电镀，2011（3）：13-15.
