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图1 轿车制造工艺能源消耗比例

图2 涂装线能源消耗比例

    涂装线对能源具有依赖性,同时涂装线对工艺参数和设备参数管理极其严格,为使设备达到工艺参数要求,会消耗大量的能源来保证工艺参数的稳定性。
    因涂装线是重点耗能大户,在涂装线可行性研究和设计之初,就充分考虑到节能技术的运用,主要目的是减少或降低能源的消耗。在涂装线正式量产以后,要想进行设备节能改造,需要投入大量的资金及时间。
    在涂装线日常生产管理中,通过多种改善措施降低能源消耗、提高能源利用率,已成为各级管理人员永恒的主题。本文就涂装线日常生产中能源管理经验及节能改善措施加以介绍。

一、涂装线能源管理概述

1.能源的含义及分类

    能够提供某种形式的能量资源叫做能源,简单地说,能量的来源就是能源。能源的分类见图3所示。
 

图3 能源分类

    一次能源:从自然界直接获得的,不改变基本形态的能源,叫做一次能源。如涂装线所用的天然气和水。

    二次能源:由一次能源经加工而转成另一种形态的能源,叫做二次能源。如涂装线所用的电力、高温水和压缩空气。
 

    一次能源按其再生周期长短,可分为再生能源和非再生能源。再生能源就是指能够循环使用,不断得到补充的一次能源。非再生能源,是指经过若干年地质年代形成的,短时期内无法恢复的一次能源。

2.涂装线能源管理的意义及其发展阶段
 

    N能为产品单位产量消耗的能源;
    N实为正常生产状态的产品单位产量实际消耗量,可用近3 a企业能源统计计量数的平均值求得;
    ∑修为考虑生产技术条件变化和工况偏离实际修正系数。
 

表1 涂装线能源消耗定额制订依据表

图4 涂装线节能潜力分析

    从图中可以看出节能潜力有4个方面:可以重复利用的有效能量;能源在转换环节进行节能技术改造,增加其转换为有效能量的数量,或减少能量损失;可以杜绝的浪费和可以减少的损失能量;现阶段技术经济条件下可回收利用的损失能量。
    经过分析,可以看到涂装线要想节约能源,主要应从上述4个方面入手,做到尽可能重复利用有效能源,千方百计减少损失能量,尽可能提高能量回收利用。总之,涂装线节能潜力存在于能量的各项损失之中。

2.涂装线被动式能源管理分析

    被动式能源管理是随外部技术的引入更新为主导,节能效果由节能项目实施的效果所决定。
    被动式能源管理特点:1)以选用节能设备或节能技术为主;2)通常关注于设备的更新;3)节能效果取决于外部新设备或技术的效果。
    被动式能源管理方法的局限性:1)仅关注能源管理系统中的局部因素;2)先有较大的投入,才有较大产出;3)改善效果不能持久保持;4)关注设施、设备等硬件,而缺乏对管理的核心(人)的关注。

3.涂装线主动式能源管理特性分析

    主动式能源管理优势:1)从管理角度入手,可以在最小投资的情况下,立即为涂装线节省10%~30%的能源费用;2)以初期节省的收益作为投资,再启动合理的能源管理项目,带来更大和持久的收益;3)关注整体能效管理,而非某一个点或方面。
    主动式能源管理特性分析是以技术和管理相结合,充分发挥领导者的作用,通过全员参与,并以成本控制替代能源控制,关注过程及长期结果(见图5)。
 

图5 涂装线主动式能源管理特性分析

4.涂装线日常生产过程中主要节能途径

    加强能源科学管理,还需要采取各种行之有效的节能措施,堵塞浪费能源的漏洞,减少能量损失。下面就涂装线节能改善案例加以介绍。

1)加强能源经济调度

    合理组织生产,使各工序之间的生产能力与用能设备的能力相匹配。
    涂装线采用三班运行,缩短设备待机和空转时间,通过满负荷生产,提高设备利用率,达到节能降耗的目的。通过节拍、班次、产量的调整,达到与焊装、总装工艺间的平衡(见图6)。
 

图6 涂装线提高设备利用率示意

    涂装线供能量和消耗量要达到平衡,保持最佳经济运行状态,可以使能源利用率显著提高。
    在涂装线生产过程中,要合理组织生产,杜绝“大马拉小车”现象,提高运行设备负荷率,从而降低能耗。

2)涂装线回收利用余热、余能

    可回收的能量称为余能,其中以热的形式回收的能量叫做余热。
    涂装线余热回收利用的主要途径有:预热燃烧空气、预热燃料、预热物料、烘干炉烟气余热回收等。
    在涂装线烘干炉高温烟气排放管道上,安装余热回收装置,利用烘干炉排放烟气中的热能,对空调盘管加热器进水进行加温,达到烘干炉余热回收节能利用,降低空调热能消耗的目的。

3)改善措施降低能源消耗

    (1)涂装线防止空调加热器堵塞,提高换热效率改善。每年的5-7月份,杨树、柳树相继进入开花季节,因空调吸入柳(杨)絮,造成空调换热器堵塞,使换热效率降低,在损失能源效率的同时,也对涂装线设备参数和工艺参数的稳定性造成一定影响。
    通过防纤维网的改善,有效隔离杨(柳)絮,避免过滤袋和换热器堵塞情况发生,保证空调吸风量和换热效率,降低能源消耗。
    (2)涂装线重水二次利用,降低能源消耗改善。在制纯水过程中会伴随重水的产出,纯水和重水的出水比例为7∶3,即1 t工业水,可以产生出0.7 t纯水和0.3 t重水。
    纯水用于生产,改善前,重水被视为废水直接排到下水道进入废水处理间。对涂装线可以使用重水区域和工序进行调查和计算,制订改善方案,通过储存收集重水,通过管路输送到滑橇清理间等区域,可以使用重水替代自来水,进行二次利用,利用后的水再排到废水处理间进行处理,通过重水二次利用,达到节能减排降成本目标。
    (3)涂装线自制加湿改善,降低设备投资和能源消耗改善。在涂装线工艺参数和清洁度管理中,温度和湿度管理极为重要,为提高现有厂房环境湿度需要投入巨大的资金进行改造,改造后虽然提高厂房整体湿度,但物流通道、人员通道没有湿度管理要求的区域会消耗大量的能源。
    通过自主改善,在不用改造现有空调加湿设备的同时,采用喷枪加湿法对特定区域进行加湿降温,通过很小的投入,在降低设备投资的同时,达到节能减排的目标。喷枪加湿法,空气雾化微细水颗粒有效距离可以达到11 m,有效控制区域达到44 m2(见表2)。
 

表2 喷枪加湿法参数对比

    (4)涂装线PVC烘干炉低温运行降低能源消耗。在PVC烘干炉之后还有中涂线烘干炉、面漆线烘干炉对车身进行多次烘干。
    步骤一:降低PVC烘干炉工艺温度节约能源。
    通过降低PVC烘干炉各区域炉温6%~7%之后进行工艺验证(见表3),所有指标达到工艺要求。
 

表3 PVC烘干炉工艺温度调整及验证

    步骤二:PVC烘干炉错班期间低温运行
    在错班期间PVC烘干炉出完车后,炉温降低40%,采用低温运行方式降低能源消耗,在生产前开始升温,保证生产时达到工艺温度。
    此项改善有如下特点:实施过程随时进行检测,保证工艺参数,达到质量标准及相关要求;可用于其他烘干炉,并可以在其他工厂进行推广;使用现有设备和仪器,在没有投入资金的情况下,通过技术和工艺参数调整,降低能源消耗。
    实现经济效益:降低PVC烘干炉温度节约能源消耗和错班低温运行折合节约能耗约3%。

五、结语

    各级管理人员依照:“遵守法规可持续使用低碳资源造车育人”的工厂使命,从未停止过“节能减排”及“低碳”工作的探索,通过节能技术、管理改善措施降低能源消耗。

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