雙碳背景下汽車制造企業(yè)節(jié)能減排路徑分析

李 梅，趙 曉

（1.國能（山東）能源環(huán)境有限公司；2.山東飛洋環(huán)境工程有限公司，濟南 250000）

隨著全球地表平均溫度急劇升高，氣候變暖的巨大影響正逐漸顯現(xiàn)。目前，中國已成為全球最大的溫室氣體排放國，碳達峰碳中和（簡稱雙碳）目標提出后，我國相繼頒布一系列節(jié)能降碳政策，各級政府采取多項具體措施推動工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。在此背景下，各行各業(yè)均需要積極響應，尋找各種途徑進行節(jié)能減排。汽車制造業(yè)是我國能源消耗及污染物排放的重要領域之一，汽車制造企業(yè)面臨巨大的節(jié)能減排壓力。本文結合汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，從技術層面和管理層面探尋節(jié)能減排路徑，為相關人員提供參考。

1 節(jié)能減排技術途徑

1.1 選用綠色低碳原料

我國汽車制造的主要生產(chǎn)工藝一般包括前期機加工處理、表面預處理、涂裝、裝配、檢測試驗等環(huán)節(jié)。其中，涂裝工序使用大量涂料，是汽車生產(chǎn)過程中揮發(fā)性有機物（VOCs）排放的關鍵節(jié)點。在整車制造企業(yè)中，傳統(tǒng)涂裝車間能耗約占60%，VOCs 排放占90%以上[1]。涂裝廢氣應作為VOCs 減排的重點領域[2]。

經(jīng)市場調(diào)研，2012 年前建設的汽車涂裝生產(chǎn)線使用的涂料主要是傳統(tǒng)溶劑型油漆（油性漆），涂料中有機溶劑含量高，污染大，治理難度大。雖然近年來隨著各項環(huán)保政策的日趨完善，從項目審批到日常監(jiān)管，各級政府對涂料的使用都做了相關要求，鼓勵使用水性漆、高固漆等低VOCs 含量涂料對傳統(tǒng)油性漆進行替代，但是目前由于生產(chǎn)工藝或產(chǎn)品質(zhì)量要求，仍有大量汽車制造企業(yè)使用VOCs含量較高的油性漆。

企業(yè)應優(yōu)先選用符合《車輛涂料中有害物質(zhì)限量》（GB 24409—2020）、《低揮發(fā)性有機化合物含量涂料產(chǎn)品技術要求》（GB/T 38597—2020）、《膠粘劑揮發(fā)性有機化合物限量》（GB 33372—2020）要求的綠色環(huán)保涂料，從源頭減污降碳。以某汽車制造企業(yè)為例，車身面漆采用傳統(tǒng)金屬漆時，工作漆中揮發(fā)分含量為75%～80%，而經(jīng)過技術改造后，選用環(huán)保水性漆，工作漆中揮發(fā)分含量降至10%，大大降低原料中VOCs 的含量，也減少后續(xù)污染物治理負擔。

1.2 合理選擇污染治理技術

汽車制造業(yè)VOCs 主要集中在噴漆室、烘干爐等環(huán)節(jié)，涂裝廢氣VOCs 產(chǎn)生濃度一般不高，但是風量較大。根據(jù)汽車制造業(yè)有機廢氣的特點，常用的治理方式主要包括活性炭吸附、濃縮后處理（沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱式焚燒）、光催化、低溫等離子等。其中，活性炭吸附常用于調(diào)漆間廢氣處理，光催化、低溫等離子對廢氣成分有限制且凈化效率較低，而沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱式熱力焚化爐（RTO）是目前涂裝行業(yè)的主流處理方案，具有治理效果好、運行穩(wěn)定、成本較低等特點。

以某車身涂裝車間為例，涂裝車間廢氣采用沸石轉(zhuǎn)輪+RTO 進行處理，RTO 采用三箱式。爐體由燃燒室和蓄熱陶瓷床組成。該處理工藝主要原理是“吸附段+燃燒段”，依托沸石填料的良好吸附能力，將大風量、中低濃度的有機廢氣進行濃縮，提高廢氣濃度，再經(jīng)過RTO 加熱到850 ℃使廢氣中的VOCs 氧化分解成CO2和H2O。燃燒室內(nèi)的高溫熱量被陶瓷蓄熱體貯存，再用于氣體預熱，如此循環(huán)使用。

該套沸石轉(zhuǎn)輪設計處理效率不低于95%，RTO設計處理效率不低于99%，熱回收效率不低于95%。涂裝車間噴房、烘房廢氣處理后，最終經(jīng)過室外排氣筒排放的VOCs 濃度小于20 mg/m3，滿足國家及地方排放標準限值要求，同時達到節(jié)能降耗、降低運行成本的目的。

1.3 選用清潔生產(chǎn)工藝

車身涂裝是汽車制造過程中工藝流程最長，技術復雜程度最高的環(huán)節(jié)，也是能源消耗最多的環(huán)節(jié)[3]。涂裝工藝方面，取消傳統(tǒng)的4C4B 生產(chǎn)工藝（字母C代表每層的涂裝噴漆，字母B 代表每次的烘干），改用免中涂的水性涂裝工藝，如B1B2 緊湊型水性涂裝，無須采用中涂閃干工序，極大地縮短工藝流程，減少工藝時間，降低原料使用量，實現(xiàn)節(jié)能減排。以某汽車制造企業(yè)為例，該企業(yè)在擴建項目中使用B1B2 緊湊型水性漆噴涂工藝，與3C2B 傳統(tǒng)工藝相比，可降低能耗30%左右。車間設計方面，涂裝車間可采用循環(huán)風技術替代新風系統(tǒng)，王錚昊等[4]研究指出，某20 萬臺/年整車制造企業(yè)實施循環(huán)風改造后，年綜合節(jié)能量約為1 238.4 t 標準煤，碳排放量降低約3 467.5 t。各企業(yè)可根據(jù)實際情況選擇盡可能大的循環(huán)比，更好地保證節(jié)能減排效果。

1.4 進行余熱回收利用

汽車制造過程中，前處理環(huán)節(jié)脫脂槽、磷化槽等均需要用熱，用熱溫度一般為40 ～55 ℃，主要用熱方式為蒸汽加熱水，熱水通過換熱器加熱槽液。輸調(diào)漆系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)也需要35 ～40 ℃熱水保持恒溫。而汽車制造廠空壓機運行、焊接過程會有大量廢熱產(chǎn)生，涂裝烘干環(huán)節(jié)廢氣溫度一般為180 ～220 ℃，它具有較大的利用價值，在滿足安全生產(chǎn)的前提下，對余熱進行回收利用，這已成為汽車制造企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。

王立維等[5]研究表明，某汽車制造廠通過空壓機余熱回收改造，可直接利用空壓機運行的副產(chǎn)物獲得大量熱水，滿足涂裝車間輸調(diào)漆、空調(diào)系統(tǒng)的保溫需求，經(jīng)實際測算，全年可減少蒸汽用量960 t。王定平等[6]研究表明，某汽車制造廠利用工業(yè)中高溫熱泵實現(xiàn)空壓機冷卻水熱量回用，替代前處理工藝中的蒸汽，從而實現(xiàn)熱量的梯級重復利用，實際數(shù)據(jù)表明，該廠涂裝前處理工藝單臺汽車能耗可降低50%～75%。李寶玉[7]研究表明，某汽車制造廠對4 臺涂裝廢氣RTO焚燒爐的排風口各安裝一套換熱裝置（復合管式余熱回收器），通過一套管網(wǎng)設備將前處理換熱系統(tǒng)回水（溫水）引入換熱器，重新加熱后送入熱水站，年可節(jié)約蒸汽4 368 t，起到較好的節(jié)能降碳效果。

2 節(jié)能減排管理途徑

2.1 建立能源管理體系

在雙碳背景下，各企業(yè)應按照《能源管理體系要求及使用指南》（GB/T 23331—2020）、《工業(yè)企業(yè)能源管理導冊》（GB/T 15587—2008）等文件的要求，建立能源管理機構，制定能源計量監(jiān)測、設備維護管理、能源消耗管理等制度。在撰寫能源管理手冊、程序文件和能源評審報告的基礎上，結合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營實際情況，制定切合實際的、具有可操作性的支持文件，將節(jié)能降耗理念深入貫徹到企業(yè)管理、經(jīng)營管理中，實現(xiàn)對能源管理、能源輸入、能源加工轉(zhuǎn)換、能源使用、能源消耗定額、能源消耗狀況等的全面控制分析，不斷促進企業(yè)節(jié)能減排，提高企業(yè)清潔生產(chǎn)水平，降低單位產(chǎn)品綜合能耗，增強企業(yè)市場競爭力。

2.2 積極創(chuàng)建綠色工廠

目前，綠色發(fā)展理念已深入人心，綠色工廠、綠色園區(qū)、綠色產(chǎn)品等深受歡迎，部分地方政府設置了多項激勵政策引導各企業(yè)、園區(qū)進行申報、認證。在制造領域，最關鍵的是綠色工廠的創(chuàng)建[8]。綠色工廠是依據(jù)《綠色工廠評價通則》（GB/T 36132—2018）、《綠色工廠自評價報告》及各行業(yè)標準進行申報，通過現(xiàn)場評審并獲得認可的工廠。對于汽車制造企業(yè)來說，通過綠色工廠創(chuàng)建活動，不僅可以對企業(yè)合規(guī)性進行梳理，而且能夠降低運營成本，樹立綠色、節(jié)能、低碳的企業(yè)形象。汽車制造企業(yè)應優(yōu)化自身結構，從工業(yè)廠房集約程度、原輔料使用、生產(chǎn)過程、廢物處理、資源利用等方面進行全面升級，積極申報綠色工廠，在提升企業(yè)形象的同時，達到節(jié)能降耗的目的。

3 結語

在雙碳背景下，汽車制造企業(yè)要結合自身實際，從原輔料替代、工藝優(yōu)化、設備選型、污染治理措施比選、產(chǎn)品優(yōu)化、管理思路等方面借鑒成功經(jīng)驗，打破傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，采取可行的技術措施進行節(jié)能減排，優(yōu)化企業(yè)管理模式，降低生產(chǎn)運行成本，提高市場競爭力，助力雙碳目標的實現(xiàn)。