双碳背景下汽车制造企业节能减排路径分析

李 梅，赵 晓

（1.国能（山东）能源环境有限公司；2.山东飞洋环境工程有限公司，济南 250000）

随着全球地表平均温度急剧升高，气候变暖的巨大影响正逐渐显现。目前，中国已成为全球最大的温室气体排放国，碳达峰碳中和（简称双碳）目标提出后，我国相继颁布一系列节能降碳政策，各级政府采取多项具体措施推动工业绿色低碳转型发展。在此背景下，各行各业均需要积极响应，寻找各种途径进行节能减排。汽车制造业是我国能源消耗及污染物排放的重要领域之一，汽车制造企业面临巨大的节能减排压力。本文结合汽车制造企业的生产现状，从技术层面和管理层面探寻节能减排路径，为相关人员提供参考。

1 节能减排技术途径

1.1 选用绿色低碳原料

我国汽车制造的主要生产工艺一般包括前期机加工处理、表面预处理、涂装、装配、检测试验等环节。其中，涂装工序使用大量涂料，是汽车生产过程中挥发性有机物（VOCs）排放的关键节点。在整车制造企业中，传统涂装车间能耗约占60%，VOCs 排放占90%以上[1]。涂装废气应作为VOCs 减排的重点领域[2]。

经市场调研，2012 年前建设的汽车涂装生产线使用的涂料主要是传统溶剂型油漆（油性漆），涂料中有机溶剂含量高，污染大，治理难度大。虽然近年来随着各项环保政策的日趋完善，从项目审批到日常监管，各级政府对涂料的使用都做了相关要求，鼓励使用水性漆、高固漆等低VOCs 含量涂料对传统油性漆进行替代，但是目前由于生产工艺或产品质量要求，仍有大量汽车制造企业使用VOCs含量较高的油性漆。

企业应优先选用符合《车辆涂料中有害物质限量》（GB 24409—2020）、《低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求》（GB/T 38597—2020）、《胶粘剂挥发性有机化合物限量》（GB 33372—2020）要求的绿色环保涂料，从源头减污降碳。以某汽车制造企业为例，车身面漆采用传统金属漆时，工作漆中挥发分含量为75%～80%，而经过技术改造后，选用环保水性漆，工作漆中挥发分含量降至10%，大大降低原料中VOCs 的含量，也减少后续污染物治理负担。

1.2 合理选择污染治理技术

汽车制造业VOCs 主要集中在喷漆室、烘干炉等环节，涂装废气VOCs 产生浓度一般不高，但是风量较大。根据汽车制造业有机废气的特点，常用的治理方式主要包括活性炭吸附、浓缩后处理（沸石转轮+蓄热式焚烧）、光催化、低温等离子等。其中，活性炭吸附常用于调漆间废气处理，光催化、低温等离子对废气成分有限制且净化效率较低，而沸石转轮+蓄热式热力焚化炉（RTO）是目前涂装行业的主流处理方案，具有治理效果好、运行稳定、成本较低等特点。

以某车身涂装车间为例，涂装车间废气采用沸石转轮+RTO 进行处理，RTO 采用三箱式。炉体由燃烧室和蓄热陶瓷床组成。该处理工艺主要原理是“吸附段+燃烧段”，依托沸石填料的良好吸附能力，将大风量、中低浓度的有机废气进行浓缩，提高废气浓度，再经过RTO 加热到850 ℃使废气中的VOCs 氧化分解成CO2和H2O。燃烧室内的高温热量被陶瓷蓄热体贮存，再用于气体预热，如此循环使用。

该套沸石转轮设计处理效率不低于95%，RTO设计处理效率不低于99%，热回收效率不低于95%。涂装车间喷房、烘房废气处理后，最终经过室外排气筒排放的VOCs 浓度小于20 mg/m3，满足国家及地方排放标准限值要求，同时达到节能降耗、降低运行成本的目的。

1.3 选用清洁生产工艺

车身涂装是汽车制造过程中工艺流程最长，技术复杂程度最高的环节，也是能源消耗最多的环节[3]。涂装工艺方面，取消传统的4C4B 生产工艺（字母C代表每层的涂装喷漆，字母B 代表每次的烘干），改用免中涂的水性涂装工艺，如B1B2 紧凑型水性涂装，无须采用中涂闪干工序，极大地缩短工艺流程，减少工艺时间，降低原料使用量，实现节能减排。以某汽车制造企业为例，该企业在扩建项目中使用B1B2 紧凑型水性漆喷涂工艺，与3C2B 传统工艺相比，可降低能耗30%左右。车间设计方面，涂装车间可采用循环风技术替代新风系统，王铮昊等[4]研究指出，某20 万台/年整车制造企业实施循环风改造后，年综合节能量约为1 238.4 t 标准煤，碳排放量降低约3 467.5 t。各企业可根据实际情况选择尽可能大的循环比，更好地保证节能减排效果。

1.4 进行余热回收利用

汽车制造过程中，前处理环节脱脂槽、磷化槽等均需要用热，用热温度一般为40 ～55 ℃，主要用热方式为蒸汽加热水，热水通过换热器加热槽液。输调漆系统、空调系统也需要35 ～40 ℃热水保持恒温。而汽车制造厂空压机运行、焊接过程会有大量废热产生，涂装烘干环节废气温度一般为180 ～220 ℃，它具有较大的利用价值，在满足安全生产的前提下，对余热进行回收利用，这已成为汽车制造企业实现节能减排的重要途径。

王立维等[5]研究表明，某汽车制造厂通过空压机余热回收改造，可直接利用空压机运行的副产物获得大量热水，满足涂装车间输调漆、空调系统的保温需求，经实际测算，全年可减少蒸汽用量960 t。王定平等[6]研究表明，某汽车制造厂利用工业中高温热泵实现空压机冷却水热量回用，替代前处理工艺中的蒸汽，从而实现热量的梯级重复利用，实际数据表明，该厂涂装前处理工艺单台汽车能耗可降低50%～75%。李宝玉[7]研究表明，某汽车制造厂对4 台涂装废气RTO焚烧炉的排风口各安装一套换热装置（复合管式余热回收器），通过一套管网设备将前处理换热系统回水（温水）引入换热器，重新加热后送入热水站，年可节约蒸汽4 368 t，起到较好的节能降碳效果。

2 节能减排管理途径

2.1 建立能源管理体系

在双碳背景下，各企业应按照《能源管理体系要求及使用指南》（GB/T 23331—2020）、《工业企业能源管理导册》（GB/T 15587—2008）等文件的要求，建立能源管理机构，制定能源计量监测、设备维护管理、能源消耗管理等制度。在撰写能源管理手册、程序文件和能源评审报告的基础上，结合企业生产经营实际情况，制定切合实际的、具有可操作性的支持文件，将节能降耗理念深入贯彻到企业管理、经营管理中，实现对能源管理、能源输入、能源加工转换、能源使用、能源消耗定额、能源消耗状况等的全面控制分析，不断促进企业节能减排，提高企业清洁生产水平，降低单位产品综合能耗，增强企业市场竞争力。

2.2 积极创建绿色工厂

目前，绿色发展理念已深入人心，绿色工厂、绿色园区、绿色产品等深受欢迎，部分地方政府设置了多项激励政策引导各企业、园区进行申报、认证。在制造领域，最关键的是绿色工厂的创建[8]。绿色工厂是依据《绿色工厂评价通则》（GB/T 36132—2018）、《绿色工厂自评价报告》及各行业标准进行申报，通过现场评审并获得认可的工厂。对于汽车制造企业来说，通过绿色工厂创建活动，不仅可以对企业合规性进行梳理，而且能够降低运营成本，树立绿色、节能、低碳的企业形象。汽车制造企业应优化自身结构，从工业厂房集约程度、原辅料使用、生产过程、废物处理、资源利用等方面进行全面升级，积极申报绿色工厂，在提升企业形象的同时，达到节能降耗的目的。

3 结语

在双碳背景下，汽车制造企业要结合自身实际，从原辅料替代、工艺优化、设备选型、污染治理措施比选、产品优化、管理思路等方面借鉴成功经验，打破传统生产模式，采取可行的技术措施进行节能减排，优化企业管理模式，降低生产运行成本，提高市场竞争力，助力双碳目标的实现。