报废车辆绿色拆解工厂设计探讨_杨学淳.pdf

1引言近年来，我国汽车产业迅速发展带动汽车保有量不断上升，每年有10%左右的增长空间，再加上环保压力和多地车辆限购，报废机动车车龄逐年降低，汽车更新速度逐步加快，共同推动了报废机动车数量的大幅增长。据公安部统计，截至2021年年底，全国机动车保有量达3.93亿辆，汽车保有量突破3亿辆，超过美国成为全球汽车保有量最大的国家。2019年，机动车回收数量为229.5万辆，同比增长15.3%，其中汽车195.1万辆，同比增长16.8%1。2019年1月30日，根据国家污染防治、促进经济高质量发展、推进“放管服”改革等内在要求，国务院审议通过了报废机动车回收办法（修订草案），取消了拆解企业资格认定，实行“先照后证”制度，且不再作为特种行业管理，报废车辆回收行业市场潜力将得到激发。根据商务部2022年10月11日发布的最新统计数据，全国报废机动车回收资质企业已达1 268家，较2021年年底增加了300多家，行业竞争加剧，但国内企业规模普遍偏小，拆解不规范，环保意识差。在全面贯彻新发展理念指引下，基于绿色理念的拆解技术和拆解工厂设计势在必行，本文就此进行探讨。2项目选址与总图布置报废车辆拆解工厂生产过程中存在一定程度的污染，选址按照HJ 3482022报废车辆拆解污染控制技术规范（以下简称规范）规定，不应设在生态保护红线区域、永久基本农田和其他需要特殊保护的区域内，同时考虑生产噪声、物流运输等影响，工厂选址需要远离居民区。项目总平面布置贯彻节约土地要求，项目用地大小应该与拆解规模相适应，并在可能情况下留有发展余地。总平面布置可以考虑局部设置多层厂房或仓库；结合工艺物流设计空中连廊；报废车辆停放尽可能设计在室内；需要考虑油液库、危废库、成品库等库房布置；新能源车辆拆解设计专门场地，动力电池存放区域做好绝缘和防腐防渗处理；拆解物禁止露天堆放，防止二次污染，并将噪声较大的车身分解、破碎工部远离办公生活区布置，且避开在厂区周围噪声敏感区域，避免噪声厂界超标。厂区内道路及周转场地全部硬化，防止油污渗漏造成土壤污染。【作者简介】杨学淳（1970），男，江苏兴化人，研究员，从事机械工厂规划设计与研究。报废车辆绿色拆解工厂设计探讨Discussion on the Design of Green Dismantling Factory for End-of-Life Vehicles杨学淳，李寅晖（中机第一设计研究院有限公司，合肥 230601）YANG Xue-chun,LI Yin-hui(First Design&Research Institute,MI China Co.Ltd.,Hefei 230601,China)【摘要】结合绿色工厂和绿色建筑设计要求，论文就报废车辆绿色拆解工厂设计，从项目选址与总图布置、绿色拆解工艺设计、拆解设备选型、零部件回用与再制造、建筑及公用基础设施设计、污染控制等方面进行了探讨，并提出相应措施。【Abstract】Combined green factory and green building design requirements.The design of green dismantling factory for ELVs wasdiscussed from the aspects of project site selection and general layout,green dismantling process，dismantling equipment selection,component reuse and remanufacturing,architectural and public infrastructure design,pollution control,etc.And the corresponding measureswere proposed also.【关键词】报废车辆；绿色拆解；工厂设计【Keywords】end-of-life vehicles;green dismantling;factory design【中图分类号】TU27；X734.2【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0121-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.037IndustrialEngineeringDesign工业工程设计121Construction&DesignForProject工程建设与设计3绿色拆解工艺与设备选型近年来，各方科研人员、企业和设备制造商一直致力于推行绿色拆解研究，先后提出了一系列绿色拆解措施，宋晚晴提出了一套定量化评价体系，从经济、技术、资源、社会、环保5个方面对报废车辆拆解企业的绿色度进行评价2。汽车拆解主要工艺流程包括来件预处理、存储、可回用件拆解、破碎及分选，以及部分材料深化加工，如塑料件分选、轮胎深化加工等、零部件再制造、动力电池的回收再利用等内容。根据不同企业情况，可以整体考虑处理措施，也可以分为不同项目单独立项，或直接销售给有处理能力的下游企业处理。3.1绿色拆解工艺设计1）合理确定生产规模和纲领。对项目所在地及周边地区充分进行市场调研，合理确定拆解工厂产品类别和生产纲领，并适当考虑后续发展空间。生产纲领确定过大会带来投资浪费，生产纲领过小则会出现产能不足，均会降低项目经济效益。同时合理确定客车、轿车、专用车等不同产品的比例，以此进行工艺设计及设备配置。2）注重报废车辆预处理。报废车辆进入拆解工厂后，首先应进行预处理，及时排除废油液、拆除蓄电池，避免管路破损造成油液污染，同时确保存储的安全。目前，拆解工厂预处理工位通常采用独立工位布置，预处理工位四周设计地沟和积液坑，上方设计集气罩。对于生产纲领较大的企业，可采取多工位并联布置，不建议采用流水线方式，以避免转运过程中产生污染。3）报废车辆采用立体存储。报废车辆经预处理后应室内存放，减少室外堆放可能造成的二次环境污染。小型车辆采用智能立库存储，减少占地面积。同时，可以对不同型号规格车辆进行分类排产，提高拆解线生产效率。4）结合市场需求判断可回用件拆解方案。回用件拆解按流水线布置，根据判断对具备回用价值的零部件进行精细化拆解，并经过检测后分类存放。目前，部分拆解流水线基本按照汽车装配逆工序进行设计。但并不是完好的零部件就一定有回用价值，对于大部分中低档车辆，即使零部件完好，也没有任何市场价值，因此，无须全部按流水线精细化拆解，建议根据报废车辆状况，判断回用件价值较大的车辆，采取流水线进行精细化拆解，基本无回用价值的车辆，设置固定工位进行粗拆，即简单拆除大总成件后，送入破碎工序，这样反而拆解效率更高，并减少报废车辆周转。5）破碎及高效分选。破碎后的物料分选是资源化利用程度的关键工序。下游材料商对废旧物料资源的品质要求较高，不同分选级别的废料，价格差别也较大。通常破碎后采用风选、磁选、电涡流选等方式，分别选出非金属、黑色金属、有色金属。非金属废料可采用比重法、近红外光谱法等方法进一步进行分选。最终剩余的拆解、分选残渣，通常作为垃圾进行安全填埋或焚烧处理。3.2绿色拆解设备选型报废车辆拆解过程中，使用大量专用工具和设备，设备合理选用对生产效率、废料回收效率、能源消耗、环境保护等具有重要意义。鉴于报废车辆规格繁杂，状况不一，拆解生产线及设备选型应有一定的柔性，以适应不同车辆拆解作业。对于批量较大拆解生产线，配备拆解轮胎机械手、玻璃机械手、KBK起重机等专用设备，可以减轻人工劳动强度，提高拆解效率。快速解体机、鹰嘴剪是汽车解体的关键设备，多数企业考虑灵活性，采用履带式燃油产品，可采用电动产品代替传统的燃油产品，可减少燃油尾气污染。破碎机配备尾料回收分选装置，进一步回收铜、铝、不锈钢、塑料和橡胶，真正做好“吃干榨尽”，尽可能回收利用，减少拆解残渣。从全厂工艺生产角度，整体考虑物流运输设备的配置，可以采用空中输送线与地面AGV组合转运方式，并可结合企业生产管理系统，部分工序做到无缝对接，智能运行。3.3零部件回用与再制造汽车零部件、五大总成的再制造是实现循环经济的一种有效方式，也是我国汽车产品回收利用技术政策报废机动车回收管理办法实施细则鼓励的废品再生模式，具有较大的经济效益和环境效益。以发动机再制造为例，再制造10 000台发动机，相对金属材料回炉每年可节约能耗1 160万kWh，减少二氧化碳排放630 t，可减少投资11 000万元，同时可提供约90个就业岗位3。目前，回用件主要销往车辆维修点，而再制造件还面临一些技术门槛、检测标准、市场认可、政策措施等问题，再制造零部件产业化任重道远。对于拆解企业来说，一般不具备再制造能力，只是对可回用零部件进行初步判断，并分类存放，对于不需再制造的可回用件，可以通过各种渠道销售回用，对于技术门槛较高的五大总成再制造，需要与主机厂或专业公司合作。122【收稿日期】2022-11-104基础设施主要绿色设计措施4.1建筑及照明设计拆解厂房、库房均采用钢结构联合厂房，屋面设有采光带、自然通风器，并预留太阳能光伏发电设备荷载；车间墙体1.2 m以下采用多孔砖墙体，1.2 m以上采用双层彩板结构，中间设有玻纤保温棉，墙体同时设有上、下两层采光窗；车间地坪采用金刚砂耐磨地坪，底部敷设防渗膜，厂房四周设有排水沟，方便车间保洁。钢结构厂房与混凝土结构厂房相比，具有载荷轻、跨度大、施工周期短、装配率高等优点，符合绿色建筑发展方向。危废库、废料库采用混凝土框架结构，地坪及墙裙做防渗防腐处理，四周设计地沟，内部分设若干隔墙，满足危废品分类存放要求。建筑照明采用LED节能灯，并分区控制，节能效果较好。4.2公用设施设计厂区设开闭所和变配电室，变配电室设在负荷中心，放射式配电；大功率破碎机采用10 kV直供，减少线路损耗。厂区按规划设计给水、排水及消防系统，生产用水主要为整车清洗和零部件清洗，非必要不清洗，采用节水器具，以节省水资源。厂房通风与排烟采用顺坡通风器，机械通风机辅助通风；粗拆解体区、破碎区等区域分别分区封闭，有利于除尘设施设计，减少无效排风，节能降耗。空压站集中设置，空压机选用变频节能低噪螺杆空压机，智能运行，无人值守。5环境与污染物控制拆解报废车辆，本是绿色循环经济，但拆解过程中主要涉及废油液、危废物、粉尘、噪声等污染或危害，设计中需针对不同污染和危害采取相应措施，才能做到绿色拆解。5.1废水和废液治理报废车辆拆解工厂废水来源主要为车辆及零部件清洗废水、生活废水、初期雨水，废液主要有废燃油、废防冻液、冷却液、清洗液等。厂区按照“雨污分流、污废分流”原则进行设计，生活污水一般经化粪池处理后，可达到三级排放标准或城市污水管网接管标准后直接排放；废水一般采用絮凝沉淀方式处理后，可达标排放。报废车辆中抽取的废油液，按规定为危险废弃物，集中存放于危废间，定期交由资质单位收集处理。5.2废气治理报废车辆拆解废气主要来源于预处理油液排放挥发的有机废气（VOCs）、车身解体及破碎过程中的含尘废气、空调拆卸过程中挥发的制冷剂等。有机废气通常采用集气罩收集，经活性炭吸附处理后高空达标排放；破碎机一般自带袋式除尘器，但车身解体、破碎工位厂房内，多数企业未采取有效除尘措施，建议进行全封闭作业，并配置车间除尘系统；空调制冷剂通常采用专用收集装置进行收集后，定期交由有资质单位进行处理。5.3固体废弃物治理固废中含汞废物、废铅蓄电池、石棉废物、废活性炭、废电路板、废尾气催化剂为危险废物，集中存放于危废间，定期交由有资质单位进行处理。其他拆解废弃物按规范要求，均具环境风险，应交由具有相应处理能力或经营范围的单位利用和处置。5.4噪声治理报废车辆拆解过程中主要噪声为车身解体和破碎，这两个区域采用彩板与其他生产单元分隔降噪，且有利于区域除尘设计，该区域工作人员同时采取耳塞等个人防护措施，并执行接触时间限值；安全气囊引爆装置设在专门的引爆室内，通过建筑围护隔噪；对于其他分选设备、除尘风机、空压机等，采取减震支座、软接头、隔音箱等有效减噪、降噪措施。6结语报废车辆拆解是汽车工业产业链的延伸，是我国发展循环经济、建设节约型社会的重要途径，市场发展空间巨大。报废车辆拆解应遵循减量化、资源化和无害化的原则，工厂设计亦应遵循绿色工厂设计原则，采用绿色拆解工艺，选用节能高效拆解设备，提高资源回收效率，减少污染物排放，做到社会效益、环境效益、经济效益的统一，实现可持续发展。【参考文献】1商务部流通业发展司,中国物资再生协会.中国再生资源回收行业发展报告（2020）R.北京:商务部流通业发展司,2020.2宋晚晴.基于绿色拆解理念的报废汽车拆解工艺规划及应用研究D.杭州:浙江大学,2016.3乔惠蓉.绿色工厂设计C/甘肃省土木建筑学会,新疆维吾尔自治区土木建筑学会,山西省土木建筑学会,等.绿色 建材 钢构助力“一带一路”：第六届中国中西部地区土木建筑学术年会论文集.北京:中国矿业大学出版社,2016:54-59.IndustrialEngineeringDesign工业工程设计123