环境与资源的关系

环境与资源的关系

升级性再制造设备根据中国工程院徐宾石先生的定义，再制造工程是指根据整个设备的使用寿命理论，以实现对旧设备的快速维护性现代化为目标，以高品质、效率、节能、节材和环保为指导，以先进技术和产业化生产为手段，修复和重建旧设备的技术措施和技术活动的总称。再制造分为两种,一是恢复性再制造,主要针对达到物理寿命和经济寿命的设备,把有剩余寿命的废旧零部件作为再制造毛坯,采用表面工程等先进技术进行加工,使其尺寸和性能得以恢复。另一种是改造升级性再制造,主要针对已达到技术寿命的设备,通过技术改造、局部更新,特别是通过使用新材料、新技术、新工艺等,改善和提升设备技术性能、延长设备的使用寿命、减少环境污染。传统的设备全寿命周期是“研制-使用-报废”,其物流是一个开环系统;而再制造启动了设备新的寿命周期,即“研制-使用-报废-再使用”,其物流是一个闭环系统。再制造是对全寿命周期理论的深化和发展。再制造与新品制造有很大区别,新品制造是将原材料通过技术和机器设备进行制造、输出新产品,再制造则是将废旧设备通过技术和机器设备进行制造,输出质量和寿命等同于甚至高于新品的再制造产品。再制造也不同于维修。维修与再制造都是恢复设备性能的技术手段,都可对节能、环保做出贡献。但是再制造有一条金标准:再制造产品的性能和保质期不低于原型机新品。再制造的主要特点是以报废或落后的设备为对象;以尺寸、性能恢复和技术改造为内容;充分吸纳高新技术,采用正规化、规模化的生产方式;再制造后性能和保修期不低于原型机新品;成本低于新品;节能、节材和环保效益均高于新机制造。再制造汽车发电是环保工程制造与再制造的能耗相比悬殊,设备生命周期终结之后,对于废旧设备金属材料的传统方法一般是回炉冶炼制成原材料,再通过制造变成新品进入下一个使用寿命周期。但是,有关研究显示回炉1t废钢,平均耗电1784kW·h,排放CO据美国Argonne国家实验室统计,美国的再制造活动在节约能源方面具有十分明显的作用:新制造一台汽车,能耗是再制造的6倍;新制造一台汽车发动机,能耗是再制造的11倍;新制造一台汽车发电机,能耗是再制造的7倍;而新制造汽车发动机关键零部件,能耗是再制造的2倍。全球再制造每年对节能节材的贡献也非常巨大,节约的材料可装满3000km长的火车皮,而节约的能源相当于8家核电站的发电总量。对于减排的也大有意义。2010年中国汽车保有量超过8000万辆,主要工程机械保有量300多万台,如再制造产品的市场占有率达到配件市场的5%,就可以实现400亿元以上的产值,形成新的经济增长点。有关专家表示,“与制造新品相比,再制造可节能60%,节材70%,大气污染物排放量降低80%以上,对实现节能减排约束性目标、降低碳排放强度具有重要的现实意义。”据统计,目前全球再制造产值已超过1000亿美元,75%来自美国,其中汽车和工程机械再制造占到2/3以上。世界上最大的工程机械和矿山设备生产商美国卡特彼勒是全球再制造产业的先驱及领导者,目前在全球11个国家有18家再制造工厂,拥有160多条再制造产品专业生产线和超过4000名员工,年回收处理200万件以上的旧件。其再制造产品除了卡特彼勒自身品牌外,还有第三方授权产品,涉及发动机、变速器和关键零部件、液压件以及机械电子控制件等。卡特彼勒公司把再制造列为企业的发展战略,已在美国、英国等11个国家建立了18个再制造工厂。2005年,该公司的再制造产值超过15亿美元。卡特彼勒于2005年在我国上海注册了卡特彼勒上海再制造有限公司。再制造产业在我国的应用背景我国再制造工程萌生于汽车产业,主要是汽车零部件的翻新再制造。上世纪90年代初相继成立了济南复强动力有限公司(中英合资)、上海大众汽车有限公司/动力再制造分厂(中德合资)、柏科(常熟)电机有限公司(港商独资)、广州市花都全球自动变速器有限公司(侨资)等再制造企业,主要集中在汽车产业,进行了有益的尝试。但社会各方对再制造整体认识不足,难以与维修、翻新区别开来,废旧机件毛坯四处流散,以次充好、技术低劣的非法翻新拼装大量存在。所以为取缔汽车非法拼装市场,2001年国务院307号令规定旧汽车五大总成一律回炉,客观上也等于切断了上述这些正规企业的再制造毛坯来源。再制造起步阶段步履艰难。虽然市场的尝试停滞不前,但是相关学术研究、科研论证一直没有停止。1999年6月,徐滨士院士在西安召开的先进制造技术国际会议上,发表了《表面工程与再制造技术》的学术论文,介绍了再制造工程的体系,认为表面工程是再制造工程的重要组成部分,再制造工程是在表面工程的基础上发展起来的新兴产业领域,指出了再制造工程在我国具有广阔的应用前景。1999年12月,国家自然科学基金委批准《再制造工程技术及理论研究》为机械学科发展前沿与优先发展领域。2000年12月,徐滨士领衔完成了中国工程院咨询报告《绿色再制造工程在我国应用的前景》;2003年6月,装备再制造技术国防科技重点实验室建成;2003年8月,国家中长期科学与技术发展规划中将“机械设备的自修复与再制造”列为制造业发展科学问题研究中的19项关键技术之一;2003年12月,徐滨士领衔完成中国工程院咨询报告《废旧机电产品资源化》;2006年12月,中国工程院咨询报告《建设节约型社会战略研究》中把机电产品回收利用与再制造列为建设节约型社会17项重点工程之一。这些研究和论证的结果,为国家有关部门在下一阶段推进再制造业在国内的发展进行决策提供了大量的科学依据。进入21世纪以来,建设资源节约型、环境友好型社会,发展循环经济,已成为我国可持续发展的基本国策,发展再制造产业也成为一条必由之路。对再制造概念的认识提升到了战略层面,对再制造技术的研究和应用进入了一个新的阶段,国家给予的政策引导也越来越明确和坚定。再制造产业步入了一个新的发展阶段。2005年7月,国务院21、22号文件均明确指出国家“支持废旧机电产品再制造”;2005年11月,国家六部委联合颁布第一批循环经济示范试点项目和单位,济南复强动力有限公司的发动机再制造被列为循环经济试点的重点领域;2008年3月,国家发改委批准将汽车零部件再制造产业试点工作扩大为14家。《中华人民共和国循环经济促进法》于2009年1月正式生效。该法在第2、第40及第56条中六处提到再制造,其中,第40条指出,“国家支持企业开展机动车零部件、工程机械、机床等产品的再制造”。这标志着再制造已进入国家法律,上升成为国家政策和意志。中国工程院根据全国再制造调研结果,由徐匡迪院长和徐滨士院士署名向国务院上报了《我国再制造产业发展现状与对策建议的报告》。2009年12月8日,中共中央政治局常委、国务院总理温家宝对该报告做出重要批示,“再制造产业非常重要。它不仅关系循环经济的发展,而且关系扩大内需(如家电、汽车以旧换新)和环境保护。再制造产业链条长,涉及政策、法规、标准、技术和组织,是一项比较复杂的系统工程。”2010年5月,国家发改委、科技部、工信部、公安部、财政部及商务部等11个部委联合下发《关于推进再制造产业发展的意见》,指导全国加快再制造的产业发展,并将再制造产业作为国家新的经济增长点予以培育。国家发改委、工信部、科技部还经常发布有经费支持的再制造相关项目,颁布《再制造产品目录》,对列入目录的产品给予税收优惠、信贷支持。国家发改委有关人士表示,正在编制的《全国循环经济发展总体规划》,进一步明确了“十二五”时期促进我国再制造产业健康发展的目标、重点任务和保障措施。同时,将制定相应法规,解决国内再制造企业资质管理、再制造发动机产品登记备案、再制造标识管理等问题,完善回收和销售体系,加快培育一批再制造典型企业。并推动工程机械、机床等产品再制造,提高技术水平,扩大推广应用。发改委还将会同有关部门编制《再制造产品目录》,研究制定对列入目录产品的税收优惠政策;研究鼓励消费者使用再制造产品和政府机关、事业单位优先选用再制造产品的激励政策。根据相关规划,2015年我国再制造企业要增加到100家以上,再制造的品种也将逐步增加。这一系列举措表明,推动再制造产业发展已成为我国产业结构调整的重要环节之一。与国外再制造广泛使用维修尺寸法和更换新品法相比,我国再制造产业在徐滨士院士等专家的深入研究和积极倡导下,积极开发表面技术、攻克剩余寿命评估技术,着力提升旧件利用率,对节能、节材、保护环境的贡献更大。我们再制造的范围也开始从汽车产业扩大到整个机械制造行业,形成了一个前景广阔的潜在市场,涌现了山东能源机械集团大族再制造有限公司等一批敢于尝试将先进技术转化为再制造生产力,进而促进制造产业的国内企业;国外如卡特彼勒、小松、康明斯等企业的再制造业务也纷纷登陆中国谋求发展,并获得了政策支持。搞好再制造产品技术的研究目前,国外再制造广泛使用维修尺寸法和更换新品法。而我国积极开发表面技术、攻克剩余寿命评估技术,着力提升旧件利用率,对节能、节材、保护环境的贡献更大。我国再制造业发展涉及的基本科学问题,也是再制造工程目前的热点研究方向。⑴再制造毛坯评估及再制造设计,包含:再制造毛坯的测试与诊断、整机与零件的可再制造性评估、再制造方案设计及综合效益评价。⑵再制造产品寿命预测,包含:旧零件的剩余寿命评估、再制造过程对零件使用寿命影响分析、再制造产品的使用寿命预测、再制造模拟与仿真。⑶零件表面损伤的治理,主要治理磨损、腐蚀、碰伤、变形等缺陷,用于恢复尺寸、改善性能。常用表面工程技术有:粉芯焊丝堆焊技术、激光熔覆技术、热喷涂技术、电刷镀技术、气相沉积技术、粉末冶金裂纹愈合技术、微弧等离子体堆焊及点焊技术等。⑷零件内部损伤的治理(修复热处理),旨在恢复内部组织及结构,恢复抗疲劳性能,消除内应力。对修复热处理的时机优化要求比较高,达到成型零件不变形、表面不氧化的效果。修复热处理拥有低耗能、短时间、环境友好、经济性好的特点。⑸整机性能提升技术。通过引入新技术、新材料或嵌入新装置达到扩展功能、延长使用寿命、提高精度、增加监控性、减少耗电耗油、改善环境友好性等。⑹再制造产品的可靠性研究。⑺再制造产品寿命周期分析研究。再制造产品的起始条件与原型机新品发生了重要变化,是废旧产品新的寿命周期,形成了多寿命周期理论。该研究的主要内容包括再制造产品寿命周期环境评价再制造产品寿命周期费用分析。⑻基于再制造的产品设计创新,包括提高产品结构的可再制造性、提高产品零件的可再制造性和为产品升级改造预留接口。将表面工程技术广泛应用于再制造业,是我国的一个特色。目前主要采用的表面技术有。电刷镀技术。例如在自动化专机上应用电刷镀技术再制造发动机连杆,镀层厚度0.15mm,一次刷镀4～6件。耗材是零件本体重量的2%,费用是该零件新品价格的1/10。高速电弧喷涂技术。该技术是在普通电弧喷涂枪的基础上,通过特殊设计的高压气体喷嘴产生的超音速气流将熔化的金属材料雾化成微滴,并高速沉积到工件表面形成致密涂层的表面工程技术。喷涂铁基熔滴速度在喷枪出口附近由传统喷涂的100m/s,提高到250m/s,结合强度平均提高约10MPa。该技术具有优质、高效、低成本的特点,与操作机或机器人相结合的自动化高速电弧喷涂技术进一步提升了该技术的性能,可实现零件的快速自动化维修及再制造。目前,高速电弧喷涂技术广泛应用于钢结构的长效防腐、锅炉管道的高温冲蚀与热腐蚀防护、机械零部件的尺寸恢复与磨损防护等领域。采用自动化高速电弧喷涂技术再制造发动机曲轴箱轴承座,涂层厚度0.6mm。单件喷涂时间由手工操作1.5h缩短为20min。耗材小于箱体重量的0.5%,费用小于箱体价格的1/10。激光熔覆技术。该技术以高能量密度的激光为热源,将零件表面预置的或与激光束移动同步输送的合金材料熔化,在零件表面形成熔覆层。激光熔覆层与零件基体为冶金结合且稀释率低,基体热影响区小,熔覆层与基体均无粗大的铸造组织,晶粒细小,组织致密,激光熔覆过程中基体温度不超过80℃,零件不易变形。激光熔覆技术已成功应用于电力、石化、冶金等行业高端技术设备的再制造中。微弧等离子熔覆技术。配合激光熔覆技术配合高速电弧喷涂技术,可以很好地解决铝合金材料零件的再制造这一国外再制造企业面临的技术难题。路虎汽车(Land-Rover)的铝合金发动机缸盖进行再制造即采用了上述处理,实用考核良好。堆焊技术。堆焊是表面工程技术的一个重要分支,是一种历史悠久,而又非常实用的技术。其显著特点是堆焊层与母体材料冶金结合,高温、重载服役条件下剥落倾向小,而且可根据服役性能和生产条件在很宽的范围内选择堆焊方法和堆焊材料。堆焊已广泛用于辊轴类零件、能源领域的加氢反应器、热壁交换炉以及矿山机械和各类阀门中。它不仅是一种零件的修复、再制造手段,而且已成为诸多新品制造中不可缺少的环节,在提高零件的使用寿命以及节能、节材方面发挥着重要作用。超音速火焰喷涂技术。它是利用可燃气体在氧气助燃下释放的化学能为热源