在全球 “双碳” 目标推进与环保意识不断提升的背景下,电子制造行业作为能源消耗和碳排放的重要领域之一,低碳生产已成为行业转型升级的重要方向。电子制造涵盖芯片制造、电子元器件生产、整机组装等多个环节,每个环节都存在不同程度的能源消耗和碳排放问题,深入探索各环节的低碳生产模式,解决实践中遇到的各类问题,对行业可持续发展具有重要意义。
电子制造企业在推进低碳生产过程中,会面临从生产流程优化到技术应用、成本控制等多方面的挑战,明确这些问题并找到针对性解决方案,是企业顺利实现低碳转型的关键。
一、电子制造生产流程低碳化相关问题
(一)电子元器件生产环节中,高能耗的加热、熔炼工艺如何实现低碳改造?
电子元器件生产中,加热、熔炼工艺常依赖传统化石能源加热,碳排放较高。要实现低碳改造,可从能源替换和工艺优化两方面入手。在能源替换上,企业可将传统的燃煤、燃气加热设备更换为电加热设备,且优先使用来自风电、光伏等可再生能源的电力;在工艺优化方面,采用感应加热、微波加热等高效加热技术,这类技术能精准作用于物料,减少热量损耗,例如某电子元器件企业将传统燃气熔炼炉替换为感应加热炉后,单位产品能耗降低了 25%,碳排放相应减少。
(二)整机组装过程中,大量使用的包装材料产生的废弃物如何实现低碳处理?
整机组装过程中,泡沫、塑料膜、纸箱等包装材料若随意丢弃,会造成资源浪费和环境污染。低碳处理可从包装材料选择和回收利用两方面推进。在材料选择上,采用可降解的生物基塑料、再生纸箱等环保材料,例如某手机组装企业将原本的不可降解泡沫缓冲材料替换为玉米淀粉基可降解材料,包装废弃物的生物降解率达到 90% 以上;在回收利用方面,建立包装材料回收体系,对可重复使用的纸箱、塑料托盘等进行清洁、修复后再次投入使用,对无法重复使用的材料进行分类回收,交由专业机构进行再生处理,实现资源循环利用,减少废弃物产生量。
二、电子制造能源利用低碳化相关问题
(一)电子制造企业高耗电的生产设备,如何通过能源管理实现低碳运行?
电子制造企业的生产设备如贴片机、光刻机、检测设备等耗电量大,通过科学的能源管理可实现低碳运行。首先,安装智能能源监测系统,对各设备的实时耗电量、用电时段等数据进行采集和分析,识别高能耗设备和用电浪费环节,例如通过监测发现某贴片机在待机状态下仍有较高能耗,随后设置自动待机休眠功能,使该设备待机能耗降低 40%;其次,根据设备能耗特点和生产需求,合理安排生产计划,避开用电高峰期,减少高峰时段的高电价支出和电网负荷,同时利用谷段低价电力进行生产,降低能源成本的同时,间接减少电网因调峰产生的额外碳排放;此外,对高能耗设备进行节能改造或更新换代,选用能效等级更高的新设备,从源头降低设备能耗。
(二)电子制造企业是否适合利用分布式光伏发电系统实现能源自给,降低外购火电比例?
电子制造企业通常拥有大面积的厂房屋顶,且用电需求稳定,适合利用分布式光伏发电系统实现能源自给。分布式光伏发电系统可直接在厂房屋顶铺设光伏组件,所发电量优先供企业生产使用,多余电量可并入电网。例如某电子产业园在 10 万平方米的厂房屋顶安装了分布式光伏电站,总装机容量达到 10 兆瓦,年均发电量约 1200 万千瓦时,满足园区内 30% 的用电需求,每年减少外购火电带来的碳排放约 8000 吨。不过,企业在建设分布式光伏系统前,需对厂房屋顶承重、当地光照条件、电网接入政策等进行评估,确保系统安全稳定运行,同时结合企业用电负荷特点,合理设计光伏系统的容量,最大化利用太阳能资源。
三、电子制造废弃物处理低碳化相关问题
(一)电子制造过程中产生的废电路板,含有重金属和有毒物质,如何进行低碳且环保的处理?
废电路板成分复杂,含有铜、铝等金属以及铅、汞等重金属和有毒有机物,若处理不当会造成严重污染。低碳且环保的处理方式需遵循 “资源化、减量化、无害化” 原则。首先,采用物理分选技术,通过破碎、研磨、分选等工艺,将废电路板中的金属与非金属分离,例如利用气流分选、静电分选等技术,将铜等贵金属分离出来,回收率可达 95% 以上,分离出的非金属粉末可用于制作建筑材料或塑料制品的填充料;其次,避免采用焚烧、酸浸等传统高污染、高能耗的处理工艺,这类工艺不仅会产生大量有害气体和废水,还会造成能源浪费,而物理分选技术能耗较低,且不会产生有毒有害物质,符合低碳环保要求;此外,建立专业的废电路板回收处理体系,由具备资质的企业进行集中处理,确保处理过程符合环保标准,避免二次污染。
(二)电子制造企业产生的工业废水,含有多种化学物质,如何在处理过程中实现低碳,同时确保达标排放?
电子制造企业的工业废水如电镀废水、清洗废水等,含有重金属离子、有机物等污染物,处理过程中若采用高能耗的处理工艺,会增加碳排放。要实现低碳处理并达标排放,可从工艺优化和能源回收两方面入手。在工艺优化上,采用高效、低能耗的废水处理技术,例如采用膜分离技术替代传统的化学沉淀法处理电镀废水,膜分离技术具有分离效率高、药剂用量少、能耗低的特点,某电子电镀企业采用该技术后,废水处理能耗降低 30%,且出水水质稳定达标;在能源回收方面,对废水处理过程中产生的沼气等能源进行回收利用,例如某企业在废水厌氧处理阶段产生的沼气,用于加热废水处理系统的反应池,减少了外购蒸汽的使用量,降低了处理过程的能耗和碳排放;同时,对处理后的达标废水进行回用,用于车间地面清洗、设备冷却等,提高水资源利用率,减少新鲜水的取用。
四、电子制造供应链低碳化相关问题
(一)电子制造企业如何推动上游原材料供应商实现低碳生产,减少供应链整体碳排放?
上游原材料供应商的生产环节是电子制造供应链碳排放的重要来源之一,电子制造企业可通过以下方式推动供应商低碳生产。首先,建立供应商低碳评价体系,将碳排放指标纳入供应商选择和考核的重要内容,优先选择碳排放低、环保资质齐全的供应商,对高碳排放供应商提出整改要求,若整改不达标则逐步减少合作份额;其次,为供应商提供低碳技术支持和培训,例如某芯片制造企业组织上游硅材料供应商参加低碳生产技术研讨会,分享光伏供电、余热回收等低碳技术应用案例,并协助供应商制定低碳改造方案;此外,与供应商签订低碳合作协议,明确双方在碳排放 reduction 方面的责任和目标,例如约定供应商在三年内将单位产品碳排放降低 15%,并定期对供应商的碳排放数据进行核查,确保目标落实,通过上下游协同,减少供应链整体碳排放。
(二)电子制造企业在选择物流服务商时,如何考虑低碳因素,降低产品运输环节的碳排放?
产品运输环节是电子制造供应链碳排放的另一个重要节点,企业在选择物流服务商时,可从运输方式、运输工具、运输路线等方面考虑低碳因素。在运输方式上,优先选择铁路运输、水路运输等碳排放较低的运输方式,替代部分公路运输,例如某电子企业将从北方原材料基地到南方生产基地的运输方式,由公路运输改为铁路运输,单位货物运输碳排放降低了 60%;在运输工具选择上,选择使用新能源汽车、LNG(液化天然气)货车等低碳运输工具的物流服务商,例如某企业与拥有 50 辆新能源货车的物流商合作,用于市内短途配送,每年减少运输环节碳排放约 500 吨;在运输路线规划上,要求物流服务商优化运输路线,减少迂回运输和空驶里程,例如通过大数据分析,将原本多条分散的运输路线整合优化,使运输总里程减少 15%,相应降低了碳排放和运输成本。
五、电子制造低碳技术应用相关问题
(一)低碳技术中的余热回收技术,在电子制造的高温生产环节如何具体应用,能达到怎样的节能效果?
在电子制造的高温生产环节,如芯片制造中的晶圆热处理、电子元器件的烧结等过程,会产生大量余热,余热回收技术可将这些余热转化为可用能源。具体应用时,根据余热的温度、流量等参数,选择合适的余热回收设备,例如在晶圆热处理炉的排烟管道上安装余热锅炉,利用高温烟气加热水产生蒸汽,蒸汽可用于车间供暖、设备清洗或驱动蒸汽轮机发电;在元器件烧结窑的外壳设置余热换热器,回收窑体散热,用于预热进入窑内的冷空气,减少窑炉的燃料消耗。某芯片制造企业在晶圆热处理环节应用余热回收技术后,每年回收的余热可产生 1.2 万吨蒸汽,满足企业 20% 的蒸汽需求,相应减少标准煤消耗约 400 吨,节能效果显著。
(二)碳捕集、利用与封存(CCUS)技术在电子制造企业是否具有应用可行性,面临哪些实际挑战?
碳捕集、利用与封存(CCUS)技术可将企业生产过程中产生的二氧化碳捕集起来,进行资源化利用或封存,减少碳排放。在电子制造企业中,若存在集中排放二氧化碳的环节,如自备燃气电站、高温加热工艺的排烟系统等,CCUS 技术具有一定的应用可行性,例如可捕集燃气电站排烟中的二氧化碳,用于食品保鲜、化工原料生产等。但该技术在电子制造企业应用面临一些实际挑战,一方面,CCUS 技术的初始投资成本较高,包括捕集设备、输送管道、封存设施等的建设费用,对于中小型电子制造企业来说,资金压力较大;另一方面,电子制造企业的二氧化碳排放量相对化工、电力等行业较小且排放源可能较为分散,集中捕集的难度较大,导致单位二氧化碳的捕集成本较高;此外,二氧化碳的封存场地选择受到地理条件限制,且需要长期的监测和维护,确保封存安全,这些因素都制约了 CCUS 技术在电子制造企业的广泛应用。
六、电子制造低碳生产管理相关问题
(一)电子制造企业如何建立完善的低碳生产管理制度,确保各部门协同推进低碳工作?
建立完善的低碳生产管理制度是电子制造企业推进低碳工作的保障,可从组织架构、制度文件、考核机制等方面入手。首先,成立专门的低碳管理部门,明确部门职责,同时在生产、采购、物流、研发等各部门设置低碳工作联络员,形成跨部门的低碳工作协同机制,确保低碳工作贯穿企业运营的各个环节;其次,制定涵盖低碳目标设定、生产过程管控、能源管理、废弃物处理等方面的制度文件,例如《企业低碳生产目标管理办法》《能源消耗定额标准》《废弃物分类回收管理规定》等,使各部门的低碳工作有章可循;此外,建立低碳工作考核机制,将碳排放 reduction 目标、节能降耗指标等纳入各部门和员工的绩效考核体系,与薪酬奖励挂钩,例如对完成年度碳排放 reduction 目标的生产部门给予奖金奖励,对未达到能源消耗定额标准的部门进行考核问责,通过考核激励,调动各部门和员工推进低碳工作的积极性,确保企业整体低碳目标的实现。
(二)电子制造企业在员工培训方面,如何融入低碳生产理念,提高员工的低碳操作意识和能力?
员工是低碳生产的直接执行者,融入低碳生产理念的员工培训对企业低碳转型至关重要。首先,在新员工入职培训中,增设低碳生产课程,介绍企业的低碳目标、低碳管理制度、常见的低碳操作方法以及低碳生产对环境和企业发展的重要性,让新员工从入职初期就树立低碳意识;其次,针对不同岗位的员工开展专项低碳操作培训,例如对生产一线员工进行设备节能操作、废弃物分类回收等实操培训,对采购人员进行环保材料识别与选择、供应商低碳评价等培训,确保员工掌握与岗位相关的低碳操作技能;此外,通过举办低碳知识竞赛、开展低碳生产合理化建议征集活动、在车间和办公区域张贴低碳宣传海报等方式,营造浓厚的低碳生产氛围,鼓励员工在工作和生活中践行低碳理念,例如某电子企业通过开展 “低碳金点子” 征集活动,收到员工提出的设备节能改造、包装材料回收优化等建议 200 多条,其中 50 多条建议被采纳实施,有效推动了企业的低碳生产工作。
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