采用循環(huán)風(fēng)的文丘里式噴漆室在汽車涂裝生產(chǎn)線中的應(yīng)用

采用循環(huán)風(fēng)的文丘國(guó)式噴漆室在汽車涂裝生產(chǎn)線中的應(yīng)用郭志強(qiáng);王斌;張大彪;張磊【摘要】TheapplicationofrecirculatingairsupplytechnologyinVenturitubespraypaintingboothandtheeffectsofenergyconservationandenvironmentprotectionforautomobilepaintingproductionlinebroughttherebywereintroduced.%介紹了循環(huán)供風(fēng)技術(shù)在文丘里式噴漆室中的應(yīng)用，以及它為汽車涂裝生產(chǎn)線帶來(lái)的節(jié)能、環(huán)保效果.【期刊名稱】《電鍍與涂飾》【年(卷)，期】2017(036)022【總頁(yè)數(shù)】7頁(yè)(P1215-1221)【關(guān)鍵詞】汽車涂裝;文丘里式噴漆室;供風(fēng);循環(huán);節(jié)能;環(huán)?！咀髡摺抗緩?qiáng);王斌漲大彪漲磊【作者單位】長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000;長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000;長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000;長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000【正文語(yǔ)種】中文［中圖分類】TQ639環(huán)境污染日益嚴(yán)重，環(huán)保法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車廠涂裝車間廢氣排放提出了更加嚴(yán)格的要求，如2014年7月31日天津市發(fā)布的DB12/524-2014《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》。在汽車車身、汽車保險(xiǎn)杠塑料件等涂裝場(chǎng)合，各噴漆室必須配置空調(diào)送風(fēng)裝置以供給潔凈、恒溫恒濕的空氣。供風(fēng)通常是一次性（排風(fēng)不循環(huán)利用）或一次循環(huán)（將人工段排風(fēng)循環(huán)一次，回用至機(jī)器人噴漆段后排放）使用，其中循環(huán)風(fēng)比例約30%。由于噴漆室內(nèi)要求恒溫［通常（23±2）°C］、恒濕（相對(duì)濕度65%±5%），因此空調(diào)新風(fēng)夏季需要制冷、冬季需要加熱，調(diào)溫、調(diào)濕幅度大，空調(diào)能耗和廢氣量大。隨著環(huán)保法規(guī)不斷加嚴(yán)，需要投資大型設(shè)備進(jìn)行廢氣處理，造成一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。隨著汽車涂裝自動(dòng)化水平提高，車身內(nèi)板、夕卜板已全部實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)噴涂，在機(jī)器人噴涂作業(yè)區(qū)域的可燃?xì)怏w維持在消防濃度（即可燃?xì)怏w爆炸下限濃度的25%）以下的情況下，盡可能地增加排風(fēng)循環(huán)量能夠有效降低能源消耗，減少?gòu)U氣排放。目前連續(xù)循環(huán)風(fēng)技術(shù)在內(nèi)干式噴漆室上的應(yīng)用已日趨成熟，而文丘里噴漆室還未能全面推廣及應(yīng)用。本文以某15萬(wàn)輛/年產(chǎn)能的汽車涂裝整車生產(chǎn)線文丘里噴漆室為例，介紹了連續(xù)循環(huán)風(fēng)技術(shù)在其中的應(yīng)用，著重分析了其節(jié)能、環(huán)保效果，并指出該技術(shù)在應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)。為減少送風(fēng)空調(diào)能耗，以及應(yīng)對(duì)噴漆室廢氣排放的環(huán)保要求，汽車廠一般從工藝和設(shè)備兩方面入手來(lái)提出措施：工藝方面主要是采用3C1B（三涂一烘）或免中涂工藝。目前日系、歐美系汽車廠及國(guó)內(nèi)汽車廠的新建線都已開始采用。設(shè)備方面，歐美系汽車廠主要采用干式噴漆室配合連續(xù)循環(huán)風(fēng)。多數(shù)汽車廠還配套廢氣濃縮輪+RTO（蓄熱式熱力焚化爐）。日系汽車廠采用濕式噴漆室，主要通過(guò)增加循環(huán)風(fēng)的方式來(lái)減少能耗，廢氣直排或焚燒后排放。為確保噴漆作業(yè)區(qū)的潔凈度、風(fēng)速、衛(wèi)生安全和消防安全，傳統(tǒng)的噴漆室供/排風(fēng)幾乎都是一次性的，即全新風(fēng)空調(diào)供風(fēng)。這種供/排風(fēng)系統(tǒng)及相關(guān)參數(shù)如圖1所示。排風(fēng)連續(xù)循環(huán)利用的供/排風(fēng)系統(tǒng)及其參數(shù)如圖2所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，噴漆室是汽車車身涂裝車間中能耗最大的設(shè)備，占車間總能耗的50%左右，其中空調(diào)能耗又占40%。中涂、底色漆實(shí)現(xiàn)水性化后，要求嚴(yán)控作業(yè)環(huán)境的溫濕度，進(jìn)一步增大了空調(diào)加熱和冷卻的能耗，相當(dāng)于采用原有機(jī)溶劑型涂料時(shí)的1.6倍左右。某15萬(wàn)輛/年產(chǎn)能的免中涂噴涂工藝涂裝車間噴漆室外空氣指數(shù)見表1，噴漆室內(nèi)空氣指數(shù)見表2，運(yùn)行過(guò)程空氣指數(shù)見表3，6臺(tái)全新風(fēng)模式空調(diào)的能耗見表4。將其中2-5號(hào)空調(diào)換成連續(xù)循環(huán)風(fēng)模式后，按同樣方式計(jì)算能耗，結(jié)果見表5。對(duì)比表4和表5,得到噴漆室送風(fēng)空調(diào)采用全新風(fēng)與連續(xù)循環(huán)風(fēng)的能源消耗和成本列于表6?？梢姴捎眠B續(xù)循環(huán)風(fēng)時(shí)，能源成本降低了62.25%（804.55萬(wàn)元/年-1292.39萬(wàn)元/年必0.6225）。以15萬(wàn)輛/年產(chǎn)能某涂裝車間噴漆室廢氣排放為例，色漆采用水性漆，清漆為雙組分溶劑型漆，其所含污染物情況見表7。涂裝工藝為免中涂，生產(chǎn)節(jié)拍為43臺(tái)/h，色漆第一道油漆耗量0.70kg/臺(tái)，色漆第二道油漆耗量3.00kg/臺(tái)，清漆油漆耗量1.80kg/臺(tái)，清漆清洗溶劑耗量0.60kg/臺(tái)，水性清洗溶劑耗量0.26kg/臺(tái)，色漆排風(fēng)量80856m3/h，清漆排風(fēng)量72400m3/h。此時(shí)噴漆室廢氣中甲苯/二甲苯排放速率為10.75kg/h，甲苯/二甲苯排放濃度為70.14mg/m3,VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）排放速率為62.57kg/h,VOCs排放濃度為408.24mg/m3,其中甲苯/二甲苯的排放速率、排放濃度嚴(yán)重超出DB12/524-2014的規(guī)定。噴漆室若采用全新風(fēng)模式，總排風(fēng)量為682281m3/h（扣除了擦凈室、潔凈間的排風(fēng)量），廢氣處理量龐大，即使采用廢氣濃縮設(shè)備（濃縮比按1:20計(jì)算，后同），濃縮后的廢氣風(fēng)量約為34114m3/h。采用循環(huán)風(fēng)模式，總供風(fēng)量為775200m3/h，排風(fēng)量為153256m3/h，則循環(huán)風(fēng)比例=[（775200-153256）4-775200]x100%=80.2%，采用廢氣濃縮設(shè)備后的廢氣風(fēng)量?jī)H為7662.8m3/h，約為前者的1/9，大大減少了廢氣處理所需設(shè)備投資及能源消耗。文丘里式噴漆室為濕空調(diào)氣循環(huán)，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，文丘里排風(fēng)溫度約20°C，相對(duì)濕度90%，需要冷凍水除濕、二次加熱調(diào)溫后才能循環(huán)利用。在夏季時(shí)制備冷水容易，但在北方冬季時(shí)，夕卜界氣溫較低，制備冷水所需能源較多，推薦采用熱泵技術(shù)（運(yùn)行原理如圖3所示）替代傳統(tǒng)的冷凍機(jī)組。文丘里式噴漆室的漆霧捕集效率為97%~98%（采用上送風(fēng)下抽風(fēng)的送排風(fēng)形式），回用到空調(diào)的循環(huán)風(fēng)中除了VOCs外還有少量漆霧。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，漆霧累計(jì)在循環(huán)風(fēng)空調(diào)進(jìn)風(fēng)段，從而污染空調(diào)初效過(guò)濾、循環(huán)風(fēng)機(jī)以及進(jìn)風(fēng)段，可在空調(diào)進(jìn)風(fēng)段前設(shè)置一個(gè)混風(fēng)室（亦稱回風(fēng)室），在其中設(shè)置一道粗過(guò)濾來(lái)解決此問(wèn)題。隨著環(huán)保法規(guī)加嚴(yán)，噴漆室排風(fēng)無(wú)論是否循環(huán)利用都很難達(dá)到環(huán)保法規(guī)要求，因此國(guó)內(nèi)大部分公司在新建涂裝車間或舊車間改造時(shí)都開始著手設(shè)置噴漆廢氣處理系統(tǒng)?，F(xiàn)市場(chǎng)應(yīng)用較廣泛的是沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)配合廢氣焚燒系統(tǒng)。廢氣焚燒系統(tǒng)又有RTO（蓄熱式熱力焚化爐）或TAR（廢氣焚燒爐）系統(tǒng)，根據(jù)具體項(xiàng)目選擇其一。3.3.1采用TAR廢氣焚燒系統(tǒng)的余熱回收方式TAR的工作流程如圖4所示。含有VOCs的廢氣經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入焚燒爐膛，被燃燒機(jī)加熱到710~760°C,VOCs被分解為二氧化碳和水蒸汽后排出焚燒爐，處理效率可達(dá)99%以上。高溫廢氣首先預(yù)熱轉(zhuǎn)輪脫附空氣，后經(jīng)過(guò)氣-水換熱系統(tǒng)加熱車間用熱水。3.3.2采用RTO廢氣焚燒系統(tǒng)的余熱回收方式RTO的工作流程如圖5所示。廢氣在RTO燃燒室中被燃燒，溫度為710~760°C。高溫廢氣首先對(duì)其本身的蓄熱室進(jìn)行加熱，將熱量〃貯存”起來(lái)（此部分熱量用于預(yù)熱進(jìn)入燃燒室的廢氣），后經(jīng)過(guò)氣-水換熱系統(tǒng)加熱車間用熱水。3.3.3余熱回收技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)無(wú)論采用TAR還是RTO廢氣焚燒處理系統(tǒng)，最終廢氣都可用于加熱車間用熱水，這部分熱水用到車間什么位置需進(jìn)行詳細(xì)分析。目前某些汽車廠將這些熱水用于前處理槽液加熱系統(tǒng)，但存在以下問(wèn)題：前處理線開始升溫時(shí)，槽液加熱量需求較大，但此時(shí)噴漆線未開始生產(chǎn)，廢氣焚燒系統(tǒng)中氣-水換熱裝置不工作，無(wú)法為前處理線提供熱水；當(dāng)前處理線升溫到位后，槽液加熱量需求較小，但此時(shí)廢氣焚燒系統(tǒng)中氣-水換熱裝置產(chǎn)生大量的熱水，前處理線槽液加熱無(wú)法完全消耗回收余熱，造成浪費(fèi)。因此，建議將熱水除了用于加熱前處理線槽液之外，還用于送風(fēng)空調(diào)二次加熱系統(tǒng)，根據(jù)項(xiàng)目各熱量消耗參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算后才能確定換熱量分配。噴漆室排放的廢氣是重點(diǎn)節(jié)能減排對(duì)象，需要長(zhǎng)期關(guān)注。文丘里式噴漆室排風(fēng)做到了科學(xué)的循環(huán)利用，與一次性的供/排風(fēng)相比，能夠大幅度降低能耗。但在設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)實(shí)際工況和現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)排風(fēng)循環(huán)方式、流程及風(fēng)量平衡和控制進(jìn)行精益優(yōu)化，在確保人身和消防安全的前提下盡可能提高循環(huán)利用率。在