涂裝線的烘干系統(tǒng)節(jié)能淺析

1、涂裝線的烘干系統(tǒng)節(jié)能淺析王彬作者單位？【摘要】：本文主要介紹了用于汽車(chē)涂裝的烘干工藝的各種形式，包括其組成和特點(diǎn)，并針對(duì)各種形式做以比較，目的在于針對(duì)節(jié)能、減耗、減排問(wèn)題進(jìn)行初步探討。關(guān)鍵詞： 烘干系統(tǒng) 節(jié)能 環(huán)保 0 引 言烘干系統(tǒng)是轎車(chē)涂裝工藝中一道非常重要的工序，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的漆膜成形質(zhì)量。同時(shí)烘干系統(tǒng)也是涂裝工藝中耗能第一大戶，如何能夠在滿足車(chē)身烘干質(zhì)量的前提下減少對(duì)能源的消耗，如何能夠在滿足車(chē)身質(zhì)量的前提下減少對(duì)環(huán)境的不良影響，都是具有非常重要意義的話題。在新涂裝車(chē)間的建設(shè)中，烘干系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型，安裝、調(diào)試工作都尤為重要。在生產(chǎn)實(shí)踐中我收集并閱讀了大量資料，并與各相關(guān)廠

2、家進(jìn)行了溝通。在這里我將針對(duì)以上問(wèn)題與大家做一簡(jiǎn)要的探討。1 烘干系統(tǒng)構(gòu)成在轎車(chē)生產(chǎn)工藝中，烘干系統(tǒng)是非常重要的一道工序，產(chǎn)品在結(jié)束電泳、噴涂密封膠、噴涂中涂漆、噴涂面漆之后均要通過(guò)烘干系統(tǒng)來(lái)完成相應(yīng)工序。烘干系統(tǒng)中一般分為烘干室室體和循環(huán)供熱系統(tǒng)兩部分。1.1 烘干室室體烘干室室體要保證完全密閉，不可泄漏并在一定程度上最大限度的減少熱損失。1.2 供熱系統(tǒng)而供熱系統(tǒng)就是向整個(gè)烘干系統(tǒng)提供能源的部分，目前供熱系統(tǒng)一般采用燃燒天然氣來(lái)為系統(tǒng)提供能源，產(chǎn)生的熱量可以直接的或間接的傳送到烘干室體內(nèi)部來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行烘烤，以滿足工藝需要。2 烘干系統(tǒng)常用的換熱方式目前轎車(chē)行業(yè)涂裝領(lǐng)域所用到的烘干系統(tǒng)據(jù)換熱

3、形式可分為以下幾種形式：2.1 直燃式直燃式烘干系統(tǒng)是在烘干爐的各個(gè)功能段分別設(shè)置焚燒裝置四元體，即集燃燒，風(fēng)機(jī)，過(guò)濾，換熱為一體的熱風(fēng)爐，以此來(lái)將加熱的空氣直接并獨(dú)立的送到烘干爐相應(yīng)功能段中，來(lái)保證烘干爐各段的工藝溫度，最終達(dá)到烘干車(chē)身的目的。直燃式供熱系統(tǒng)的示意圖如下（圖1）。圖1: 直燃式系統(tǒng)的示意圖2.2 間接式所謂間接式烘干系統(tǒng)是相對(duì)于直燃式烘干系統(tǒng)而言的，直燃式烘干系統(tǒng)是將加熱后的熱空氣直接送到烘干室中去，為工件烘烤使用；而間接式烘干系統(tǒng)是焚燒加熱后的空氣通過(guò)換熱器間接的為烘干室中抽出的循環(huán)空氣加熱，焚燒后的空氣本身不直接與烘干室內(nèi)部空氣接觸，不進(jìn)到烘干室當(dāng)中去。但是此種形式的烘干

4、系統(tǒng)仍是采用烘干室各個(gè)功能段都分別控制的方式。間接式供熱系統(tǒng)示意圖如下（圖2）。圖2: 間接式供熱系統(tǒng)示意圖 圖中既有編號(hào)，就應(yīng)給出相應(yīng)名稱，否則就取消各編號(hào)。2.3 多級(jí)換熱系統(tǒng)多級(jí)換熱系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)轎車(chē)行業(yè)普遍應(yīng)用的集中供熱系統(tǒng)，也就是俗稱的“一拖幾”系統(tǒng)。所謂“一拖幾”顧名思義就是整個(gè)烘干系統(tǒng)由一臺(tái)焚燒爐來(lái)提供烘干所需要的熱源能量，焚燒爐后面采用串聯(lián)式連接著若干個(gè)具有嵌入式風(fēng)機(jī)、高溫過(guò)濾裝置、換熱裝置的三元體，最后連接一個(gè)新鮮風(fēng)換熱裝置的集中供熱烘干系統(tǒng)。示意圖如下（圖3）。圖3: 多級(jí)換熱系統(tǒng)示意圖這種系統(tǒng)同時(shí)具有對(duì)烘干室內(nèi)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理和熱回收利用的功能。系統(tǒng)中包含一臺(tái)廢氣風(fēng)機(jī)，

5、從烘干室內(nèi)抽取產(chǎn)生的廢氣，將它送到焚燒爐內(nèi)，進(jìn)入焚燒爐后廢氣首先在焚燒爐中進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱到400450左右的時(shí)候進(jìn)行焚燒，廢氣在這種情況下進(jìn)行高溫裂解，成為可以直接排往大氣中的無(wú)害物質(zhì)。目前一般廢氣的處理能力可使排放氣體當(dāng)中的廢氣凈化率達(dá)到99%以上。示意圖如下（圖4）。圖4: 焚燒爐系統(tǒng)示意圖2.4 rto蓄熱式熱力焚化爐英文名為“regenerative thermal oxidizer”，故簡(jiǎn)稱為“rto”。其原理是把有機(jī)廢氣加熱到760攝氏度以上，使廢氣中的voc在刪除“在”字。氧化分解成二氧化碳和水。氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)特制的陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于預(yù)熱后

6、續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣。從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體應(yīng)分成兩個(gè)（含兩個(gè)）以上的區(qū)或室，每個(gè)蓄熱室依次經(jīng)歷蓄熱-放熱-清掃等程序，周而復(fù)始，連續(xù)工作。蓄熱室“放熱”后應(yīng)立即引入部分已處理合格的潔凈排氣對(duì)該蓄熱室進(jìn)行清掃（以保證voc去除率在95%以上），只有待清掃完成后才能進(jìn)入“蓄熱”程序。示意圖如下（圖5）。圖5: 蓄熱式熱力焚化爐3 幾種換熱方式差異3.1 各烘干系統(tǒng)特點(diǎn)的比較3.1.1 單獨(dú)供熱式（包含直燃式和間接式）單獨(dú)式（包括直燃式和間接式）烘干系統(tǒng)的特點(diǎn)在于，由于采用了烘干室每個(gè)功能段單獨(dú)供熱，單獨(dú)循環(huán)的方式，使得每個(gè)功能段的溫度控制更加精確，穩(wěn)定。各個(gè)四元體相互之間的影響很小，

7、整個(gè)系統(tǒng)調(diào)節(jié)起來(lái)更加靈活。直燃式與間接式二者的區(qū)別在于，在面漆之前的烘干過(guò)程中，通過(guò)直燃式的熱風(fēng)在加熱車(chē)身的同時(shí)不會(huì)對(duì)車(chē)身相應(yīng)漆膜質(zhì)量造成影響，而面漆烘干過(guò)程中若采用直燃式的熱風(fēng)會(huì)對(duì)車(chē)身噴涂的漆膜質(zhì)量造成破壞，所以要采用間接式的加熱方式。3.1.2 多級(jí)換熱式目前多級(jí)換熱式特點(diǎn)在于技術(shù)相對(duì)比較成熟，運(yùn)行比較穩(wěn)定，應(yīng)用比較廣泛，在滿足工藝需要以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的保證方面都有很好的表現(xiàn)。同時(shí)焚燒爐可以對(duì)烘干室內(nèi)的廢氣進(jìn)行再焚燒，不僅使最終排氣達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)廢氣焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的能量也可以為系統(tǒng)服務(wù)。但是多級(jí)換熱方式的劣勢(shì)也顯現(xiàn)的越來(lái)越明顯，表現(xiàn)在于：（1）調(diào)節(jié)難。系統(tǒng)中所有的換熱裝置都依靠一個(gè)焚燒裝

8、置來(lái)提供熱源，相互之間是串聯(lián)的關(guān)系，互相影響、制約較大，即使安裝了熱敏電阻對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，相應(yīng)速度也比較慢。這就給整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力造成了很大的影響，一旦前期調(diào)試完成之后基本就確定了烘干系統(tǒng)的烘干效果和能源消耗，后期調(diào)整往往效果不能很好的達(dá)到預(yù)期目的。（2）熱損失大。由于系統(tǒng)采用“一拖幾”的方式，系統(tǒng)中的風(fēng)管管路肯定會(huì)非常長(zhǎng)，這就無(wú)形中加大了系統(tǒng)的熱損失。（3）排煙溫度高。由于系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力不理想，但烘干室的溫度又是系統(tǒng)要保證的第一要素，所以很容易出現(xiàn)烘干室最后的排煙溫度大大超過(guò)預(yù)期設(shè)計(jì)值，造成很大的能源浪費(fèi)。3.1.3 rto蓄熱式熱力焚化爐（rto）技術(shù)是一種工藝簡(jiǎn)單、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用

9、低的低濃度有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)，主要采用了先進(jìn)的熱交換設(shè)計(jì)技術(shù)和新型陶瓷蓄熱材料，其獨(dú)特設(shè)計(jì)的高效先進(jìn)換熱系統(tǒng)保證了燃燒熱量的有效回收，在大流量低濃度有機(jī)廢氣凈化領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)。（1）由高性能陶瓷材料構(gòu)成的多種熱回收填料床可回收燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量并重新利用，從而降低能耗。（2）rto最高處理風(fēng)量可達(dá)200,000scfm（5668nm3/min），voc濃度最高可達(dá)100%，lel（下爆限）顆粒物濃度最高可達(dá)0.7克/立方米。由于廢氣處理量大，所以一般對(duì)于一條涂裝生產(chǎn)線上所有的烘干室系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢氣可以由一臺(tái)rto來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一處理，這也在某種程度上節(jié)省能源消耗。（5）燃燒室最高溫度為2000o

10、f（1093oc），在此溫度停留1秒，是廢氣燃燒裂解的更充分，并且不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械元件損壞和設(shè)備停運(yùn)。（6）燃燒室外壁采用不銹鋼材料固定的高密度陶瓷纖維棉以絕熱保溫。相反地rto系統(tǒng)仍然有不完善的地方。首先rto系統(tǒng)先期投資費(fèi)用較大，這也是此項(xiàng)方案被生產(chǎn)廠家采用的很大制約因素。再者在技術(shù)方面，雖然多室燃燒、蓄熱式的方式對(duì)能量的消耗起到了節(jié)約的作用，但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，各室之間進(jìn)行切換的時(shí)候必然會(huì)對(duì)系統(tǒng)壓力造成波動(dòng)，而且在高溫狀態(tài)下頻繁切換對(duì)切換閥等部件的技術(shù)質(zhì)量有很高的要求。4 常用的幾種烘干組合方式這些系統(tǒng)在某種意義上來(lái)說(shuō)其實(shí)很難明確的判定哪種最理想，哪種最有優(yōu)勢(shì)。直燃式調(diào)節(jié)靈活但會(huì)對(duì)漆膜質(zhì)量造

11、成影響；多級(jí)換熱方式能源消耗量大但運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)成熟；運(yùn)用rto比較環(huán)保，運(yùn)行費(fèi)用低，但前期投資比較大。那么我們就以節(jié)能、低運(yùn)行成本的角度來(lái)對(duì)三者做一比較：（以直燃式+rto的烘干方式為標(biāo)準(zhǔn)）表1：幾種烘干組合方式比較烘干方式投資成本運(yùn)行成本備注直燃式+rto100%100%單一烘干室間接式+rto102%103%多級(jí)換熱式90%115%直燃式+rto100%85%4條烘干室間接式+rto100%87%由此我們可以看出如果單從節(jié)能的角度出發(fā)，采用多條直燃式烘干系統(tǒng)外加一臺(tái)rto比較經(jīng)濟(jì)。5 小結(jié)在人們的印象中，重工業(yè)歷來(lái)是煙囪林立、機(jī)器轟鳴的粗放型大工業(yè)化生產(chǎn)，這些轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器為國(guó)家建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。但根據(jù)中國(guó)社科院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，“從總量看，我國(guó)制造業(yè)目前居世界第3位，但影響力不大，并且制造業(yè)存在明顯的結(jié)構(gòu)缺陷，表現(xiàn)在產(chǎn)品