淺析干式噴漆在汽車涂裝中的應(yīng)用

劉明明，蔡照生，呂榮佳，許剛，王秀錦 （奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽蕪湖 244000）

0 引言

在政府“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”3年作戰(zhàn)計(jì)劃的目標(biāo)中提及了VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的排放要求，到2020年，VOCs的排放總量較2015年要下降10 %以上，未來這方面的治理將成為環(huán)保的重點(diǎn)。從原材料生產(chǎn)到廢棄物專項(xiàng)治理，從設(shè)備改造到綠色工廠升級(jí)等，從政府政策到各項(xiàng)國(guó)標(biāo)無不是在全方位地實(shí)施與踐行這一計(jì)劃。汽車整車工廠涂裝車間在企業(yè)四大工藝（沖壓、焊裝、涂裝、總裝）中屬于高能耗單位也是高污染單位，因此節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)成為整車工廠、配套廠商乃至政府專項(xiàng)管理的重中之重，涂裝車間噴漆室作為高能耗之一系統(tǒng)模塊，節(jié)能降耗刻不容緩，據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用新式工藝——干式噴漆可節(jié)約涂裝費(fèi)用約23元/臺(tái)，下面就某整車工廠涂裝車間干式噴漆室的應(yīng)用作簡(jiǎn)要剖析。

1 涂裝噴漆室分類

涂裝噴漆室根據(jù)漆霧捕集分離方式的不同分為濕式及干式兩種類型。

濕式噴漆室是傳統(tǒng)且成熟的技術(shù)，在其捕集、分離漆霧時(shí)使用水為介質(zhì)，讓帶有漆霧的空氣與水混合并使用化學(xué)藥劑實(shí)現(xiàn)空氣和漆霧的分離及水的循環(huán)利用［1］，主要有文丘里噴漆室、水旋式噴漆室、水簾式噴漆室等，其中文丘里噴漆室在整車工廠中較常使用。

干式噴漆室是一種不需要水和化學(xué)品的干式分離技術(shù)，可在噴漆室的再循環(huán)風(fēng)模式下使用。它分為石粉吸附式干式噴漆室、靜電吸附式干式噴漆室、迷宮式干式噴漆室等。其具有結(jié)構(gòu)緊湊、清理維護(hù)簡(jiǎn)單、空氣可循環(huán)利用、不使用水、能耗低、噪音低等優(yōu)勢(shì)。

2 干式噴漆室的結(jié)構(gòu)原理

2.1 干式噴漆室原理

干式噴漆室技術(shù)是采用紙質(zhì)過濾器利用循環(huán)空氣帶動(dòng)捕集漆霧并分離的簡(jiǎn)單有效的技術(shù)［2］。它主要包括迷宮式紙箱過濾器、網(wǎng)格紙過濾器和風(fēng)琴紙過濾器。1）迷宮式紙箱過濾器，漆霧通過錯(cuò)綜復(fù)雜的腔體內(nèi)部以達(dá)到吸附效果，并通過加大的吸附表面、不同路徑結(jié)構(gòu)的排列組合以及離心力的作用，使該過濾器具備很強(qiáng)的吸附能力；2）網(wǎng)格紙過濾器，漆霧在氣壓的作用下流向網(wǎng)格過濾器時(shí)網(wǎng)格濾紙受到氣壓的影響，順氣流方向被吹開，從而阻礙空氣的流動(dòng)，有效吸附空氣中擴(kuò)散的漆霧；3）風(fēng)琴紙過濾器，由兩層粘合的、有孔、褶皺且能拉伸的牛皮紙組成，其更多的褶皺增加了油漆的沉淀面積，加大了油漆過濾器的承載能力，能更大程度地滿足涂裝噴涂要求。

2.2 干式噴漆室的結(jié)構(gòu)

干式噴漆室的主體采用自承重組裝式結(jié)構(gòu)，高度14 m，寬度5.5 m，長(zhǎng)度分色漆60 m，清漆42 m，主要由漆霧捕捉室體（包括漆霧捕集裝置、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、排風(fēng)道、漆霧捕捉室體等）、噴漆室室體（含輸送系統(tǒng)、室體照明、內(nèi)部格柵等）、動(dòng)靜壓層等組成。

2.3 濾材的更換流程

在同一層面進(jìn)行運(yùn)行、維修、更換與清潔，通過操作解鎖、鎖緊裝置移入更換完成的濾材裝置，通過壓差信號(hào)打開或關(guān)閉風(fēng)閥。

3 漆霧捕集裝置風(fēng)阻/容漆量測(cè)定分析

3.1 風(fēng)阻分析

為測(cè)定風(fēng)阻對(duì)容漆量的影響，分別對(duì)底漆、面漆、清漆噴漆室的風(fēng)阻進(jìn)行記錄分析，記錄時(shí)間23 d，數(shù)據(jù)采集共9 d。由底漆噴漆室風(fēng)阻記錄數(shù)據(jù)分析可知，從風(fēng)壓折線中風(fēng)阻與時(shí)間基本呈線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在風(fēng)阻大于1 000 Pa時(shí)增速加快；由面漆噴漆室風(fēng)阻記錄數(shù)據(jù)分析可知，從風(fēng)壓折線中風(fēng)阻與時(shí)間基本呈線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，面漆噴漆室風(fēng)阻增速較慢；由清漆噴漆室風(fēng)阻記錄數(shù)據(jù)分析可知，從風(fēng)壓折線中風(fēng)阻與時(shí)間基本呈線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在風(fēng)阻大于1 000 Pa時(shí)增速加快。

3.2 容漆量分析

過濾裝置容漆量數(shù)據(jù)見表1。由表1數(shù)據(jù)分析可知，經(jīng)3次稱重，自動(dòng)段最大容漆量（達(dá)到風(fēng)阻時(shí)）可達(dá)10 kg以上。

4 循環(huán)風(fēng)空調(diào)的溫濕度變化分析

對(duì)底漆、面漆、清漆噴漆室夏季、冬季循環(huán)風(fēng)溫濕度變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，結(jié)果分別見表2、3。

表1 過濾裝置容漆量數(shù)據(jù)分析 （風(fēng)壓，Pa；質(zhì)量，kg）Tabke 1 Analysis of the paint holding capacity data of the filter device

表2 夏季三噴漆室空調(diào)進(jìn)出口數(shù)據(jù)分析Table 2 Analysis of import and export data of three spray booths in summer

表3 冬季三噴漆室空調(diào)進(jìn)出口分析數(shù)據(jù)Table 3 Analysis of import and export data of three spray booths in winter

由表2、3可見，（1）循環(huán)風(fēng)空調(diào)送風(fēng)溫度升高約1~3 ℃；（2）絕對(duì)含濕量均減少約1~2 g/kg；（3）空氣的焓值增大約1 kJ/kg。因此循環(huán)風(fēng)空調(diào)必須設(shè)置加濕及制冷功能段。

5 干式噴漆室設(shè)計(jì)需要注意的問題及解決方案

（1） 噴漆室排風(fēng)阻力隨干式過濾器的堵塞不斷發(fā)生變化（風(fēng)量、風(fēng)壓），基本呈線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，需要考慮噴漆室風(fēng)平衡的適時(shí)自動(dòng)調(diào)整。可以將送排風(fēng)機(jī)選用相同規(guī)格，增加風(fēng)速傳感器，實(shí)現(xiàn)供排風(fēng)機(jī)自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，保證供排風(fēng)量恒定。

（2） 由于干式噴漆室更換漆霧捕集單元時(shí)會(huì)出現(xiàn)VOC外泄，易出現(xiàn)噴漆區(qū)域VOC濃度高，無組織排放超標(biāo)的問題，可以采用如下措施加以控制：（1）加大噴漆區(qū)域環(huán)境送風(fēng)量，提高換氣次數(shù)；（2）對(duì)該區(qū)域進(jìn)行封閉；（3）保持噴漆區(qū)域風(fēng)平衡穩(wěn)定，避免出現(xiàn)紊亂；（4）合理控制循環(huán)風(fēng)VOC濃度；（5）循環(huán)回用風(fēng)管盡量采用負(fù)壓設(shè)計(jì)；（6）循環(huán)回用風(fēng)管及室體需要保證密封良好不漏氣。

（3） 干式噴漆室循環(huán)風(fēng)空調(diào)的加濕設(shè)計(jì)，由于加濕量很小，因此不宜采用傳統(tǒng)的加噴淋加濕，需要選用合適的加濕方式［3］，可優(yōu)選二流體汽水混合加濕，既可滿足使用要求，又能降低設(shè)備投資，減少能源消耗。

6 干式/濕式噴漆室運(yùn)行成本對(duì)比分析

以某整車工廠30 JPH車身涂裝線為例（雙班16 h，按250 d/a計(jì)算），對(duì)干、濕噴漆室捕集系統(tǒng)運(yùn)行日成本進(jìn)行分析比較，結(jié)果見表4。

表4 干、濕式噴漆室漆霧捕集系統(tǒng)日運(yùn)行成本比較分析Table 4 Comparison and analysis of daily cost of paint mist capture system between dry and wet spray booths

由表4可見，干式噴漆室漆霧捕集系統(tǒng)日運(yùn)行成本約15 998元/d，而傳統(tǒng)濕式噴漆室漆霧捕集系統(tǒng)日運(yùn)行成本約27 057元/d，干、濕噴漆室日運(yùn)行成本相差達(dá)到11 059元/d，采用干式噴漆室可節(jié)約費(fèi)用約23元/臺(tái)。

通過對(duì)干、濕噴漆室捕集系統(tǒng)日運(yùn)行成本的分析比較可知，干式噴漆室節(jié)能、環(huán)保及投資效果顯著，后期將應(yīng)用于新工廠的設(shè)計(jì)中。