涂裝車間烘爐節(jié)能措施的研究和設(shè)計

楊為煥等

摘 要：據(jù)統(tǒng)計烘爐能耗占汽車涂裝車間能耗的30%左右，烘爐設(shè)備是涂裝車間的耗能大戶，企業(yè)節(jié)能減排的實現(xiàn)可以從降低烘爐設(shè)備的能耗出發(fā)。本文從烘爐能耗分布出發(fā)，從工藝改進、設(shè)備改良和車間生產(chǎn)管理三方面闡述涂裝車間烘爐的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：涂裝 烘爐 節(jié)能措施

中圖分類號：TH162.1 文獻標識碼：B 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0136-04

Abstract：According to statistics ，oven energy consumption accounts for about 30% of the energy consumption in the automobile coating workshop.Oven equipment is the major energy consuming of coating workshop.To achieve energy-saving emission reduction，company can take action from reducing the energy consumption of oven equipment.From the distribution of energy consumption of oven，this paper describes the energy-saving means of oven in coating workshop from three aspects of process

improvement，equipment improvement and workshop production management

Key Words；Coating；Oven；Energy-saving Means

1 前言

柳州五菱汽車公司自從2002年與上海汽車、美國通用三方合資組建上汽通用五菱汽車有限公司以來，上汽通用五菱汽車股份有限公司得到快速發(fā)展，2002年年銷售15萬輛，2013年增長到160萬輛。每條涂裝生產(chǎn)線一般配置電泳烘爐、面漆烘爐，要求高的還有中涂烘爐。據(jù)調(diào)查某涂裝車間各工藝的能耗如圖1所示，其中烘爐設(shè)備是涂裝車間的耗能大戶。這條涂裝線2012年電泳、面漆烘爐單單天然氣運行成本就達700萬元。因此，無論是在設(shè)計時或者生產(chǎn)實際中，烘爐的節(jié)能措施應(yīng)用都將會產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，并且減少CO2排放。

1.1 烘爐工作原理

天然氣在加熱箱燃燒，加熱烘房回風空氣，循環(huán)風機把熱空氣送到烘房。熱空氣的熱量通過輻射或?qū)α鞣绞?，傳遞給在烘房里面噴涂好油漆的車身。車身達到一定溫度后，按工藝要求維持一段時間之后，油漆即烤干。

1.2 烘爐熱量分布

從圖3、圖4得知烘爐的熱量走向，結(jié)合烘爐設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運行實際數(shù)據(jù)，量化烘爐能耗分布，得出降低烘爐能耗的主要方向。

從圖5看出：烘干油漆，融化消音板消耗的熱量僅占2.1%，天然氣燃燒放出的大部分熱量，被中間傳遞物質(zhì)吸收，導(dǎo)致能源的浪費。所以，降低烘爐能耗存在較大的空間。

2 降耗對策（研究方向）

2.1 優(yōu)化涂料烘烤時間與溫度

生產(chǎn)線建設(shè)SOP時，烘爐的各個區(qū)烘烤溫度設(shè)定值，都是根據(jù)材料供應(yīng)商提供的烘烤窗口而定的，即烘爐各個區(qū)的烘烤溫度和對應(yīng)的烘烤時間要落在材料供應(yīng)商提供的烘烤窗口內(nèi)。但是因考慮到車身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和擔心現(xiàn)場控制的不規(guī)范性，材料供應(yīng)商提供的烘烤溫度往往偏高。

在實驗中發(fā)現(xiàn)烘烤溫度落在直線AC上也可烘干油漆。兩者對比發(fā)現(xiàn)，原最低工藝烘烤溫度160 ℃，烘烤時間20 min，烤干油漆，實際上烘烤溫度160 ℃，烘烤時間15 min或烘烤溫度150 ℃，烘烤時間20 min也可以烤干油漆。這樣，降低烘烤時間或降低烘烤溫度可以烘干油漆，烘爐節(jié)省能量。

上式中C2為設(shè)備運行成本，因為降低烘烤時間即縮短了保溫時間，已知某電泳烘爐IMC鏈鏈速4.04 m/min，則可縮短的保溫區(qū)長度為20 m，約等于現(xiàn)在一個保溫區(qū)的長度；C2，1為循環(huán)風機電費，C2，2為保溫區(qū)烘烤天然氣供給費用，C2，3為保溫區(qū)冷爐升溫天然氣供給費用。

一般車間設(shè)計壽命10～15年，減低烘烤時間還可以節(jié)省設(shè)備投資成本約80萬，節(jié)約空間78 m2，所以相對降低烘烤溫度，降低烘烤時間更節(jié)能。

在建設(shè)新生產(chǎn)線時，制造策略決定了烘爐通過的最大車型、車身最大重量、工藝烘烤時間。適宜的制造策略，避免烘爐設(shè)備選型過大，可以減少投資成本和運行成本。另外，工藝工位優(yōu)化如把消音板在車身過完中涂烘爐后，再鋪設(shè)到車身或同車型車身重量輕量化，減輕車身重量，都可以節(jié)約烘爐能量。

2.2 設(shè)備設(shè)計優(yōu)化

（1）橋式烘爐IMC輸送鏈、支撐小車、滑橇輕量化。

現(xiàn)場測量該烘爐出入口的IMC鏈溫度、支撐小車溫度及滑橇溫度，如表1所示。

根據(jù)公式Q=M*C*ΔT，計算IMC鏈、支撐小車和滑橇在烘爐外的散熱量，如表2所示。

年節(jié)省運行成本如表3所示（按天然氣4元/m3，運行時間22.5 h/d，25d/月計算）。

由表3可知，烘爐的IMC鏈、支撐小車、滑橇這三個中間載體，一年就要消耗價值約96萬元的熱量，這些熱量散發(fā)在車間，惡化車間的工作環(huán)境。因此，我們從以下幾方面改善這個問題。

①保證強度，減輕IMC鏈、支撐小車、滑橇重量。

②新生產(chǎn)線把強冷室位置后移，保證IMC鏈、支撐小車不經(jīng)過強冷室，最短距離回到烘爐入口。

③在烘房出入口更換滑橇，專門一套烘房滑橇循環(huán)，最低限度減少滑橇熱量外帶。endprint

④舊生產(chǎn)線，把已經(jīng)不生產(chǎn)的車型滑橇支點去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運行成本。（2）隨著對烘爐設(shè)備引起火災(zāi)爆炸原因的認識加深，GM結(jié)合多年的生產(chǎn)實際經(jīng)驗與實驗室數(shù)據(jù)，設(shè)計排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設(shè)備，熱力焚燒蓄熱爐（簡稱RTO）的天然氣消耗量與進口廢氣量成正比關(guān)系。烘爐廢氣量減少，RTO更節(jié)能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費了其熱量。于此同時，輻射加熱箱的補新風吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫煙氣熱量，預(yù)熱其新風，降低天然氣消耗量，降低運行成本。如果對流間接加熱箱排煙氣風量也采用排煙風機，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運行管理—— 員工操作優(yōu)化節(jié)能措施

排煙罩風機、強冷室風機延時啟動，等一輛車到達后，再人工手動啟動。一般能延遲1 h。

優(yōu)化烘爐各區(qū)升溫速率，保證各區(qū)相差1 min內(nèi)達到工藝溫度，消除等待浪費。

設(shè)計時冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門密封情況，發(fā)現(xiàn)泄漏，在周末停產(chǎn)及時更換密封繩。

當班班次吃飯時間，或噴房故障搶修時間，加熱箱循環(huán)風機低頻率運行，等待進車。

周末停產(chǎn)收班，最后一輛車到烘房二區(qū)時，人工關(guān)掉一區(qū)燃燒器；車子到三區(qū)時，人工關(guān)掉二區(qū)燃燒器；依次類推，直到關(guān)完所有燃燒器。

計劃收班時，壓線的車子，自然冷卻，不使用強冷室冷卻，提前關(guān)閉強冷室，節(jié)省電能。

二班生產(chǎn)間隙，車子過完烘爐，馬上手動關(guān)閉循環(huán)風機、排廢氣風機，節(jié)省電能的同時，讓熱量盡量保留在烘房內(nèi)。生產(chǎn)啟動時，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國家環(huán)保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨立處理廢氣及供熱給烘房的設(shè)備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設(shè)備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達190℃，白白浪費了它的熱量。

一般舊涂裝生產(chǎn)線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃氣鍋爐工藝回水的。某涂裝車間統(tǒng)計分析，80000 Nm3風量的RTO，每小時節(jié)省180立方米天然氣。

4 結(jié)語

本文主要從工藝改進、設(shè)備改良、車間日常運行管理方面，討論了烘爐節(jié)能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續(xù)積極與設(shè)計院、國內(nèi)外設(shè)備及涂料廠家通力合作，開發(fā)和使用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并從工程設(shè)計和建設(shè)源頭開始，深化節(jié)能、環(huán)保措施，在為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會盡社會責任的同時，實現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1] 劉仁新.車輛涂裝生產(chǎn)的節(jié)能-增效與環(huán)保處理[J].涂裝技術(shù)與文摘，2012：27-33.

[2] 李佩琰.對低溫烘干爐進行節(jié)能改造的探討[J].工業(yè)爐，1992（2）：33，49-52.

[3] 尹春梅.烘干爐調(diào)試中若干問題產(chǎn)生的原因及解決辦法[J].現(xiàn)代涂裝，2012（2）：58-59，65.

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[5] 馮昊.潛油電機浸漆烘干爐的節(jié)能改造[J].維修與改進.機械，2012（39）：163-164.

[6] 李曉明.提高烘干爐能源利用率的措施[J].生產(chǎn)設(shè)備；汽車工藝與材料，2012（2）：51-54.

[7] 王守臣.油漆烘干爐的熱效率及節(jié)能[J].綜述.工業(yè)加熱，2000（2）：12-16.

[8] 劉國培.對流和紅外輻射烘干設(shè)備[J].非標準機械設(shè)備設(shè)計手冊，2002（5）：1056-1097.endprint

④舊生產(chǎn)線，把已經(jīng)不生產(chǎn)的車型滑橇支點去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運行成本。（2）隨著對烘爐設(shè)備引起火災(zāi)爆炸原因的認識加深，GM結(jié)合多年的生產(chǎn)實際經(jīng)驗與實驗室數(shù)據(jù)，設(shè)計排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設(shè)備，熱力焚燒蓄熱爐（簡稱RTO）的天然氣消耗量與進口廢氣量成正比關(guān)系。烘爐廢氣量減少，RTO更節(jié)能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費了其熱量。于此同時，輻射加熱箱的補新風吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫煙氣熱量，預(yù)熱其新風，降低天然氣消耗量，降低運行成本。如果對流間接加熱箱排煙氣風量也采用排煙風機，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運行管理—— 員工操作優(yōu)化節(jié)能措施

排煙罩風機、強冷室風機延時啟動，等一輛車到達后，再人工手動啟動。一般能延遲1 h。

優(yōu)化烘爐各區(qū)升溫速率，保證各區(qū)相差1 min內(nèi)達到工藝溫度，消除等待浪費。

設(shè)計時冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門密封情況，發(fā)現(xiàn)泄漏，在周末停產(chǎn)及時更換密封繩。

當班班次吃飯時間，或噴房故障搶修時間，加熱箱循環(huán)風機低頻率運行，等待進車。

周末停產(chǎn)收班，最后一輛車到烘房二區(qū)時，人工關(guān)掉一區(qū)燃燒器；車子到三區(qū)時，人工關(guān)掉二區(qū)燃燒器；依次類推，直到關(guān)完所有燃燒器。

計劃收班時，壓線的車子，自然冷卻，不使用強冷室冷卻，提前關(guān)閉強冷室，節(jié)省電能。

二班生產(chǎn)間隙，車子過完烘爐，馬上手動關(guān)閉循環(huán)風機、排廢氣風機，節(jié)省電能的同時，讓熱量盡量保留在烘房內(nèi)。生產(chǎn)啟動時，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國家環(huán)保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨立處理廢氣及供熱給烘房的設(shè)備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設(shè)備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達190℃，白白浪費了它的熱量。

一般舊涂裝生產(chǎn)線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃氣鍋爐工藝回水的。某涂裝車間統(tǒng)計分析，80000 Nm3風量的RTO，每小時節(jié)省180立方米天然氣。

4 結(jié)語

本文主要從工藝改進、設(shè)備改良、車間日常運行管理方面，討論了烘爐節(jié)能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續(xù)積極與設(shè)計院、國內(nèi)外設(shè)備及涂料廠家通力合作，開發(fā)和使用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并從工程設(shè)計和建設(shè)源頭開始，深化節(jié)能、環(huán)保措施，在為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會盡社會責任的同時，實現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能可持續(xù)發(fā)展。

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④舊生產(chǎn)線，把已經(jīng)不生產(chǎn)的車型滑橇支點去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運行成本。（2）隨著對烘爐設(shè)備引起火災(zāi)爆炸原因的認識加深，GM結(jié)合多年的生產(chǎn)實際經(jīng)驗與實驗室數(shù)據(jù)，設(shè)計排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設(shè)備，熱力焚燒蓄熱爐（簡稱RTO）的天然氣消耗量與進口廢氣量成正比關(guān)系。烘爐廢氣量減少，RTO更節(jié)能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費了其熱量。于此同時，輻射加熱箱的補新風吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫煙氣熱量，預(yù)熱其新風，降低天然氣消耗量，降低運行成本。如果對流間接加熱箱排煙氣風量也采用排煙風機，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運行管理—— 員工操作優(yōu)化節(jié)能措施

排煙罩風機、強冷室風機延時啟動，等一輛車到達后，再人工手動啟動。一般能延遲1 h。

優(yōu)化烘爐各區(qū)升溫速率，保證各區(qū)相差1 min內(nèi)達到工藝溫度，消除等待浪費。

設(shè)計時冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門密封情況，發(fā)現(xiàn)泄漏，在周末停產(chǎn)及時更換密封繩。

當班班次吃飯時間，或噴房故障搶修時間，加熱箱循環(huán)風機低頻率運行，等待進車。

周末停產(chǎn)收班，最后一輛車到烘房二區(qū)時，人工關(guān)掉一區(qū)燃燒器；車子到三區(qū)時，人工關(guān)掉二區(qū)燃燒器；依次類推，直到關(guān)完所有燃燒器。

計劃收班時，壓線的車子，自然冷卻，不使用強冷室冷卻，提前關(guān)閉強冷室，節(jié)省電能。

二班生產(chǎn)間隙，車子過完烘爐，馬上手動關(guān)閉循環(huán)風機、排廢氣風機，節(jié)省電能的同時，讓熱量盡量保留在烘房內(nèi)。生產(chǎn)啟動時，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國家環(huán)保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨立處理廢氣及供熱給烘房的設(shè)備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設(shè)備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達190℃，白白浪費了它的熱量。

一般舊涂裝生產(chǎn)線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃氣鍋爐工藝回水的。某涂裝車間統(tǒng)計分析，80000 Nm3風量的RTO，每小時節(jié)省180立方米天然氣。

4 結(jié)語

本文主要從工藝改進、設(shè)備改良、車間日常運行管理方面，討論了烘爐節(jié)能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續(xù)積極與設(shè)計院、國內(nèi)外設(shè)備及涂料廠家通力合作，開發(fā)和使用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并從工程設(shè)計和建設(shè)源頭開始，深化節(jié)能、環(huán)保措施，在為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會盡社會責任的同時，實現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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[8] 劉國培.對流和紅外輻射烘干設(shè)備[J].非標準機械設(shè)備設(shè)計手冊，2002（5）：1056-1097.endprint