大型工件表面涂裝生產(chǎn)線通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】涂裝生產(chǎn)線是耗能大戶，針對(duì)涂裝設(shè)備通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)通風(fēng)管路，可大大減少能量消耗?，F(xiàn)以一大型箱體工件表面涂裝線為例，介紹了通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路和調(diào)節(jié)控制的關(guān)鍵技術(shù)及其能耗節(jié)省情況。

【關(guān)鍵詞】通風(fēng)系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；節(jié)能降耗

引言

涂裝工藝中，在噴漆、烘干工段會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)溶劑氣體，其主要成分是甲苯、二甲苯、苯等，這些有害物質(zhì)不僅影響操作者的健康，而且有火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)，因此必須有足夠的風(fēng)量來滿足安全通風(fēng)要求，保證這些場(chǎng)所內(nèi)的溶劑濃度低于有機(jī)溶劑氣體的燃燒最低極限值（LFL）的25%。

一、涂漆設(shè)備通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

目前，噴漆室內(nèi)大多采用空調(diào)新鮮風(fēng)送風(fēng)，排放的有機(jī)廢氣風(fēng)量大且濃度低，采用活性炭吸附和脫附后催化燃燒的方式達(dá)標(biāo)排放。烘干室內(nèi)大多采用循環(huán)熱風(fēng)，排放的廢氣風(fēng)量小且濃度高，采用有機(jī)廢氣催化燃燒或有機(jī)廢氣直接燃燒后達(dá)標(biāo)排放。強(qiáng)冷室內(nèi)的排放的大多是風(fēng)量大且溫度較高的空氣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在工程機(jī)械、大型設(shè)備等制造行業(yè)中，涂裝生產(chǎn)線消耗的能源往往占了整個(gè)廠區(qū)能源消耗的60-80%。在滿足各工位所需送排風(fēng)風(fēng)量的要求下，如何優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，盡量減少有機(jī)廢氣的排放量，減少能源消耗，對(duì)降低企業(yè)生產(chǎn)成本，改善自然環(huán)境有著廣泛的意義。

二、大型箱體工件表面涂裝生產(chǎn)線通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

本文針對(duì)工程機(jī)械、大型裝備等零部件的涂裝生產(chǎn)線通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，以某一大型工件表面涂裝生產(chǎn)線為例，介紹其通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。

1、設(shè)計(jì)依據(jù)

（4）有機(jī)廢氣最小排風(fēng)風(fēng)量確定

根據(jù)工件參數(shù)以及所使用的油漆參數(shù)，計(jì)算各工位有機(jī)溶劑的揮發(fā)量，從而確定各工位在安全狀態(tài)下的排風(fēng)風(fēng)量，其參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見下表：

3、通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的涂裝生產(chǎn)線中，各工段大都采用獨(dú)立的送排風(fēng)系統(tǒng)。噴漆、流平室大多采用車間外直接取風(fēng)和車間外排風(fēng)，因此，在黃河以北地區(qū)，冬季送風(fēng)要求加熱到25度左右，需要消耗大量的能源。烘干室加熱一般采用天然氣加熱，利用循環(huán)熱風(fēng)對(duì)工件進(jìn)行烘干，同樣需要大量的熱能。強(qiáng)冷室卻排放出大量的熱風(fēng)。因此，為充分合理利用能源，必須對(duì)其通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，思路如下：

（1）為了減少有機(jī)廢氣的排放量，可以考慮噴漆室內(nèi)排出的空氣部分進(jìn)入循環(huán)使用，同時(shí)確保噴漆室內(nèi)的有機(jī)廢氣濃度低于其爆炸下限的25%；同時(shí)，根據(jù)油漆的施工工藝要求，噴漆室的送風(fēng)溫度要求大于15℃，為節(jié)省能源，噴漆室的冬季取風(fēng)可采用強(qiáng)冷室的排風(fēng)。

（2）流平室的溫度要求控制在20-40℃之間，因此考慮采用一套獨(dú)立的送排風(fēng)循環(huán)加熱系統(tǒng)，其中部分氣體排出室體，保證流平室內(nèi)的有機(jī)廢氣濃度低于其爆炸下限的25%；補(bǔ)充新風(fēng)從強(qiáng)冷室排風(fēng)管取風(fēng)，可減少新風(fēng)的加熱量。

（3）噴漆室、流平室排出的有機(jī)廢氣送入烘干室內(nèi)，作為烘干室的紅外輻射加熱器的冷卻用取風(fēng)，通過加熱器對(duì)有機(jī)氣體的分解凈化功能，減少有機(jī)廢氣的排放量。

底漆部分通風(fēng)系統(tǒng)流程圖如下：

系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制的關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）各循環(huán)送排風(fēng)裝置的風(fēng)機(jī)采用變頻控制，有利于調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)量平衡。

（2）采用比例式電動(dòng)定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，對(duì)關(guān)鍵管路中的風(fēng)量實(shí)行定量控制。

（3）保留噴漆、流平室的循環(huán)送排風(fēng)裝置中的熱水加熱段，作為系統(tǒng)中的輔助加熱系統(tǒng)。

（4）在噴漆室頂部設(shè)一緊急出風(fēng)口，在測(cè)得噴漆或流平室內(nèi)有機(jī)溶劑濃度超標(biāo)時(shí)，對(duì)室內(nèi)的氣體進(jìn)行更換。

通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后能耗比較：

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)前，噴漆室采用車間外直接取風(fēng)和排風(fēng)，以冬季加熱25度計(jì)算，51000立方米的風(fēng)量每小時(shí)需要的加熱量為40萬大卡，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，采用循環(huán)風(fēng)并且由強(qiáng)冷室的排風(fēng)作為補(bǔ)充新風(fēng)，冬季需要的加熱量幾乎為零。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)前，流平室采用循環(huán)加熱，并且補(bǔ)充車間外新風(fēng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，采用強(qiáng)冷室排風(fēng)作為新風(fēng)補(bǔ)充，以補(bǔ)充新風(fēng)比車間外新風(fēng)平均高25度計(jì)算，每小時(shí)節(jié)省的加熱量為1.2萬大卡/小時(shí)。

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)前，烘干室采用車間外新風(fēng)作為加熱器冷卻用新風(fēng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，烘干室采用噴漆和流平室的排風(fēng)作為補(bǔ)充新風(fēng)，以年平均高出15度計(jì)算，每小時(shí)節(jié)省熱量4.9萬大卡/小時(shí)。

（4）優(yōu)化設(shè)計(jì)前，噴漆流平室的有機(jī)廢氣采用吸脫附裝置，且風(fēng)量為52500立方米/小時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，廢氣處理量為10500立方米/小時(shí)，且由烘干室內(nèi)的紅外加熱器進(jìn)行處理。每小時(shí)至少能節(jié)省電能45kW。

（5）將節(jié)省的熱能轉(zhuǎn)化為電能計(jì)算，預(yù)計(jì)至少3個(gè)月噴漆室需要加熱，則涂裝線底面漆兩部分一年能節(jié)省的能源為327萬千瓦時(shí)。以1.5元/千瓦時(shí)單價(jià)計(jì)算，則涂裝生產(chǎn)線一年能節(jié)省運(yùn)行成本至少為490.5萬元。

三、結(jié)束語

由于每個(gè)涂裝項(xiàng)目中的工件復(fù)雜性和工藝要求不同，所選用的加熱方式，通風(fēng)系統(tǒng)和廢氣處理方式都不經(jīng)不同，故我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮每一工位的自身特點(diǎn)，相互結(jié)合，對(duì)生產(chǎn)線整體考慮，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理利用，對(duì)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，減少對(duì)環(huán)境的污染有著重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院主編，油漆車間設(shè)備設(shè)計(jì)[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1985.

作者簡介

卜榮飛（1982-），女（漢族），浙江嵊州人，碩士研究生，機(jī)械電子工程專業(yè)，工程師，主要從事涂裝設(shè)備設(shè)計(jì)工作。