噴烘一體室與噴漆室、烘干室分開設(shè)置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性比較

孟洪軍，胡清寒，邢宏楠，王 飛

（中國北車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130062）

0 引言

噴漆室和烘干室是現(xiàn)代車輛制造業(yè)中車輛涂裝生產(chǎn)大量使用的重要設(shè)備。兩者對保證涂裝質(zhì)量、提高涂裝生產(chǎn)效率、減輕涂裝對環(huán)境的影響方面起著十分重要的作用。從功能上看，噴漆室和烘干室是兩種完全不同的設(shè)備，但由于兩者在設(shè)備構(gòu)成方面有諸多相近之處，而使用這兩種設(shè)備的工序是緊密相連的，因此有時(shí)會(huì)把兩種功能要求合在一起建成噴烘一體室（通常也稱作噴烤漆房）。

在涂裝車間的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，是采用噴漆室和烘干室分開建設(shè)的方案還是把噴烘兩種功能合并在一起只建一種噴烘一體室，不能簡單地進(jìn)行取舍，有必要結(jié)合規(guī)劃的生產(chǎn)綱領(lǐng)對這三種設(shè)備的技術(shù)性能、建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行全面比較，選擇性價(jià)比較高的方案。

在我公司高速動(dòng)車組制造中心涂裝車間規(guī)劃建設(shè)中相關(guān)人員提出過擬采用建噴烘一體室的方案（以下簡稱方案二），理由是為我們提供三型動(dòng)車技術(shù)支持的西門子公司采用的是這種方案；但是，我們通過結(jié)合動(dòng)車組規(guī)劃的生產(chǎn)綱領(lǐng)對兩種設(shè)置方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性進(jìn)行較深入全面的比較，發(fā)現(xiàn)采用噴漆室和烘干室分開設(shè)置的方案（以下簡稱方案一）經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性方面均優(yōu)于噴漆烘干建成一體室的方案，因此我們采用了方案一，取得了較好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1 設(shè)備的構(gòu)成比較

噴漆室用于噴漆施工操作過程中，用途是收集治理飛散的漆霧，為提高涂層質(zhì)量提供一良好的環(huán)境，同時(shí)減輕噴漆時(shí)產(chǎn)生的漆霧對環(huán)境造成的影響，也有利于操作者的身體健康。烘干室則是用于噴涂施工完成后對涂膜進(jìn)行加速干燥處理，有利于縮短生產(chǎn)周期，避免環(huán)境溫度變化對涂膜干燥的不良影響，有利于提高涂層的質(zhì)量，也有利于對揮發(fā)出的溶劑進(jìn)行處理，防止其對環(huán)境的污染?？梢妵娖崾液秃娓墒业墓δ苁峭耆煌模羌瓤煞珠_來建造，也可按一體式建設(shè)?？蓪?shí)現(xiàn)噴漆和烘干兩種功能的涂裝作業(yè)室稱作噴烘一體室或噴烤漆室，也就是說一臺(tái)設(shè)備具有兩種不同功能，只是在需使用其不同功能時(shí)選擇不同的工作參數(shù)。軌道車輛行業(yè)的噴漆室和烘干室設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)分別見表1 和表2。

表1 噴漆室主要技術(shù)參數(shù)

表2 烘干室主要技術(shù)參數(shù)

由上兩表可以看出：兩種設(shè)備均由封閉室體、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道等構(gòu)成，均可提供溫度可調(diào)的風(fēng)量，把兩種功能合并在一臺(tái)設(shè)備上是可以實(shí)現(xiàn)的；但是兩種功能需要的設(shè)備工作參數(shù)有明顯差別，如室體大小 、風(fēng)量、加熱溫度等，因此為了使一種設(shè)備具備兩種功能，我們必須按兩種設(shè)備的較大參數(shù)來配備新設(shè)備。噴烘一體室的主要技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 噴烘一體室主要技術(shù)參數(shù)

從三種設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)備構(gòu)成不難發(fā)現(xiàn)，按方案一把兩種功能分開分別配置設(shè)備，設(shè)備構(gòu)成更簡單合理，而按方案二一種設(shè)備需同時(shí)具備兩種功能，設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜，占用空間較大，能源需求大。

2 設(shè)備技術(shù)性能比較

2.1 操作使用性能

按車輛涂裝工藝，先進(jìn)行噴涂施工后進(jìn)行烘干干燥（實(shí)際上目前車輛使用的油漆均為自干漆，可以在室溫下干燥，只有因生產(chǎn)進(jìn)度需要加速干燥時(shí)才必需在烘干室進(jìn)行強(qiáng)制加熱干燥）。兩種配置方案對操作使用方面帶來了一些不同，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

方案二最大的優(yōu)點(diǎn)是，噴漆烘干在同一臺(tái)位上，也就是說噴完漆后不需要象方案一那樣車輛需通過專用牽車臺(tái)把車輛從噴漆室運(yùn)送到烘干室，減少了牽車臺(tái)的使用頻率，節(jié)省了車輛轉(zhuǎn)移的時(shí)間。

按方案一，噴漆室只進(jìn)行噴漆工作，這樣對于批量生產(chǎn)來說，不同車輛同一工序的油漆噴涂作業(yè)可以連續(xù)在同一噴漆室進(jìn)行，中間不需清洗噴涂設(shè)備；而對于噴烘一體室，噴完后必需進(jìn)行烘干，這樣下一輛車的噴漆需等前一輛干燥后（約需3小時(shí)）方可進(jìn)行，這樣由于兩次噴涂間隔較長需對噴涂設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)清洗，而且在烘干時(shí)噴涂設(shè)備需要移出室外，費(fèi)工費(fèi)料。

一般噴烘一體室烘干時(shí)90%的風(fēng)量是內(nèi)循環(huán)的，熱風(fēng)會(huì)從地溝內(nèi)把部分漆渣帶來均層過濾棉上及循環(huán)風(fēng)道中，這樣就需要增加靜壓室內(nèi)均風(fēng)層過濾棉的更換風(fēng)道的清理頻次，增大維護(hù)工作量。

噴烘一體室需要頻繁在噴漆-烘干工作狀態(tài)間切換，室內(nèi)溫度也在從室溫到60℃左右的高溫間變換，這會(huì)加速室內(nèi)非金屬材料的老化，對設(shè)備的潤滑維護(hù)要求也更高，整個(gè)設(shè)備的使用壽命都會(huì)受到不良影響。

噴烘一體室需要經(jīng)常在兩種功能間進(jìn)行切換，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，容易出現(xiàn)設(shè)備故障，操作維護(hù)工作量都要比方案一大。

綜上所述，方案二可減少牽車量，這是其最重要的優(yōu)點(diǎn)，對于場地條件受限、噴烘分開不便調(diào)車的情況下是很有利的，但是在操作維護(hù)的其他方面，方案一更具優(yōu)勢。

2.2 對涂裝質(zhì)量的影響比較

從技術(shù)上說，只要操作維護(hù)得當(dāng)，兩種方案都能滿足車輛涂裝對施工和干燥條件的要求，如噴漆所需的溫度、良好通風(fēng)，干燥所需的溫度條件等。但是由于兩種方案設(shè)備配置的差異及使用維護(hù)要求的不同，它們對涂裝質(zhì)量會(huì)帶來不同的影響。

對于方案二，一般認(rèn)為由于噴漆烘干在同一室體內(nèi)進(jìn)行，噴漆后不需經(jīng)過室外運(yùn)轉(zhuǎn)可直接進(jìn)行干燥，這樣避免了因室外場地潔凈度差而導(dǎo)致涂層表面會(huì)落上灰塵而帶來涂層表面臟的質(zhì)量問題。這一條也是方案二支持者的重要論據(jù)。實(shí)際上，這與使用油漆的干燥性能有關(guān)。對于二十年前普遍使用的表干時(shí)間很長的酸酸類油漆和烤漆來說，這一點(diǎn)無疑是正確的，而現(xiàn)在車輛行業(yè)普通采用的是雙組份聚氨酯漆，這種漆表干時(shí)間很短，一般不超過30分鐘，這時(shí)只要把噴完漆的車輛的噴漆室內(nèi)放置30分鐘左右（這也是正常噴漆烘干前所需的流平時(shí)間，故不會(huì)給操作施工增加額外的負(fù)擔(dān)）使其涂層達(dá)到不沾塵干再送往烘干室，就不會(huì)出現(xiàn)表面粘灰的問題。

由于噴烘一體室的送、排風(fēng)方式及風(fēng)循環(huán)方式，室內(nèi)空氣中及地面的潔凈度不如分開設(shè)置的易于保證，原因主要有以下二點(diǎn)：一是加熱使噴漆室內(nèi)會(huì)產(chǎn)生更多的灰塵；二是烘干時(shí)風(fēng)循環(huán)會(huì)把地下風(fēng)室中的漆渣攪起來帶到靜壓室，部分細(xì)小的會(huì)穿過均風(fēng)層隨氣流在室內(nèi)空間飄散。從這一點(diǎn)來看，噴烘一體室會(huì)增大涂層表面的落灰的可能性，而這種可能性是設(shè)備本身造成的，不容易通過其他操作來消除。

噴烘一體室對大型車體表面的涂層干燥存在不均勻的問題，即可能車體較高部位表面干得快，而較低部位表面干燥慢。我們知道，熱氣本身是往上升的，對于烘干室來說上部空間的溫度容易偏高。為了克服這一問題，在獨(dú)立設(shè)置的烘干室中我們通過合理的風(fēng)道設(shè)計(jì)使熱風(fēng)從室體側(cè)下部送入、頂部排出，這樣室內(nèi)溫度可基本達(dá)到均衡；而對于噴烘一體室來說，它的風(fēng)道設(shè)計(jì)首先需滿足噴漆時(shí)上送風(fēng)下排風(fēng)的需要，烘干時(shí)也只能按這一方式而不可能再重新設(shè)置一套風(fēng)道系統(tǒng)，這樣它就無法克服上部溫度會(huì)較高的問題。

由上述分析可以看出，對于目前車輛普遍采用的表干時(shí)間很短的自干型漆來說，方案一實(shí)際更易于保證涂層的外觀質(zhì)量及干燥質(zhì)量。

2.3 設(shè)備的安全性比較

設(shè)備的安全性是涂裝車間規(guī)劃必須考慮的一個(gè)重要問題。噴烘一體室的安全性不如噴漆室和烘干室分開設(shè)置是顯而易見的，理由簡述如下：①對于噴烘一體室，噴漆時(shí)會(huì)生產(chǎn)大量漆渣，而烘干會(huì)使這些漆渣更易燃；②對于噴烘一體室，漆渣會(huì)被循環(huán)加熱的氣流帶到噴漆室的靜壓室中在均風(fēng)過濾棉上沉積，不易得到及時(shí)清理而可能造成火災(zāi)隱患；③一般為了防火安全，噴漆室需配備溫度和濃度報(bào)警器，而對于烘干室溫度報(bào)警器顯然不適用。

3 經(jīng)濟(jì)性比較

目前軌道車輛涂裝行業(yè)噴烘一體室的應(yīng)用非常普遍，估計(jì)占到70%以上。下面將結(jié)合我公司高速動(dòng)車組制造基地涂裝車間的規(guī)劃建設(shè)情況，對兩種方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行全面量化比較。

3.1 設(shè)備的投資費(fèi)用

根據(jù)現(xiàn)行車輛涂裝工藝，按方案一配置一般是一個(gè)噴漆室配一臺(tái)烘干室，其工作效率與方案二的兩臺(tái)噴烤漆室相當(dāng)。根據(jù)現(xiàn)市場行情，噴漆室價(jià)格在150～200萬元（根據(jù)配置水平不同價(jià)格有一定差別，下同），烘干室價(jià)格為70～110萬元，噴烤漆室價(jià)格為180～220萬元， 顯然兩臺(tái)噴烤漆室的費(fèi)用高于一臺(tái)噴漆室和一臺(tái)烘干室之和。按照我公司高速動(dòng)車組生產(chǎn)綱領(lǐng)及高速動(dòng)車組車體涂裝工藝，按方案一配置噴漆室和烘干室設(shè)備投資總費(fèi)用約為2900萬元人民幣，而按方案二配置噴烘一體室設(shè)備投資總費(fèi)用約為4000萬元，方案一比方案二節(jié)省投資約28%。

3.2 廠房投資費(fèi)用

由于噴烤一體室面積與噴漆室相當(dāng)，而大于烘干室面積，顯然方案二需要的廠房面積要比方案一大，相應(yīng)地廠房投資費(fèi)用也會(huì)增大。按我公司建設(shè)需求方案一比方案二的廠房投資少約20%。

3.3 設(shè)備配套費(fèi)用

（1）動(dòng)能配套設(shè)施費(fèi)用。由于噴烤漆室的額定電功率和加熱能源（能源種類不同地區(qū)可能不同，這里以我公司采用的蒸汽為例）都必須按取噴漆室和烘干室中較高的數(shù)，因此方案二設(shè)備需配套的能源數(shù)量肯定要比方案一高，相應(yīng)地其動(dòng)能設(shè)施配套費(fèi)也較高。

（2）自動(dòng)滅火系統(tǒng)的配套費(fèi)用。按二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng)設(shè)備配備的國家規(guī)范，每套二氧化碳鋼瓶可用于最多五個(gè)防護(hù)區(qū)，烘干室不屬需二氧化碳防護(hù)的區(qū)域，而噴烘一體室需按噴漆室作為防護(hù)區(qū)，故方案二的自動(dòng)滅火系統(tǒng)配置費(fèi)用要比方案一高是顯而易見的。

（3）配套噴涂機(jī)具費(fèi)用。按方案一只需在噴漆室配備噴漆機(jī)具，而按方案二每個(gè)噴烤漆室均需配備噴涂機(jī)具，顯然方案二的費(fèi)用比方案一高。

3.4 設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用比較

設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用涉及的內(nèi)容較多，主要有設(shè)備維護(hù)維修費(fèi)、設(shè)備日常清理工時(shí)費(fèi)、輔材更換費(fèi)及運(yùn)行能耗費(fèi)等。全面具體比較費(fèi)用較為麻煩，但從本文前面所述不難得出方案一的前三項(xiàng)費(fèi)用肯定比方案二低的結(jié)論。下面僅對設(shè)備運(yùn)行的能耗費(fèi)用作一些具體比較說明。

三種設(shè)備的能源種類包括電和蒸汽（其他地區(qū)可能用天然氣、柴油等能源）。噴漆室和用作噴漆時(shí)的噴烤漆室的能耗量基本上是相同的，但烘干室和噴烤漆室用于烘干時(shí)兩者的能耗有顯著差別，這是由設(shè)備本身的原因造成的：①噴烤漆室的內(nèi)部容積是單獨(dú)的烘干室的三倍左右，這樣每次升溫加熱所需的能耗會(huì)成倍增加；②噴烤漆室的表面積比烘干室大約一倍，這會(huì)增大其熱量損失；③噴烤漆室每次用作烘干室時(shí)都需從室溫開始升溫，而烘干室因始終只用于烘干，可連續(xù)用于烘干不同車輛涂層，這樣每天只有一輛車需從室溫開始加熱。

4 結(jié)束語

從以上比較來看，筆者認(rèn)為，只有在以下幾種情況下才能考慮采用噴烘一體室：一是生產(chǎn)規(guī)模很小，只需一臺(tái)噴烘一體室即可滿足車輛噴漆和烘干的需要；二是油漆表面干燥時(shí)間很長，或者是烤漆，而表面涂層的質(zhì)量要求很高，且無法把噴漆室和烘干室完全連體建設(shè)；三是受場地條件限制，車輛在不同工序臺(tái)位間轉(zhuǎn)移很困難；四是與汽車行業(yè)相比，國內(nèi)軌道車輛行業(yè)的涂裝技術(shù)發(fā)展才剛剛起步，采用噴漆室和烘干室技術(shù)時(shí)間還不長，大家對兩種配置的認(rèn)識還不夠深入全面，應(yīng)用時(shí)存在較大的盲目性。