水旋式噴漆室及設(shè)計(jì)方案研究

彭 芬，何 曦，尹 濤，何 淼，葉明強(qiáng)（1.凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆L(zhǎng)沙 410100；2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410100）

水旋式噴漆室及設(shè)計(jì)方案研究

彭 芬1，2，何 曦1，2，尹 濤1，2，何 淼1，2，葉明強(qiáng)1，2
（1.凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆L(zhǎng)沙 410100；2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410100）

簡(jiǎn)要介紹了水旋式噴漆室的結(jié)構(gòu)、工作原理及主要部件，并對(duì)關(guān)鍵部件的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。不同于傳統(tǒng)水旋式漆霧治理方式，該水旋式噴漆室的特點(diǎn)在于使用了具有針對(duì)性的疏水性漆霧改性劑，此改性劑通過(guò)對(duì)車(chē)間所噴油漆產(chǎn)生的漆霧成分進(jìn)行檢測(cè)分析而篩選得到，進(jìn)而極大地提高了漆霧捕捉效率，改善了工人的工作環(huán)境，并保護(hù)了操作工人的身心健康。

水旋；噴漆室；設(shè)計(jì)方案；漆霧治理

1　概述

涂裝行業(yè)作為表面處理行業(yè)的重要組成部分，涉及行業(yè)廣泛，但其產(chǎn)生的漆霧嚴(yán)重影響了周邊環(huán)境以及人體健康，同時(shí)造成油漆的大量浪費(fèi)，此外，漆霧是否能夠得到有效治理還會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)廢氣的治理效率。通過(guò)選用合理的治理方式，對(duì)噴涂產(chǎn)生的漆霧進(jìn)行有效捕捉及回收再利用，具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

目前，常見(jiàn)的漆霧治理方式有干法和濕法兩大類(lèi)。干法漆霧治理是利用濾材的物理攔截方式捕捉漆霧，往往由于漆霧的彈性及黏性會(huì)在干式濾材的網(wǎng)孔間形成嵌擠結(jié)構(gòu)，極大縮減了濾材的壽命，同時(shí)也存在火災(zāi)等重大安全隱患，這在某種程度上限制了干法漆霧治理技術(shù)的應(yīng)用。濕法漆霧治理則是利用水或有機(jī)溶劑等對(duì)漆霧的“相似相溶”原理進(jìn)行捕獲。相比于干法漆霧治理方式，濕法漆霧治理方式具有捕捉效率高、性能穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。其中，極具代表性的是水旋式漆霧治理方式，但現(xiàn)有濕法工藝難以捕捉漆霧中的疏水顆粒，雖然通過(guò)添加漆霧絮凝劑可使漆霧沉降，但絮凝劑的無(wú)針對(duì)性造成了資源的浪費(fèi)。

基于傳統(tǒng)水旋式漆霧治理技術(shù)，該水旋式噴漆房通過(guò)使用具有針對(duì)性的疏水性漆霧改性劑，極大地提高了漆霧的捕捉效率，并減小了運(yùn)行成本。

2　工藝及結(jié)構(gòu)介紹

該水旋式漆霧治理技術(shù)最大的特點(diǎn)是使用具有針對(duì)性的疏水漆霧絮凝劑。通過(guò)對(duì)實(shí)際工況中所噴油漆產(chǎn)生漆霧的成分、粒徑及結(jié)構(gòu)等進(jìn)行檢測(cè)分析，進(jìn)而有針對(duì)性地篩選出疏水漆霧絮凝劑，將其添加到循環(huán)水中，達(dá)到消除漆霧的黏性進(jìn)而將漆霧絮凝成團(tuán)清除打撈的目的。

水旋式噴漆室主要由噴漆室室體、送排風(fēng)系統(tǒng)和漆霧處理系統(tǒng)等組成，其簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

水旋式噴漆室采用上送下排的通風(fēng)方式，送風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)將進(jìn)氣過(guò)濾后經(jīng)均流板送入噴漆室，在送排風(fēng)系統(tǒng)的合理氣流組織作用下，為操作工人提供均勻新鮮空氣，改善勞動(dòng)條件，而噴漆作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的漆霧被吸入水旋器，在水旋器中與含有漆霧改性劑的循環(huán)水碰撞混合，形成漆渣，利用濾袋將其打撈清除，達(dá)到捕捉漆霧、減少環(huán)境污染的目的，適用于中小型工件噴漆作業(yè)的小型噴漆間的漆霧捕捉。

3　主要部件介紹及技術(shù)參數(shù)分析

3.1噴漆室室體

如圖1所示，水旋噴漆室室體上部為送風(fēng)段，中部為噴漆作業(yè)區(qū)，是操作工人的主要工作區(qū)域，下部為水旋漆霧處理段。噴漆室內(nèi)裝有照明裝置，保證噴漆室內(nèi)的照度符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的要求。

圖1　水旋式噴漆室示意圖

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范，噴漆室的室體內(nèi)部尺寸應(yīng)根據(jù)待噴工件的外形尺寸、噴漆作業(yè)方式以及工件輸送方式等確定，工件頂部到室體內(nèi)頂部的距離應(yīng)大于lm，噴漆室內(nèi)壁離工件距離不小于1.5m［1］。

噴漆室室體采用方形或矩形鋼管作為骨架，采用彩鋼復(fù)合保溫板作為面板，企口式插接（圖2），整體拼裝成型，便捷美觀(guān)。

圖2　復(fù)合板企口插接示意圖

3.2送風(fēng)系統(tǒng)

如圖1所示，水旋噴漆室室體上端為送風(fēng)系統(tǒng)，包括靜壓層、過(guò)濾層和均流層。進(jìn)風(fēng)經(jīng)軸流風(fēng)機(jī)送入靜壓層，而后通過(guò)中高效過(guò)濾后經(jīng)均流板均勻送入噴漆室，詳見(jiàn)圖3、圖4。

圖3　送風(fēng)流程圖

圖4　送風(fēng)層示意圖

送風(fēng)段過(guò)濾層采用國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口中高效過(guò)濾棉，采用特種纖維原料制造，具有耐酸、耐堿、耐高溫等特性，其表面特有的黏膜層能盡最大效能阻止氣流中微細(xì)粒子泳移，對(duì)空氣中粒徑不超過(guò)10μm的塵埃消除率高達(dá)98%。

3.3水旋器

噴漆室室體下端為水旋漆霧處理段，主要包括格柵板、水旋器以及循環(huán)水系統(tǒng)等。含漆霧的廢氣經(jīng)地表格柵進(jìn)入水旋器，通過(guò)加有漆霧改性劑的循環(huán)水將漆霧凝集成團(tuán)，形成漆渣，利用濾袋將其打撈清除，詳見(jiàn)圖5、圖6。

圖5　水旋漆霧處理工作流程圖

圖6　水旋漆霧處理系統(tǒng)示意圖

水旋器由安裝調(diào)節(jié)板、動(dòng)力管和沖擊板等組成（見(jiàn)圖7）。水旋管上端沿在水泵的作用下，形成穩(wěn)定的溢流，在重力的作用下沿管壁自然向下流動(dòng)，流速約為1m/s，此時(shí)水旋管內(nèi)含漆霧空氣流速則為15～25m/s。水旋器主要利用液體水和空氣的速度差，使空氣流速高于液體流速而將水旋管內(nèi)柱桶狀的液膜霧化。水霧和漆霧接觸混合，水霧捕捉漆霧中的油漆微粒，而后夾雜著水霧和漆霧的混合流體以高速?zèng)_撞水旋器底部的沖擊板，水霧和漆霧進(jìn)一步接觸混合，把油漆微粒黏附于水中，實(shí)現(xiàn)油漆微粒和空氣的有效分離［2、3］。

圖7 水旋器結(jié)構(gòu)示意圖

動(dòng)力管作為水旋器的關(guān)鍵部位，其入口尺寸可由下式計(jì)算［4］。

式中，

v0— 格柵板處的平面風(fēng)速，取1.2m/s；

X1— 格柵板至動(dòng)力管入口距離，mm；

F1— 動(dòng)力管入口面積，m2；

d1— 動(dòng)力管入口直徑，m。

動(dòng)力管出口尺寸可由下式計(jì)算［5］。

式中，

Q排— 水旋器動(dòng)力管的排風(fēng)量，m3/h；

F2— 動(dòng)力管出口截面積，m2；

d2— 動(dòng)力管出口直徑，m。

3.4 排風(fēng)系統(tǒng)

經(jīng)水旋漆霧捕捉后的排氣，經(jīng)排風(fēng)機(jī)由排風(fēng)管送至廢氣治理裝置進(jìn)行后續(xù)廢氣治理（見(jiàn)圖8）。

圖8 排風(fēng)流程圖

噴漆室內(nèi)截面流速的大小嚴(yán)重影響著噴涂作業(yè)的質(zhì)量以及漆霧的治理效果，噴漆室內(nèi)截面流速過(guò)大時(shí)，雖然漆霧捕捉效果好，但會(huì)造成油漆的浪費(fèi)，而流速過(guò)小時(shí)，雖然增加了油漆的涂覆量，但漆霧捕捉效果較差。根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，并參考工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，噴漆房室內(nèi)空載風(fēng)速一般取0.3～0.5m/s。根據(jù)噴涂室內(nèi)截面風(fēng)速，可由下式計(jì)算排風(fēng)量。

式中，

Q排— 排風(fēng)量，m3/h；

A— 噴漆間截面積，為噴漆間長(zhǎng)度a和寬度b的乘積，m2；

v— 噴漆間的截面風(fēng)速，m/s。

為保持噴漆間內(nèi)微正壓的狀態(tài)，送風(fēng)量略大于排風(fēng)量，一般排風(fēng)量為送風(fēng)量的95%～98%［6］。

3.5 水循環(huán)系統(tǒng)

水循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)水、漆霧改性劑、管道和水泵等組成，噴漆室底部作為循環(huán)水池。添加了漆霧改性劑的循環(huán)水由水泵抽至水旋器上端沿，在水旋動(dòng)力管的壁面形成穩(wěn)定的溢流，溢流的循環(huán)水最終流至底部循環(huán)水池。循環(huán)水泵前設(shè)置二級(jí)過(guò)濾，以避免堵塞。

總循環(huán)水量為可由下式計(jì)算［6］。

式中：

GW— 噴漆室總循環(huán)水量，kg/h；

Q — 水旋器動(dòng)力管風(fēng)量，m3/h；

γ — 含漆霧空氣的容重，kg/m3，一般取γ=1.2；

e — 水空比，一般取e =1.4～1.6。

循環(huán)水池有效容積為循環(huán)水泵每小時(shí)流量的1/6～1/4［7］。

為了保證水旋器達(dá)到最佳的分離效果，需保持水旋噴漆室底部循環(huán)水池的水位以高過(guò)水旋器沖擊板10～15mm為宜，同時(shí)控制溢流板上水位略高于水旋器端口1～2mm為宜［8］。

4　總結(jié)

涂裝行業(yè)油漆的大量使用，往往會(huì)產(chǎn)生大量的漆霧，嚴(yán)重影響了噴涂的作業(yè)環(huán)境以及操作工人的身心健康，同時(shí)也對(duì)后續(xù)廢氣的治理效率有舉足輕重的影響，因此，漆霧的治理顯得尤為重要。通過(guò)對(duì)水旋式噴漆室結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)要介紹，為濕式漆霧治理提供了參考。該水旋式噴漆室通過(guò)具有針對(duì)性的疏水漆霧改性劑的使用，提高了漆霧捕捉的效率，不僅保護(hù)了環(huán)境，又保護(hù)了操作工人的健康，具有巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

［1］ JBT10413-2005．噴漆間［S］．

［2］ 賈麗麗，李萬(wàn)輕．梳流壓力式水旋噴漆室簡(jiǎn)介［J］．現(xiàn)代涂料與涂裝，2004（5）：38-40．

［3］ 朱向平．對(duì)水旋噴漆室除漆霧裝置的改進(jìn)［J］．電鍍與精飾，2015，37（4）: 24-27．

［4］ 寧慧霞．水旋式噴漆室的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］．材料保護(hù)，2002，35（12）：47-49．

［5］ 吳英年．水旋式噴漆室的設(shè)計(jì)［J］．材料保護(hù)，1990，23（8）：10．

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

［7］ 姜寶山，鄂俊強(qiáng)．組合式噴漆室［J］．涂料技術(shù)與文摘，2011（7）：23-25．

［8］ 王薏．水旋噴漆室的結(jié)構(gòu)與工況分析［J］．陜西汽車(chē)，2001（4）：17-19．

Study on Novel Water-whirling Spraying Chamber and Design Scheme

PENG Fen1，2， HE Xi1，2， YIN Tao1，2， HE Miao1，2， YE Ming-qiang1，2
（1.Kaitian Environmental Technology Co.， Ltd， Changsha 410100；2.Hunan Key Laboratory of Industrial Production Environmental Technology， Changsha 410100， China）

This paper briefly introduces the structures， working principles and main parts of the water-whirling spraying chamber， and analyzes the technical parameters of key components.

water-whirling， spraying chamber， design scheme

X701

A

1006-5377（2016）07-0034-04