淺談噴房干式文丘里設計

吳永健，黃國光，鄒濤，胡成杰

淺談噴房干式文丘里設計

吳永健，黃國光，鄒濤，胡成杰

（上海蔚來汽車有限公司，上海 200000）

闡述了濕式文丘里和紙箱干式文丘里的應用狀態(tài)，并著重介紹紙箱干式文丘里系統(tǒng)在蔚來汽車南京先進制造基地的實際應用。

干式文丘里；環(huán)保；靈活運用

引言

在車身噴涂方面，即使通過機器人靜電噴涂極大的提高了上漆率，但也未能超過80%，因此如何去除噴涂過程中產(chǎn)生的漆霧，一直是涂裝設備行業(yè)重點研究的課題。

目前主流的去除漆霧設備系統(tǒng)有濕式文丘里和干式文丘里。濕式文丘里通過沉降風將過噴的油漆下壓至噴房底部帶有藥劑的水幕中進行吸附混合，將漆霧從空氣中剝離；干式文丘里通過特殊介質(zhì)如特殊靜電藥液、石灰石、紙箱等將漆霧從空氣中剝離。

本文會著重分析對比濕式文丘里和紙箱干式文丘里的應用狀態(tài)，以及介紹上海蔚來汽車有限公司在南京棲霞區(qū)建設的先進制造基地涂裝車間的應用。

1 紙箱干式文丘里

1.1 紙箱干式文丘里工作原理

紙箱干式文丘里將漆霧通過沉降風壓入迷宮式的紙箱系統(tǒng)，紙箱內(nèi)部通過復雜的路徑結(jié)構(gòu)排列組合及對離心力的運用，使紙箱干式文丘里具備極強的吸附剝離漆霧的能效，再通過安全過濾袋，系統(tǒng)最高可吸附98%的漆霧。

紙箱文丘里中的紙箱過濾器一般是安放在獨立的過濾模組中，正常生產(chǎn)時，可以通過預組裝的過濾單元模塊進行不停產(chǎn)快速更換，對造作人員無特殊技能要求。

安全過濾袋安裝在紙箱過濾模組后端，吸附處理未能被紙箱過濾器捕捉的漆霧。安全過濾袋可以使用袋式的或者布棉式的。如果安全過濾袋使用袋式，則需要按壓差設定停機更換；如果安全過濾袋使用布棉式，則可以在設備運行時，自動更換。

1.2 紙箱干式文丘里特點

（1）經(jīng)濟性；

（2）從濕式文丘里變?yōu)楦墒轿那鹄锖?，通過采用循環(huán)空氣作業(yè)可以成倍的降低涂裝成本；

（3）分離過剩油漆無需其他介質(zhì)；

（4）無需進行污水處理；

（5）不需要使用化學藥品；

（6）降低設備維護成本；

（7）紙箱可拆分折疊，降低運輸和倉儲成本；

（8）效率性；

（9）吸附能力：按涂料的圖層材料可達到100kg/㎡以及更高；

（10）分離率：當前正常分離率可達97%。

（11）可持續(xù)性

干漆的處理成本低（例如采用焚燒爐），無需化學品。

（12）人機工程原理

可將噴漆區(qū)域的噪音水平降低15~20分貝；

無濕式除漆造成的異味。

（13）靈活性

現(xiàn)有系統(tǒng)改裝簡單方便；

可用于所有涂層材質(zhì)；

設備可進行擴展。

1.3 紙箱干式文丘里結(jié)構(gòu)圖（垂直&水平）

1.4 紙箱飽和及非飽和狀態(tài)對比

紙箱在使用一段時間后，正面會結(jié)有一團油漆，但并不代表此紙箱吸附狀態(tài)已經(jīng)達到飽和，因為大部分漆霧會堆結(jié)在紙箱前三分之一處，而紙箱縱深仍然會起到分離和吸附作用。

特別是色漆段的紙箱過濾器單元部分，水性色漆中的色漿、樹脂等物質(zhì)會較明顯的堆積在紙箱過濾器表面，會導致色漆段的紙箱過濾器看起來堵塞嚴重，但紙箱過濾器實際還具有吸附功能，可以正常工作；在清漆段的紙箱過濾器單元則看起來比較干凈，但因為2K溶劑清漆的在溶劑揮發(fā)后形成粘性更強的樹脂膜，對紙箱過濾器的堵塞更為嚴重，但是目視沒有色漆堆積明顯。

常規(guī)做法是在設備開啟狀態(tài)下，可以觀察紙箱過濾器模組壓差表是否超壓（具體數(shù)值按設計要求計算），對與單元模塊中過度積漆的，可以將一張紙放在入口開孔處，如果正常工作，紙張會被吸附在紙箱表面。如果紙箱已經(jīng)飽和，則紙片不會被吸附。

圖2 分布不均紙箱單元

1.5 紙箱文丘里設備布置方式及結(jié)構(gòu)

紙箱過濾模塊立式布置方式：紙箱過濾單元采用垂直分布，循環(huán)風經(jīng)兩側(cè)過濾后回到循環(huán)風空調(diào)進行溫濕度調(diào)整，采用立式結(jié)構(gòu)分布有利于模塊的更換，噴漆室下端的結(jié)構(gòu)寬帶與高度得到有效控制，便于生產(chǎn)線設備布置。

圖3 垂直分布方式

紙箱過濾模塊水平布置方式：紙箱過濾單元采用水平布置，在噴房格柵底部設置框架固定紙箱過濾器，循環(huán)風從底部風道返回循環(huán)風空調(diào)進行溫濕度調(diào)節(jié)，水平布置的過濾單元對漆霧的過濾更加均勻和徹底，局部紙箱可以得到充分利用，但會帶來局部紙箱過濾器更換頻繁，而且必須停產(chǎn)維護和更換。

圖4 水平分布方式

綜合上述兩種紙箱文丘里設備布置方式的優(yōu)缺點，立式布置方式模塊化結(jié)構(gòu)構(gòu)成，將過濾紙箱和安全過濾袋集成在過濾模塊單元或者小車中，方便不停產(chǎn)時及時根據(jù)現(xiàn)場設備狀態(tài)和需求進行維護和更換。目前量產(chǎn)汽車車身涂裝線漆霧分離系統(tǒng)多采用立式布置方式。

在立式紙箱過濾器系統(tǒng)中，為保證系統(tǒng)的漆霧分離效果，系統(tǒng)設有壓差自動檢測功能，根據(jù)工況確認需要更換的過濾單元，操作人員可通過關(guān)閉單元風閥-分離過濾單元-更換過濾單元-開啟單元風閥，完成一次過濾模組單元的更換工作。

1.6 紙箱文丘里系統(tǒng)維護注意事項

紙箱文丘里系統(tǒng)在日常維護中，需要注意以下問題：

（1）檢查紙箱過濾器完好，沒有破損

（2）紙箱過濾器單元中紙箱的安裝需要注意紙箱過濾器與過濾單元框架間隙問題，這樣的間隙相當于含漆霧的空氣直接穿過文丘里系統(tǒng)，紙箱文丘里捕捉效率嚴重降低，且會污染后端的安全過濾袋和循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)。

（3）在更換過濾器模組時，需要準確和迅速，保證噴房的風平衡和沉降風速符合工藝要求。

（4）需要對壓差計采樣口進行保護，安裝保護海綿，且定期更換，同時定期檢查壓差計是否可以正常工作。

（5）安全過濾袋的更換和檢測必須定期完成，此道功能段是保護循環(huán)風空調(diào)系統(tǒng)的最后一個保障。

（6）注意機器人清洗系統(tǒng)泄漏對紙箱過濾單元污染的問題。

1.7 紙箱文丘里應用案例

蔚來汽車在南京棲霞區(qū)建有一個3JPH的涂裝車間，主要用于新車型試制、工藝驗證，并可承接部分生產(chǎn)任務。蔚來汽車南京涂裝車間噴房室體由人工擦凈段、氣封、中涂/色漆機器人段、流平段、清漆機器人段、流平段和封閉段組成，噴房各功能段緊湊緊密，噴房空氣循環(huán)率高達87.7%，從空間結(jié)構(gòu)，設備維護，能源消耗等方面入手考慮進行設備設計，最后選擇簡單高效的漆霧捕捉系統(tǒng)，紙箱文丘里系統(tǒng)。

在中涂/色漆噴房和清漆噴房下方紙箱文丘里設備長8m寬：5.5m高5m，紙箱采用立式方式分布，由6個單獨的紙箱過濾單元組成，每個過濾單元中可安裝4×3=12個紙箱過濾器，紙箱過濾器后端再安裝2×3=6個F5中效袋式過濾器。每個過濾單元均有兩個壓差計單獨檢測紙箱過濾器和袋式過濾器壓差。

雖然紙箱材料為防火能力滿足DIN4102，但是防水能力較弱，所以在噴房設計時，在紙箱過濾器單元上方設有接液盤，在紙箱過濾器單元室體中，設有排水口，防止因漏溶劑等原因?qū)埾湮那鹄锵到y(tǒng)遭受不必要的損壞，有效提高設備的安全性。

1.8 環(huán)保處理

濕式文丘里系統(tǒng)運行所產(chǎn)生的廢棄物主要是含水的漆渣、生產(chǎn)廢水，紙箱干式文丘里系統(tǒng)的廢棄物，相比較濕式文丘里的而言，更為能量更為集中，體積更小，所以在處理和運輸過程中，建議參照GB14444的要求在臨時存儲和運輸期間全程都要使用帶蓋的容器存放，存儲和運輸過程中也要注意靜電危險。

紙箱干式文丘里系統(tǒng)產(chǎn)生的漆霧過濾紙箱、濾袋，因漆渣占有量可達到80%以上，屬于高熱值的可燃物，這樣的紙箱和濾袋和作為垃圾焚燒發(fā)電甚至是替用燃料，剩余物可以作為建筑材料原材料再循環(huán)利用。

2 結(jié)論

節(jié)能環(huán)保一直是涂裝設備行業(yè)追求的一個重要目標，從紙箱干式文丘里設備投入、設備維護、廢棄物處理等方面不難看出，均符合這一理念。正因為這樣，國內(nèi)外涂裝設備集成商也在積極研發(fā)和推廣此類產(chǎn)品，逐步替代濕式文丘里系統(tǒng)和其他干式文丘里系統(tǒng)。也希望，有更節(jié)能環(huán)保的涂裝設備被研發(fā)和推廣。

Carton dry venturi application

Wu Yongjian, Huang Guoguang, Zou Tao, Hu Chengjie

( Shanghai Weilai Automobile co. LTD, Shanghai 200000 )

The application status of wet venturi and carton dry venturi is expounded, and the practical application of the dry venturi system of carton in Nanjing Advanced Manufacturing Base of NIO is emphasized.

dry venturi; environmental protection; flexible use

U466

A

1671-7988(2019)14-109-03

U466

A

1671-7988(2019)14-109-03

吳永健，就職于上海蔚來汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.035