新型紙盒式干式噴漆室在客車涂裝中的應(yīng)用探究

嚴(yán)遇春, 方 軍

(南京金龍客車制造有限公司，南京 211200)

客車涂裝是客車制造過程中產(chǎn)生“三廢”最多的環(huán)節(jié)，其中，噴漆又是產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣最多的工序。噴漆室作為涂裝線最重要的一環(huán)，其結(jié)構(gòu)和性能一直在發(fā)展進(jìn)化，目前類型很多。傳統(tǒng)的觀念中，干式噴漆室因過濾器更換頻繁、作業(yè)場(chǎng)所污染，僅適用于小批量和單位時(shí)間噴漆量比較小的作業(yè)。但近年來，隨著干式漆霧捕集技術(shù)進(jìn)步，國內(nèi)外涂裝界已形成濕式噴漆室轉(zhuǎn)化為干式噴漆室的趨向[1]。根據(jù)客車生產(chǎn)特點(diǎn)，把新型的干式紙盒漆霧分離系統(tǒng)融入干式噴漆室的結(jié)構(gòu)中，使干式噴漆室在大客車整車涂裝項(xiàng)目中有更好的適用性。

1 大客車涂裝噴漆室

1.1 濕式噴漆室

顧名思義，其分離漆霧的過程中使用了水這種濕介質(zhì)。其基本原理是讓攜帶有漆霧的空氣和水充分混合，空氣中的漆霧被水帶走，實(shí)現(xiàn)空氣和漆霧的分離。水中漆霧的處理方式是利用化學(xué)藥劑把水中的漆霧絮凝出來，水循環(huán)利用。按照分離漆霧過程中的水洗形式，濕式噴漆室主要分為文丘里噴漆室、水旋式噴漆室、水簾柜噴漆室三種類型。

1.2 干式噴漆室

顧名思義，其分離漆霧的過程中不使用濕介質(zhì)，純干式地分離漆霧。干式噴漆室按照分離漆霧的形式可以分為漆霧氈式干式噴漆室、風(fēng)琴紙式干式噴漆室、漆霧捕集箱式干式噴漆室、石灰式干式噴漆室、靜電式干式噴漆室等類型。

1.3 大客車涂裝噴漆室

大客車涂裝車間原來采用的漆霧氈式干式噴漆室，因漆霧氈易堵塞導(dǎo)致更換頻繁、作業(yè)場(chǎng)所污染等缺點(diǎn)，僅適用于噴涂車架、保險(xiǎn)杠等零部件以及單位時(shí)間噴漆量較小的作業(yè)。

整車涂裝多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的濕式水旋噴漆室，漆霧捕集效率較高，但為了除漆霧需要耗水、耗化學(xué)藥品(漆霧凝聚劑)，使廢棄物增加近10倍，且成為危險(xiǎn)廢棄物，后期處理費(fèi)用高。這些不符合當(dāng)今的環(huán)保清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的要求。

結(jié)合客車生產(chǎn)不均衡、每日的工作量不大的特點(diǎn)，把新型的紙盒漆霧捕集系統(tǒng)融入干式噴漆室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使干式噴漆室在客車整車涂裝項(xiàng)目中有更好的適用性。

2 大客車新型干式噴漆室

2.1 結(jié)構(gòu)布置

大客車新型干式噴漆室的結(jié)構(gòu)布置如圖1所示，在噴漆室格柵平面下方布置漆霧捕集系統(tǒng)，包含多個(gè)捕集紙盒、紙盒安裝框架以及在下面的排風(fēng)管道前端垂直布置多個(gè)二級(jí)過濾袋。整個(gè)漆霧捕集系統(tǒng)的任務(wù)是除去噴漆過程中產(chǎn)生的過噴油漆：噴漆過程帶有部分漆霧顆粒的廢氣被吸入到多個(gè)紙盒中，漆霧顆粒在紙盒中進(jìn)行分離，被捕集在各紙盒的內(nèi)部，下面的二級(jí)過濾袋可進(jìn)一步捕捉廢氣中的較小漆霧顆粒，凈化后的空氣導(dǎo)入排風(fēng)管通道。二級(jí)過濾包括過濾袋及其安裝框架、風(fēng)閥等部件。

圖1 新型干式噴漆室的結(jié)構(gòu)布置示意圖

目前，該種干式噴漆室的漆霧捕集系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)主要有以下兩種：

1) 在噴漆室格柵下方水平布置迷宮式硬紙板紙盒+二級(jí)過濾袋，如圖1的下部所示。迷宮式硬紙板紙盒成本相對(duì)較低，漆霧顆粒在迷宮式硬紙板紙盒內(nèi)經(jīng)過錯(cuò)綜復(fù)雜的氣流通道，利用離心力使大顆粒漆霧被多重復(fù)雜的紙板通道表面吸附，但這類紙盒無法捕集較小顆粒漆霧，因此后面需增設(shè)二級(jí)過濾袋，進(jìn)一步捕捉廢氣中的小漆霧顆粒。

2) 在噴漆室格柵下方兩側(cè)排風(fēng)口垂直布置漆霧捕集棉紙盒，如圖2所示。漆霧捕集棉紙盒的通風(fēng)效果、容漆量、過濾精度均好于迷宮式硬紙板紙盒，因此后面不需要再增置二級(jí)過濾袋。

圖2 漆霧捕集棉紙盒布置結(jié)構(gòu)

2.2 漆霧捕集紙盒類型

漆霧捕集紙盒采用可回收環(huán)保紙制成，有多種形式，包含V型漆霧過濾紙、多層網(wǎng)格紙、迷宮紙盒(如圖3所示)等，通過離心除塵原理捕集漆霧[2]。但這類紙盒無法捕集較小顆粒漆霧，因此后面需增設(shè)二級(jí)過濾袋(如圖4所示的DPA過濾袋)，進(jìn)一步捕捉廢氣中的小漆霧顆粒。

圖3 迷宮紙盒

圖4 DPA過濾袋

目前有一種漆霧捕集棉紙盒產(chǎn)品將空氣過濾材料與環(huán)保紙盒二合一，如圖5所示，內(nèi)部采用合成漆霧捕集棉，其通風(fēng)效果、容漆量、過濾精度更好。漆霧捕集棉紙盒對(duì)不同粒徑漆霧過濾效率：20 μm以上粒徑漆霧可達(dá)100%，10 μm 以上粒徑漆霧達(dá)到99.8%，后面可不再增置二級(jí)過濾袋。

圖5 漆霧捕集棉紙盒

2.3 紙盒漆霧捕集系統(tǒng)要求

1) 漆霧捕集系統(tǒng)各區(qū)域設(shè)計(jì)需考慮到不易積漆，方便清理維護(hù)。

2) 設(shè)置壓差計(jì)用于檢測(cè)紙盒積漆情況,取壓點(diǎn)位置布置合理，示數(shù)便于查看[3]。

3) 紙盒安裝需有特制的防護(hù)外框，每個(gè)格室的內(nèi)空尺寸比紙盒的外圍尺寸大10 mm，方便紙盒的取出和放入，確保吸附油漆顆粒塵埃飽和后不塌陷、不萎蔫[4]。

4) 排風(fēng)口位置需設(shè)置防火風(fēng)閥,并與設(shè)備運(yùn)行及消防聯(lián)動(dòng)。

5) 若為二級(jí)過濾袋,其過風(fēng)面積需滿足要求,過濾等級(jí)不小于F6，二級(jí)過濾袋的初始過濾阻力控制在80 Pa以內(nèi)；二級(jí)過濾袋結(jié)構(gòu)要有自支撐能力，過濾袋可自然張開。二級(jí)過濾袋使用一段時(shí)間后，若其壓差達(dá)到300 Pa時(shí)，應(yīng)考慮更換。

6) 紙盒及二級(jí)過濾袋的安裝框架要有足夠強(qiáng)度,要求不得顫動(dòng)、抖動(dòng)、發(fā)出噪聲。

2.4 新型紙盒干式噴漆室的優(yōu)缺點(diǎn)

紙盒式干式噴漆室在整車涂裝中已得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)日漸成熟。與原來的干式噴漆室相比，新型紙盒干式噴漆室的漆霧捕集效率、使用壽命和更換周期大幅提升。與濕式噴漆室相比，無論經(jīng)濟(jì)性還是環(huán)保性均有改善[5]。具體優(yōu)點(diǎn)如下：

1) 結(jié)構(gòu)緊湊，占地空間小；無水循環(huán)系統(tǒng)及除渣系統(tǒng)，投資低。

2) 模塊化結(jié)構(gòu)，更換簡(jiǎn)單、方便，無需專業(yè)人員。

3) 廢氣經(jīng)過漆霧捕集系統(tǒng)處理后，溫濕度無變化，可以循環(huán)利用，能耗低。

4) 不消耗水，也無廢水產(chǎn)生；無循環(huán)水泵，能耗低；不消耗化學(xué)藥劑[6]。

5) 漆渣中沒有混入水，漆渣的產(chǎn)生量低。

6) 噴漆室中無水流動(dòng)產(chǎn)生的聲音，噪聲可以降低10～20 dB。

但應(yīng)用中也還存在不少缺點(diǎn)：

1) 迷宮紙盒對(duì)漆霧的分離效果不是很好，導(dǎo)致二級(jí)過濾袋的負(fù)荷大，材料成本及更換人工成本高[7]。

2) 漆霧捕集紙盒初始風(fēng)阻較大，對(duì)噴漆室內(nèi)沉降風(fēng)速有一定影響，導(dǎo)致噴漆室內(nèi)部更容易積漆，會(huì)相應(yīng)增加保潔工作量，提高使用過程中的維護(hù)成本[8]。

3) 紙盒干式噴漆室的安全防護(hù)相比濕式噴漆室更加嚴(yán)格，應(yīng)從濾材、防爆分區(qū)、防靜電、消防及危廢管理等全方位考慮。

2.5 大客車噴漆室改造案例

1) 結(jié)構(gòu)布置方案。在原舊水旋噴漆室基礎(chǔ)上進(jìn)行干式噴漆室的改造，先拆除原水旋系統(tǒng)，拆除水旋系統(tǒng)后原基礎(chǔ)不動(dòng)，減少土建基礎(chǔ)改造難度及投資成本。在格柵下方布置漆霧捕集系統(tǒng)，選用迷宮式硬紙板紙盒+二級(jí)過濾袋方案，如圖1所示。實(shí)物場(chǎng)景如圖6所示。

圖6 本案例實(shí)物場(chǎng)景圖示

二級(jí)過濾袋的選型與末端VOC處理設(shè)備綜合考慮,噴漆室的二級(jí)過濾選擇DPA過濾袋(如圖4所示)，末端 VOC處理設(shè)備選擇“F7+F9”兩級(jí)高效漆霧過濾袋，整體形成“2+2”過濾方案(迷宮式硬紙板紙盒→DPA二級(jí)過濾袋→F7級(jí)過濾袋→F9級(jí)過濾袋)，確保系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間有效低壓差運(yùn)行，噴漆室通風(fēng)順暢，使用周期更長(zhǎng)。

2) 迷宮式硬紙板紙盒性能參數(shù)。型號(hào)規(guī)格485 mm×485 mm×500 mm，單個(gè)紙盒風(fēng)量500～750 m3/h，初始阻力≤50 Pa，最大更換壓差≤600 Pa，容漆量≥15 kg。捕集紙盒布置的個(gè)數(shù)n的計(jì)算：n=Q/Q0(其中，噴漆室送風(fēng)量Q=135 000 m3/h，紙盒額定風(fēng)量Q0=750 m3/h)，計(jì)算得出n=180個(gè)。

3) 風(fēng)機(jī)參數(shù)匹配。若紙盒最終過濾阻力為P0(800～1 000 Pa)，噴漆室送風(fēng)風(fēng)機(jī)的壓力為P1，則最大更換壓差：△P=P1-P0。一般要求壓差△P不大于600 Pa，所以選擇紙盒的捕集能力、壓力損失與噴漆室空調(diào)風(fēng)機(jī)壓力要匹配。風(fēng)機(jī)選型時(shí)，要充分考慮系統(tǒng)壓損點(diǎn)，合理計(jì)算，確保噴漆室送排風(fēng)順暢，紙盒達(dá)到更好的使用效果、壽命及使用周期。過濾紙盒前后均安裝壓差計(jì)和壓差開關(guān)，壓差計(jì)用于顯示壓差，壓差開關(guān)用于自動(dòng)報(bào)警，當(dāng)壓差數(shù)值超過設(shè)定數(shù)值后，與電控控制系統(tǒng)連鎖報(bào)警，提醒更換過濾吸附材料。

3 結(jié)束語

當(dāng)前環(huán)保要求日益嚴(yán)格，很多客車企業(yè)轉(zhuǎn)型使用水性漆，噴漆室要求恒溫恒濕，干式噴漆室空氣經(jīng)過漆霧分離裝置的過程中，溫濕度無變化，可以循環(huán)利用，在溫濕度控制方面有更多的優(yōu)勢(shì)[9]；另外，水性漆本身溶于水，水性漆的廢水處理會(huì)有很多新的問題，而干式噴漆室從根源上杜絕了廢水的產(chǎn)生。可見，新型紙盒干式噴漆室的應(yīng)用會(huì)有廣闊的前景。