涂裝車間烘爐節能措施的研究和設計

楊為煥等

摘 要：據統計烘爐能耗占汽車涂裝車間能耗的30%左右，烘爐設備是涂裝車間的耗能大戶，企業節能減排的實現可以從降低烘爐設備的能耗出發。本文從烘爐能耗分布出發，從工藝改進、設備改良和車間生產管理三方面闡述涂裝車間烘爐的節能措施。

關鍵詞：涂裝 烘爐 節能措施

中圖分類號：TH162.1 文獻標識碼：B 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0136-04

Abstract：According to statistics ，oven energy consumption accounts for about 30% of the energy consumption in the automobile coating workshop.Oven equipment is the major energy consuming of coating workshop.To achieve energy-saving emission reduction，company can take action from reducing the energy consumption of oven equipment.From the distribution of energy consumption of oven，this paper describes the energy-saving means of oven in coating workshop from three aspects of process

improvement，equipment improvement and workshop production management

Key Words；Coating；Oven；Energy-saving Means

1 前言

柳州五菱汽車公司自從2002年與上海汽車、美國通用三方合資組建上汽通用五菱汽車有限公司以來，上汽通用五菱汽車股份有限公司得到快速發展，2002年年銷售15萬輛，2013年增長到160萬輛。每條涂裝生產線一般配置電泳烘爐、面漆烘爐，要求高的還有中涂烘爐。據調查某涂裝車間各工藝的能耗如圖1所示，其中烘爐設備是涂裝車間的耗能大戶。這條涂裝線2012年電泳、面漆烘爐單單天然氣運行成本就達700萬元。因此，無論是在設計時或者生產實際中，烘爐的節能措施應用都將會產生可觀的經濟效益，并且減少CO2排放。

1.1 烘爐工作原理

天然氣在加熱箱燃燒，加熱烘房回風空氣，循環風機把熱空氣送到烘房。熱空氣的熱量通過輻射或對流方式，傳遞給在烘房里面噴涂好油漆的車身。車身達到一定溫度后，按工藝要求維持一段時間之后，油漆即烤干。

1.2 烘爐熱量分布

從圖3、圖4得知烘爐的熱量走向，結合烘爐設計基礎數據和運行實際數據，量化烘爐能耗分布，得出降低烘爐能耗的主要方向。

從圖5看出：烘干油漆，融化消音板消耗的熱量僅占2.1%，天然氣燃燒放出的大部分熱量，被中間傳遞物質吸收，導致能源的浪費。所以，降低烘爐能耗存在較大的空間。

2 降耗對策（研究方向）

2.1 優化涂料烘烤時間與溫度

生產線建設SOP時，烘爐的各個區烘烤溫度設定值，都是根據材料供應商提供的烘烤窗口而定的，即烘爐各個區的烘烤溫度和對應的烘烤時間要落在材料供應商提供的烘烤窗口內。但是因考慮到車身結構的復雜性和擔心現場控制的不規范性，材料供應商提供的烘烤溫度往往偏高。

在實驗中發現烘烤溫度落在直線AC上也可烘干油漆。兩者對比發現，原最低工藝烘烤溫度160 ℃，烘烤時間20 min，烤干油漆，實際上烘烤溫度160 ℃，烘烤時間15 min或烘烤溫度150 ℃，烘烤時間20 min也可以烤干油漆。這樣，降低烘烤時間或降低烘烤溫度可以烘干油漆，烘爐節省能量。

上式中C2為設備運行成本，因為降低烘烤時間即縮短了保溫時間，已知某電泳烘爐IMC鏈鏈速4.04 m/min，則可縮短的保溫區長度為20 m，約等于現在一個保溫區的長度；C2，1為循環風機電費，C2，2為保溫區烘烤天然氣供給費用，C2，3為保溫區冷爐升溫天然氣供給費用。

一般車間設計壽命10～15年，減低烘烤時間還可以節省設備投資成本約80萬，節約空間78 m2，所以相對降低烘烤溫度，降低烘烤時間更節能。

在建設新生產線時，制造策略決定了烘爐通過的最大車型、車身最大重量、工藝烘烤時間。適宜的制造策略，避免烘爐設備選型過大，可以減少投資成本和運行成本。另外，工藝工位優化如把消音板在車身過完中涂烘爐后，再鋪設到車身或同車型車身重量輕量化，減輕車身重量，都可以節約烘爐能量。

2.2 設備設計優化

（1）橋式烘爐IMC輸送鏈、支撐小車、滑橇輕量化。

現場測量該烘爐出入口的IMC鏈溫度、支撐小車溫度及滑橇溫度，如表1所示。

根據公式Q=M*C*ΔT，計算IMC鏈、支撐小車和滑橇在烘爐外的散熱量，如表2所示。

年節省運行成本如表3所示（按天然氣4元/m3，運行時間22.5 h/d，25d/月計算）。

由表3可知，烘爐的IMC鏈、支撐小車、滑橇這三個中間載體，一年就要消耗價值約96萬元的熱量，這些熱量散發在車間，惡化車間的工作環境。因此，我們從以下幾方面改善這個問題。

①保證強度，減輕IMC鏈、支撐小車、滑橇重量。

②新生產線把強冷室位置后移，保證IMC鏈、支撐小車不經過強冷室，最短距離回到烘爐入口。

③在烘房出入口更換滑橇，專門一套烘房滑橇循環，最低限度減少滑橇熱量外帶。endprint

④舊生產線，把已經不生產的車型滑橇支點去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運行成本。（2）隨著對烘爐設備引起火災爆炸原因的認識加深，GM結合多年的生產實際經驗與實驗室數據，設計排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設備，熱力焚燒蓄熱爐（簡稱RTO）的天然氣消耗量與進口廢氣量成正比關系。烘爐廢氣量減少，RTO更節能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費了其熱量。于此同時，輻射加熱箱的補新風吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫煙氣熱量，預熱其新風，降低天然氣消耗量，降低運行成本。如果對流間接加熱箱排煙氣風量也采用排煙風機，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運行管理—— 員工操作優化節能措施

排煙罩風機、強冷室風機延時啟動，等一輛車到達后，再人工手動啟動。一般能延遲1 h。

優化烘爐各區升溫速率，保證各區相差1 min內達到工藝溫度，消除等待浪費。

設計時冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門密封情況，發現泄漏，在周末停產及時更換密封繩。

當班班次吃飯時間，或噴房故障搶修時間，加熱箱循環風機低頻率運行，等待進車。

周末停產收班，最后一輛車到烘房二區時，人工關掉一區燃燒器；車子到三區時，人工關掉二區燃燒器；依次類推，直到關完所有燃燒器。

計劃收班時，壓線的車子，自然冷卻，不使用強冷室冷卻，提前關閉強冷室，節省電能。

二班生產間隙，車子過完烘爐，馬上手動關閉循環風機、排廢氣風機，節省電能的同時，讓熱量盡量保留在烘房內。生產啟動時，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國家環保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨立處理廢氣及供熱給烘房的設備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達190℃，白白浪費了它的熱量。

一般舊涂裝生產線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃氣鍋爐工藝回水的。某涂裝車間統計分析，80000 Nm3風量的RTO，每小時節省180立方米天然氣。

4 結語

本文主要從工藝改進、設備改良、車間日常運行管理方面，討論了烘爐節能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續積極與設計院、國內外設備及涂料廠家通力合作，開發和使用節能環保新技術，并從工程設計和建設源頭開始，深化節能、環保措施，在為建設資源節約型、環境友好型社會盡社會責任的同時，實現企業的節能可持續發展。

參考文獻

[1] 劉仁新.車輛涂裝生產的節能-增效與環保處理[J].涂裝技術與文摘，2012：27-33.

[2] 李佩琰.對低溫烘干爐進行節能改造的探討[J].工業爐，1992（2）：33，49-52.

[3] 尹春梅.烘干爐調試中若干問題產生的原因及解決辦法[J].現代涂裝，2012（2）：58-59，65.

[4] 李國波.汽車涂裝工程建設節能減排技術[J].電鍍與涂飾，29（9）：60-64.

[5] 馮昊.潛油電機浸漆烘干爐的節能改造[J].維修與改進.機械，2012（39）：163-164.

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[7] 王守臣.油漆烘干爐的熱效率及節能[J].綜述.工業加熱，2000（2）：12-16.

[8] 劉國培.對流和紅外輻射烘干設備[J].非標準機械設備設計手冊，2002（5）：1056-1097.endprint

④舊生產線，把已經不生產的車型滑橇支點去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運行成本。（2）隨著對烘爐設備引起火災爆炸原因的認識加深，GM結合多年的生產實際經驗與實驗室數據，設計排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設備，熱力焚燒蓄熱爐（簡稱RTO）的天然氣消耗量與進口廢氣量成正比關系。烘爐廢氣量減少，RTO更節能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費了其熱量。于此同時，輻射加熱箱的補新風吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫煙氣熱量，預熱其新風，降低天然氣消耗量，降低運行成本。如果對流間接加熱箱排煙氣風量也采用排煙風機，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運行管理—— 員工操作優化節能措施

排煙罩風機、強冷室風機延時啟動，等一輛車到達后，再人工手動啟動。一般能延遲1 h。

優化烘爐各區升溫速率，保證各區相差1 min內達到工藝溫度，消除等待浪費。

設計時冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門密封情況，發現泄漏，在周末停產及時更換密封繩。

當班班次吃飯時間，或噴房故障搶修時間，加熱箱循環風機低頻率運行，等待進車。

周末停產收班，最后一輛車到烘房二區時，人工關掉一區燃燒器；車子到三區時，人工關掉二區燃燒器；依次類推，直到關完所有燃燒器。

計劃收班時，壓線的車子，自然冷卻，不使用強冷室冷卻，提前關閉強冷室，節省電能。

二班生產間隙，車子過完烘爐，馬上手動關閉循環風機、排廢氣風機，節省電能的同時，讓熱量盡量保留在烘房內。生產啟動時，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國家環保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨立處理廢氣及供熱給烘房的設備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達190℃，白白浪費了它的熱量。

一般舊涂裝生產線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃氣鍋爐工藝回水的。某涂裝車間統計分析，80000 Nm3風量的RTO，每小時節省180立方米天然氣。

4 結語

本文主要從工藝改進、設備改良、車間日常運行管理方面，討論了烘爐節能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續積極與設計院、國內外設備及涂料廠家通力合作，開發和使用節能環保新技術，并從工程設計和建設源頭開始，深化節能、環保措施，在為建設資源節約型、環境友好型社會盡社會責任的同時，實現企業的節能可持續發展。

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⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運行成本。（2）隨著對烘爐設備引起火災爆炸原因的認識加深，GM結合多年的生產實際經驗與實驗室數據，設計排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設備，熱力焚燒蓄熱爐（簡稱RTO）的天然氣消耗量與進口廢氣量成正比關系。烘爐廢氣量減少，RTO更節能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費了其熱量。于此同時，輻射加熱箱的補新風吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫煙氣熱量，預熱其新風，降低天然氣消耗量，降低運行成本。如果對流間接加熱箱排煙氣風量也采用排煙風機，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運行管理—— 員工操作優化節能措施

排煙罩風機、強冷室風機延時啟動，等一輛車到達后，再人工手動啟動。一般能延遲1 h。

優化烘爐各區升溫速率，保證各區相差1 min內達到工藝溫度，消除等待浪費。

設計時冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門密封情況，發現泄漏，在周末停產及時更換密封繩。

當班班次吃飯時間，或噴房故障搶修時間，加熱箱循環風機低頻率運行，等待進車。

周末停產收班，最后一輛車到烘房二區時，人工關掉一區燃燒器；車子到三區時，人工關掉二區燃燒器；依次類推，直到關完所有燃燒器。

計劃收班時，壓線的車子，自然冷卻，不使用強冷室冷卻，提前關閉強冷室，節省電能。

二班生產間隙，車子過完烘爐，馬上手動關閉循環風機、排廢氣風機，節省電能的同時，讓熱量盡量保留在烘房內。生產啟動時，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國家環保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨立處理廢氣及供熱給烘房的設備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達190℃，白白浪費了它的熱量。

一般舊涂裝生產線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃氣鍋爐工藝回水的。某涂裝車間統計分析，80000 Nm3風量的RTO，每小時節省180立方米天然氣。

4 結語

本文主要從工藝改進、設備改良、車間日常運行管理方面，討論了烘爐節能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續積極與設計院、國內外設備及涂料廠家通力合作，開發和使用節能環保新技術，并從工程設計和建設源頭開始，深化節能、環保措施，在為建設資源節約型、環境友好型社會盡社會責任的同時，實現企業的節能可持續發展。

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