汽車工業涂裝烘房煙氣余熱回收利用

蔡沛君

摘要：在汽車生產的四大工藝中，涂裝工藝能耗占比無疑是重中之重，筆者對江鈴汽車股份有限公司小藍工廠2016-2017能耗進行統計，涂裝總能耗占沖壓、焊裝、涂裝、總裝總能耗的84%，其中涂裝烘房天然氣耗量占比40%，鍋爐天然氣耗量占比7%，空調天然氣耗量23%，電耗量30%。小藍涂裝烘干爐是涂裝工藝的第一耗能大戶，烘干爐在設計制造時，為了防止尾部受熱面腐蝕和堵灰，排煙溫度一般高于180℃。而小藍涂裝烘干爐排煙溫度大約在200 ℃ ～300 ℃。本文針對涂裝烘干爐排煙余熱回收給出具體方案。

關鍵詞：汽車工藝；涂裝；烘干爐；余熱回收

涂裝工藝產生的廢氣在TAR燃燒爐（或者RTO焚燒爐）中通過引風機引進新風燃燒，充分燃燒后將尾氣直接排放至大氣，排煙溫度高達200℃以上，而排放掉的煙氣既是一種廢熱污染，也是一種能源的浪費。而涂裝前處理工藝中，槽體加熱又需要大量熱量，現有工藝是通過鍋爐加熱熱水至95℃，通過前處理槽液換熱后再循環至鍋爐本體。天然氣消耗量如此巨大，增加了整車成本，汽車市場競爭日益激烈的今天，縮減成本無疑要從節約過程消耗切入。

一、小藍涂裝車間烘干爐排煙現狀

夏季工況：7個烘爐排煙總流量110000Kg/h，排煙溫度最低210℃，最高360℃。

冬季工況：7個烘爐排煙總流量110000Kg/h； 排煙溫度最低190℃，最高340℃。

二、烘干爐余熱回收利用方案

（1）考慮到余熱的回收利用盡量不影響原生產工藝，本方案采用低阻力、易清洗、耐腐蝕的氣液板殼換熱器（全焊接工藝、不對稱板式結構的板殼式換熱器）將涂裝車間烘干爐的排煙熱回收（此次暫不考慮回收PVC烘干爐的煙氣及新增面漆線烘干爐的煙氣），用于夏季制冷、冬季采暖及全年的前處理恒溫熱源。

（2）夏季工況：用氣液板殼換熱器出來的約95℃的熱水，作為單效非電空調的驅動熱源（溴化鋰吸收式制冷機），制出7℃冷水，用作車間舒適性空調制冷或辦公舒適性空調制冷。從單效熱水機出來的約85℃的熱水進入前處理的液-液板交，作為前處理槽液恒溫的熱源。

（3）冬季工況：用氣液板殼換熱器出來的約90℃的熱水，同時用作前處理槽液恒溫的熱源及車間舒適性空調的熱源。

三、煙氣回收熱量計算

計算得出夏季工況下，氣液板殼換熱器能回收的烘干爐排煙熱量為330.8×104kcal/h，對應的單效熱水機的制冷量為251.4×104kcal/h，可用作車間舒適性空調或辦公空調制冷； 從單效熱水機出來的約85℃的熱水進入前處理的液-液板交，作為前處理槽液恒溫的熱源。 冬季工況下，氣液板殼換熱器能回收的烘干爐排氣熱量為291.5×104kcal/h，可用作前處理槽液恒溫的熱源及車間舒適性空調或辦公空調采暖。

四、工程實施方案

（1）主要設備清單。主機配備1臺單效熱水機，型號BDH300，最大制冷量3069KW，配套冷水及熱源輸配系統、冷卻塔系統，7個排煙煙囪處根據煙氣流量、溫度分別配備3*BY400，3*BY500，4*BY500煙氣板交換熱器。

（2）預留安裝空間。在水平煙道進入垂直煙囪前留2m長的空間給氣液板殼安裝用，氣液板殼直接安裝在樓面上，同時，周邊留2m左右的凈空給氣液板殼安裝（經過現場勘查，大部分位置可滿足，部分可通過移動煙囪位置來解決）。

（3）設計載荷。按運行重量的1.5倍設計基礎載荷。

（4）預留排水管道。在氣液板殼安裝位置附近留不小于89mm的下水管。

（5）預留清洗用自來水接管。在氣液板殼附近留一根25mm的自來水管，供以后氣液板殼清洗用。

（6）靠接地裝置。在煙道上安裝接地裝置，注意不得與避雷針共用接地線

（7）煙囪保溫及防雷設計。氣液板殼后的煙囪保溫，保溫層厚度不小于50mm。同時在高于煙囪位置安裝避雷針。

五、節能效益分析

（1）初投資。

單效熱水機及其輸配系統總投資約310萬元，其配套熱源的余熱回收裝置7套，共計745萬元，項目總投資約1055萬元。

（2）節能效益計算。

（3）環境效益。

煙氣余熱回收裝置在冷卻/冷凝尾氣同時，其排氣中的顆粒物、大部分SOX以及小部分NOX等有害物被氣液板殼及冷凝液吸收，隨同冷凝液從氣液板殼換熱器的凝結水管排出，這樣極大的降低涂裝線烘干爐的尾氣污染。

六、余熱回收器設備比較

目前市場上余熱回收器主要有列管式換熱器、板式換熱器、復合管換熱器。列管式換熱器的原理：一種流體橫向掠過管子通過管壁與管內流動的另一種流體換熱，傳熱系數1000-3000W/（㎡.K），相對占地面積較大，本方案不推薦使用。板式換熱器工作原理是冷卻水測與被冷卻水測流動均勻喘流，兩種流體逆向流動，波紋作用喘流傳熱，換熱效率高達90%。復合管式換熱器是由兩根同心的內外管組成一個復合管，在內外管之間還有一薄同心管組成熱管內部工作液體循環通道，換熱效率90%，流體阻力相對較小。后兩者都可供本項目參考。

七、結語

綜上，本文闡述了江鈴汽車股份有限公司涂裝車間烘爐排煙熱量浪費的現狀，以及應對這種浪費給出余熱回收的具體解決方案，并對此方案的初投資及收益作出分析對比，面對全球能源危機及環保重要性的日益凸顯，我們致力于改善企業能源消耗，不但降低整車成本，同時保護了我們賴以生存的環境，倡導企業綠色、節能、發展。