影響電加熱型汽車噴烤漆房和UV光氧催化噴漆廢氣凈化裝置安全的重要部件分析

張宇

中國船級社質量認證公司 北京市 100006

1 引言

北京地區開展“在用汽車噴烤漆房安全使用綜合評價”工作已近10年，漆房安全問題得到了有效的控制。在當前“節能減排、綠色維修”的政策推動和愈發嚴格的環保督察下，大部分維修企業都已改為使用電加熱型噴烤漆房（數據統計：2017年電加熱型漆房占比為76.3%，2018年該比例上升至79.4%，數據來源為中國船級社質量認證公司），并且加裝了UV光氧催化的噴漆廢氣凈化裝置。設備變得復雜，危險點增加，這進一步加大了漆房發生火災事故的可能性。汽車噴烤漆房的安全問題一直備受關注，漆房一旦失火，后果通常都很嚴重。漆房產品質量參差不齊，有些廠家為了追求自身利益偷梁換柱、偷工減料，在生產和安裝過程中沒有嚴格按照規定執行，這是造成漆房事故頻發的根本原因。

2 漆房結構

如圖1所示，噴烤漆房主要由房體及底座、廢氣凈化裝置、送排風系統、加熱系統、照明系統，控制系統、安全防護系統共七部分組成。其中電加熱漆房在其內部安裝了加熱裝置用以替代燃燒器。

2.1 房體及底座

漆房房體應有一定的剛度和強度，采用輕型復合板拼裝結構或骨架結構，并配有耐高溫阻燃材質的保溫層。漆房底座則應包含符合作業區大小和承載要求的底座圍體、格柵、防滑底板和支柱。

2.2 廢氣凈化裝置

廢氣凈化裝置是利用光催化原理和光解作用分解噴漆廢氣中的有害氣體。它與排風系統相連接，主要包括空氣過濾系統（可以是濾袋、濾筒、纖維棉等材料或其組合）、UV光氧催化處理系統（UV管、UV光氧模塊和光氧催化網）和吸附處理系統（活性炭）。

光催化原理，如圖3所示：通過特定波長的光線照射，激活納米光催化劑，生成電子空穴對，使光催化劑和周圍的H2O和O2分子發生作用，結合生成氫氧自由基OH，氫氧自由基OH可以層層鎖住空氣中各種有害成分，并且能分解有害成分的分子構造，抑制細菌生長和病毒的活性能力，從而達到殺菌、凈化空氣、除臭、防霉以及消除空氣污染的目的。

圖1 噴烤漆房主要結構

圖2

圖3

光解作用：UV-C紫外線C波段（254nm）光束輻射揮發性有機物分子，將分子鏈切斷，改變其分子結構。

·3O2+UV→2O3

·H2O+UV→OH+H→OH+HO2

VOC分子被摧毀分解，UV-C紫外線C波段（185nm）在工作時與空氣中的氧氣反應生成臭氧（O3），臭氧是一種強氧化劑，對廢氣中的苯類。

2.3 送、排風系統

送、排風系統包括送風機、離心式排風機、進風口防鳥網和風道。

2.4 加熱系統

電加熱漆房目前主要采用紅外線燈管（圖4）或量子輻射器（圖5）這兩種方式進行加熱。

量子輻射器加熱相較于紅外線燈管的優勢在于：不像紅外線燈管，因為受路途運輸的原因，時間久了，容易爆管，或者因為兩邊接口原因不亮。它的外層是石英玻璃，里面是電阻絲，使用壽命長。如果是石英玻璃壞了可以單獨更換外面的玻璃。

紅外線燈管加熱原理：選用高透過率、高純、脫羥、防爆石英玻管和進口鎢加熱絲制作，保證短波紅外線燈管良好的波長性能，并能勝任驟冷驟熱的頻繁啟動，短波紅外烤燈烘烤滲透力強，直入漆層，加熱效率高，可將95%以上的電能轉化成紅外輻射，啟動速度快，且降溫迅速。

圖4 短波紅外線燈管

圖5 量子寬波輻射器

量子輻射器加熱原理：采用了目前世界一流水平的特種高溫激發原件為熱源（特種稀土元素摻雜的電熱合金絲），以極強的紅外熱輻射為熱源，在空間垂直沿內形成寬譜波定向輻射，其完全克服了“傳導”、“對流”的傳統導熱方式，在波長200μm范圍內，針對各種物質的選擇性吸收均能有效覆蓋，達到迅速多層次同步干燥。該產品所造成的電磁場強，可迅速穿透任何物質，并在物質內使分子結構瞬間產生高速排列振動，由物質內部向外部排出水分，有效保證了烘干質量。

2.5 照明系統

漆房內照明可以分為頂燈和腰燈，應選用安裝在密封罩殼內的熒光燈或LED燈源，燈具箱應配有防爆玻璃。

2.6 控制系統

控制系統應能滿足噴、烤漆工藝的要求，控制動作準確、可靠。系統應根據負荷的大小裝有斷路器或熔斷器，電機控制應安裝斷相、過載保護裝置。電氣元件裝配牢靠，導線線徑選擇合理，電纜線穿過金屬物體時應加裝絕緣套管。具有溫度設定和超溫報警功能，超溫時，系統能自動關閉加熱裝置并報警。此外，系統應有良好的絕緣性能和接地裝置，常溫絕緣電阻不小于5兆歐。

2.7 安全防護系統

房體材料和空氣凈化材料均應阻燃，漆房應設有安全門，安全門應有泄壓功能。所有電纜線及照明線路均應加裝絕緣套管并固定。

3 火災事故案例

案例1：2017年5月，北京市東城區某汽修廠因漆房起火發生火災。

經現場詢問漆工（以下內容根據現場錄音整理）：漆工當時準備噴漆，打開了風機、腰燈和頂部照明燈，尚未開啟電加熱烤燈。之后該漆工離開現場不到一分鐘后，進入漆房后就聽到噼里啪啦的響聲，發現地棉著火了，風機側火勢大，然后漆工立刻斷電并拿滅火器滅火。

分析可能的原因：（1）地棉下方是否存在隱蔽線纜，線纜未加裝絕緣套管，因線纜短路打火引起地棉起火，繼而引發火災；（2）離心式通風機故障、葉輪大量漆霧附著或其引出線短路從而引發火災；（3）排風機、風道一側磚墻上廢棄的電控箱和漆房外側磚墻上方燒毀的電控箱可能影響到了漆房安全。

案例2：2017年12月，北京市大興區某汽修廠因漆房廢氣凈化裝置起火引發火災。

經現場詢問企業負責人：該漆房與廢氣凈化裝置新購置不滿一年，火情初始是發生在廢氣凈化處理裝置，漆工發現后召集人員自行撲滅，漆房本體未受到嚴重損壞。

分析可能的原因：（1）進入UV光氧催化處理系統中的廢氣污染物濃度較高，初始空氣過濾系統未定期更換或未定時清理積灰；（2）UV燈管損壞、漆霧殘留過多或其線纜破損發生短路，UV光氧工作時排風系統發生故障未開啟發，廢氣處理裝置未加裝自動滅火裝置或防火閥。

4 影響安全的重要部件分析

4.1 離心式通風機

汽車噴烤漆房的風機應滿足作業區風量、風壓的要求，送風機應該選用防爆型，絕緣等級不低于F級或電機外置型。排風機則必須選擇防爆電機外置的離心式風機。

在日常使用過程中，風機的維護管理工作應貫穿于風機運轉的始終。其主要內容是：必須嚴格按照操作規程進行風機的運轉。當風機在工作中出現一些異常時，應馬上停機檢查并及時維修。對于風機應定期進行全面檢查，主要是檢查傳動部件是否正常，軸承潤滑系統是否良好，風機、電機、軸承座的基礎地腳螺栓是否緊固等。并且應該定期清理風機電機、外殼和風葉上附著的油漆漆霧。此外在安裝時要關注風機是否裝有橡膠墊或彈簧減震座等減震措施。

風機在系統中運行時，常會發生一些故障，如機械故障或性能故障等。這些故障會直接影響風機以及整個系統的安全運行，所以對各種各樣的故障必須及時分析原因，找出毛病并及時排除。離心式通風機常見故障、產生故障的原因以及消除故障的方法見表1，便于參考。

4.2 控制箱

4．2．1 熱繼電器，見圖 6

圖6 常見的過載、斷相保護裝置

漆房根據電機負荷，每臺電機電路應加裝過載、斷相保護裝置。漆房常用的過載、斷相保護裝置為熱繼電器。特點是：體積小、結構簡單、價格便宜，適用于普通小容量交流電機，工作條件良好，不存在頻繁啟動等惡劣工況。在使用中應關注熱繼電器有無過熱、異味及放電現象，各部件螺絲有無松動，脫落，表面有無破損及清潔與否當發生短路故障后，要檢查熱元件和雙金屬片是否變形，如有不正常情況，應及時調整，但不能將元件拆下。熱繼電器動作后復位需要一定的時間，自動復位時間應在5分鐘內完成，手動復位要在2分鐘后才能按下復位按鈕。表2為熱繼電器的常見故障及處理方法。

表2 熱繼電器的常見故障及處理方法

4．2．2 空氣開關

漆房控制箱的電路中存在大量的空氣開關，漆房的照明系統要求加裝單獨的短路保護裝置，大多數采用都是空氣開關。因此空氣開關是否有效直接影響了漆房的安全。表3為空氣開關的常見故障及處理方法。

表3 空氣開關的常見故障及處理方法

4．2．3 其它

漆房的控制線路應能分組控制烤燈的開啟，每組加熱裝置的功率應不超過12kw，根據噴烤漆房用電最高負荷的大小，應裝有斷路器，以確保電網安全。此外，因為安裝了大功率的排風機，送、排風機應該設置延時啟動。地線和零線必須分置安裝，零線直徑不小于2.5mm2。

表1 離心式通風機的常見故障及處理方法

4.3 超溫報警系統，見圖7

圖7 超溫報警系統

該系統由三個元器件組成：溫度傳感器、溫度控制儀和報警器。將數字溫度傳感器安裝在漆房作業區內，通過溫度傳感器把作業區內溫度傳到溫度控制儀上進行監視顯示，當監測到超溫時，系統應能自動關閉加熱裝置并鳴笛報警。跳閘關閉加熱裝置是主動防御，如果失效，超溫報警器還能起到被動防御的作用，這就對漆房起到了雙重保護的作用。

4.4 頂棉和房體彩鋼板保溫材料

漆房的頂棉和房體彩鋼板保溫材料要求阻燃，頂棉在一般工業噴涂系統，空氣凈化系統，供風系統中起均流作用。按照阻燃性能可以分兩種：（1）遇明火不易燃；（2）遇明火只收縮，不燃燒。頂棉使用一段時間后會有大量漆霧附著，必須按保養周期更換，更換周期一般為300-400小時。房體保溫材料目前使用最多的為巖棉板。

頂棉過濾材質與特性：

（1）密度逐級加高的聚酯纖維梳理鋪網熱風制作而成，出風面無紡布加固，表面粘膠，不含硅酸，能有效的阻擋吸附塵埃粒子。（2）濾料出風面致密，覆網加固，初阻力低，容塵量高，阻燃性好，使用壽命長，經濟可靠。（3）不易燃性，自動熄滅，符合DIN53438，阻燃標準F1。（4）過濾對象：≥1μm顆粒。（5）抗濕度達到100%。（6）通過EN779認證。

4.5 電加熱裝置用導線及其連接方式（見圖8）

電加熱烤燈安裝線纜需采用國標2.5mm ，耐高溫105℃的阻燃銅芯電線（硅橡膠材質）。電加熱導線間連接、電加熱導線與電加熱裝置間的連接均不得采用手工擰接，而應采用焊接或接線柱方式連接。

圖8 電加熱導線間連接方式

導線連接如不牢固，會造成連接點電阻變大發熱，造成安全隱患。

4.6 廢氣處理裝置的空氣過濾系統

空氣過濾系統結構應設計合理，不得讓未經過濾的氣體進入后續工藝流程。有效過濾材料不得少于3層，可選用濾袋、濾筒、玻璃絲纖維棉、迷宮紙、活性炭等，應按照氣孔大小隨氣體流動方向由粗到細布置，各層材料應間隔一定距離布放。保證進入UV光氧催化系統的氣體經過除塵處理，除塵效率應在95%以上。

濾袋、玻纖、濾筒、活性炭等均應定期更換，管路、積灰抽屜和管路進氣室也應定期清理。

4.7 防火閥

防火閥是一種常閉型閥門，在廢氣處理裝置的進出口應設置防火閥。溫度檢測出現異常可自動關閉，防止火勢沿風道蔓延。

它的功能有：防火閥應能在溫度達到70℃時自動關閉，防火閥一般可采用易熔片式自動關閉，并與風機聯鎖。火災時，該風口由控制中心通24V直流電開啟或手動開啟，當煙溫達到280℃時自動關閉，復位也必須手動。

4.8 加熱裝置

電加熱漆房的加熱裝置主要包括兩種：紅外線燈管和量子輻射器。在電加熱模塊外均應加裝金屬防護網或玻璃防護罩，安裝不繡鋼或鋁反光材料。使用時應注意不能被報紙、雜物覆蓋，被烘烤物體與加熱源距離必須大于500mm。

量子輻射器燈架的設計結構科學合理（圖9），更建議使用。它的燈管與燈架外表面有兩個空氣隔熱層，在燈管工作狀態下，大大降低了燈架外表面的溫度。

在進行評價時可以看到目前有部分漆房在其電加熱裝置的防塵面罩上配有獨特的耐高溫微動開關（見圖10）。總開關打開時，雙開門不開時，燈不亮；雙開門打開時，燈亮。這樣做的目的是保障烤漆時，不會因為人員忘記打開門體引發安全事故，同時也使烤燈具備良好的工作環境。

圖9 燈架結構

圖10 觸電開關

5 結語

引發漆房安全事故的原因多種多樣，涉及到漆房本體、漆房的安裝、使用、維護保養、安全管理等各個環節。這就需要制造商、銷售商、使用單位、維保單位共同負起責任，樹立起“安全第一、預防為主”的意識，全面掌握漆房的相關知識，從根本上杜絕危險的發生。