金屬件涂裝線油性漆切換水性漆技術改造

白國華

（大陽新能源汽車（洛陽）有限公司，河南洛陽 471000）

1 現狀

根據國家相關環保要求，工業企業要實現全面達標排放。大陽新能源汽車（洛陽）有限公司（以下簡稱“公司”）涂裝部金屬件烤漆生產線承擔著摩托車發動機外觀件、鏈盒、后叉、車架、油箱等零部件的涂裝工作，采用油性漆噴涂工藝，排放未進行VOCs（Volatile Organic Compounds，揮發性有機物）深度凈化處理，不符合環保要求。經深入了解，VOCs 深度凈化處理工藝，投資費用和運行成本較高，治理難度大。隨著近幾年油漆性能的技術改進，用于金屬件噴涂的水性油漆價格逐步下降，噴漆成本僅比油性漆高約25%，但水性油漆排放的VOCs 濃度較低[1]。在保證產品質量的前提下，可以從源頭控制VOCs 的產生和排放，滿足環保要求。

2 改造難點及工藝流程

改造難點主要有5 個：①油性漆與水性漆噴涂工藝差異大、變化點多；②現有涂裝線體結構尺寸有一定的局限性，改造設計方案難度大；③改造部位多，工作量大，需要對輸送線、流平室、調漆室、側噴機[2]、消防系統和燃氣管道等進行改造；④改造施工存在大量交叉作業，影響施工安全；⑤改造施工要結合公司生產計劃，可用施工周期短。

根據水性漆作業工藝流程，結合現有線體布局，確定最合理的工藝方案（表1）。

表1 改造前后工藝流程對比

3 改造方案

3.1 原有DISK 噴房改造為調漆間和預熱段

（1）拆除DISK（自動靜電噴漆設備）噴房，改建為調漆間和預熱室（預熱時間1.5 min），通過預熱提高工件表面溫度（20～40 ℃），滿足底漆噴涂要求。

（2）調漆間室體材料1.5 mm 鍍鋅板制作，內部采用10#型鋼骨架噴漆處理，保證鋼結構強度。設置防火門，觀察窗5.0 mm鋼化玻璃，調漆間內置防爆凈化照明燈，地面鋪設3 mm 防滑、防靜電花紋鋁板。

（3）調漆間利用現有涂裝線供風機組供風，增加排風風機及送排風管道，排風管道采用1 mm 鍍鋅板，接入現有排風系統。為便于調漆，調漆間內部增設純水進排水管路，進水管路從前處理純水洗引出，排水管路與吹灰室水槽連接。

（4）調漆間安裝空調，防止冬季溫度過低，水性漆結冰。

（5）預熱裝置采用電陶瓷發熱管，采用富士溫控器控制，加熱溫度20～40 ℃，升溫時間小于10 min。

（6）預熱室體鍍鋅板鋪設50 mm 保溫棉及內板（密度80 kg/m3），爐體外接縫400 mm 處溫度為室溫+15 ℃，防止熱量損耗和人員燙傷。

3.2 調漆間、底漆流平改造成閃干爐

（1）現有底漆流平室及配漆間改造為閃干室，尺寸（長、寬、高）8000 mm×5800 mm×4000 mm，閃干溫度50～80 ℃，滿足底漆噴涂后的表干、閃干和冷卻等工藝要求。

（2）閃干室外圍板用1.5 mm 鍍鋅板，保溫層100 mm，密度為80 kg/m3，內部采用10#型鋼骨架做支撐，爐體外接縫400 mm 處溫度為室溫+15 ℃。利用現有油漆固化爐廢氣燃燒裝置的尾氣預熱，溫度可控。另外又增加了一套燃氣加熱裝置及控制系統，兩種加熱方式互補使用，既節能又可滿足工藝溫度要求。

（3）閃干室進出口設置隔熱板和風刀，送風采用高壓風機，防止爐內熱量外竄至底漆、面漆噴房。后端設置冷卻段，工件進入面漆噴房溫度降至40 ℃左右。

（4）熱風循環系統由爐體、送回風管道、廢氣排放系統、底框架、內框架等組成，每分鐘循環2～3 次：①爐體獨立設置加熱爐，熱風通過風機循環；②攪拌風機置于烘爐內部，設調節閥確保爐內溫度場的均勻，便于調節；③主體框架由型鋼制成，框架結構設計合理牢固。烘干通道外板與框架之間應盡量減少鋼性連接，以減少傳熱。爐板內板為1 mm 鍍鋅鋼板，外板為0.8 mm彩鋼板，顏色與線體其他部位保持一致；④自常溫升至80 ℃控制在30 min 以內。其中，溫控采用兩點測溫、單點控溫方式；設置有超溫保護開關對燃燒系統進行保護，遇超溫或風機故障及時關閉加熱系統并發出聲光報警信號；并設置低溫報警信號裝置。燃燒機和循環風機之間應設置電氣互鎖，確保正常工作。

（5）加熱系統結構：①燃燒室按空氣動力學、熱工等設計計算，運行可靠；②天燃氣直接加熱，溫度均勻潔凈。送回風管路均為下進頂回，烘道頂部布滿循環管道，利用循環風機抽取方式在爐體底部循環。爐體內的熱量通過爐內的送回風管循環，充分攪拌，最大利用熱量；③燃燒機選用百得產品，熱量627 600 kJ。燃燒機與燃氣管道截止閥連接管路上設置減壓閥、過濾裝置等；④熱風循環風機采用特制耐高溫、低噪聲插入式風機，風量為360 m3/h，風機內置于保溫室體（軸承外置），安裝位置留維修空間。

（6）風管均采用1 mm 鍍鋅鋼板制作，外部做加強和保溫措施。排風風機選用國內知名品牌產品，排風管并入廢氣排放系統。

（7）改造內容符合鋼結構安裝規范標準及國家相關技術標準。

3.3 輸送系統

（1）在預加熱段和閃干段增加21 m 輸送鏈和軌道，滿足水性漆噴涂加熱、流平時間要求。

（2）改變預熱段輸送鏈運行軌跡，滿足工件預熱條件。

（3）增加的輸送鏈應采用QXT-250 雙輪導向懸掛鏈，單個吊點承重50 kg，吊掛間距750 mm。軌道QXT-250 型，彎軌材料16Mn，水平方向半徑600 mm，確保工件轉彎時不干涉。

（4）增加一次吊板、C 形鉤、固定節油盤、十字撥叉、圓形節油盤、接油槽等輸送鏈附件。

（5）調整驅動及張緊裝置，確保鏈條加長后整線運行平穩，無爬行及明顯抖動現象。

3.4 電氣控制系統

（1）閃干室采用PID 恒溫控制方式控溫，富士數顯式溫控儀，控溫誤差在±5 ℃（工件）之內；設置超溫保護開關和低溫報警信號裝置。燃燒機和循環風機之間應設置電氣互鎖，確保正常工作。風機具備自動延時關機功能，在15 min 以內時間可自設定，便于加熱系統的冷卻。

（2）所有電機均設有空氣開關、熱繼電器等保護系統，可有效對過載、短路、斷路等進行自動保護。

（3）修改PLC 和觸摸屏程序，改造部分與整線集中控制，與線體其他部位安全互鎖。

（4）電氣控制的設計與安裝符合國家相關技術規范。

3.5 消防系統和側噴機等改造

（1）在改造后的調漆室及閃干室重新敷設安裝有：二氧化碳氣體滅火管路，并對管路進行耐壓試驗及密封性試驗；二氧化碳氣體滅火釋放噴頭；火災自動報警系統的防爆管線；火災自動報警系統防爆電子定溫火災探測器及防爆火焰火災探測器。

（2）在調漆間和閃干室門口安裝放氣指示燈、急啟急停按鈕及聲光報警裝置。

（3）改造部分與原有消防系統主機聯鎖通信，確保消防系統安全可靠。

（4）改造所用的管路、線路均采用防爆、耐火材料。

（5）新增報警裝置、按鈕和指示燈等采用海灣產品。

（6）改造后消防系統自動切斷保護區域內供、排風設備電源的功能。

（7）將底漆和面漆MarkⅡ型溶劑型靜電噴槍系統改造為RSW 水性自動靜電噴槍系統，以適用于跟蹤往復機進行油性及水性涂料噴涂。

3.6 改造前后平面布局（圖1）

圖1 改造前后平面布局

圖2 排放物VOCs 檢測結果

4 結論

涂裝線技術改造后已投入使用近一年，整線運行平穩，產品表面噴涂質量滿足工藝要求。對排放物進行連續檢測，結果為：VOCs主要成分甲烷含量0.72 mg/m3，非甲烷總烴含量7.35 mg/m3，苯含量0.00 mg/m3，甲苯含量5.00 mg/m3，二甲苯含量0.00 mg/m3（圖2）。這表明，改造后噴涂工藝排放滿足GB 16297—2018《大氣污染物綜合排放標準》相關要求。