淺析干式噴漆在汽車涂裝中的應用

劉明明，蔡照生，呂榮佳，許剛，王秀錦 （奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽蕪湖 244000）

0 引言

在政府“打贏藍天保衛戰”3年作戰計劃的目標中提及了VOCs（揮發性有機化合物）的排放要求，到2020年，VOCs的排放總量較2015年要下降10 %以上，未來這方面的治理將成為環保的重點。從原材料生產到廢棄物專項治理，從設備改造到綠色工廠升級等，從政府政策到各項國標無不是在全方位地實施與踐行這一計劃。汽車整車工廠涂裝車間在企業四大工藝（沖壓、焊裝、涂裝、總裝）中屬于高能耗單位也是高污染單位，因此節能降耗、清潔生產成為整車工廠、配套廠商乃至政府專項管理的重中之重，涂裝車間噴漆室作為高能耗之一系統模塊，節能降耗刻不容緩，據統計，使用新式工藝——干式噴漆可節約涂裝費用約23元/臺，下面就某整車工廠涂裝車間干式噴漆室的應用作簡要剖析。

1 涂裝噴漆室分類

涂裝噴漆室根據漆霧捕集分離方式的不同分為濕式及干式兩種類型。

濕式噴漆室是傳統且成熟的技術，在其捕集、分離漆霧時使用水為介質，讓帶有漆霧的空氣與水混合并使用化學藥劑實現空氣和漆霧的分離及水的循環利用［1］，主要有文丘里噴漆室、水旋式噴漆室、水簾式噴漆室等，其中文丘里噴漆室在整車工廠中較常使用。

干式噴漆室是一種不需要水和化學品的干式分離技術，可在噴漆室的再循環風模式下使用。它分為石粉吸附式干式噴漆室、靜電吸附式干式噴漆室、迷宮式干式噴漆室等。其具有結構緊湊、清理維護簡單、空氣可循環利用、不使用水、能耗低、噪音低等優勢。

2 干式噴漆室的結構原理

2.1 干式噴漆室原理

干式噴漆室技術是采用紙質過濾器利用循環空氣帶動捕集漆霧并分離的簡單有效的技術［2］。它主要包括迷宮式紙箱過濾器、網格紙過濾器和風琴紙過濾器。1）迷宮式紙箱過濾器，漆霧通過錯綜復雜的腔體內部以達到吸附效果，并通過加大的吸附表面、不同路徑結構的排列組合以及離心力的作用，使該過濾器具備很強的吸附能力；2）網格紙過濾器，漆霧在氣壓的作用下流向網格過濾器時網格濾紙受到氣壓的影響，順氣流方向被吹開，從而阻礙空氣的流動，有效吸附空氣中擴散的漆霧；3）風琴紙過濾器，由兩層粘合的、有孔、褶皺且能拉伸的牛皮紙組成，其更多的褶皺增加了油漆的沉淀面積，加大了油漆過濾器的承載能力，能更大程度地滿足涂裝噴涂要求。

2.2 干式噴漆室的結構

干式噴漆室的主體采用自承重組裝式結構，高度14 m，寬度5.5 m，長度分色漆60 m，清漆42 m，主要由漆霧捕捉室體（包括漆霧捕集裝置、氣動執行機構、排風道、漆霧捕捉室體等）、噴漆室室體（含輸送系統、室體照明、內部格柵等）、動靜壓層等組成。

2.3 濾材的更換流程

在同一層面進行運行、維修、更換與清潔，通過操作解鎖、鎖緊裝置移入更換完成的濾材裝置，通過壓差信號打開或關閉風閥。

3 漆霧捕集裝置風阻/容漆量測定分析

3.1 風阻分析

為測定風阻對容漆量的影響，分別對底漆、面漆、清漆噴漆室的風阻進行記錄分析，記錄時間23 d，數據采集共9 d。由底漆噴漆室風阻記錄數據分析可知，從風壓折線中風阻與時間基本呈線性增長的趨勢，在風阻大于1 000 Pa時增速加快；由面漆噴漆室風阻記錄數據分析可知，從風壓折線中風阻與時間基本呈線性增長的趨勢，面漆噴漆室風阻增速較慢；由清漆噴漆室風阻記錄數據分析可知，從風壓折線中風阻與時間基本呈線性增長的趨勢，在風阻大于1 000 Pa時增速加快。

3.2 容漆量分析

過濾裝置容漆量數據見表1。由表1數據分析可知，經3次稱重，自動段最大容漆量（達到風阻時）可達10 kg以上。

4 循環風空調的溫濕度變化分析

對底漆、面漆、清漆噴漆室夏季、冬季循環風溫濕度變化數據進行采集分析，結果分別見表2、3。

表1 過濾裝置容漆量數據分析 （風壓，Pa；質量，kg）Tabke 1 Analysis of the paint holding capacity data of the filter device

表2 夏季三噴漆室空調進出口數據分析Table 2 Analysis of import and export data of three spray booths in summer

表3 冬季三噴漆室空調進出口分析數據Table 3 Analysis of import and export data of three spray booths in winter

由表2、3可見，（1）循環風空調送風溫度升高約1~3 ℃；（2）絕對含濕量均減少約1~2 g/kg；（3）空氣的焓值增大約1 kJ/kg。因此循環風空調必須設置加濕及制冷功能段。

5 干式噴漆室設計需要注意的問題及解決方案

（1） 噴漆室排風阻力隨干式過濾器的堵塞不斷發生變化（風量、風壓），基本呈線性增長的趨勢，需要考慮噴漆室風平衡的適時自動調整。可以將送排風機選用相同規格，增加風速傳感器，實現供排風機自動變頻調節，保證供排風量恒定。

（2） 由于干式噴漆室更換漆霧捕集單元時會出現VOC外泄，易出現噴漆區域VOC濃度高，無組織排放超標的問題，可以采用如下措施加以控制：（1）加大噴漆區域環境送風量，提高換氣次數；（2）對該區域進行封閉；（3）保持噴漆區域風平衡穩定，避免出現紊亂；（4）合理控制循環風VOC濃度；（5）循環回用風管盡量采用負壓設計；（6）循環回用風管及室體需要保證密封良好不漏氣。

（3） 干式噴漆室循環風空調的加濕設計，由于加濕量很小，因此不宜采用傳統的加噴淋加濕，需要選用合適的加濕方式［3］，可優選二流體汽水混合加濕，既可滿足使用要求，又能降低設備投資，減少能源消耗。

6 干式/濕式噴漆室運行成本對比分析

以某整車工廠30 JPH車身涂裝線為例（雙班16 h，按250 d/a計算），對干、濕噴漆室捕集系統運行日成本進行分析比較，結果見表4。

表4 干、濕式噴漆室漆霧捕集系統日運行成本比較分析Table 4 Comparison and analysis of daily cost of paint mist capture system between dry and wet spray booths

由表4可見，干式噴漆室漆霧捕集系統日運行成本約15 998元/d，而傳統濕式噴漆室漆霧捕集系統日運行成本約27 057元/d，干、濕噴漆室日運行成本相差達到11 059元/d，采用干式噴漆室可節約費用約23元/臺。

通過對干、濕噴漆室捕集系統日運行成本的分析比較可知，干式噴漆室節能、環保及投資效果顯著，后期將應用于新工廠的設計中。