涂装车间烘炉节能措施的研究和设计

1、    涂装车间烘炉节能措施的研究和设计    杨为焕等摘 要：据统计烘炉能耗占汽车涂装车间能耗的30%左右，烘炉设备是涂装车间的耗能大户，企业节能减排的实现可以从降低烘炉设备的能耗出发。本文从烘炉能耗分布出发，从工艺改进、设备改良和车间生产管理三方面阐述涂装车间烘炉的节能措施。关键词：涂装 烘炉 节能措施：th162.1 ：b ：1672-3791（2014）05（a）-0136-04abstract：according to statistics ，oven energy consumption accounts for about 30% of t

2、he 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，thi

3、s paper describes the energy-saving means of oven in coating workshop from three aspects of processimprovement，equipment improvement and workshop production managementkey words；coating；oven；energy-saving means1 前言柳州五菱汽车公司自从2002年与上海汽车、美国通用三方合资组建上汽通用五菱汽车有限公司以来，上汽通用五菱汽车股份有限公司得到快速发展，2002年年销售15万辆，2013年增长

4、到160万辆。每条涂装生产线一般配置电泳烘炉、面漆烘炉，要求高的还有中涂烘炉。据调查某涂装车间各工艺的能耗如图1所示，其中烘炉设备是涂装车间的耗能大户。这条涂装线2012年电泳、面漆烘炉单单天然气运行成本就达700万元。因此，无论是在设计时或者生产实际中，烘炉的节能措施应用都将会产生可观的经济效益，并且减少co2排放。1.1 烘炉工作原理天然气在加热箱燃烧，加热烘房回风空气，循环风机把热空气送到烘房。热空气的热量通过辐射或对流方式，传递给在烘房里面喷涂好油漆的车身。车身达到一定温度后，按工艺要求维持一段时间之后，油漆即烤干。1.2 烘炉热量分布从图3、图4得知烘炉的热量走向，结合烘炉设计基础数

5、据和运行实际数据，量化烘炉能耗分布，得出降低烘炉能耗的主要方向。从图5看出：烘干油漆，融化消音板消耗的热量仅占2.1%，天然气燃烧放出的大部分热量，被中间传递物质吸收，导致能源的浪费。所以，降低烘炉能耗存在较大的空间。2 降耗对策（研究方向）2.1 优化涂料烘烤时间与温度生产线建设sop时，烘炉的各个区烘烤温度设定值，都是根据材料供应商提供的烘烤窗口而定的，即烘炉各个区的烘烤温度和对应的烘烤时间要落在材料供应商提供的烘烤窗口内。但是因考虑到车身结构的复杂性和担心现场控制的不规范性，材料供应商提供的烘烤温度往往偏高。在实验中发现烘烤温度落在直线ac上也可烘干油漆。两者对比发现，原最低工艺烘烤温度

6、160 ，烘烤时间20 min，烤干油漆，实际上烘烤温度160 ，烘烤时间15 min或烘烤温度150 ，烘烤时间20 min也可以烤干油漆。这样，降低烘烤时间或降低烘烤温度可以烘干油漆，烘炉节省能量。上式中c2为设备运行成本，因为降低烘烤时间即缩短了保温时间，已知某电泳烘炉imc链链速4.04 m/min，则可缩短的保温区长度为20 m，约等于现在一个保温区的长度；c2，1为循环风机电费，c2，2为保温区烘烤天然气供给费用，c2，3为保温区冷炉升温天然气供给费用。一般车间设计寿命1015年，减低烘烤时间还可以节省设备投资成本约80万，节约空间78 m2，所以相对降低烘烤温度，降低烘烤时间更节

7、能。在建设新生产线时，制造策略决定了烘炉通过的最大车型、车身最大重量、工艺烘烤时间。适宜的制造策略，避免烘炉设备选型过大，可以减少投资成本和运行成本。另外，工艺工位优化如把消音板在车身过完中涂烘炉后，再铺设到车身或同车型车身重量轻量化，减轻车身重量，都可以节约烘炉能量。2.2 设备设计优化（1）桥式烘炉imc输送链、支撑小车、滑橇轻量化。现场测量该烘炉出入口的imc链温度、支撑小车温度及滑橇温度，如表1所示。根据公式q=m*c*t，计算imc链、支撑小车和滑橇在烘炉外的散热量，如表2所示。年节省运行成本如表3所示（按天然气4元/m3，运行时间22.5 h/d，25d/月计算）。由表3可知，烘炉

8、的imc链、支撑小车、滑橇这三个中间载体，一年就要消耗价值约96万元的热量，这些热量散发在车间，恶化车间的工作环境。因此，我们从以下几方面改善这个问题。保证强度，减轻imc链、支撑小车、滑橇重量。新生产线把强冷室位置后移，保证imc链、支撑小车不经过强冷室，最短距离回到烘炉入口。在烘房出入口更换滑橇，专门一套烘房滑橇循环，最低限度减少滑橇热量外带。endprint旧生产线，把已经不生产的车型滑橇支点去掉，减轻重量。支撑小车涂保温涂层等方面入手，降低运行成本。（2）随着对烘炉设备引起火灾爆炸原因的认识加深，gm结合多年的生产实际经验与实验室数据，设计排废气量的富余量在减少。（3）烘炉废气处理设备

9、，热力焚烧蓄热炉（简称rto）的天然气消耗量与进口废气量成正比关系。烘炉废气量减少，rto更节能。2.4 辐射加热箱排烟气余热回收重利用辐射加热箱270的烟气直接排放到大气，白白浪费了其热量。于此同时，辐射加热箱的补新风吸收热量升温。增加气气换热器，回收高温烟气热量，预热其新风，降低天然气消耗量，降低运行成本。如果对流间接加热箱排烟气风量也采用排烟风机，也可以采用该措施回收热量。2.5 车间运行管理 员工操作优化节能措施排烟罩风机、强冷室风机延时启动，等一辆车到达后，再人工手动启动。一般能延迟1 h。优化烘炉各区升温速率，保证各区相差1 min内达到工艺温度，消除等待浪费。设计时冷炉imc链走

10、链温度100 ，不断试验，最后定在130 才走链。减少了烘炉升温阶段imc链散热到车间。常检查烘房、加热箱检修门密封情况，发现泄漏，在周末停产及时更换密封绳。当班班次吃饭时间，或喷房故障抢修时间，加热箱循环风机低频率运行，等待进车。周末停产收班，最后一辆车到烘房二区时，人工关掉一区燃烧器；车子到三区时，人工关掉二区燃烧器；依次类推，直到关完所有燃烧器。计划收班时，压线的车子，自然冷却，不使用强冷室冷却，提前关闭强冷室，节省电能。二班生产间隙，车子过完烘炉，马上手动关闭循环风机、排废气风机，节省电能的同时，让热量尽量保留在烘房内。生产启动时，减少天然气消耗量。3 tar/rto烟气余热回收利用国

11、家环保要求，涂装烘房的废气必须处理合格后才能排向大气。tar是每条烘炉独立处理废气及供热给烘房的设备，rto就是集中处理烘炉废气的设备。但是，不管tar还是rto直接排放处理干净后的废气排放温度高达190，白白浪费了它的热量。一般旧涂装生产线rto烟气余热回收改造是加热前处理工艺回水，而新涂装车间则是把rto烟气余热回收加热燃气锅炉工艺回水的。某涂装车间统计分析，80000 nm3风量的rto，每小时节省180立方米天然气。4 结语本文主要从工艺改进、设备改良、车间日常运行管理方面，讨论了烘炉节能措施。上汽通用五菱汽车股份有限公司将继续积极与设计院、国内外设备及涂料厂家通力合作，开发和使用节能

12、环保新技术，并从工程设计和建设源头开始，深化节能、环保措施，在为建设资源节约型、环境友好型社会尽社会责任的同时，实现企业的节能可持续发展。参考文献1 刘仁新.车辆涂装生产的节能-增效与环保处理j.涂装技术与文摘，2012：27-33.2 李佩琰.对低温烘干炉进行节能改造的探讨j.工业炉，1992（2）：33，49-52.3 尹春梅.烘干炉调试中若干问题产生的原因及解决办法j.现代涂装，2012（2）：58-59，65.4 李国波.汽车涂装工程建设节能减排技术j.电镀与涂饰，29（9）：60-64.5 冯昊.潜油电机浸漆烘干炉的节能改造j.维修与改进.机械，2012（39）：163-164.6

13、李晓明.提高烘干炉能源利用率的措施j.生产设备；汽车工艺与材料，2012（2）：51-54.7 王守臣.油漆烘干炉的热效率及节能j.综述.工业加热，2000（2）：12-16.8 刘国培.对流和红外辐射烘干设备j.非标准机械设备设计手册，2002（5）：1056-1097.endprint旧生产线，把已经不生产的车型滑橇支点去掉，减轻重量。支撑小车涂保温涂层等方面入手，降低运行成本。（2）随着对烘炉设备引起火灾爆炸原因的认识加深，gm结合多年的生产实际经验与实验室数据，设计排废气量的富余量在减少。（3）烘炉废气处理设备，热力焚烧蓄热炉（简称rto）的天然气消耗量与进口废气量成正比关系。烘炉废气

14、量减少，rto更节能。2.4 辐射加热箱排烟气余热回收重利用辐射加热箱270的烟气直接排放到大气，白白浪费了其热量。于此同时，辐射加热箱的补新风吸收热量升温。增加气气换热器，回收高温烟气热量，预热其新风，降低天然气消耗量，降低运行成本。如果对流间接加热箱排烟气风量也采用排烟风机，也可以采用该措施回收热量。2.5 车间运行管理 员工操作优化节能措施排烟罩风机、强冷室风机延时启动，等一辆车到达后，再人工手动启动。一般能延迟1 h。优化烘炉各区升温速率，保证各区相差1 min内达到工艺温度，消除等待浪费。设计时冷炉imc链走链温度100 ，不断试验，最后定在130 才走链。减少了烘炉升温阶段imc链

15、散热到车间。常检查烘房、加热箱检修门密封情况，发现泄漏，在周末停产及时更换密封绳。当班班次吃饭时间，或喷房故障抢修时间，加热箱循环风机低频率运行，等待进车。周末停产收班，最后一辆车到烘房二区时，人工关掉一区燃烧器；车子到三区时，人工关掉二区燃烧器；依次类推，直到关完所有燃烧器。计划收班时，压线的车子，自然冷却，不使用强冷室冷却，提前关闭强冷室，节省电能。二班生产间隙，车子过完烘炉，马上手动关闭循环风机、排废气风机，节省电能的同时，让热量尽量保留在烘房内。生产启动时，减少天然气消耗量。3 tar/rto烟气余热回收利用国家环保要求，涂装烘房的废气必须处理合格后才能排向大气。tar是每条烘炉独立处

16、理废气及供热给烘房的设备，rto就是集中处理烘炉废气的设备。但是，不管tar还是rto直接排放处理干净后的废气排放温度高达190，白白浪费了它的热量。一般旧涂装生产线rto烟气余热回收改造是加热前处理工艺回水，而新涂装车间则是把rto烟气余热回收加热燃气锅炉工艺回水的。某涂装车间统计分析，80000 nm3风量的rto，每小时节省180立方米天然气。4 结语本文主要从工艺改进、设备改良、车间日常运行管理方面，讨论了烘炉节能措施。上汽通用五菱汽车股份有限公司将继续积极与设计院、国内外设备及涂料厂家通力合作，开发和使用节能环保新技术，并从工程设计和建设源头开始，深化节能、环保措施，在为建设资源节约

17、型、环境友好型社会尽社会责任的同时，实现企业的节能可持续发展。参考文献1 刘仁新.车辆涂装生产的节能-增效与环保处理j.涂装技术与文摘，2012：27-33.2 李佩琰.对低温烘干炉进行节能改造的探讨j.工业炉，1992（2）：33，49-52.3 尹春梅.烘干炉调试中若干问题产生的原因及解决办法j.现代涂装，2012（2）：58-59，65.4 李国波.汽车涂装工程建设节能减排技术j.电镀与涂饰，29（9）：60-64.5 冯昊.潜油电机浸漆烘干炉的节能改造j.维修与改进.机械，2012（39）：163-164.6 李晓明.提高烘干炉能源利用率的措施j.生产设备；汽车工艺与材料，2012（2

18、）：51-54.7 王守臣.油漆烘干炉的热效率及节能j.综述.工业加热，2000（2）：12-16.8 刘国培.对流和红外辐射烘干设备j.非标准机械设备设计手册，2002（5）：1056-1097.endprint旧生产线，把已经不生产的车型滑橇支点去掉，减轻重量。支撑小车涂保温涂层等方面入手，降低运行成本。（2）随着对烘炉设备引起火灾爆炸原因的认识加深，gm结合多年的生产实际经验与实验室数据，设计排废气量的富余量在减少。（3）烘炉废气处理设备，热力焚烧蓄热炉（简称rto）的天然气消耗量与进口废气量成正比关系。烘炉废气量减少，rto更节能。2.4 辐射加热箱排烟气余热回收重利用辐射加热箱270

19、的烟气直接排放到大气，白白浪费了其热量。于此同时，辐射加热箱的补新风吸收热量升温。增加气气换热器，回收高温烟气热量，预热其新风，降低天然气消耗量，降低运行成本。如果对流间接加热箱排烟气风量也采用排烟风机，也可以采用该措施回收热量。2.5 车间运行管理 员工操作优化节能措施排烟罩风机、强冷室风机延时启动，等一辆车到达后，再人工手动启动。一般能延迟1 h。优化烘炉各区升温速率，保证各区相差1 min内达到工艺温度，消除等待浪费。设计时冷炉imc链走链温度100 ，不断试验，最后定在130 才走链。减少了烘炉升温阶段imc链散热到车间。常检查烘房、加热箱检修门密封情况，发现泄漏，在周末停产及时更换密

20、封绳。当班班次吃饭时间，或喷房故障抢修时间，加热箱循环风机低频率运行，等待进车。周末停产收班，最后一辆车到烘房二区时，人工关掉一区燃烧器；车子到三区时，人工关掉二区燃烧器；依次类推，直到关完所有燃烧器。计划收班时，压线的车子，自然冷却，不使用强冷室冷却，提前关闭强冷室，节省电能。二班生产间隙，车子过完烘炉，马上手动关闭循环风机、排废气风机，节省电能的同时，让热量尽量保留在烘房内。生产启动时，减少天然气消耗量。3 tar/rto烟气余热回收利用国家环保要求，涂装烘房的废气必须处理合格后才能排向大气。tar是每条烘炉独立处理废气及供热给烘房的设备，rto就是集中处理烘炉废气的设备。但是，不管tar还是rto直接排放处理干净