干式文丘里在汽车厂喷涂车间的应用.docx

行业走势Industrial Trends 张金星1，占 梦2，肖其弘1(1.上海通用汽车有限公司武汉分公司，武汉 430000；2.武汉博旺玻璃钢节能环保设备有限公司，武汉 430056)DOI:10.13531/ki.china.coatings.2014.02.005Application of Dry Venturitube in Spray PaintingShop of Automobile PlantZHANG Jin-xing1, ZHAN Meng2, XIAO Qi-hong1(1. Shanghai GM Co., Ltd. (Wuhan Branch), Wuhan 430000, Hubei, China; 2. Wuhan Bowang FRP Environmental ProtectionEquipment Co., Ltd., Wuhan 430056, Hubei, China)Abstract: In the spray painting shop of traditional automobile plant, the oversprayed paint mist is often treated with the wetventuritube, of which the air supply is disposable and the energy consumption is high. In order to solve this typical problem, two schemes that the automation rate of spray paint was improved and the dry venturitube was used were analyzed. Tests showed that the former could save the energy to some extent by reducing the air speed and the latter could reduce the fresh air volume to 20% and obviously save at least half of the energy consumption cost by recycling the air supply. At the same time, the paper also pointed out that the dry venturitube was still challenged by the high cost of filer core membrane, low utilization rate of lime powder, etc., and that these challenges needed to be further improved so that the dry venturitube could be widely applied in the automobile industry.Key words: spray painting shop, dry venturitube, fresh air volume, energy conservation and consumption reduction前言伴随中国经济的快速发展，汽车刚性需求急剧 增加，众车企纷纷增建生产基地，提高产能以抢占市 场份额。面对日趋激烈的竞争，涂膜作为汽车品质最 直观的表现，发挥着重要作用。涂装喷房通过控制供风单元保持恒温、恒湿环 境，进而确保涂膜质量。而供风是影响涂装车间乃至 汽车厂能耗的主要因素，体现为两种方式：一是进风0口与出风口的温湿度差；二是所需新风量。在设备和工艺确定后，不能以降低供风品质为代价节省能耗， 因此降低新风量成为解决问题的重要途径。为此，各 汽车厂不惜重金打造喷涂车间，采用机器人代替手 工操作，大幅提高喷涂自动化率，通过降低室体风速 减少新风量。但是，高能耗和环境污染的问题本质未 能有效解决，仍是束缚喷涂车间进一步发展的瓶颈。干式文丘里代替传统方式处理过喷漆雾，喷房17节能减排Energy-saving and Emission-reduction摘要: 传统汽车厂喷涂车间多采用湿式文丘里处理过喷漆雾，供风一次性利用，能耗高。为解决这个 典型问题，分析了提高喷涂自动化率和运用干式文丘里技术两个方案。经试验得出：前者通过降低风速发 挥一定节能作用，后者利用供风循环使得新风量低至20%，能耗成本约减少一半，效果显著。同时指出，干 式文丘里也面临过滤芯膜高成本、石灰粉有效利用率不高等挑战，有待进一步完善，以促进其在汽车行业 的广泛推广。关键词:喷涂车间；干式文丘里；新风量；节能降耗中图分类号：TQ639.2文献标识码：B文章编号：1006-2556(2014)02-0017-04干式文丘里在汽车厂喷涂车间的应用第 29 卷 第 02 期中 国 涂 料Vol.29 No.022014 年 02月CHINA COATINGSFebruary 2014行业走势Industrial Trends中 国 涂 料第 29 卷供风可实现循环利用，新风需求量和废气排放量大幅削减，节省水资源，降低能耗，减少污染，是解决上 述问题的一条有效途径。但干式文丘里研发和使用 时间尚短，技术处在进一步完善阶段，在汽车厂喷涂 车间的运用程度较低，且国内外相关文献资料相对 偏少，缺乏系统性介绍和分析。因此不管是在理论层 面，还是在其运用和推广方面，详细论述干式文丘里 都具有重要意义。预涂层压缩空气方向预涂层过滤膜预涂层/过滤过滤器填料涂料预涂层过滤膜过滤器传统湿式文丘里湿式文丘里1起源于20世纪四五十年代，主要用 于除尘、磷矿尾气和脱硫塔烟气等处理，随后在重工 业和制造业中得到广泛应用。传统涂装喷房一般采用湿式文丘里，它用水(或 其他液体)作介质配合助剂处理过喷漆雾。首先利用 水幕形成均匀水流2，底部风口以20 m/s的高速气流 作用将水流充分雾化，有效捕捉过喷漆雾，并经过下 部挡板多次折返，保证液滴和排放废气充分分离；水 滴被收集，通过向水中定量添加絮凝剂使过喷漆雾 絮凝成块，后打捞集中收集处理。湿式文丘里设备投资少、修护方便，但消耗大量 水资源，且经处理后排风湿度高达100% RH。由于空 调除湿比升温能耗更大，因此循环利用的经济性和 必要性差，喷房供风为一次性利用，能耗高。此外，过 喷漆雾只是被集中收集，仍需后续系统处理，且废气 排放量高，故环境污染较严重。1清洁清洁涂料预涂层0.20.6 MPa过滤膜过滤器图1干式文丘里工作原理图Fig. 1 Operating Principle Diagram for Dry Venturitube干式文丘里干式文丘里3是一种有别于传统的利用化学药 品和水进行漆雾分离，无需水而废料自动清除并可 再生利用的绿色解决方案。干式文丘里利用小粒径CaCO3过滤和吸附排风 气流中的过喷物，过滤膜是其核心。首先石灰粉被鼓 吹在其表面形成预涂层，含漆雾排风经过时被物理吸附，每间隔一定周期压缩空气自动进行反吹扫，黏 附涂料的石灰粉落入Hopper模块底部，如此循环至 系统达到预设压力或时间，再通过真空负压作用将 废料抽送到储罐。回收过程一旦完成，加料系统提供 压力将CaCO3粉末泵入Hopper，开始新的工作循环。 具体过程见图1。2图2喷房供风循环示意图Fig. 2 Diagram for Air Supply in Spray Booth供风速度和循环利用率是影响喷涂车间能耗的两大主要因素，为比较两者的影响程度，有学者研究 了沈阳、昆明和福州的汽车厂喷涂车间能耗，并详细 统计4种工作模式。通过计算电力、热水、冷却水和天 然气成本，综合评估出每年能耗，发现：自动喷涂配 合干式文丘里最低(C-1)，车体内部手工喷涂、干式文 丘里模式次之(C-3)，随后是自动喷涂、湿式文丘里模 式(C-2)，而能耗最高的是内部手工喷涂配合湿式文 丘里(C-4)。以沈阳工厂为例进行分析，对于湿式文丘里(C-2/C-4)，全自动喷涂能耗成本较内部手工喷涂节干式文丘里优势前面已提到，湿式文丘里处理风因湿度太高不 具有循环利用价值，且新鲜风需求量大；而干式文丘 里作用后4，供风湿度降低、温度升高，经RAU空调简 单调节温度和湿度后，即可就近循环利用，见图2。318节能减排Energy-saving and Emission-reductionRAU烟 囱循 环 风新鲜风第 29 卷 第 02 期中 国 涂 料Vol.29 No.022014 年 02 月CHINA COATINGSFebruary 2014行业走势Industrial Trends2014年 第 02 期张金星等：干式文丘里在汽车厂喷涂车间的应用省约10%，这主要得利于机器人室体比手工区供风速度低0.20.3 m/s，新风需求量在一定程度降低。而对 于干式文丘里(C-1/C-3)，能耗成本同比降低45%，除 低风速作用外，增加了内表面喷涂室体的循环风利 用(循环风中残留有有机物质只用于设备区域)，因此 提高自动化率更为高效。比较干式文丘里和传统湿式文丘里，全自动喷 涂模式能耗成本降低57%，内部手工喷涂模式同比降 低约30%，这主要体现为供风可循环利用，且效果显 著。整体剖析4种工作模式的能耗成本，见表1，C-1(干 式/自动)C-2(湿式/自动)C-3(干式/手工)C-4(湿式/手工)为12.341.822.60。比值说明，提高自动 化率主要表现为降低供风速度减少新鲜风用量，可在 一定程度上发挥作用；而利用干式文丘里，供风实现 循环利用，对于节省新风量更为有效，解决问题也更 为实质。此外，石灰粉5较水(或其他液体)介质吸附能力 更佳，排放气体所含有毒、有害物质的比率更低，且 废气排放量仅为湿式的20%左右，有效降低环境污 染。的SVW工厂。这说明推进废石灰粉法律、法规更合理认定，完善相关制度具有重要意义。前景分析鉴于人们对生活质量和生存环境的要求日益严 格，干式文丘里凭借其环境友好特性和节能降耗典 型优势，必将被越来越多的汽车厂所青睐。以德国杜尔Dry-Scrubber设备为例，干式文丘里 在全球58条生产线得以运用，年均产能达到3 700 000 车，覆盖Honda、BMW、Ford、Porsche、Rehau、SGM、Nissan 和SGM等工厂。多家车企的认可和使用，充分说明干 式文丘里的优越性与竞争力，有望在汽车企业得到 广泛推广。5结语6(1)供风单元是影响汽车厂喷涂车间能耗的主要因素，在不降低供风品质的前提下降低新风量是实 现节能降耗的有效途径。(2)喷房供风经湿式文丘里处理后，湿度高达100%RH，为一次性利用；使用干式文丘里，供风湿度 降低、温度升高，经RAU空调简单处理后可实现循环 利用。(3)可通过提高喷涂自动化率和运用干式文丘里技术能减少新风量，前者通过降低供风风速发挥作 用，后者利用供风循环使得新风量低至20%，更有效 发挥节能降耗作用。(4)干式文丘里在过滤芯膜成本高、石灰粉有效 利用率低和废石灰粉处理、认定困难三个方面面临 挑战，有待进一步改进和完善。干式文丘里所面临挑战第一，干式文丘里具备典型的节能降耗、改善环 境的特点，但过滤芯膜目前需国外进口，维护和更换 成本高。据悉，若干式文丘里过滤模块全部更换一 次，投资将高达数百万。目前，降低投入的途径主要 有两个：其一，在国内寻找合适供应商，提供支持和 帮助，以助其研发出满足技术要求的过滤芯膜，国产 化是一个必然趋势；其二，规范芯膜清洁频次和方 法，避免设备过早损坏，延长使用寿命，即通过管理 生产降低芯膜的有效使用成本。第二，理论上每台车消耗石灰粉量为5 kg左右， 但实际要达到12 kg左右，具有非常大的下降空间。导 致实际耗量远高于理论值的影响因素有很多，如石 灰粉的有效成分含量、粒径和湿度、过喷漆雾情况以 及文丘里运行状况等。这需要投入大量研究，探寻导 致石灰粉高耗量的本质原因，以及有效解决方法。第三，吸附过喷漆雾后的石灰粉，在一些欧美国 家直接认定为普通废弃物，但在中国多被评估成危 险品废弃物(简称危废)，后者处理成本要高出34 倍。这是因为，国外会衡量有害物质的种类和含量， 而国内主要根据处理物质品种。不过近年来，国内一 些汽车厂通过向有关部门争取，致力将废石灰粉评 级为普通废弃物，如大连的Chery工厂、南京和仪征4参考文献1 朱尧德,马灵.湿式文丘里除尘工艺改进的应用研究J.环境科学与技术,2004, 27(z1):120-1212 王涛,周新洁,徐洪洲.文丘里水幕式移动喷漆室介绍J.现代涂料与涂装,2011,14(5):64-653 JONES JEROMY K., WEILERT CARL V., YODER SAMUEL E., et al. Initial start-up and commissioning of circulating dry scrubber at cooper at unitC/Air and Waste Management Association-Power Plant AirPollutant Control“MEGA”Symposium 2012.2012:869-8794 NEATHERY JAMES K. Model for ue-gas desulfurization i n a c i r c u l a t i n g d r y s c r u b b e r J . A I C h E J o u r n a l ,1996,42(1):259-26819节能减排Energy-saving and Emission-reduction2014 第29年 卷02 第 月02期CHINA 中 COA 国 涂TINGS 料February Vol.292014 No.02ndustrial 行业走势Trndse表1 能耗成本对比The comparison of energy consumptionTable 1功率/kW功率/kW功率/kW(MW h/a)(MW h/a)(MW h/a)(MW h/a)沈阳Concept-1Concept-2Concept-3Concept-49626119829151.52120.4493.89133.8712 414 75629 020 53922 623 78632 257 751016 605 78310 209 03019 842 9952 6264 2053 4374 1689 23013 40711 60114 7876 70124 84317 70927 3016 90324 46518 11927 37310 000105 00066 900136 0001 4802 7282 2613 0336 00022 00016 00026 0006 62024 26117 40027 014福州Concept-1Concept-2Concept-3Concept-46313110614639.7673.8661.4682.249 580 32917 797 04914 809 29019 815 40108 216 7215 228 96110 235 0732 6344 2423 4824 2239 25713 53411 76614 9853 02910 8508 10811 9472 7098 8967 11110 06418 300171 00099 100242 0005 66312 99510 36714 4622 4008 5006 0009 5001 3975 1183 6715 699注：1) Concept-1(C-1)：干式文丘里+全自动喷涂；Concept-2(C-2)：湿式文丘里+全自动喷涂；Concept-3(C-3)：干式文丘里+内部手工喷涂；Concept-4(C-4)：湿式文丘里