喷漆车间空调通风系统设计.docx

喷漆车间空调通风系统设计史岩峰 恩宜珐玛( 天津) 工程有限公司上海分公司摘要结合工程实例阐述了喷漆车间洁净空调的特点 ,介绍了其气流组织 、风道布置 、废气处理方式 、空调处理机组功能段的设置及相关的节能设计 。关键词喷漆车间气流组织废气处理节能设计Ai r c o n d i t i o n i n g a n d v e n t i l a t i o n s y s t e md e s i g n f o r p a i n t i n g w o r k s h o pBy Shi Yanfeng A bs t r a c t Exp ou n ds t h e c h a r a c t e ris t ics of cle a n ai r c o n di t i o ni n g s ys t e m of p ai n t i n g w o r ks h op bas e d o n a n a c t ual p r oje c t . Pr es e n ts t h e ai r dis t ri b ut i o n , ai r duc t a r r a nge me n t , w as t e ai r t r e a t me n t , f u nc t i o nal s e g me n t a r r a n ge me n t of ai r h a n dli n g u ni t a n d r el a t e d e ne r gy s a vi ng desi g n .Ke yw o r ds p ai nt i n g w o r ks h op , ai r dis t ri b ut i o n , w as t e ai r t r e a t me nt , e ne r gy s a vi ng desi g n NNE Pha rmapl a n ( Tia njin) Co . , Lt d . Sha nghai Bra nc h , Sha nghai , China30 引言喷漆是工业生产中一个典型 、常规的工艺环节 。喷漆 质量直接影响到设备的外观及使用功能 。喷漆车间的设计主要应满足两点使用要求 :一是为涂装施工提供洁净 、安全的喷漆环境 ,使喷涂施工不受尘埃干扰 ,保证喷漆质量 ; 二 是把挥发性漆雾限制在 有限空间内 , 改善车间工 作 环 境 。 同时 ,为 满 足 GB 16297 1996大 气 污 染 物 综 合 排 放 标 准 1 ,废气必须加以处理 ,达标后排放 。基于产品不同的喷漆要求 ,喷漆车间需要保证一定的 温度与湿度 。由于油漆属易燃易爆类化学品 ,喷漆车间需 采用全新风设计 ,而大量新风的引入势必导致冬季热负荷 与夏季冷负荷剧增 ,故节能设计对该类工程也十分重要 。 本文以笔者设计的某工程喷漆车间为例 ,从车间内的 气流组织 、送排风空调机组的功能段设置 、废气处理方式及节能设计等方面进行探讨 。该工程采用人工手动喷漆 , 喷漆车间为 防 爆 车 间 , 油 漆采用改性的 环 保 漆 , 主 要 的 有 机 溶 剂 为 乙 酸 正 丁 醇 和 丙烯酸酯类化 合 物 , 在 喷 涂 过 程 中 还 需 加 入 以 苯 系 有 机 物为基础的 稀 释 剂 , 以 调 节 油 漆 的 黏 稠 度 。苯 系 物 的 挥 发性和毒性均较强 。油漆中的 溶 剂 和 稀 释 剂 在 喷 漆 和 漆 层固化过程中 会 大 量 挥 发 , 因 此 将 漆 雾 控 制 在 有 限 空 间 内 ,合理组织 气 流 , 对 保 证 喷 涂 产 品 质 量 , 保 护 操 作 人 员 的身体健康 , 满 足 国 家 职 业 卫 生 标 准 2 有 重 要 的 现 实 意 义 。1 喷漆车间的气流组织形式根据产品对喷漆工艺的要求 ,该工程喷漆车间温度要 求为 (20 3) ,相对湿度要求为 40 % 20 % ,进入喷漆车间的空气必须经过严格过滤 。整个喷漆区域气流应保持均匀 ,以利于喷涂油漆挥发 均匀 ,确保喷涂质量 ,同时减少室内通风死角 ,防止易爆气 体积聚 。喷漆车间内气流 须沿重力方向由天花板 流 向 地 面 ,然后从地面处排出 ,经过滤器及废气处理装置处理达标 后高空排放 。喷漆车间需保证一定的换气次数 ,室内空气 流速应控制在 0 . 380 . 67 m/ s 3 。空气流速过大 ,涂料损 失过多 ,涂层状态不良 ; 空气流速过小 ,影响溶剂的正常挥 发 ,且不利于操作人员的健康与安全 。为确保喷漆车间要 求的洁净环境 ,喷漆车间内不应出现负压 ,可以通过控制排 气量来实现 。本设计中以设在喷漆车间内的压差传感器控 制变频排风机转速 ,保证室内的正压要求 。喷漆车间空调 系统原理图见图 1 。该工程喷漆车间长 24 m ,宽 6 m ,车间平面布置狭长 。 为达到气流均衡 、送风均匀的目的 ,沿长度方向设置 2 个送风静压箱 (外覆保温层) ,尺寸为 12 m (长) 6 m (宽) 1 . 53 史岩峰 ,男 ,1973 年 4 月生 ,大学 ,工程师200052 上海市新华路 660 号万宝国际商务中心 405 室( 021) 62826077 ( 0)2mail : ya nf eng_ shi ho t mail . co m收稿日期 :2010 05 17修回日期 :2011 04 18 70 暖通空调 HV &A C 2 01 1 年第 41 卷第 6 期设计参考2 喷漆车间的空调箱配置喷漆车间为防爆区 ,且有温度 、湿度要求 ,送风要求清 洁均匀 ,因此设置全新风空调机组送风至喷漆车间顶部的送风静压箱 ,然后通过出风过滤器送至喷漆区 。新风空调 机组由进风段 、粗效加高中效过滤段 、热回收盘管段 、预热盘管段 、冷盘管 段 、热盘管 段 、加湿段 及 送 风 机 段 等 组 成 。 机械排风系统从地沟排风 ,含油漆的排风经玻璃纤维过滤器及废气处理装置处理达标后 ,经热回收盘管 ,通过 15 m高的排气筒排放 。具体空调器功能段配置见图 3 。图 1 喷漆车间空调系统原理图m (高) 。在送风静压箱中设置沿长度 方向的送风管 ,风管上侧设置四面出风散流器 ,以便动压更好地转化为静压 ,防 止直接吹向出风过滤器 ,导致气流分布不均匀 。出风过滤器选用顶棉 ,敷设于喷漆车间工作区域上方 。 顶棉能保证高均匀度的出风气流 ,过滤效率等级为 F5 ( EN779) ,现场安装在静压箱预制的钢框架上 。 该工程采用建筑地沟回风 ,实现气流沿重力方向由天花板流向地面 。地沟上设承重格栅铁篦 ,承担地面喷漆部 件负荷 ,下面设置隔漆用低阻力 、高效率的玻 璃纤 维 过 滤 器 ;同时为降低阻力 ,在地沟排风口入口处设置导流叶片 。 地沟尺寸的选择应考虑阻力 、噪声 、清洗 、维修等因素 ,因此 可设置为半通行地沟 ,并进行表面处理 。地沟数与上部送 风静压箱对应 。该工程对应上部两个静压箱设置了两段地 沟 ,为便于风量平衡 ,中间设置隔离墙 ,地沟中气流的流向 如图 2 所示 。图 3 喷漆车间空调器功能段配置根据 GB 16297 1996大气污染物综合排放标准,对油漆类废气需进行净化处理 ,达标后排放 。目前 ,对含有有 害有机溶剂废气的净化方法主要有吸收法 、吸附法 、冷凝法 和燃烧法 。综合比较有害有机溶剂废气污染物的各类净化方法 , 鉴于吸附法比较适合于中等风量以下 、间歇性排放的低浓 度废气的处理 ,该工程选用活性炭吸附法来净化喷漆废气 中的有机污染物 。该方法 设备简单 , 管 理 方 便 , 净 化 效 率 高 。活性炭吸附法的工艺流程见图 4 。图 2 排风地沟气流流向示意图该工程为手工喷漆 ,根据国家劳动卫生相关法规要求 ,为确保工作环境安全 ,整个喷漆区分为两部分 ,每一部分独 立设置送排风电动风阀 ,每个电动风阀均在控制系统中显 示阀位 ,根据控制中心要求调节风阀开启度 。并在每一区 域设置防爆型脚踏开关与安全指示灯 。当该区域正常通风 时 ,灯指示为绿色 ; 当无通风时 ,工作人员踩踏脚踏开关报 警 ,灯灭 。整个喷漆车间设置一个红色闪烁警灯及警示声 鸣器 ,当有一区域报警时 ,灯光和声鸣器同时动作 ,工作人 员撤出到安全地带 ,工厂维护人员检查空调通风系统 ,调整 到正常工况 。图 4 活性炭吸附法的工艺流程3 节能设计因该工程空调通风系统为防爆区送排风 ,全新风运行 , 新排风量较大 ,且室内有温度 、湿度要求 ,如不设热回收装 置 ,将造成很大的能量浪费 。喷漆车间有 、无热回收装置的夏季 、冬季能耗见表 1 。考虑到该通风系统为防爆通风系统 ,故选择乙二醇中 间热媒式热回收装置 。系统原理图见图 5 。 2 0 11 ( 6 ) 史岩峰 :喷漆车间空调通风系统设计71 表 1 喷漆车间的冬 、夏季能耗可获得较大的显热回收量 ;同时由于新风温度很低 ,换热量很大 ,故排风温降较大 ,排风出口温度将低于露点温度 ,运 行中将产生凝结水 ,释放出凝结潜热 ,进一步增大 热 回 收 量 。为防止排风换热器表面结霜 ,在乙二醇液体循环系统 中增加了电动三通调节阀 。该工程的乙二醇盘管热回收装置选用计算如下 ( 以冬 季为例) 。1) 选型计算室外参数 :干球 温 度 - 20 , 相 对 湿 度 60 % ; 室 内 参 数 :干球温度 20 ,相对湿度 40 % ;新风量 :210 000 m3 / h ; 排风量 :208 000 m3 / h 。考虑到换热效果及运行阻力 ,该工程采用 6 排换热器 ,基于保证排风不结霜进行计算 ,结果见表 2 。表 2 喷漆车间乙二醇盘管热回收装置计算结果 (冬季)夏季冬季负荷/ k W无热回收装置有热回收装置1 8251 48944 . 118 . 42 8251 68246 . 040 . 4综合温度效率/ %节能百分比/ %注 : 1) 综合温度效率 4 E = ( tx2 - t x1 ) / ( tp1 - tx1 ) , 其中 tx1 , tx2 分别 为新风进 、出 换 热 器 的 温 度 , ; tp1 为 排 风 进 换 热 器 的 温 度 , 。2) 节能百分比等于 ( Q -Q回 ) / Q , 其中 Q 为无热回收装置时的能耗 , k W ; Q回 为有热回收装置时的能耗 , k W 。进口温度/ 进口相对湿度/ %出口温度/ 出口相对 乙二醇溶液进/湿度/ %出盘管温度/ 新风盘管- 206040- 3 . 765 . 214955 . 37/ 0 . 970 . 97/ 5 . 37排风盘管202) 经济性分析该工程中 加 热 介 质 采 用 80 / 60 热 水 , 价 格 约 20 元/ t ;电价 1 元/ ( kW h) 。配合生产方式 ,系统间歇运行 , 运行时间为 8 h/ d 。根据当地气候条件 ,各月节能量见表 3 。图 5 实例工程乙二醇热媒式热回收系统原理图该工程位于北方严寒地区 ,对于乙二醇盘管热回收装置 ,新风 、排风和乙二醇介质间有足够大的温差进行换热 ,表 3 喷漆车间乙二醇盘管热回收装置各月节能量GJ1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月合计热回收冷回收806627503272991333325467504 068109197317故设有乙二醇盘管热回收装置的系统 ,热回收每年可节约费用约为 20 元/ t 4 068 106 kJ 1 000 kg/ t 4 . 2 kJ / ( kg ) ( 80 - 60) = 968 571 元 ; 冷回 收每年可 节约费用约为 (风冷冷水机组能耗按制取单位冷量消耗功 率 0 . 35 kW 计 算) : 1 元/ ( k W h ) 109 106 kJ 0 . 35 kW/ k W (3 600 s/ h) = 10 597 元 。每年节省运行费用约 为 97 . 92 万元 。因增设乙二醇盘管热回收装置 ,需增加新风 、排风热回 收盘管 ,乙二醇循环水泵 ,膨胀补水定压系统 ,循环管路等 , 建设投资增加约为 59 万元 。投资回收期为 0 . 6 a ,故该项 节能措施有较好的经济效益 。4 应注意的问题4 . 1 由于喷漆车间为防爆车间 ,故空调通风机组室外新风 口必须设置在非防爆区 。4 . 2 喷漆车间内所有风管 、风机及其他通风空调设备均应 采取防静电的接地措施 ,相关设备为防爆型 。4 . 3 加强空调通风设备的管理 ,保证安全 、正常运行 。5 结论5 . 1 喷漆车间应注意气流组织的设计 、过滤器的选择 ,以 确保喷漆质量 。5 . 2根据国家环保要求 ,喷漆车间的排风必须进行环保处理 ,选择合适的处理方法 ,达标后排放 。5 . 3 大量直流风的应用 ,必须考虑热回收 ,进行节能设计 。 在我国北方严寒地区 ,对于在热回收过程中必须防止新排 风交叉污染的场所 ,间接冷媒热回收系统非常适用 ,能有效 降低建筑能耗 。参考文献 : 1 国家环境保护局. GB 16297 1996 大气污染物综合排放标准 S . 北京 : 中国环境科学出版社 ,1996 中华人民共和国卫生部. GB Z