涂装线的烘干系统节能浅析

1、涂装线的烘干系统节能浅析王彬作者单位？【摘要】：本文主要介绍了用于汽车涂装的烘干工艺的各种形式，包括其组成和特点，并针对各种形式做以比较，目的在于针对节能、减耗、减排问题进行初步探讨。关键词： 烘干系统 节能 环保 0 引 言烘干系统是轿车涂装工艺中一道非常重要的工序，它在很大程度上决定着产品的漆膜成形质量。同时烘干系统也是涂装工艺中耗能第一大户，如何能够在满足车身烘干质量的前提下减少对能源的消耗，如何能够在满足车身质量的前提下减少对环境的不良影响，都是具有非常重要意义的话题。在新涂装车间的建设中，烘干系统的设计、选型，安装、调试工作都尤为重要。在生产实践中我收集并阅读了大量资料，并与各相关厂

2、家进行了沟通。在这里我将针对以上问题与大家做一简要的探讨。1 烘干系统构成在轿车生产工艺中，烘干系统是非常重要的一道工序，产品在结束电泳、喷涂密封胶、喷涂中涂漆、喷涂面漆之后均要通过烘干系统来完成相应工序。烘干系统中一般分为烘干室室体和循环供热系统两部分。1.1 烘干室室体烘干室室体要保证完全密闭，不可泄漏并在一定程度上最大限度的减少热损失。1.2 供热系统而供热系统就是向整个烘干系统提供能源的部分，目前供热系统一般采用燃烧天然气来为系统提供能源，产生的热量可以直接的或间接的传送到烘干室体内部来对产品进行烘烤，以满足工艺需要。2 烘干系统常用的换热方式目前轿车行业涂装领域所用到的烘干系统据换热

3、形式可分为以下几种形式：2.1 直燃式直燃式烘干系统是在烘干炉的各个功能段分别设置焚烧装置四元体，即集燃烧，风机，过滤，换热为一体的热风炉，以此来将加热的空气直接并独立的送到烘干炉相应功能段中，来保证烘干炉各段的工艺温度，最终达到烘干车身的目的。直燃式供热系统的示意图如下（图1）。图1: 直燃式系统的示意图2.2 间接式所谓间接式烘干系统是相对于直燃式烘干系统而言的，直燃式烘干系统是将加热后的热空气直接送到烘干室中去，为工件烘烤使用；而间接式烘干系统是焚烧加热后的空气通过换热器间接的为烘干室中抽出的循环空气加热，焚烧后的空气本身不直接与烘干室内部空气接触，不进到烘干室当中去。但是此种形式的烘干

4、系统仍是采用烘干室各个功能段都分别控制的方式。间接式供热系统示意图如下（图2）。图2: 间接式供热系统示意图 图中既有编号，就应给出相应名称，否则就取消各编号。2.3 多级换热系统多级换热系统是目前国内轿车行业普遍应用的集中供热系统，也就是俗称的“一拖几”系统。所谓“一拖几”顾名思义就是整个烘干系统由一台焚烧炉来提供烘干所需要的热源能量，焚烧炉后面采用串联式连接着若干个具有嵌入式风机、高温过滤装置、换热装置的三元体，最后连接一个新鲜风换热装置的集中供热烘干系统。示意图如下（图3）。图3: 多级换热系统示意图这种系统同时具有对烘干室内产生的废气进行处理和热回收利用的功能。系统中包含一台废气风机，

5、从烘干室内抽取产生的废气，将它送到焚烧炉内，进入焚烧炉后废气首先在焚烧炉中进行预热，预热到400450左右的时候进行焚烧，废气在这种情况下进行高温裂解，成为可以直接排往大气中的无害物质。目前一般废气的处理能力可使排放气体当中的废气净化率达到99%以上。示意图如下（图4）。图4: 焚烧炉系统示意图2.4 rto蓄热式热力焚化炉英文名为“regenerative thermal oxidizer”，故简称为“rto”。其原理是把有机废气加热到760摄氏度以上，使废气中的voc在删除“在”字。氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体，使陶瓷体升温而“蓄热”，此“蓄热”用于预热后

6、续进入的有机废气。从而节省废气升温的燃料消耗。陶瓷蓄热体应分成两个（含两个）以上的区或室，每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序，周而复始，连续工作。蓄热室“放热”后应立即引入部分已处理合格的洁净排气对该蓄热室进行清扫（以保证voc去除率在95%以上），只有待清扫完成后才能进入“蓄热”程序。示意图如下（图5）。图5: 蓄热式热力焚化炉3 几种换热方式差异3.1 各烘干系统特点的比较3.1.1 单独供热式（包含直燃式和间接式）单独式（包括直燃式和间接式）烘干系统的特点在于，由于采用了烘干室每个功能段单独供热，单独循环的方式，使得每个功能段的温度控制更加精确，稳定。各个四元体相互之间的影响很小，

7、整个系统调节起来更加灵活。直燃式与间接式二者的区别在于，在面漆之前的烘干过程中，通过直燃式的热风在加热车身的同时不会对车身相应漆膜质量造成影响，而面漆烘干过程中若采用直燃式的热风会对车身喷涂的漆膜质量造成破坏，所以要采用间接式的加热方式。3.1.2 多级换热式目前多级换热式特点在于技术相对比较成熟，运行比较稳定，应用比较广泛，在满足工艺需要以及对产品质量的保证方面都有很好的表现。同时焚烧炉可以对烘干室内的废气进行再焚烧，不仅使最终排气达到环保标准，同时废气焚烧过程中产生的能量也可以为系统服务。但是多级换热方式的劣势也显现的越来越明显，表现在于：（1）调节难。系统中所有的换热装置都依靠一个焚烧装

8、置来提供热源，相互之间是串联的关系，互相影响、制约较大，即使安装了热敏电阻对系统进行调节，相应速度也比较慢。这就给整个系统的调节能力造成了很大的影响，一旦前期调试完成之后基本就确定了烘干系统的烘干效果和能源消耗，后期调整往往效果不能很好的达到预期目的。（2）热损失大。由于系统采用“一拖几”的方式，系统中的风管管路肯定会非常长，这就无形中加大了系统的热损失。（3）排烟温度高。由于系统的调节能力不理想，但烘干室的温度又是系统要保证的第一要素，所以很容易出现烘干室最后的排烟温度大大超过预期设计值，造成很大的能源浪费。3.1.3 rto蓄热式热力焚化炉（rto）技术是一种工艺简单、占地面积小、运行费用

9、低的低浓度有机废气处理系统，主要采用了先进的热交换设计技术和新型陶瓷蓄热材料，其独特设计的高效先进换热系统保证了燃烧热量的有效回收，在大流量低浓度有机废气净化领域具有很大的优势。（1）由高性能陶瓷材料构成的多种热回收填料床可回收燃烧过程中产生的热量并重新利用，从而降低能耗。（2）rto最高处理风量可达200,000scfm（5668nm3/min），voc浓度最高可达100%，lel（下爆限）颗粒物浓度最高可达0.7克/立方米。由于废气处理量大，所以一般对于一条涂装生产线上所有的烘干室系统所产生的废气可以由一台rto来进行统一处理，这也在某种程度上节省能源消耗。（5）燃烧室最高温度为2000o

10、f（1093oc），在此温度停留1秒，是废气燃烧裂解的更充分，并且不会产生机械元件损坏和设备停运。（6）燃烧室外壁采用不锈钢材料固定的高密度陶瓷纤维棉以绝热保温。相反地rto系统仍然有不完善的地方。首先rto系统先期投资费用较大，这也是此项方案被生产厂家采用的很大制约因素。再者在技术方面，虽然多室燃烧、蓄热式的方式对能量的消耗起到了节约的作用，但是在实际应用当中，各室之间进行切换的时候必然会对系统压力造成波动，而且在高温状态下频繁切换对切换阀等部件的技术质量有很高的要求。4 常用的几种烘干组合方式这些系统在某种意义上来说其实很难明确的判定哪种最理想，哪种最有优势。直燃式调节灵活但会对漆膜质量造

11、成影响；多级换热方式能源消耗量大但运行稳定，技术成熟；运用rto比较环保，运行费用低，但前期投资比较大。那么我们就以节能、低运行成本的角度来对三者做一比较：（以直燃式+rto的烘干方式为标准）表1：几种烘干组合方式比较烘干方式投资成本运行成本备注直燃式+rto100%100%单一烘干室间接式+rto102%103%多级换热式90%115%直燃式+rto100%85%4条烘干室间接式+rto100%87%由此我们可以看出如果单从节能的角度出发，采用多条直燃式烘干系统外加一台rto比较经济。5 小结在人们的印象中，重工业历来是烟囱林立、机器轰鸣的粗放型大工业化生产，这些转动的机器为国家建设做出了巨大贡献。但根据中国社科院工业经济研究所的调查发现，“从总量看，我国制造业目前居世界第3位，但影响力不大，并且制造业存在明显的结构缺陷，表现在产品