水旋式喷漆室及设计方案研究

彭 芬，何 曦，尹 涛，何 淼，叶明强（1.凯天环保科技股份有限公司，长沙 410100；2.工业生产环境技术湖南省重点实验室，长沙 410100）

水旋式喷漆室及设计方案研究

彭 芬1，2，何 曦1，2，尹 涛1，2，何 淼1，2，叶明强1，2
（1.凯天环保科技股份有限公司，长沙 410100；2.工业生产环境技术湖南省重点实验室，长沙 410100）

简要介绍了水旋式喷漆室的结构、工作原理及主要部件，并对关键部件的技术参数进行了设计分析。不同于传统水旋式漆雾治理方式，该水旋式喷漆室的特点在于使用了具有针对性的疏水性漆雾改性剂，此改性剂通过对车间所喷油漆产生的漆雾成分进行检测分析而筛选得到，进而极大地提高了漆雾捕捉效率，改善了工人的工作环境，并保护了操作工人的身心健康。

水旋；喷漆室；设计方案；漆雾治理

1　概述

涂装行业作为表面处理行业的重要组成部分，涉及行业广泛，但其产生的漆雾严重影响了周边环境以及人体健康，同时造成油漆的大量浪费，此外，漆雾是否能够得到有效治理还会严重影响后续废气的治理效率。通过选用合理的治理方式，对喷涂产生的漆雾进行有效捕捉及回收再利用，具有极大的经济和社会价值。

目前，常见的漆雾治理方式有干法和湿法两大类。干法漆雾治理是利用滤材的物理拦截方式捕捉漆雾，往往由于漆雾的弹性及黏性会在干式滤材的网孔间形成嵌挤结构，极大缩减了滤材的寿命，同时也存在火灾等重大安全隐患，这在某种程度上限制了干法漆雾治理技术的应用。湿法漆雾治理则是利用水或有机溶剂等对漆雾的“相似相溶”原理进行捕获。相比于干法漆雾治理方式，湿法漆雾治理方式具有捕捉效率高、性能稳定、运行费用低等优点。其中，极具代表性的是水旋式漆雾治理方式，但现有湿法工艺难以捕捉漆雾中的疏水颗粒，虽然通过添加漆雾絮凝剂可使漆雾沉降，但絮凝剂的无针对性造成了资源的浪费。

基于传统水旋式漆雾治理技术，该水旋式喷漆房通过使用具有针对性的疏水性漆雾改性剂，极大地提高了漆雾的捕捉效率，并减小了运行成本。

2　工艺及结构介绍

该水旋式漆雾治理技术最大的特点是使用具有针对性的疏水漆雾絮凝剂。通过对实际工况中所喷油漆产生漆雾的成分、粒径及结构等进行检测分析，进而有针对性地筛选出疏水漆雾絮凝剂，将其添加到循环水中，达到消除漆雾的黏性进而将漆雾絮凝成团清除打捞的目的。

水旋式喷漆室主要由喷漆室室体、送排风系统和漆雾处理系统等组成，其简要结构如图1所示。

水旋式喷漆室采用上送下排的通风方式，送风轴流风机将进气过滤后经均流板送入喷漆室，在送排风系统的合理气流组织作用下，为操作工人提供均匀新鲜空气，改善劳动条件，而喷漆作业时产生的漆雾被吸入水旋器，在水旋器中与含有漆雾改性剂的循环水碰撞混合，形成漆渣，利用滤袋将其打捞清除，达到捕捉漆雾、减少环境污染的目的，适用于中小型工件喷漆作业的小型喷漆间的漆雾捕捉。

3　主要部件介绍及技术参数分析

3.1喷漆室室体

如图1所示，水旋喷漆室室体上部为送风段，中部为喷漆作业区，是操作工人的主要工作区域，下部为水旋漆雾处理段。喷漆室内装有照明装置，保证喷漆室内的照度符合国家相关标准及规范的要求。

图1　水旋式喷漆室示意图

根据国家标准及设计规范，喷漆室的室体内部尺寸应根据待喷工件的外形尺寸、喷漆作业方式以及工件输送方式等确定，工件顶部到室体内顶部的距离应大于lm，喷漆室内壁离工件距离不小于1.5m［1］。

喷漆室室体采用方形或矩形钢管作为骨架，采用彩钢复合保温板作为面板，企口式插接（图2），整体拼装成型，便捷美观。

图2　复合板企口插接示意图

3.2送风系统

如图1所示，水旋喷漆室室体上端为送风系统，包括静压层、过滤层和均流层。进风经轴流风机送入静压层，而后通过中高效过滤后经均流板均匀送入喷漆室，详见图3、图4。

图3　送风流程图

图4　送风层示意图

送风段过滤层采用国产或进口中高效过滤棉，采用特种纤维原料制造，具有耐酸、耐碱、耐高温等特性，其表面特有的黏膜层能尽最大效能阻止气流中微细粒子泳移，对空气中粒径不超过10μm的尘埃消除率高达98%。

3.3水旋器

喷漆室室体下端为水旋漆雾处理段，主要包括格栅板、水旋器以及循环水系统等。含漆雾的废气经地表格栅进入水旋器，通过加有漆雾改性剂的循环水将漆雾凝集成团，形成漆渣，利用滤袋将其打捞清除，详见图5、图6。

图5　水旋漆雾处理工作流程图

图6　水旋漆雾处理系统示意图

水旋器由安装调节板、动力管和冲击板等组成（见图7）。水旋管上端沿在水泵的作用下，形成稳定的溢流，在重力的作用下沿管壁自然向下流动，流速约为1m/s，此时水旋管内含漆雾空气流速则为15～25m/s。水旋器主要利用液体水和空气的速度差，使空气流速高于液体流速而将水旋管内柱桶状的液膜雾化。水雾和漆雾接触混合，水雾捕捉漆雾中的油漆微粒，而后夹杂着水雾和漆雾的混合流体以高速冲撞水旋器底部的冲击板，水雾和漆雾进一步接触混合，把油漆微粒黏附于水中，实现油漆微粒和空气的有效分离［2、3］。

图7 水旋器结构示意图

动力管作为水旋器的关键部位，其入口尺寸可由下式计算［4］。

式中，

v0— 格栅板处的平面风速，取1.2m/s；

X1— 格栅板至动力管入口距离，mm；

F1— 动力管入口面积，m2；

d1— 动力管入口直径，m。

动力管出口尺寸可由下式计算［5］。

式中，

Q排— 水旋器动力管的排风量，m3/h；

F2— 动力管出口截面积，m2；

d2— 动力管出口直径，m。

3.4 排风系统

经水旋漆雾捕捉后的排气，经排风机由排风管送至废气治理装置进行后续废气治理（见图8）。

图8 排风流程图

喷漆室内截面流速的大小严重影响着喷涂作业的质量以及漆雾的治理效果，喷漆室内截面流速过大时，虽然漆雾捕捉效果好，但会造成油漆的浪费，而流速过小时，虽然增加了油漆的涂覆量，但漆雾捕捉效果较差。根据国家相关标准及规范，并参考工程实践经验，喷漆房室内空载风速一般取0.3～0.5m/s。根据喷涂室内截面风速，可由下式计算排风量。

式中，

Q排— 排风量，m3/h；

A— 喷漆间截面积，为喷漆间长度a和宽度b的乘积，m2；

v— 喷漆间的截面风速，m/s。

为保持喷漆间内微正压的状态，送风量略大于排风量，一般排风量为送风量的95%～98%［6］。

3.5 水循环系统

水循环系统由循环水、漆雾改性剂、管道和水泵等组成，喷漆室底部作为循环水池。添加了漆雾改性剂的循环水由水泵抽至水旋器上端沿，在水旋动力管的壁面形成稳定的溢流，溢流的循环水最终流至底部循环水池。循环水泵前设置二级过滤，以避免堵塞。

总循环水量为可由下式计算［6］。

式中：

GW— 喷漆室总循环水量，kg/h；

Q — 水旋器动力管风量，m3/h；

γ — 含漆雾空气的容重，kg/m3，一般取γ=1.2；

e — 水空比，一般取e =1.4～1.6。

循环水池有效容积为循环水泵每小时流量的1/6～1/4［7］。

为了保证水旋器达到最佳的分离效果，需保持水旋喷漆室底部循环水池的水位以高过水旋器冲击板10～15mm为宜，同时控制溢流板上水位略高于水旋器端口1～2mm为宜［8］。

4　总结

涂装行业油漆的大量使用，往往会产生大量的漆雾，严重影响了喷涂的作业环境以及操作工人的身心健康，同时也对后续废气的治理效率有举足轻重的影响，因此，漆雾的治理显得尤为重要。通过对水旋式喷漆室结构及设计方案的简要介绍，为湿式漆雾治理提供了参考。该水旋式喷漆室通过具有针对性的疏水漆雾改性剂的使用，提高了漆雾捕捉的效率，不仅保护了环境，又保护了操作工人的健康，具有巨大的市场应用前景。

［1］ JBT10413-2005．喷漆间［S］．

［2］ 贾丽丽，李万轻．梳流压力式水旋喷漆室简介［J］．现代涂料与涂装，2004（5）：38-40．

［3］ 朱向平．对水旋喷漆室除漆雾装置的改进［J］．电镀与精饰，2015，37（4）: 24-27．

［4］ 宁慧霞．水旋式喷漆室的优化设计［J］．材料保护，2002，35（12）：47-49．

［5］ 吴英年．水旋式喷漆室的设计［J］．材料保护，1990，23（8）：10．

［6］ 机械工业部第四设计研究院．油漆车间设备设计［M］．北京：机械工业出版社，1985．

［7］ 姜宝山，鄂俊强．组合式喷漆室［J］．涂料技术与文摘，2011（7）：23-25．

［8］ 王薏．水旋喷漆室的结构与工况分析［J］．陕西汽车，2001（4）：17-19．

Study on Novel Water-whirling Spraying Chamber and Design Scheme

PENG Fen1，2， HE Xi1，2， YIN Tao1，2， HE Miao1，2， YE Ming-qiang1，2
（1.Kaitian Environmental Technology Co.， Ltd， Changsha 410100；2.Hunan Key Laboratory of Industrial Production Environmental Technology， Changsha 410100， China）

This paper briefly introduces the structures， working principles and main parts of the water-whirling spraying chamber， and analyzes the technical parameters of key components.

water-whirling， spraying chamber， design scheme

X701

A

1006-5377（2016）07-0034-04