浅析干式喷漆在汽车涂装中的应用

刘明明，蔡照生，吕荣佳，许刚，王秀锦 （奇瑞商用车（安徽）有限公司，安徽芜湖 244000）

0 引言

在政府“打赢蓝天保卫战”3年作战计划的目标中提及了VOCs（挥发性有机化合物）的排放要求，到2020年，VOCs的排放总量较2015年要下降10 %以上，未来这方面的治理将成为环保的重点。从原材料生产到废弃物专项治理，从设备改造到绿色工厂升级等，从政府政策到各项国标无不是在全方位地实施与践行这一计划。汽车整车工厂涂装车间在企业四大工艺（冲压、焊装、涂装、总装）中属于高能耗单位也是高污染单位，因此节能降耗、清洁生产成为整车工厂、配套厂商乃至政府专项管理的重中之重，涂装车间喷漆室作为高能耗之一系统模块，节能降耗刻不容缓，据统计，使用新式工艺——干式喷漆可节约涂装费用约23元/台，下面就某整车工厂涂装车间干式喷漆室的应用作简要剖析。

1 涂装喷漆室分类

涂装喷漆室根据漆雾捕集分离方式的不同分为湿式及干式两种类型。

湿式喷漆室是传统且成熟的技术，在其捕集、分离漆雾时使用水为介质，让带有漆雾的空气与水混合并使用化学药剂实现空气和漆雾的分离及水的循环利用［1］，主要有文丘里喷漆室、水旋式喷漆室、水帘式喷漆室等，其中文丘里喷漆室在整车工厂中较常使用。

干式喷漆室是一种不需要水和化学品的干式分离技术，可在喷漆室的再循环风模式下使用。它分为石粉吸附式干式喷漆室、静电吸附式干式喷漆室、迷宫式干式喷漆室等。其具有结构紧凑、清理维护简单、空气可循环利用、不使用水、能耗低、噪音低等优势。

2 干式喷漆室的结构原理

2.1 干式喷漆室原理

干式喷漆室技术是采用纸质过滤器利用循环空气带动捕集漆雾并分离的简单有效的技术［2］。它主要包括迷宫式纸箱过滤器、网格纸过滤器和风琴纸过滤器。1）迷宫式纸箱过滤器，漆雾通过错综复杂的腔体内部以达到吸附效果，并通过加大的吸附表面、不同路径结构的排列组合以及离心力的作用，使该过滤器具备很强的吸附能力；2）网格纸过滤器，漆雾在气压的作用下流向网格过滤器时网格滤纸受到气压的影响，顺气流方向被吹开，从而阻碍空气的流动，有效吸附空气中扩散的漆雾；3）风琴纸过滤器，由两层粘合的、有孔、褶皱且能拉伸的牛皮纸组成，其更多的褶皱增加了油漆的沉淀面积，加大了油漆过滤器的承载能力，能更大程度地满足涂装喷涂要求。

2.2 干式喷漆室的结构

干式喷漆室的主体采用自承重组装式结构，高度14 m，宽度5.5 m，长度分色漆60 m，清漆42 m，主要由漆雾捕捉室体（包括漆雾捕集装置、气动执行机构、排风道、漆雾捕捉室体等）、喷漆室室体（含输送系统、室体照明、内部格栅等）、动静压层等组成。

2.3 滤材的更换流程

在同一层面进行运行、维修、更换与清洁，通过操作解锁、锁紧装置移入更换完成的滤材装置，通过压差信号打开或关闭风阀。

3 漆雾捕集装置风阻/容漆量测定分析

3.1 风阻分析

为测定风阻对容漆量的影响，分别对底漆、面漆、清漆喷漆室的风阻进行记录分析，记录时间23 d，数据采集共9 d。由底漆喷漆室风阻记录数据分析可知，从风压折线中风阻与时间基本呈线性增长的趋势，在风阻大于1 000 Pa时增速加快；由面漆喷漆室风阻记录数据分析可知，从风压折线中风阻与时间基本呈线性增长的趋势，面漆喷漆室风阻增速较慢；由清漆喷漆室风阻记录数据分析可知，从风压折线中风阻与时间基本呈线性增长的趋势，在风阻大于1 000 Pa时增速加快。

3.2 容漆量分析

过滤装置容漆量数据见表1。由表1数据分析可知，经3次称重，自动段最大容漆量（达到风阻时）可达10 kg以上。

4 循环风空调的温湿度变化分析

对底漆、面漆、清漆喷漆室夏季、冬季循环风温湿度变化数据进行采集分析，结果分别见表2、3。

表1 过滤装置容漆量数据分析 （风压，Pa；质量，kg）Tabke 1 Analysis of the paint holding capacity data of the filter device

表2 夏季三喷漆室空调进出口数据分析Table 2 Analysis of import and export data of three spray booths in summer

表3 冬季三喷漆室空调进出口分析数据Table 3 Analysis of import and export data of three spray booths in winter

由表2、3可见，（1）循环风空调送风温度升高约1~3 ℃；（2）绝对含湿量均减少约1~2 g/kg；（3）空气的焓值增大约1 kJ/kg。因此循环风空调必须设置加湿及制冷功能段。

5 干式喷漆室设计需要注意的问题及解决方案

（1） 喷漆室排风阻力随干式过滤器的堵塞不断发生变化（风量、风压），基本呈线性增长的趋势，需要考虑喷漆室风平衡的适时自动调整。可以将送排风机选用相同规格，增加风速传感器，实现供排风机自动变频调节，保证供排风量恒定。

（2） 由于干式喷漆室更换漆雾捕集单元时会出现VOC外泄，易出现喷漆区域VOC浓度高，无组织排放超标的问题，可以采用如下措施加以控制：（1）加大喷漆区域环境送风量，提高换气次数；（2）对该区域进行封闭；（3）保持喷漆区域风平衡稳定，避免出现紊乱；（4）合理控制循环风VOC浓度；（5）循环回用风管尽量采用负压设计；（6）循环回用风管及室体需要保证密封良好不漏气。

（3） 干式喷漆室循环风空调的加湿设计，由于加湿量很小，因此不宜采用传统的加喷淋加湿，需要选用合适的加湿方式［3］，可优选二流体汽水混合加湿，既可满足使用要求，又能降低设备投资，减少能源消耗。

6 干式/湿式喷漆室运行成本对比分析

以某整车工厂30 JPH车身涂装线为例（双班16 h，按250 d/a计算），对干、湿喷漆室捕集系统运行日成本进行分析比较，结果见表4。

表4 干、湿式喷漆室漆雾捕集系统日运行成本比较分析Table 4 Comparison and analysis of daily cost of paint mist capture system between dry and wet spray booths

由表4可见，干式喷漆室漆雾捕集系统日运行成本约15 998元/d，而传统湿式喷漆室漆雾捕集系统日运行成本约27 057元/d，干、湿喷漆室日运行成本相差达到11 059元/d，采用干式喷漆室可节约费用约23元/台。

通过对干、湿喷漆室捕集系统日运行成本的分析比较可知，干式喷漆室节能、环保及投资效果显著，后期将应用于新工厂的设计中。