楊為煥等

摘 要：據(jù)統(tǒng)計(jì)烘爐能耗占汽車涂裝車間能耗的30%左右，烘爐設(shè)備是涂裝車間的耗能大戶，企業(yè)節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)可以從降低烘爐設(shè)備的能耗出發(fā)。本文從烘爐能耗分布出發(fā)，從工藝改進(jìn)、設(shè)備改良和車間生產(chǎn)管理三方面闡述涂裝車間烘爐的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：涂裝 烘爐 節(jié)能措施

中圖分類號(hào)：TH162.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（a）-0136-04

Abstract：According to statistics ，oven energy consumption accounts for about 30% of the energy consumption in the automobile coating workshop.Oven equipment is the major energy consuming of coating workshop.To achieve energy-saving emission reduction，company can take action from reducing the energy consumption of oven equipment.From the distribution of energy consumption of oven，this paper describes the energy-saving means of oven in coating workshop from three aspects of process

improvement，equipment improvement and workshop production management

Key Words；Coating；Oven；Energy-saving Means

1 前言

柳州五菱汽車公司自從2002年與上海汽車、美國(guó)通用三方合資組建上汽通用五菱汽車有限公司以來(lái)，上汽通用五菱汽車股份有限公司得到快速發(fā)展，2002年年銷售15萬(wàn)輛，2013年增長(zhǎng)到160萬(wàn)輛。每條涂裝生產(chǎn)線一般配置電泳烘爐、面漆烘爐，要求高的還有中涂烘爐。據(jù)調(diào)查某涂裝車間各工藝的能耗如圖1所示，其中烘爐設(shè)備是涂裝車間的耗能大戶。這條涂裝線2012年電泳、面漆烘爐單單天然氣運(yùn)行成本就達(dá)700萬(wàn)元。因此，無(wú)論是在設(shè)計(jì)時(shí)或者生產(chǎn)實(shí)際中，烘爐的節(jié)能措施應(yīng)用都將會(huì)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，并且減少CO2排放。

1.1 烘爐工作原理

天然氣在加熱箱燃燒，加熱烘房回風(fēng)空氣，循環(huán)風(fēng)機(jī)把熱空氣送到烘房。熱空氣的熱量通過(guò)輻射或?qū)α鞣绞?，傳遞給在烘房里面噴涂好油漆的車身。車身達(dá)到一定溫度后，按工藝要求維持一段時(shí)間之后，油漆即烤干。

1.2 烘爐熱量分布

從圖3、圖4得知烘爐的熱量走向，結(jié)合烘爐設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行實(shí)際數(shù)據(jù)，量化烘爐能耗分布，得出降低烘爐能耗的主要方向。

從圖5看出：烘干油漆，融化消音板消耗的熱量?jī)H占2.1%，天然氣燃燒放出的大部分熱量，被中間傳遞物質(zhì)吸收，導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。所以，降低烘爐能耗存在較大的空間。

2 降耗對(duì)策（研究方向）

2.1 優(yōu)化涂料烘烤時(shí)間與溫度

生產(chǎn)線建設(shè)SOP時(shí)，烘爐的各個(gè)區(qū)烘烤溫度設(shè)定值，都是根據(jù)材料供應(yīng)商提供的烘烤窗口而定的，即烘爐各個(gè)區(qū)的烘烤溫度和對(duì)應(yīng)的烘烤時(shí)間要落在材料供應(yīng)商提供的烘烤窗口內(nèi)。但是因考慮到車身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和擔(dān)心現(xiàn)場(chǎng)控制的不規(guī)范性，材料供應(yīng)商提供的烘烤溫度往往偏高。

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)烘烤溫度落在直線AC上也可烘干油漆。兩者對(duì)比發(fā)現(xiàn)，原最低工藝烘烤溫度160 ℃，烘烤時(shí)間20 min，烤干油漆，實(shí)際上烘烤溫度160 ℃，烘烤時(shí)間15 min或烘烤溫度150 ℃，烘烤時(shí)間20 min也可以烤干油漆。這樣，降低烘烤時(shí)間或降低烘烤溫度可以烘干油漆，烘爐節(jié)省能量。

上式中C2為設(shè)備運(yùn)行成本，因?yàn)榻档秃婵緯r(shí)間即縮短了保溫時(shí)間，已知某電泳烘爐IMC鏈鏈速4.04 m/min，則可縮短的保溫區(qū)長(zhǎng)度為20 m，約等于現(xiàn)在一個(gè)保溫區(qū)的長(zhǎng)度；C2，1為循環(huán)風(fēng)機(jī)電費(fèi)，C2，2為保溫區(qū)烘烤天然氣供給費(fèi)用，C2，3為保溫區(qū)冷爐升溫天然氣供給費(fèi)用。

一般車間設(shè)計(jì)壽命10～15年，減低烘烤時(shí)間還可以節(jié)省設(shè)備投資成本約80萬(wàn)，節(jié)約空間78 m2，所以相對(duì)降低烘烤溫度，降低烘烤時(shí)間更節(jié)能。

在建設(shè)新生產(chǎn)線時(shí)，制造策略決定了烘爐通過(guò)的最大車型、車身最大重量、工藝烘烤時(shí)間。適宜的制造策略，避免烘爐設(shè)備選型過(guò)大，可以減少投資成本和運(yùn)行成本。另外，工藝工位優(yōu)化如把消音板在車身過(guò)完中涂烘爐后，再鋪設(shè)到車身或同車型車身重量輕量化，減輕車身重量，都可以節(jié)約烘爐能量。

2.2 設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）橋式烘爐IMC輸送鏈、支撐小車、滑橇輕量化。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量該烘爐出入口的IMC鏈溫度、支撐小車溫度及滑橇溫度，如表1所示。

根據(jù)公式Q=M*C*ΔT，計(jì)算IMC鏈、支撐小車和滑橇在烘爐外的散熱量，如表2所示。

年節(jié)省運(yùn)行成本如表3所示（按天然氣4元/m3，運(yùn)行時(shí)間22.5 h/d，25d/月計(jì)算）。

由表3可知，烘爐的IMC鏈、支撐小車、滑橇這三個(gè)中間載體，一年就要消耗價(jià)值約96萬(wàn)元的熱量，這些熱量散發(fā)在車間，惡化車間的工作環(huán)境。因此，我們從以下幾方面改善這個(gè)問(wèn)題。

①保證強(qiáng)度，減輕IMC鏈、支撐小車、滑橇重量。

②新生產(chǎn)線把強(qiáng)冷室位置后移，保證IMC鏈、支撐小車不經(jīng)過(guò)強(qiáng)冷室，最短距離回到烘爐入口。

③在烘房出入口更換滑橇，專門(mén)一套烘房滑橇循環(huán)，最低限度減少滑橇熱量外帶。endprint

④舊生產(chǎn)線，把已經(jīng)不生產(chǎn)的車型滑橇支點(diǎn)去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運(yùn)行成本。（2）隨著對(duì)烘爐設(shè)備引起火災(zāi)爆炸原因的認(rèn)識(shí)加深，GM結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設(shè)備，熱力焚燒蓄熱爐（簡(jiǎn)稱RTO）的天然氣消耗量與進(jìn)口廢氣量成正比關(guān)系。烘爐廢氣量減少，RTO更節(jié)能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費(fèi)了其熱量。于此同時(shí)，輻射加熱箱的補(bǔ)新風(fēng)吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫?zé)煔鉄崃?，預(yù)熱其新風(fēng)，降低天然氣消耗量，降低運(yùn)行成本。如果對(duì)流間接加熱箱排煙氣風(fēng)量也采用排煙風(fēng)機(jī)，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運(yùn)行管理—— 員工操作優(yōu)化節(jié)能措施

排煙罩風(fēng)機(jī)、強(qiáng)冷室風(fēng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)，等一輛車到達(dá)后，再人工手動(dòng)啟動(dòng)。一般能延遲1 h。

優(yōu)化烘爐各區(qū)升溫速率，保證各區(qū)相差1 min內(nèi)達(dá)到工藝溫度，消除等待浪費(fèi)。

設(shè)計(jì)時(shí)冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗(yàn)，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門(mén)密封情況，發(fā)現(xiàn)泄漏，在周末停產(chǎn)及時(shí)更換密封繩。

當(dāng)班班次吃飯時(shí)間，或噴房故障搶修時(shí)間，加熱箱循環(huán)風(fēng)機(jī)低頻率運(yùn)行，等待進(jìn)車。

周末停產(chǎn)收班，最后一輛車到烘房二區(qū)時(shí)，人工關(guān)掉一區(qū)燃燒器；車子到三區(qū)時(shí)，人工關(guān)掉二區(qū)燃燒器；依次類推，直到關(guān)完所有燃燒器。

計(jì)劃收班時(shí)，壓線的車子，自然冷卻，不使用強(qiáng)冷室冷卻，提前關(guān)閉強(qiáng)冷室，節(jié)省電能。

二班生產(chǎn)間隙，車子過(guò)完烘爐，馬上手動(dòng)關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機(jī)、排廢氣風(fēng)機(jī)，節(jié)省電能的同時(shí)，讓熱量盡量保留在烘房?jī)?nèi)。生產(chǎn)啟動(dòng)時(shí)，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國(guó)家環(huán)保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨(dú)立處理廢氣及供熱給烘房的設(shè)備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設(shè)備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達(dá)190℃，白白浪費(fèi)了它的熱量。

一般舊涂裝生產(chǎn)線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃?xì)忮仩t工藝回水的。某涂裝車間統(tǒng)計(jì)分析，80000 Nm3風(fēng)量的RTO，每小時(shí)節(jié)省180立方米天然氣。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要從工藝改進(jìn)、設(shè)備改良、車間日常運(yùn)行管理方面，討論了烘爐節(jié)能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續(xù)積極與設(shè)計(jì)院、國(guó)內(nèi)外設(shè)備及涂料廠家通力合作，開(kāi)發(fā)和使用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并從工程設(shè)計(jì)和建設(shè)源頭開(kāi)始，深化節(jié)能、環(huán)保措施，在為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)盡社會(huì)責(zé)任的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉仁新.車輛涂裝生產(chǎn)的節(jié)能-增效與環(huán)保處理[J].涂裝技術(shù)與文摘，2012：27-33.

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[3] 尹春梅.烘干爐調(diào)試中若干問(wèn)題產(chǎn)生的原因及解決辦法[J].現(xiàn)代涂裝，2012（2）：58-59，65.

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[8] 劉國(guó)培.對(duì)流和紅外輻射烘干設(shè)備[J].非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)，2002（5）：1056-1097.endprint

④舊生產(chǎn)線，把已經(jīng)不生產(chǎn)的車型滑橇支點(diǎn)去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運(yùn)行成本。（2）隨著對(duì)烘爐設(shè)備引起火災(zāi)爆炸原因的認(rèn)識(shí)加深，GM結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設(shè)備，熱力焚燒蓄熱爐（簡(jiǎn)稱RTO）的天然氣消耗量與進(jìn)口廢氣量成正比關(guān)系。烘爐廢氣量減少，RTO更節(jié)能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費(fèi)了其熱量。于此同時(shí)，輻射加熱箱的補(bǔ)新風(fēng)吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫?zé)煔鉄崃?，預(yù)熱其新風(fēng)，降低天然氣消耗量，降低運(yùn)行成本。如果對(duì)流間接加熱箱排煙氣風(fēng)量也采用排煙風(fēng)機(jī)，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運(yùn)行管理—— 員工操作優(yōu)化節(jié)能措施

排煙罩風(fēng)機(jī)、強(qiáng)冷室風(fēng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)，等一輛車到達(dá)后，再人工手動(dòng)啟動(dòng)。一般能延遲1 h。

優(yōu)化烘爐各區(qū)升溫速率，保證各區(qū)相差1 min內(nèi)達(dá)到工藝溫度，消除等待浪費(fèi)。

設(shè)計(jì)時(shí)冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗(yàn)，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門(mén)密封情況，發(fā)現(xiàn)泄漏，在周末停產(chǎn)及時(shí)更換密封繩。

當(dāng)班班次吃飯時(shí)間，或噴房故障搶修時(shí)間，加熱箱循環(huán)風(fēng)機(jī)低頻率運(yùn)行，等待進(jìn)車。

周末停產(chǎn)收班，最后一輛車到烘房二區(qū)時(shí)，人工關(guān)掉一區(qū)燃燒器；車子到三區(qū)時(shí)，人工關(guān)掉二區(qū)燃燒器；依次類推，直到關(guān)完所有燃燒器。

計(jì)劃收班時(shí)，壓線的車子，自然冷卻，不使用強(qiáng)冷室冷卻，提前關(guān)閉強(qiáng)冷室，節(jié)省電能。

二班生產(chǎn)間隙，車子過(guò)完烘爐，馬上手動(dòng)關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機(jī)、排廢氣風(fēng)機(jī)，節(jié)省電能的同時(shí)，讓熱量盡量保留在烘房?jī)?nèi)。生產(chǎn)啟動(dòng)時(shí)，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國(guó)家環(huán)保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨(dú)立處理廢氣及供熱給烘房的設(shè)備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設(shè)備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達(dá)190℃，白白浪費(fèi)了它的熱量。

一般舊涂裝生產(chǎn)線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃?xì)忮仩t工藝回水的。某涂裝車間統(tǒng)計(jì)分析，80000 Nm3風(fēng)量的RTO，每小時(shí)節(jié)省180立方米天然氣。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要從工藝改進(jìn)、設(shè)備改良、車間日常運(yùn)行管理方面，討論了烘爐節(jié)能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續(xù)積極與設(shè)計(jì)院、國(guó)內(nèi)外設(shè)備及涂料廠家通力合作，開(kāi)發(fā)和使用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并從工程設(shè)計(jì)和建設(shè)源頭開(kāi)始，深化節(jié)能、環(huán)保措施，在為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)盡社會(huì)責(zé)任的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能可持續(xù)發(fā)展。

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[8] 劉國(guó)培.對(duì)流和紅外輻射烘干設(shè)備[J].非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)，2002（5）：1056-1097.endprint

④舊生產(chǎn)線，把已經(jīng)不生產(chǎn)的車型滑橇支點(diǎn)去掉，減輕重量。

⑤支撐小車涂保溫涂層等方面入手，降低運(yùn)行成本。（2）隨著對(duì)烘爐設(shè)備引起火災(zāi)爆炸原因的認(rèn)識(shí)加深，GM結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)排廢氣量的富余量在減少。

（3）烘爐廢氣處理設(shè)備，熱力焚燒蓄熱爐（簡(jiǎn)稱RTO）的天然氣消耗量與進(jìn)口廢氣量成正比關(guān)系。烘爐廢氣量減少，RTO更節(jié)能。

2.4 輻射加熱箱排煙氣余熱回收重利用

輻射加熱箱270℃的煙氣直接排放到大氣，白白浪費(fèi)了其熱量。于此同時(shí)，輻射加熱箱的補(bǔ)新風(fēng)吸收熱量升溫。增加氣氣換熱器，回收高溫?zé)煔鉄崃?，預(yù)熱其新風(fēng)，降低天然氣消耗量，降低運(yùn)行成本。如果對(duì)流間接加熱箱排煙氣風(fēng)量也采用排煙風(fēng)機(jī)，也可以采用該措施回收熱量。

2.5 車間運(yùn)行管理—— 員工操作優(yōu)化節(jié)能措施

排煙罩風(fēng)機(jī)、強(qiáng)冷室風(fēng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)，等一輛車到達(dá)后，再人工手動(dòng)啟動(dòng)。一般能延遲1 h。

優(yōu)化烘爐各區(qū)升溫速率，保證各區(qū)相差1 min內(nèi)達(dá)到工藝溫度，消除等待浪費(fèi)。

設(shè)計(jì)時(shí)冷爐IMC鏈走鏈溫度100 ℃，不斷試驗(yàn)，最后定在130 ℃才走鏈。減少了烘爐升溫階段IMC鏈散熱到車間。

常檢查烘房、加熱箱檢修門(mén)密封情況，發(fā)現(xiàn)泄漏，在周末停產(chǎn)及時(shí)更換密封繩。

當(dāng)班班次吃飯時(shí)間，或噴房故障搶修時(shí)間，加熱箱循環(huán)風(fēng)機(jī)低頻率運(yùn)行，等待進(jìn)車。

周末停產(chǎn)收班，最后一輛車到烘房二區(qū)時(shí)，人工關(guān)掉一區(qū)燃燒器；車子到三區(qū)時(shí)，人工關(guān)掉二區(qū)燃燒器；依次類推，直到關(guān)完所有燃燒器。

計(jì)劃收班時(shí)，壓線的車子，自然冷卻，不使用強(qiáng)冷室冷卻，提前關(guān)閉強(qiáng)冷室，節(jié)省電能。

二班生產(chǎn)間隙，車子過(guò)完烘爐，馬上手動(dòng)關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機(jī)、排廢氣風(fēng)機(jī)，節(jié)省電能的同時(shí)，讓熱量盡量保留在烘房?jī)?nèi)。生產(chǎn)啟動(dòng)時(shí)，減少天然氣消耗量。

3 TAR/RTO煙氣余熱回收利用

國(guó)家環(huán)保要求，涂裝烘房的廢氣必須處理合格后才能排向大氣。TAR是每條烘爐獨(dú)立處理廢氣及供熱給烘房的設(shè)備，RTO就是集中處理烘爐廢氣的設(shè)備。但是，不管TAR還是RTO直接排放處理干凈后的廢氣排放溫度高達(dá)190℃，白白浪費(fèi)了它的熱量。

一般舊涂裝生產(chǎn)線RTO煙氣余熱回收改造是加熱前處理工藝回水，而新涂裝車間則是把RTO煙氣余熱回收加熱燃?xì)忮仩t工藝回水的。某涂裝車間統(tǒng)計(jì)分析，80000 Nm3風(fēng)量的RTO，每小時(shí)節(jié)省180立方米天然氣。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要從工藝改進(jìn)、設(shè)備改良、車間日常運(yùn)行管理方面，討論了烘爐節(jié)能措施。上汽通用五菱汽車股份有限公司將繼續(xù)積極與設(shè)計(jì)院、國(guó)內(nèi)外設(shè)備及涂料廠家通力合作，開(kāi)發(fā)和使用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，并從工程設(shè)計(jì)和建設(shè)源頭開(kāi)始，深化節(jié)能、環(huán)保措施，在為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)盡社會(huì)責(zé)任的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能可持續(xù)發(fā)展。

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