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        新型紙盒式干式噴漆室在客車涂裝中的應(yīng)用探究

        2021-10-27 08:41:20嚴(yán)遇春
        客車技術(shù)與研究 2021年5期

        嚴(yán)遇春, 方 軍

        (南京金龍客車制造有限公司,南京 211200)

        客車涂裝是客車制造過(guò)程中產(chǎn)生“三廢”最多的環(huán)節(jié),其中,噴漆又是產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣最多的工序。噴漆室作為涂裝線最重要的一環(huán),其結(jié)構(gòu)和性能一直在發(fā)展進(jìn)化,目前類型很多。傳統(tǒng)的觀念中,干式噴漆室因過(guò)濾器更換頻繁、作業(yè)場(chǎng)所污染,僅適用于小批量和單位時(shí)間噴漆量比較小的作業(yè)。但近年來(lái),隨著干式漆霧捕集技術(shù)進(jìn)步,國(guó)內(nèi)外涂裝界已形成濕式噴漆室轉(zhuǎn)化為干式噴漆室的趨向[1]。根據(jù)客車生產(chǎn)特點(diǎn),把新型的干式紙盒漆霧分離系統(tǒng)融入干式噴漆室的結(jié)構(gòu)中,使干式噴漆室在大客車整車涂裝項(xiàng)目中有更好的適用性。

        1 大客車涂裝噴漆室

        1.1 濕式噴漆室

        顧名思義,其分離漆霧的過(guò)程中使用了水這種濕介質(zhì)。其基本原理是讓攜帶有漆霧的空氣和水充分混合,空氣中的漆霧被水帶走,實(shí)現(xiàn)空氣和漆霧的分離。水中漆霧的處理方式是利用化學(xué)藥劑把水中的漆霧絮凝出來(lái),水循環(huán)利用。按照分離漆霧過(guò)程中的水洗形式,濕式噴漆室主要分為文丘里噴漆室、水旋式噴漆室、水簾柜噴漆室三種類型。

        1.2 干式噴漆室

        顧名思義,其分離漆霧的過(guò)程中不使用濕介質(zhì),純干式地分離漆霧。干式噴漆室按照分離漆霧的形式可以分為漆霧氈式干式噴漆室、風(fēng)琴紙式干式噴漆室、漆霧捕集箱式干式噴漆室、石灰式干式噴漆室、靜電式干式噴漆室等類型。

        1.3 大客車涂裝噴漆室

        大客車涂裝車間原來(lái)采用的漆霧氈式干式噴漆室,因漆霧氈易堵塞導(dǎo)致更換頻繁、作業(yè)場(chǎng)所污染等缺點(diǎn),僅適用于噴涂車架、保險(xiǎn)杠等零部件以及單位時(shí)間噴漆量較小的作業(yè)。

        整車涂裝多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的濕式水旋噴漆室,漆霧捕集效率較高,但為了除漆霧需要耗水、耗化學(xué)藥品(漆霧凝聚劑),使廢棄物增加近10倍,且成為危險(xiǎn)廢棄物,后期處理費(fèi)用高。這些不符合當(dāng)今的環(huán)保清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的要求。

        結(jié)合客車生產(chǎn)不均衡、每日的工作量不大的特點(diǎn),把新型的紙盒漆霧捕集系統(tǒng)融入干式噴漆室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,使干式噴漆室在客車整車涂裝項(xiàng)目中有更好的適用性。

        2 大客車新型干式噴漆室

        2.1 結(jié)構(gòu)布置

        大客車新型干式噴漆室的結(jié)構(gòu)布置如圖1所示,在噴漆室格柵平面下方布置漆霧捕集系統(tǒng),包含多個(gè)捕集紙盒、紙盒安裝框架以及在下面的排風(fēng)管道前端垂直布置多個(gè)二級(jí)過(guò)濾袋。整個(gè)漆霧捕集系統(tǒng)的任務(wù)是除去噴漆過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)噴油漆:噴漆過(guò)程帶有部分漆霧顆粒的廢氣被吸入到多個(gè)紙盒中,漆霧顆粒在紙盒中進(jìn)行分離,被捕集在各紙盒的內(nèi)部,下面的二級(jí)過(guò)濾袋可進(jìn)一步捕捉廢氣中的較小漆霧顆粒,凈化后的空氣導(dǎo)入排風(fēng)管通道。二級(jí)過(guò)濾包括過(guò)濾袋及其安裝框架、風(fēng)閥等部件。

        圖1 新型干式噴漆室的結(jié)構(gòu)布置示意圖

        目前,該種干式噴漆室的漆霧捕集系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)主要有以下兩種:

        1) 在噴漆室格柵下方水平布置迷宮式硬紙板紙盒+二級(jí)過(guò)濾袋,如圖1的下部所示。迷宮式硬紙板紙盒成本相對(duì)較低,漆霧顆粒在迷宮式硬紙板紙盒內(nèi)經(jīng)過(guò)錯(cuò)綜復(fù)雜的氣流通道,利用離心力使大顆粒漆霧被多重復(fù)雜的紙板通道表面吸附,但這類紙盒無(wú)法捕集較小顆粒漆霧,因此后面需增設(shè)二級(jí)過(guò)濾袋,進(jìn)一步捕捉廢氣中的小漆霧顆粒。

        2) 在噴漆室格柵下方兩側(cè)排風(fēng)口垂直布置漆霧捕集棉紙盒,如圖2所示。漆霧捕集棉紙盒的通風(fēng)效果、容漆量、過(guò)濾精度均好于迷宮式硬紙板紙盒,因此后面不需要再增置二級(jí)過(guò)濾袋。

        圖2 漆霧捕集棉紙盒布置結(jié)構(gòu)

        2.2 漆霧捕集紙盒類型

        漆霧捕集紙盒采用可回收環(huán)保紙制成,有多種形式,包含V型漆霧過(guò)濾紙、多層網(wǎng)格紙、迷宮紙盒(如圖3所示)等,通過(guò)離心除塵原理捕集漆霧[2]。但這類紙盒無(wú)法捕集較小顆粒漆霧,因此后面需增設(shè)二級(jí)過(guò)濾袋(如圖4所示的DPA過(guò)濾袋),進(jìn)一步捕捉廢氣中的小漆霧顆粒。

        圖3 迷宮紙盒

        圖4 DPA過(guò)濾袋

        目前有一種漆霧捕集棉紙盒產(chǎn)品將空氣過(guò)濾材料與環(huán)保紙盒二合一,如圖5所示,內(nèi)部采用合成漆霧捕集棉,其通風(fēng)效果、容漆量、過(guò)濾精度更好。漆霧捕集棉紙盒對(duì)不同粒徑漆霧過(guò)濾效率:20 μm以上粒徑漆霧可達(dá)100%,10 μm 以上粒徑漆霧達(dá)到99.8%,后面可不再增置二級(jí)過(guò)濾袋。

        圖5 漆霧捕集棉紙盒

        2.3 紙盒漆霧捕集系統(tǒng)要求

        1) 漆霧捕集系統(tǒng)各區(qū)域設(shè)計(jì)需考慮到不易積漆,方便清理維護(hù)。

        2) 設(shè)置壓差計(jì)用于檢測(cè)紙盒積漆情況,取壓點(diǎn)位置布置合理,示數(shù)便于查看[3]。

        3) 紙盒安裝需有特制的防護(hù)外框,每個(gè)格室的內(nèi)空尺寸比紙盒的外圍尺寸大10 mm,方便紙盒的取出和放入,確保吸附油漆顆粒塵埃飽和后不塌陷、不萎蔫[4]。

        4) 排風(fēng)口位置需設(shè)置防火風(fēng)閥,并與設(shè)備運(yùn)行及消防聯(lián)動(dòng)。

        5) 若為二級(jí)過(guò)濾袋,其過(guò)風(fēng)面積需滿足要求,過(guò)濾等級(jí)不小于F6,二級(jí)過(guò)濾袋的初始過(guò)濾阻力控制在80 Pa以內(nèi);二級(jí)過(guò)濾袋結(jié)構(gòu)要有自支撐能力,過(guò)濾袋可自然張開(kāi)。二級(jí)過(guò)濾袋使用一段時(shí)間后,若其壓差達(dá)到300 Pa時(shí),應(yīng)考慮更換。

        6) 紙盒及二級(jí)過(guò)濾袋的安裝框架要有足夠強(qiáng)度,要求不得顫動(dòng)、抖動(dòng)、發(fā)出噪聲。

        2.4 新型紙盒干式噴漆室的優(yōu)缺點(diǎn)

        紙盒式干式噴漆室在整車涂裝中已得到廣泛應(yīng)用,技術(shù)日漸成熟。與原來(lái)的干式噴漆室相比,新型紙盒干式噴漆室的漆霧捕集效率、使用壽命和更換周期大幅提升。與濕式噴漆室相比,無(wú)論經(jīng)濟(jì)性還是環(huán)保性均有改善[5]。具體優(yōu)點(diǎn)如下:

        1) 結(jié)構(gòu)緊湊,占地空間?。粺o(wú)水循環(huán)系統(tǒng)及除渣系統(tǒng),投資低。

        2) 模塊化結(jié)構(gòu),更換簡(jiǎn)單、方便,無(wú)需專業(yè)人員。

        3) 廢氣經(jīng)過(guò)漆霧捕集系統(tǒng)處理后,溫濕度無(wú)變化,可以循環(huán)利用,能耗低。

        4) 不消耗水,也無(wú)廢水產(chǎn)生;無(wú)循環(huán)水泵,能耗低;不消耗化學(xué)藥劑[6]。

        5) 漆渣中沒(méi)有混入水,漆渣的產(chǎn)生量低。

        6) 噴漆室中無(wú)水流動(dòng)產(chǎn)生的聲音,噪聲可以降低10~20 dB。

        但應(yīng)用中也還存在不少缺點(diǎn):

        1) 迷宮紙盒對(duì)漆霧的分離效果不是很好,導(dǎo)致二級(jí)過(guò)濾袋的負(fù)荷大,材料成本及更換人工成本高[7]。

        2) 漆霧捕集紙盒初始風(fēng)阻較大,對(duì)噴漆室內(nèi)沉降風(fēng)速有一定影響,導(dǎo)致噴漆室內(nèi)部更容易積漆,會(huì)相應(yīng)增加保潔工作量,提高使用過(guò)程中的維護(hù)成本[8]。

        3) 紙盒干式噴漆室的安全防護(hù)相比濕式噴漆室更加嚴(yán)格,應(yīng)從濾材、防爆分區(qū)、防靜電、消防及危廢管理等全方位考慮。

        2.5 大客車噴漆室改造案例

        1) 結(jié)構(gòu)布置方案。在原舊水旋噴漆室基礎(chǔ)上進(jìn)行干式噴漆室的改造,先拆除原水旋系統(tǒng),拆除水旋系統(tǒng)后原基礎(chǔ)不動(dòng),減少土建基礎(chǔ)改造難度及投資成本。在格柵下方布置漆霧捕集系統(tǒng),選用迷宮式硬紙板紙盒+二級(jí)過(guò)濾袋方案,如圖1所示。實(shí)物場(chǎng)景如圖6所示。

        圖6 本案例實(shí)物場(chǎng)景圖示

        二級(jí)過(guò)濾袋的選型與末端VOC處理設(shè)備綜合考慮,噴漆室的二級(jí)過(guò)濾選擇DPA過(guò)濾袋(如圖4所示),末端 VOC處理設(shè)備選擇“F7+F9”兩級(jí)高效漆霧過(guò)濾袋,整體形成“2+2”過(guò)濾方案(迷宮式硬紙板紙盒→DPA二級(jí)過(guò)濾袋→F7級(jí)過(guò)濾袋→F9級(jí)過(guò)濾袋),確保系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間有效低壓差運(yùn)行,噴漆室通風(fēng)順暢,使用周期更長(zhǎng)。

        2) 迷宮式硬紙板紙盒性能參數(shù)。型號(hào)規(guī)格485 mm×485 mm×500 mm,單個(gè)紙盒風(fēng)量500~750 m3/h,初始阻力≤50 Pa,最大更換壓差≤600 Pa,容漆量≥15 kg。捕集紙盒布置的個(gè)數(shù)n的計(jì)算:n=Q/Q0(其中,噴漆室送風(fēng)量Q=135 000 m3/h,紙盒額定風(fēng)量Q0=750 m3/h),計(jì)算得出n=180個(gè)。

        3) 風(fēng)機(jī)參數(shù)匹配。若紙盒最終過(guò)濾阻力為P0(800~1 000 Pa),噴漆室送風(fēng)風(fēng)機(jī)的壓力為P1,則最大更換壓差:△P=P1-P0。一般要求壓差△P不大于600 Pa,所以選擇紙盒的捕集能力、壓力損失與噴漆室空調(diào)風(fēng)機(jī)壓力要匹配。風(fēng)機(jī)選型時(shí),要充分考慮系統(tǒng)壓損點(diǎn),合理計(jì)算,確保噴漆室送排風(fēng)順暢,紙盒達(dá)到更好的使用效果、壽命及使用周期。過(guò)濾紙盒前后均安裝壓差計(jì)和壓差開(kāi)關(guān),壓差計(jì)用于顯示壓差,壓差開(kāi)關(guān)用于自動(dòng)報(bào)警,當(dāng)壓差數(shù)值超過(guò)設(shè)定數(shù)值后,與電控控制系統(tǒng)連鎖報(bào)警,提醒更換過(guò)濾吸附材料。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        當(dāng)前環(huán)保要求日益嚴(yán)格,很多客車企業(yè)轉(zhuǎn)型使用水性漆,噴漆室要求恒溫恒濕,干式噴漆室空氣經(jīng)過(guò)漆霧分離裝置的過(guò)程中,溫濕度無(wú)變化,可以循環(huán)利用,在溫濕度控制方面有更多的優(yōu)勢(shì)[9];另外,水性漆本身溶于水,水性漆的廢水處理會(huì)有很多新的問(wèn)題,而干式噴漆室從根源上杜絕了廢水的產(chǎn)生。可見(jiàn),新型紙盒干式噴漆室的應(yīng)用會(huì)有廣闊的前景。

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