王 偉 蔡明波 周軍紅 楊高陽(yáng) 欒公峰 高如國(guó)

1. 中建鋼構(gòu)江蘇有限公司 江蘇 靖江 214532；2. 中建鋼構(gòu)武漢有限公司 湖北 武漢 430000

當(dāng)前國(guó)內(nèi)自動(dòng)化噴漆房主要是為汽車(chē)和機(jī)械提供噴漆而設(shè)計(jì)的，大型產(chǎn)品室內(nèi)噴涂一般采用濕式處理，生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生廢水，能耗高、二次污染嚴(yán)重。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品涂裝生產(chǎn)線，一直以水平參差不齊、性能不完善的單個(gè)噴漆房為主，高污染、高危害、高耗能一直伴隨著鋼結(jié)構(gòu)涂裝行業(yè)，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)環(huán)保自動(dòng)化噴涂仍處于研究和小規(guī)模試應(yīng)用階段。

本文所介紹的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，通過(guò)合理布置噴漆室、流平室、烘干室，形成流水線，應(yīng)用水旋噴漆房＋干式過(guò)濾漆霧處理技術(shù)、沸石轉(zhuǎn)輪＋RTO廢氣處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)大流量廢氣高效處理，提高了工作效率，改善了工人勞動(dòng)環(huán)境，滿足環(huán)保要求，擺脫了天氣原因?qū)娡孔鳂I(yè)的影響，進(jìn)而縮短了油漆施工的周期，提升了涂裝工效。

1 涂裝線整體布局

1.1整體布局

涂裝線在油漆車(chē)間內(nèi)沿縱向直線形布置，包含底漆噴漆室、流平室、烘干室和中間漆噴漆室、流平室、烘干室，室外設(shè)置沸石轉(zhuǎn)輪＋RTO廢氣處理系統(tǒng)以及廢水處理系統(tǒng)[1]。

鋼構(gòu)件通過(guò)小車(chē)和地鏈沿涂裝線單向流動(dòng)，小車(chē)到達(dá)出口后，成品構(gòu)件入庫(kù)，小車(chē)經(jīng)行車(chē)吊運(yùn)至流水線入口，以此形成循環(huán)流水作業(yè)（圖1）。

圖1 涂裝線效果圖

1.2工藝流程

上件→地鏈牽引至底漆噴漆室→噴底漆→流平→烘干→自然冷卻→噴中間漆→流平→烘干→自然冷卻→下件→工件吊裝至儲(chǔ)存區(qū)域→小車(chē)經(jīng)行車(chē)吊運(yùn)至上件工位

2 噴涂線設(shè)計(jì)分析

2.1全封閉式設(shè)計(jì)

噴涂線由傳統(tǒng)無(wú)組織排放轉(zhuǎn)變?yōu)橛薪M織排放，首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)全流程封閉式噴涂作業(yè)。通過(guò)設(shè)計(jì)噴漆室、流平室和烘干室，形成多室聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全封閉式噴涂；噴漆室采用微負(fù)壓設(shè)計(jì)，一方面使流平室氣體向噴漆室流動(dòng)，另一方面防止氣體外泄；室體外墻主要由鋼骨架、壁板、鋼化玻璃組成，噴漆室和流平室壁板選用巖棉復(fù)合板，烘干室壁板選用阻燃高密度巖棉復(fù)合板，壁板與地面結(jié)合處采用U形包角及密封材料進(jìn)行密封處理，防止漏風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)全流程封閉式作業(yè)（圖2）。

圖2 全封閉式生產(chǎn)線

2.2大型非標(biāo)鋼構(gòu)件高效噴涂作業(yè)

鋼構(gòu)件具有工件大、轉(zhuǎn)運(yùn)困難等特點(diǎn)，傳統(tǒng)方式均為定點(diǎn)完成全部油漆噴涂，油漆干燥以自然干燥方式為主，效率較低。

高效噴涂技術(shù)通過(guò)地鏈?zhǔn)饺休d工位輸送線，可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的流水作業(yè)，無(wú)需吊運(yùn)，實(shí)現(xiàn)各層油漆分區(qū)噴涂，提高噴涂的自動(dòng)化水平；通過(guò)設(shè)計(jì)烘干房，實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件快速烘干，節(jié)約噴涂等待時(shí)間，大大提升噴涂效率；噴漆室通過(guò)安裝溫度和濕度調(diào)節(jié)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕，可使噴漆室在雨季不受外界環(huán)境條件影響；通過(guò)設(shè)計(jì)節(jié)拍式生產(chǎn)模式，平車(chē)到達(dá)預(yù)定工位后停止，在靜止?fàn)顟B(tài)下噴涂更有利于保證質(zhì)量，節(jié)拍時(shí)間到達(dá)后，再次啟動(dòng)運(yùn)行，等待下一個(gè)節(jié)拍到位（圖3）。

圖3 地鏈?zhǔn)焦の惠斔途€烘干室

2.3漆霧與廢氣處理

鋼構(gòu)件工件大，噴漆量大，單個(gè)噴漆房產(chǎn)生的漆霧和廢氣處理量大。采用水旋噴漆房＋干式過(guò)濾處理技術(shù)[2]，先用水旋處理空氣中的大部分油漆顆粒物，再用多級(jí)干式過(guò)濾處理剩余顆粒物，經(jīng)過(guò)多道過(guò)濾，可以保證進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪的空氣中顆粒物不會(huì)堵塞沸石。

采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮＋RTO凈化處理，大風(fēng)量、低濃度廢氣通過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪被吸附，立式轉(zhuǎn)輪可提供大量氣體接觸沸石表面積，達(dá)到95%以上的VOCs去除率。在沸石轉(zhuǎn)輪的濃縮飽和區(qū)通入熱流進(jìn)行脫附，脫附后的高濃度氣流抽送至RTO進(jìn)行焚燒，RTO分為2個(gè)蓄熱室，有機(jī)廢氣被抽入蓄熱室1進(jìn)行升溫，吸收蓄熱室中的熱量，后進(jìn)入焚燒室進(jìn)一步燃燒，分解成二氧化碳和水，處理后的高溫氣體送入蓄熱室2進(jìn)行熱交換，熱量被蓄熱室2吸收，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行排放，蓄熱室2的熱量用于下一循環(huán)對(duì)新輸入廢氣的加熱，如此循環(huán)運(yùn)行（圖4）。

圖4 沸石轉(zhuǎn)輪RTO廢氣處理系統(tǒng)

3 智能化應(yīng)用

3.1機(jī)器人噴涂

機(jī)器人噴涂在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用早已普及，在其他領(lǐng)域（如家具、玩具等）也發(fā)展迅猛。噴涂場(chǎng)景有的采用離線編程，有的采用示教編程，但這些都是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用。在鋼結(jié)構(gòu)涂裝行業(yè)，大量的非標(biāo)構(gòu)件導(dǎo)致機(jī)器人噴涂應(yīng)用發(fā)展緩慢。

機(jī)器人噴涂在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用，最大的難點(diǎn)在于程序快速自動(dòng)生成和大型結(jié)構(gòu)件的空間快速定位。目前，行業(yè)內(nèi)已啟動(dòng)相關(guān)研究，主要有2種研發(fā)思路：一種是采用視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)[3]，另一種是采用離線編程與激光定位結(jié)合的方式。前者難點(diǎn)主要在于視覺(jué)三維掃描速度較慢，影響流水線生產(chǎn)效率（圖5）。

圖5 機(jī)器人噴涂效果圖

3.2數(shù)據(jù)集成控制

為了智能化發(fā)展需要，系統(tǒng)所有的通信端口和電源接口均設(shè)置預(yù)留。隨著行業(yè)發(fā)展，后期直接連接信號(hào)線即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和通信，便于數(shù)據(jù)智能化管理[4-7]。

4 節(jié)能環(huán)保與安全

1）在節(jié)能方面，首先，噴漆室采用分區(qū)送排風(fēng)技術(shù)，將全室分為2個(gè)工作區(qū)，通風(fēng)量只有全室送風(fēng)的50%，極大地降低了設(shè)備投資和能耗成本；其次，RTO通過(guò)回收燃燒處理后的氣體熱量，熱回收效率可達(dá)到95%以上；最后，通過(guò)在送、排風(fēng)設(shè)備中安裝變頻器，當(dāng)新?lián)Q過(guò)濾棉時(shí)，變頻器可根據(jù)管路壓力反饋信號(hào)調(diào)節(jié)輸出頻率，降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率，降低能耗。

2）在環(huán)保方面，全封閉式噴涂線通過(guò)有組織排放，實(shí)現(xiàn)廢氣被收集后經(jīng)高效處理達(dá)標(biāo)后再排放；噴漆室和烘干室設(shè)計(jì)微負(fù)壓，避免了廢氣外溢，廢氣收集率可達(dá)到98%以上。

3）在安全方面，系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮安全因素，在噴漆室和烘干室內(nèi)部采用防爆元器件，在所有可燃可爆氣體區(qū)域安裝檢測(cè)探頭和報(bào)警器，燃燒器通過(guò)設(shè)置各種危險(xiǎn)情況連鎖保護(hù)系統(tǒng)，確保整個(gè)燃燒過(guò)程安全可控，在關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行傳感器和檢測(cè)儀器的冗余設(shè)計(jì)，避免因單個(gè)儀器故障影響系統(tǒng)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，此類全封閉式環(huán)保噴涂生產(chǎn)線已在國(guó)內(nèi)部分大型鋼結(jié)構(gòu)制造廠進(jìn)行示范性應(yīng)用，未來(lái)通過(guò)研發(fā)引入機(jī)器人噴涂，實(shí)現(xiàn)非標(biāo)鋼構(gòu)件智能化噴涂，如此，涂裝線不僅能實(shí)現(xiàn)排放達(dá)標(biāo)，對(duì)環(huán)境友好，也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)，對(duì)人友好。鋼結(jié)構(gòu)智能環(huán)保涂裝線的研發(fā)和應(yīng)用，對(duì)行業(yè)整體可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。