裴一慶，陳睿，許能才，胡建國，李文鵬，王兵，賈永紅

合眾新能源汽車股份有限公司 浙江嘉興 314500

噴漆室承擔(dān)著工件外表涂漆的重要角色，隨著科技的發(fā)展，噴漆作業(yè)實現(xiàn)的方式更多向著自動噴涂的方向發(fā)展，不管是哪種噴漆作業(yè)方式，油漆吐出量都不是百分百利用到工件上，部分過噴油漆會隨著排風(fēng)系統(tǒng)進入到漆霧處理系統(tǒng)。對于過噴油漆的處理主要考慮兩個方面，一種是漆霧顆粒，另一種是VOCS，本文主要講述漆霧顆粒處理過程中實際遇到的一些現(xiàn)場問題及改善方向的研究。

文丘里噴漆室循環(huán)水從兩側(cè)溢流槽流至文氏口，使其表面形成一層連續(xù)的水膜，漆霧接觸水膜被帶入水中，同時在抽風(fēng)力的作用下，空氣按文丘里原理擴散，使水在文氏口霧化成微細滴，將剩余的漆霧進一步吸附，成為含漆霧的水滴與空氣的混合物。這種混合物經(jīng)過文氏口的檔板時，由于形成了氣壓差，促使空氣與含漆霧的水滴分離，空氣隨排風(fēng)道被排出，水流回循環(huán)水槽進行脫漆除渣后循環(huán)使用。目前循環(huán)水的脫漆除渣方式主要為藥劑絮凝上浮和機械打撈刮渣，解黏劑和絮凝劑根據(jù)油漆過噴量和實際產(chǎn)量按照一定的比例進行定量補加，以達到漆水分離的效果，上浮的漆渣經(jīng)過除渣泵打入刮渣槽內(nèi)，完成持續(xù)藥劑反應(yīng)后進行收集。

循環(huán)水中的漆霧去除不徹底將會對生產(chǎn)線的運行甚至工藝參數(shù)帶來嚴重影響，通常會形成以下惡性循環(huán)連鎖反應(yīng)，如圖1所示。生產(chǎn)現(xiàn)場照片（見圖2）顯示設(shè)備生產(chǎn)條件已嚴重惡化，通過分析得出，影響噴漆室過噴漆霧處理效果主要有以下幾方面因素：第一，循環(huán)水量（水空比）；第二，藥劑類型、添加比例；第三，除渣系統(tǒng)設(shè)計；第四，藥劑補加計量泵標定。正文對以上四個主要影響方面，結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行分析解決。

圖1 惡性循環(huán)連鎖反應(yīng)

圖2 生產(chǎn)現(xiàn)場

循環(huán)水量的分析

水空比是衡量濕式噴漆室性能的一個重要參數(shù)指標，是指送排風(fēng)量和供水量的重量比。總供水量只有達到一定的量才能對含漆霧空氣起到很好的包裹洗滌效果，總供水量一般采用水空比法進行選擇計算：

式中G——總供水量，單位為m3/h；

Q——噴漆室的總排風(fēng)量，單位為m3/h；

e——水空比，單位為kg/m3，文丘里噴漆室一般取3～3.3；

ρ——空氣密度，取值1.2kg/m3。

通過對現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)的調(diào)查，結(jié)合工藝送風(fēng)風(fēng)速的計算風(fēng)量，得出水空比的設(shè)計匹配合理性，循環(huán)水、送排風(fēng)參數(shù)見表1。

表1 循環(huán)水量、送排風(fēng)量參數(shù)

計算得出B C段水空比e1=2.52，C C段水空比e2=2.799。從數(shù)據(jù)上看，BC段和CC段水空比均小于下限值3，所以，為了保證漆霧洗滌效果，必須從源頭出發(fā)，保證循環(huán)水供水量。采購2臺500m3/h的水泵安裝在BC段，將BC段更換下了的2臺400m3/h的水泵更換到CC段，則改造之后的BC段和CC段的水空比分別為3.15和3.39，滿足文丘里噴漆室的水空比設(shè)計要求。

漆霧絮凝劑的分析

絮凝漂浮漆渣固液分離是目前涂裝車間噴漆循環(huán)水處理最主要的方法，絮凝劑主要分為化學(xué)絮凝和物理絮凝兩種。涂裝車間漆水分離絮凝主要采用的是物理絮凝的原理，有機高分子絮凝劑去除水中膠體粒子分為以下4個過程步驟：壓縮雙電層、電性中和、吸附橋架及網(wǎng)捕—卷掃。

漆霧絮凝劑由絮凝劑A和絮凝劑B組成，絮凝劑A的主要作用是“捕捉”過噴油漆，包裹穿透漆滴破壞功能基團，從而使油漆消黏上??；絮凝劑B“聚集”被消黏的漆滴，形成較大基團，在絮凝過程中增強機械脫水率效率，降低漆渣含水量，中和系統(tǒng)電荷，維持系統(tǒng)離子平衡。

1.漆霧絮凝劑類型的選擇

機器人高壓靜電噴涂霧化器裝置帶高壓負電壓為負電極，油漆車身通過良好的接地為正電極，漆霧離子在兩極間的靜電界帶負電荷，有效涂覆在帶有相反電極的車身表面。為了驗證不同電荷類型的絮凝劑是否和絮凝效果存在強相關(guān)的聯(lián)系，取相同A劑、不同B劑（分別為PS-37B陽離子型和PS-34B陰離子型），分別進行絮凝效果驗證，絮凝劑類型驗證過程如圖3所示（加入0.5mLB劑，37B槽液明顯比34B更加清澈，37B的漆渣尺寸大于34B槽液；加入1.0mLB劑，槽液油漆已經(jīng)完全解黏上浮，37B的漆渣尺寸大于34B槽液）。

圖3 絮凝劑類型驗證過程

1）根據(jù)現(xiàn)場實際情況核算加藥比例：200mL水，0.3mLA劑，pH調(diào)整至9.0（片堿）。

2）在上述樣品中加入0.25mL清漆，充分攪拌均勻。

3）分別依次加入不同類型絮凝劑：0.5mL、1.0mL。

4）觀察樣品清澈度，漆渣懸浮狀態(tài)。

驗證結(jié)論，絮凝劑B電荷類型對漆霧固液分離的效果起著關(guān)鍵作用，陽離子型B劑更適用于生產(chǎn)現(xiàn)場。

2.漆霧絮凝劑添加比例的分析

通常，漆霧絮凝劑的補加量和油漆上漆率（或過噴量）存在直接關(guān)系，漆霧絮凝劑定額設(shè)置不準確會帶來嚴重影響。定額設(shè)置偏低，油漆解黏、絮凝不徹底，循環(huán)水中的黏性油漆黏附在管道內(nèi)和淌水板上，打破整體的漆霧補集平衡，影響生產(chǎn)；定額設(shè)置偏高，最直觀的影響是帶來藥劑成本和單車成本的升高，其次，過量的A、B劑會發(fā)生自身反應(yīng)，影響解黏絮凝效果。為了驗證原定額的合理性，進行以下驗證，絮凝劑A定額驗證過程如圖4所示，絮凝劑B定額驗證過程如圖5所示。

圖4 絮凝劑A定額驗證

圖5 絮凝劑B定額驗證

1）取清漆回收口循環(huán)水，驗證A劑補加量及脫黏效果；取清漆給水口循環(huán)水，驗證B劑補加量及絮凝效果。

2）用pH計和電導(dǎo)率儀測量循環(huán)水pH值和電導(dǎo)率值。

3）回水口槽液依次分別添加1mL、2mL、3mL、4mLA劑，檢測槽液中A劑量是否不足。

4）送水口槽液依次分別添加1、2、3、4mL B劑，檢測槽液中B劑量是否不足。

涂裝車間噴漆工藝采用B1、B2水性漆工藝，車身內(nèi)噴采用手工噴涂，車身外噴采用機器人噴涂。根據(jù)不同的作業(yè)方式，上漆率存在差異，結(jié)合產(chǎn)品噴涂面積及油漆定額，計算單臺落漆量，以及絮凝劑實驗室數(shù)據(jù)。水性漆黏性較低，A劑添加比例按照15%，B劑按照20%進行定量補加；油性漆黏性較高，A劑添加比例按照20%，B劑按照15%進行定量補加，pH值調(diào)節(jié)劑以及消泡劑根據(jù)現(xiàn)場實際情況適量添加。另外，為了維持槽液的平衡，新配槽A劑一般按照1‰～1.5‰進行開槽，表2為漆霧絮凝劑定額計算表。

表2 漆霧絮凝劑定額

除渣系統(tǒng)的分析調(diào)整

除渣系統(tǒng)分三個功能設(shè)置，分別為循環(huán)水功能、加藥功能和浮渣刮渣功能，其中循環(huán)水槽沿著水流方向依次分為回流區(qū)、漂浮區(qū)、自動堰區(qū)和水泵區(qū)4個區(qū)域?；亓鲄^(qū)為噴漆室循環(huán)水回水匯流區(qū)，水流湍急，藥劑易于反應(yīng)，此區(qū)域適合選取作為B劑的補加區(qū)域；漂浮區(qū)作為漆渣上浮凝塊的主要區(qū)域，是整個循環(huán)水系統(tǒng)中最長的區(qū)段，此區(qū)段要求循環(huán)水的流速控制在0.7m／min左右，停留時間10min左右，已保證足夠的反應(yīng)和上浮效果；自動堰區(qū)設(shè)置在循環(huán)水槽過濾網(wǎng)前面，緊挨水泵區(qū)，槽內(nèi)設(shè)有浮筒連接溢流堰。該浮堰可隨液面上下自由浮動，通過位于槽內(nèi)的抽渣泵吸口（T形管）的抽吸作用，使自動堰槽與相鄰區(qū)域形成至少300mm 的液位差，從而保證表面漂浮的漆渣流入自動堰槽內(nèi)；水泵區(qū)主要為噴漆室循環(huán)水供水功能區(qū)，設(shè)置在濾網(wǎng)后面，對循環(huán)水泵起到一定的保護作用，水泵處流速較快，且供水用到噴漆室文丘里結(jié)構(gòu)進行漆霧補集，所以供水要具備漆霧的消黏作用。因此，水泵入口適合選為A劑的補加區(qū)域。

浮渣系統(tǒng)由抽渣泵、浮渣槽、刮渣機組成，抽渣泵通過自動堰區(qū)和過濾網(wǎng)后水泵區(qū)內(nèi)的T形管，將浮渣打入浮渣槽內(nèi)，浮渣槽的進水口設(shè)置在槽底，通過水的翻涌加速藥劑和漆渣的反應(yīng)上浮速度，為了保證循環(huán)水中的除渣效果，一般會在除渣泵出口增加一處B劑補加口。浮渣槽包括漆渣收集槽和溢流槽兩部分，兩槽之間的隔板離水槽底部應(yīng)有一定的間隙（為防止漆渣淤積，至少 400mm）。抽渣泵供水管應(yīng)設(shè)計成 1 個T形管，帶兩個向上 45°度角的彎頭，可引導(dǎo)進入水槽的漆渣迅速漂浮到漆渣收集槽。清液則通過隔板底部的間隙進入溢流槽內(nèi)，然后流入返回管道，通過管道自流回循環(huán)水槽回流區(qū)。溢流槽設(shè)有可調(diào)擋板，通過改變擋板高度可調(diào)整水槽液位高度，從而方便自動刮板刮去水槽表面的浮渣。除渣系統(tǒng)原理如圖6所示。

圖6 除渣系統(tǒng)原理

藥劑補加計量泵標定

計量泵通過可變偏心機構(gòu)原理來實現(xiàn)絮凝藥劑的定量輸送，將計量泵的泵頻和沖程調(diào)整到一定數(shù)值后，往往會因為計量精度或維修等原因造成實際計量數(shù)據(jù)與理論計量數(shù)據(jù)偏差較大的情況而不被發(fā)現(xiàn)，從而造成絮凝劑定額補加差異情況的出現(xiàn)，因此，對計量泵流量定期標定校準則顯得尤為重要。以下為計量泵標定過程和方法，計量泵標定記錄見表3。

表3 計量泵標定記錄

1）用量杯取一定量藥劑，并記錄體積數(shù)據(jù)a。

2）將定量泵吸口插入量杯中，并同時秒表記錄。

3）掐取整數(shù)時間t，同時將定量泵吸口從量杯中取出。

4）記錄量杯中剩余藥劑體積數(shù)據(jù)b。

5）計算定量泵流量Q=60×1000（a-b）/t。

計量泵標定后運行24h后按照漆霧絮凝劑添加比例的分析步驟進行滴定驗證，絮凝劑A、B的標定流量滿足過噴漆霧的解黏絮凝要求。

結(jié)語

涂裝車間噴漆后處理作為一個完整系統(tǒng)，往往會因為某個工藝參數(shù)的異常而產(chǎn)生蝴蝶效應(yīng)，從而影響整個系統(tǒng)的運行，甚至影響產(chǎn)品正常交付。通過對循環(huán)水量、藥劑類型、加藥點以及藥劑定額的綜合調(diào)整，結(jié)合現(xiàn)場工藝維護的提升，目前涂裝車間噴漆后處理運行狀態(tài)良好，帶來的附加價值如下：周期性耗材的單車定額下降42%，車身漆渣缺陷下降80%，污水處理周期延長100%，工藝維護周期延長100%。隨著工藝設(shè)備技術(shù)的升級，干式噴漆室的應(yīng)用逐漸開始普及，干式噴漆室則完全杜絕了以上問題的出現(xiàn)。