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2023-08-04
引言
涂裝線的循環(huán)風(fēng)技術(shù)一般應(yīng)用于噴涂工序的自動(dòng)噴涂段等無人作業(yè)工序。隨著自動(dòng)噴涂技術(shù)的不斷推進(jìn),循環(huán)風(fēng)技術(shù)在涂裝線得到了廣泛應(yīng)用,其目的在于節(jié)能降耗。循環(huán)風(fēng)技術(shù)應(yīng)用的具體方案與涂裝工藝細(xì)節(jié)有關(guān)。在農(nóng)機(jī)涂裝領(lǐng)域,雙組分水性漆涂裝工藝有一定的獨(dú)特性，循環(huán)風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用與其他工藝相比也有其相應(yīng)的差異性。2018 年筆者公司智能駕駛艙涂裝項(xiàng)目建成投產(chǎn)，本項(xiàng)目面漆工序即采用雙組分水性漆工藝,自動(dòng)噴漆段及流平段采用了循環(huán)風(fēng)技術(shù),在設(shè)計(jì)循環(huán)風(fēng)實(shí)施的具體方案時(shí),針對(duì)線體布局、工藝參數(shù),對(duì)投標(biāo)方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),以下進(jìn)行詳述。
1、循環(huán)風(fēng)技術(shù)的基本原理及意義
眾所周知,涂裝生產(chǎn)是企業(yè)動(dòng)能消耗的主要環(huán)節(jié)。提到涂裝能耗,人們首先會(huì)想到烘干工序,因?yàn)楹娓蓵r(shí)需要的較高溫度讓人們印象深刻。但實(shí)際上,在涂裝生產(chǎn)工藝過程中，噴涂工序才是涂裝生產(chǎn)耗能占比大的工序,原因是噴漆室送排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量巨大,調(diào)溫、調(diào)濕需要耗費(fèi)大量能源。相比于溶劑型涂料，水性漆工藝對(duì)于噴涂工序的溫濕度要求更加嚴(yán)苛，對(duì)于水性漆工藝而言,空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的能耗更加巨大,因此循環(huán)風(fēng)技術(shù)在水性漆涂裝線的應(yīng)用也更具意義。
循環(huán)風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的基本原理是將噴涂工序送排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)，經(jīng)過濾及調(diào)溫調(diào)濕后回送至送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用。由于排風(fēng)的溫濕度參數(shù)更接近于工藝要求,相比于新風(fēng)空調(diào),循環(huán)風(fēng)空調(diào)調(diào)溫調(diào)濕消耗的能耗明顯減少,因此循環(huán)風(fēng)技術(shù)應(yīng)用意義就是節(jié)能減排,降低能耗。表1為筆者公司涂裝線空調(diào)送風(fēng)設(shè)備的裝機(jī)容量參數(shù)。以表中參數(shù)概算，如果都以大能耗工況運(yùn)行，新風(fēng)空調(diào)的風(fēng)量耗能為 4186.6kw/117300m=0.035691 kW/m循環(huán)風(fēng)空調(diào)的風(fēng)量耗能為225.1kW/44800 m=0.005627kW/m；以筆者公司的能源價(jià)格計(jì)算,新風(fēng)空調(diào)的能耗為 776 元/h，循環(huán)風(fēng)空調(diào)的能耗為58元/h，折合每萬m3風(fēng)量的能成本分別為776／11.73=66.14 元和 58／4.48=12.84 元，顯然循環(huán)風(fēng)空調(diào)相比于新風(fēng)空調(diào)要明顯節(jié)能。當(dāng)然，空調(diào)系統(tǒng)不會(huì)總是在極端天氣條件下運(yùn)行，但總體而言循環(huán)風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果還是非常明顯的。
2、農(nóng)機(jī)涂裝線雙組分水性漆工藝特征
農(nóng)機(jī)涂裝領(lǐng)域，雙組分水性面漆一般為雙組分聚氨酷體系,這一體系在實(shí)現(xiàn)材料水性化的同時(shí),保持了雙組分聚氨酷面漆良好的外觀品質(zhì)和優(yōu)異的涂層性能。近年來,隨著國家及地方在環(huán)保法規(guī)擬定、環(huán)保治理監(jiān)管方面的不斷加強(qiáng)，雙組分水性漆在農(nóng)機(jī)與工程機(jī)械領(lǐng)域得到了迅猛的推廣，成為農(nóng)機(jī)行業(yè)涂裝體系水性化改進(jìn)的重要工藝之一。農(nóng)機(jī)行業(yè)的雙組分水性漆一般采用單涂層實(shí)色漆工藝,采用“濕碰濕”兩道涂裝,漆膜厚度在 40~50 um之間。由于采用單涂層實(shí)色工藝,工藝過程比較簡單，其噴涂段相應(yīng)來說一般較短。筆者公司雙組分水性漆的施工工藝參數(shù)見表 2，這也是目前農(nóng)機(jī)行業(yè)雙組分水性漆工藝的典型參數(shù)。
雙組分水性漆噴涂工藝除了噴涂工序，在流平工序也需要長時(shí)間、大風(fēng)量的送風(fēng),從表 2 可以看出,在流平工序需要15min 時(shí)長、風(fēng)速0.3~0.5 m/s 的送風(fēng)條件,這樣的風(fēng)速要求同于噴漆室的送風(fēng)風(fēng)速。因而流平段也具備采用循環(huán)風(fēng)技術(shù)的基本條件，這是農(nóng)機(jī)行業(yè)雙組分水性漆工藝的一大特征。其工藝目的是去除涂層中的大部分水分，避免在涂層烘干過程中因水分蒸發(fā)產(chǎn)生癢子等涂層缺陷。
基于農(nóng)機(jī)行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模，其涂裝線生產(chǎn)節(jié)拍不會(huì)很大,綱領(lǐng)基本都會(huì)在 5 萬臺(tái)以內(nèi),因而噴涂工序一般較短，自動(dòng)噴涂段之后都會(huì)設(shè)置補(bǔ)噴工序,甚至是人工噴涂工序,以應(yīng)對(duì)新產(chǎn)品或小批量特殊訂單產(chǎn)品,因而其補(bǔ)噴段或人工噴涂段長度往往等同于自動(dòng)噴涂段甚至超過自動(dòng)噴涂段，這是農(nóng)機(jī)行業(yè)涂裝線的又一大特征。筆者公司的農(nóng)機(jī)涂裝線雙組分水性漆涂裝線即是如此,其工藝布局見圖 1。
綜上，農(nóng)機(jī)行業(yè)雙組分水性漆涂裝工藝的循環(huán)風(fēng)空調(diào)一般會(huì)有兩臺(tái)，對(duì)應(yīng)自動(dòng)噴涂段及流平段兩個(gè)工序。
3、循環(huán)風(fēng)空調(diào)的慣常做法
循環(huán)風(fēng)空調(diào)技術(shù)的慣常做法是將相應(yīng)工段的排風(fēng)回送至送風(fēng)空調(diào)的吸風(fēng)口，進(jìn)行過濾及調(diào)溫調(diào)濕后循環(huán)使用，同時(shí)補(bǔ)充一定量的新風(fēng),基本上就是本工序送排風(fēng)系統(tǒng)的自循環(huán)。慣常的做法還會(huì)把擦凈間的排風(fēng)作為新風(fēng)加以回用。結(jié)合到筆者公司的雙組分水性漆工藝，典型的循環(huán)風(fēng)做法見圖2，這也是項(xiàng)目招標(biāo)時(shí)投標(biāo)公司提供的技術(shù)方案。
4、循環(huán)風(fēng)空調(diào)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)
前文說過，對(duì)于農(nóng)機(jī)行業(yè)的雙組分水性漆工藝而言,有兩大工藝特征:一是人工補(bǔ)噴工位的長度接近或大于自動(dòng)噴涂工位,二是流平段的溫度要求為 15C以上,相對(duì)濕度 80%以下即可。正是基于這兩個(gè)特征,兩個(gè)循環(huán)風(fēng)空調(diào)的方案存在優(yōu)化設(shè)計(jì)的可能。
首先，對(duì)于自動(dòng)噴涂段來說,由于整個(gè)噴涂工序的噴涂量主要在自動(dòng)噴涂段完成，因而自動(dòng)噴涂段的排風(fēng)相對(duì)于人工補(bǔ)噴段來說要污濁得多，而人工補(bǔ)噴工位的排風(fēng)由于補(bǔ)噴量很小，排風(fēng)潔凈很多，接近于新風(fēng),只是經(jīng)過文氏結(jié)構(gòu)后濕度變大,這與自動(dòng)段的情況是一致的。由于補(bǔ)噴段長度接近或大于自動(dòng)噴涂工位，新風(fēng)空調(diào)的風(fēng)量接近或超過自動(dòng)段的風(fēng)量，所以完全可以將補(bǔ)噴段的排風(fēng)根據(jù)自動(dòng)段的風(fēng)量需求，部分或全部引入自動(dòng)段循環(huán)風(fēng)的入口，將補(bǔ)噴段的排風(fēng)進(jìn)行回用,形成另外概念的循環(huán)。這樣做的好處是：由于回用了更加潔凈的排風(fēng)，可以大幅節(jié)省自動(dòng)段循環(huán)風(fēng)空調(diào)的濾材,延長循環(huán)風(fēng)空調(diào)的維護(hù)周期,減少維護(hù)工作量，穩(wěn)定自動(dòng)段送排風(fēng)系統(tǒng)的工況。
對(duì)于流平段循環(huán)風(fēng)空調(diào)來說，由于流平段的送風(fēng)參數(shù)為 15°C以上,相對(duì)濕度 80%以下,這對(duì)國內(nèi)的大部分地區(qū)而言，一年中大部分時(shí)間段的室外天氣條件都是可以滿足的,因此完全可以以全新風(fēng)的模式運(yùn)行.且無需調(diào)溫調(diào)試,因而可以節(jié)省大量能源。只有在冬季寒冷時(shí)節(jié),當(dāng)室外氣溫低于 15°C以下時(shí),以循環(huán)風(fēng)的模式運(yùn)行，來降低熱源消耗。所以對(duì)于流平段的循環(huán)風(fēng)空調(diào),其優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要思路就是增加全新風(fēng)模式在春夏秋季節(jié)時(shí)段,室外氣溫滿足15°C以上的溫度條件時(shí),以全新風(fēng)模式運(yùn)行,其他時(shí)段則以循環(huán)風(fēng)的模式運(yùn)行。流平段空調(diào)要實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)及循環(huán)風(fēng)兩個(gè)運(yùn)行模式,需要將循環(huán)風(fēng)空調(diào)的入口開設(shè)室外引風(fēng)口,并設(shè)置自動(dòng)風(fēng)閥,在全新風(fēng)模式時(shí)打開風(fēng)閥,在循環(huán)風(fēng)模式時(shí)關(guān)閉風(fēng)閥。同時(shí)在流平段的排風(fēng)口設(shè)置通向室外的排風(fēng)管路,并在外排及回用管路上設(shè)置自動(dòng)風(fēng)閥,以便在切換運(yùn)行模式時(shí),實(shí)現(xiàn)排風(fēng)的回用循環(huán)或直排。實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的循環(huán)風(fēng)空調(diào)方案示意見圖 3。
5、循環(huán)風(fēng)空調(diào)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例的運(yùn)行效果
筆者公司的智能駕駛艙涂裝項(xiàng)目的面漆線即采用雙組分水性漆工藝自動(dòng)噴涂工藝。項(xiàng)目招標(biāo)時(shí),幾個(gè)投標(biāo)公司關(guān)于噴漆室空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案基本都是依據(jù)循環(huán)風(fēng)空調(diào)的慣常做法，在自動(dòng)噴涂段及流平段采用本工位送排風(fēng)自循環(huán)模式實(shí)現(xiàn)循環(huán)風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用。在招標(biāo)完成后的技術(shù)方案確認(rèn)及圖紙會(huì)簽階段，筆者根據(jù)本項(xiàng)目具體工藝細(xì)節(jié)提出兩個(gè)工序循環(huán)風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)意見，項(xiàng)目終即按上述優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)施。該項(xiàng)目2018年8月投產(chǎn)至今已穩(wěn)定運(yùn)行近4年時(shí)間,運(yùn)行效果符合預(yù)期設(shè)計(jì),工序運(yùn)行參數(shù)符合工藝要求,設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),工序產(chǎn)品質(zhì)量合格穩(wěn)定。
6、結(jié)語
不同行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模、生產(chǎn)需求不同，因而涂裝工藝存在一定差異甚至較大差異。循環(huán)風(fēng)技術(shù)使用的終目的就是節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本。其技術(shù)方案不應(yīng)是本工序送排風(fēng)系統(tǒng)簡單的自循環(huán)模式,對(duì)其他工位更加潔凈更加優(yōu)良的排風(fēng)加以回用,能夠進(jìn)一步降低消耗,是循環(huán)風(fēng)應(yīng)用的另外一種思路:而對(duì)于某些特定工序，考慮一年四季的氣候變化包括地域因素,空調(diào)系統(tǒng)一直采用循環(huán)風(fēng)模式的運(yùn)行工況并不一定是節(jié)能的,可以設(shè)置多種運(yùn)行模式,包括全新風(fēng)模式，根據(jù)氣溫條件進(jìn)行模式切換,能夠?qū)崿F(xiàn)大程度的節(jié)能降耗。
采用循環(huán)風(fēng)技術(shù)時(shí),結(jié)合工藝實(shí)際進(jìn)行仔細(xì)推敲和研判,合理設(shè)計(jì)技術(shù)方案,以期達(dá)到更好的運(yùn)行效果,大限度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗是有益的、可行的。
0757-26382347/13380287549
