今天小編為大家分享的是關(guān)于降低涂裝烘干室能耗的技術(shù)設(shè)計(jì)的文章，一起來看看吧。

０　引言

　　在涂裝生產(chǎn)線中，無論是工件前處理后的水分烘干，還是底漆、面漆、電泳或噴涂粉末涂料的固化，烘干室是必不可少的工藝設(shè)備。烘干室所需的加熱能源，包括熱水、蒸氣、電力、燃油、燃?xì)饣蚱渌剂希淠芎脑谡麄€(gè)涂裝生產(chǎn)線中所占比例，少則約30%，多則約90%。因此，在涂裝生產(chǎn)線上降低烘干室能耗顯得尤為重要，是相關(guān)項(xiàng)目決策者和設(shè)計(jì)人員所要研究和對(duì)待的問題。在烘干室選型、能源的選擇和設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要綜合考慮，加以評(píng)估，最終確定滿足工件涂裝質(zhì)量要求的、最經(jīng)濟(jì)的烘干室。

1　烘干室型式

　　烘干室的型式多種多樣，可按生產(chǎn)組織方式、設(shè)備外形、加熱能源、熱傳遞形式和空氣在室內(nèi)循環(huán)方式分類。單件或小批量生產(chǎn)作業(yè)，可選擇間歇式烘干室，如開門式烘箱，烘箱門可為單門，亦可對(duì)開門。若大批量生產(chǎn)作業(yè)，則可選擇連續(xù)通過式烘干室，如由連續(xù)或節(jié)拍輸送系統(tǒng)輸送烘烤工件的烘箱或者烘道。

　　間歇式烘干室一般占用地面小，工件進(jìn)入室體內(nèi)關(guān)閉箱門進(jìn)行烘烤，熱量不易散發(fā)，保溫性好，從而能源的利用率高，耗能低。缺點(diǎn)是產(chǎn)能較低，工件進(jìn)出烘箱需要人工操作。若要提高產(chǎn)能，可由若干個(gè)間歇式烘干室組合而成。

　　連續(xù)通過式烘干室一般占用地面大，工件由輸送系統(tǒng)送入烘干室體內(nèi)進(jìn)行烘烤，由于進(jìn)出工件門洞的熱量外逸，熱量利用率稍低，保溫性稍差。最大優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)能高，提高了生產(chǎn)效率。若小批量上線生產(chǎn)，則能耗較大。在車間上部空間足夠的情況下，此結(jié)構(gòu)烘干室盡可能選擇全橋式或半橋式。此結(jié)構(gòu)烘干室是根據(jù)熱力作用下的氣流分布狀況，室體內(nèi)頂部的氣溫最高，因門洞低于室體底部，達(dá)到隔熱氣封目的，故從門洞口外逸熱量相對(duì)減少。在工件輸送系統(tǒng)上，烘干室體內(nèi)盡可能地分布多行程線路，以減少室體外壁的散熱面積。

2　加熱能源選擇

　　一般情況下，烘干室選擇1種加熱能源。有時(shí)為滿足涂裝烘烤工藝要求而選擇2種能源。一般而言，在烘干室設(shè)計(jì)時(shí)，烘烤溫度在100 ℃以下選擇熱水和蒸氣作為能源，不超過200 ℃選擇電力，而200 ℃以上則選擇燃油和燃?xì)?。如何選擇能源，要根據(jù)產(chǎn)品涂裝的烘烤工藝要求、本地能源供給的現(xiàn)有條件以及各種消耗費(fèi)用綜合考慮。以100 kW/h發(fā)熱量為例，烘干室在相同的發(fā)熱量下，常見能源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

　　由于各地的能源價(jià)格不同，折算后的成本費(fèi)用不盡相同。一般來說，雖目前各地價(jià)格不一，但大體上費(fèi)用由高到低排序?yàn)椋弘娏Α加汀夯蜌狻魵鉄崴烊粴狻?/p>

3　烘干室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1　設(shè)備結(jié)構(gòu)型式

　　在涂裝生產(chǎn)線平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能選擇橋式或半橋式結(jié)構(gòu)烘干室。橋式烘干室與直通式烘干室相比，熱效率能提高20% ~ 80%。在烘干時(shí)間較長(zhǎng)的連續(xù)烘干線，盡可能選擇多行程排布結(jié)構(gòu)。在不影響涂膜性能和外觀質(zhì)量的前提下，燃燒加熱系統(tǒng)盡可能選擇直接加熱方式。對(duì)產(chǎn)量低、較大或較重的工件，盡可能選擇烘箱。可一端或兩端進(jìn)出工件。較大的烘箱可采用電動(dòng)門或氣動(dòng)門，以便于開啟和關(guān)閉箱門。

3.2　室體尺寸

　　適當(dāng)選擇室體尺寸，能有效地減少能源消耗。室體越大，則室體容積越大，室體表面積也越大。由式⑴和式⑵可看出，熱損耗與室體內(nèi)被加熱的空氣質(zhì)量成正比，與室體外表面積之和成正比。

Qh1=mC（t0-teo）⑴

Qh2=3.6kA（t0-teo）⑵

式中：Qh1——加熱烘干室內(nèi)空氣所消耗的熱量，kJ/h；

Qh2——通過烘干室外壁散失的熱量，kJ/h；

m——被加熱的空氣質(zhì)量，kg；

C——被加熱的空氣比熱容，kJ/（kg·K）；

k——室體保溫層傳熱系數(shù)，W/（m2·K）；

A——室體保溫層表面積之和，m2；

t0——烘干室的工作溫度，℃；

teo——車間溫度，℃。

　　室體尺寸最終要依據(jù)工件的大小、質(zhì)量、工藝吊具的大小、輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)鏈速、涂膜的干燥速率等技術(shù)參數(shù)來確定。

3.3　工件進(jìn)出門洞

　　工件出入口的熱損失約占總熱損的10%以上。為防止烘干室內(nèi)的熱空氣外逸和冷空氣進(jìn)入，應(yīng)盡可能在進(jìn)出工件的門洞上設(shè)有可閉合的門，如可上下升降或?qū)﹂_式門，在連續(xù)作業(yè)中可選擇電動(dòng)或氣動(dòng)門，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。連續(xù)通過式門洞在制作時(shí)，最好制作成與工件仿形的門洞，可最大限度地減少熱量的外逸量。

3.4　室體保溫板及保溫板的拼接

　　室體保溫板內(nèi)外層為薄鋼板，中間層為保溫絕熱材料。室體外表面的散熱與保溫板厚度有關(guān)，厚度越厚保溫性越好。一般來說，涂料烘干固化常用的烘烤溫度在80 ~ 250 ℃之間，選用的烘道室體保溫板絕熱材料大多數(shù)為巖棉，其厚度在100 ~ 200 mm范圍。當(dāng)厚度在150 mm時(shí)，巖棉保溫材料熱導(dǎo)率為0．128 W/（m·K），則傳熱系數(shù)k=1/（0．15/0．128）=0．853W/（m2·K）。當(dāng)厚度為200 mm，傳熱系數(shù)等于0．64 W/（m2·K）。同一個(gè)烘干室，在內(nèi)外部條件不變情況下，室體壁厚每增加50 mm，能減少（0．853-0．64）/0．853=24．97％的散熱熱量流失。

　　板與板之間拼接要緊密、嚴(yán)實(shí)，貼合良好。采用市售保溫板，兩板插合要緊密，其承插空隙處要填塞填實(shí)保溫巖棉。

3.5　保溫材料

　　目前烘干室室體保溫材料，大量使用巖棉、礦渣棉、玻璃棉、硅酸鋁及其制品。它們都具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低、不燃、具有一定的彈性和柔軟性、價(jià)格低廉、便于施工等特點(diǎn)。其保溫材料技術(shù)性能見表2。

　　巖棉與礦渣棉全是礦物棉，它們?cè)谏a(chǎn)工藝、導(dǎo)熱系數(shù)、纖維形態(tài)、耐堿性等方面存在不少共同點(diǎn)。但也還存在一些不容忽視的差別，如巖棉的耐水性、耐熱性和耐腐蝕性均優(yōu)于礦渣棉。而形成這些差別的主要原因是原料的成分不同。

　　玻璃棉是無機(jī)纖維類保溫隔熱材料。其產(chǎn)量?jī)H低于巖棉和礦渣棉。此外，它的彈性與柔軟性好，適合各種形狀設(shè)備的保溫。

　　硅酸鋁纖維是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的新型優(yōu)質(zhì)保溫材料，性能遠(yuǎn)優(yōu)于其他傳統(tǒng)的保溫材料。具有理化性能穩(wěn)定、熱導(dǎo)率低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能。

　　一般地說，隨烘干室設(shè)計(jì)溫度的不同而選擇不同的保溫材料。烘干室的設(shè)計(jì)溫度在300 ℃以下，保溫材料選擇巖棉、礦渣棉或玻璃棉；若在300 ℃以上，保溫材料則選擇硅酸鋁纖維棉。

3.6　風(fēng)幕設(shè)置

　　對(duì)于直通式烘干室，特別是長(zhǎng)度較短的單行程烘干室，由于工件連續(xù)不斷進(jìn)出，故進(jìn)出口門始終是敞開的。為防止烘干室內(nèi)熱空氣的流出及冷空氣的流入，減少熱損耗，除在型式上把烘干室設(shè)計(jì)成橋式或半橋式外，常常在烘干室進(jìn)出門洞處設(shè)置風(fēng)幕系統(tǒng)，用風(fēng)機(jī)噴吹出高速氣流而形成一道隔離風(fēng)門，以阻斷外部冷空氣與內(nèi)部熱空氣的熱量交換，從而減少熱量的損耗。

　　風(fēng)幕風(fēng)嘴分布形式可根據(jù)門洞大小、烘烤溫度高低、輸送裝置結(jié)構(gòu)，布置在門洞上側(cè)、下側(cè)、左右兩側(cè)或一側(cè)等。風(fēng)嘴噴射方向與門洞端面呈30° ~ 45°夾角，噴射口氣流速度一般為20 m/s。

3.7　拼接縫隙的保溫

　　烘干室室體目前大部分是采用拼插形式制作成一個(gè)整體，小部分是在烘干要求較高場(chǎng)合下，采用各內(nèi)面板之間縫隙滿焊密封，形成一個(gè)整面的形式。因而，拼插形式在安裝時(shí)尤其要注重各板之間的密封。頂板與頂板、頂板與側(cè)板、側(cè)板與底板、板與板之間形成拼縫，這些縫需要較好的方式來密封，以減少縫隙造成的熱量損失，見圖1所示。

　　在保溫要求較高的情況下，可將保溫層由多層交錯(cuò)制作安裝，以減少熱量的逸出，見圖2所示。

3.8　風(fēng)管布置

　　送風(fēng)和回風(fēng)管路一般設(shè)置在加熱室與烘干室室體內(nèi)部，一是可以利用內(nèi)部空間，二是無熱量散失。若室體內(nèi)部空間不容許，必須布置在室體外部時(shí)，風(fēng)管數(shù)量應(yīng)盡量減少，且外露風(fēng)管必須采取保溫措施。

　　有火焰燃燒換熱器的，為充分有效地利用高溫尾氣余熱，可將尾氣管分布在室體內(nèi)部底層，將置換出的熱量補(bǔ)充給烘干室，尾氣溫度接近烘干室內(nèi)溫度時(shí)再排出室體外。

4　結(jié)語

　　通過對(duì)烘干室的合理選型與結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在相同的涂裝烘干工藝條件下，可以大大減少熱量的散失，降低能耗，提高能源的利用率，最大限度地降低設(shè)備投資成本和運(yùn)行成本，減少對(duì)環(huán)境的污染，保障操作人員的作業(yè)環(huán)境。