湿式喷烤漆房合适湿度的保证措施丨环保喷烤漆房

摘要：湿式喷烘漆房可不受场地限制,减少喷漆烘烤的一次投资,它适合喷漆雾量大的大型工件批量生产,是新型的涂装设备。介绍了喷烘漆房的定义,干式、湿式喷烘漆房的区别、特点和应用工况以及湿式喷烘漆房研制的必要性,阐述了保证烘干时湿度不超标是湿式喷烘漆房技术关键的原因。从理论分析、结构设计和喷烘漆房操作3个方面介绍了保证湿式喷烘漆房烘烤时湿度不超标的措施。结果表明,湿式喷烘漆房湿度超标问题是可以解决的。

1、前言
喷漆是很多产品生产的最后一道工序,协调的漆房的设计较单一功能的喷漆或烘漆设备复杂的色彩、光亮的漆膜,既能起到美观装饰作用,又能对工件表面起到良好的保护作用。近年来,国内企业纷纷对喷漆工艺及喷漆车间的设备进行了改进。

喷烘漆房是适应大型、移动困难工件喷烘漆要求的新型涂装设备,按捕捉过喷漆雾的方式分为干式喷烘漆房和湿式喷烘漆房,最早实现喷烘漆房一体化设计的是干式喷烘漆房,所谓“干式”是指漆雾的捕捉采用干式过滤棉进行。由于受过滤棉容尘率的限制,需要经常更换过滤面,否则会极大地影响喷漆和烘漆的工艺参数及设备的使用效果,而频繁更换过滤底棉,既费时,使用费用也高。为了解决这个难题,提出了湿式喷烘漆房的设计思路, 即利用液体(常用水)进行漆雾捕捉,液体(水)捕捉漆雾的能力强,适合喷漆量较大的工况。

2、湿式喷烘漆房的关键技术

喷烘漆房是既能满足喷漆工艺环境要求,又能满足烘烤工艺环境要求的涂装设备。喷漆房设计需按国家环保、卫生、安全生产等规范,提供喷漆所需要的洁净空气,合适的照度、温度、湿度以及均匀合理的气流等, 及时将污染的空气排出。而烘漆房需要提供油漆烘烤所需要的均匀温度、合适的适度、清洁的空气、废气排放等功能。喷烘漆房的设计较单一功能的喷期或烘漆设备复杂的多，需要解决喷漆和烘漆时不同工艺参数的转换和控制问题。

喷漆时,室内采用全新风送风,送风的湿度、温度不受室体底部存水的影响。烘漆时,为节省能源,热风循环使用。由于湿式喷烘漆房室体格栅下部有水,如不采取措施,挥发的水分会通过循环系统回送到室内,增加室内循环风的湿度,导致湿度室内超标。湿度影响溶剂的挥发速度,进而影响涂层流平和流挂性能,高湿度下进行涂装作业,溶剂挥发使湿漆膜面温度低于露点温度,产生水汽在湿漆表面凝露,引起漆膜“泛白”。因而,解决烘烤时室内湿度问题是湿式喷烘漆房研制的关键技术。

一般,夏季大气的湿度较高,而冬季湿度较低, 此外湿度的高低还与地区有很大的关系。涂装标准规定,涂装设备内相对湿度应该在55% ～75% 之间。对喷漆质量要求高的场合,为保证适宜的湿度,可以在送风系统中采用加湿和除湿装置, 但大风量的空气调节装置造价高、占用空间大,在使用中会增加运行费用。下面讨论的是不单独设计加湿、除湿系统,实现喷烘漆工艺参数要求。

3、喷烘漆过程中的湿度分析

湿空气的物理性质和其组成的成分有关,此外还决定于其所处的状态。湿空气的状态通常可用压力、温度、湿度、比容、焓等参数表示。湿空气的状态参数之间的变化关系可以由湿空气的焓湿图求得[ 2 ] 。被喷涂工件在喷烘漆房内要经过3个阶段,即喷漆阶段、流平(闪干)阶段和烘烤阶段。不同阶段对应不同的工艺变化,室内空气也经历3个阶段的变化。以在湿度较大的青岛地区建造一台大型湿式喷烘漆房为例,说明此过程。

(1)初始参数　设喷烘漆房送排风风机的送风量为Q / h, 整个系统容积为V (含操作间、热风源、循环风道) 。青岛夏季平均气温为25. 1 ℃,平均相对湿度为85% , 确定升温流平温度为30 ℃, 流平时间为t m in, 烘烤温度60 ℃,烘烤时间1 h 。

(2)喷漆阶段　根据初始条件,夏季环境条件不满足喷漆规范要求,根据湿空气的特性,由焓湿图可得,将新风加热到> 27. 2 ℃时送入室内,相对湿度将降到75% 以下。这种方法简单易行、控制方便、降低成本,但以牺牲环境温度为代价。

(3)流平阶段　湿式喷烘漆房流平的目的不仅仅是溶剂挥发,更重要的是吹干地面(淌水板) 上的残留水分。流平可以带走的水量与流平时间和温度有关,时间越长、温度越高带走的水量越大。为保证流平时湿度符合要求,需要达到升温流平时,在有水蒸气挥发情况下,保证烘房内的相对湿度< 75% 。《湿空气焓湿图》表明, 25. 1 ℃下相对湿度85% 的湿空气中含湿量为17. 1 g / kg, 30 ℃下75% 的湿空气中含湿量为2012 g/ kg, 由此计算出, 通风量为Q ,流平t m in 能带走的水量为: 1. 2 Q ·t /60 ×(2012 g/ kg -17. 1 g/ kg) = 01062Q ·t ( g) , 其中1. 2 表示空气容重为1. 2 kg/m3 。假设Q = 100 000 m3 /h, 流平10 m in, 则流平可以带走的最大水量为W 1 = 62 kg 。

(4)烘烤阶段　流平后喷烘漆房进入烘烤升温阶段,假设从30 ℃升到60 ℃,这时热风是循环的。烘烤升温过程中要达到这样的效果,利用温度升高相对湿度下降的特性,来保证容积为V 的整个循环系统在过程中不断有水蒸气挥发时,相对湿度不但不增大,还要下降到75% 以下。把烘烤升温及水蒸气挥发分解为两个过程的组合:首先是等湿升温,这时系统的绝对湿度不变, 相对湿度随温度升高而降低;等温加湿,即地面水蒸气挥发,这时温度不变,挥发的水蒸气使相对湿度、绝对温度都加大。30 ℃下75% 的湿空气含湿量为2012 g /kg, 而60 ℃下75% 的湿空气含湿量为80 g / kg[ 2 ] ,因而烘干升温理论上允许挥发的最大水蒸气量为: 112 ×V ·(8010～2012) ( g) 。假设该系统容积为2 000 m 3 ,则仅烘干升温所能允许挥发的水蒸气量为: W 2 = 14315 kg 。

除此之外,烘干室在烘烤时为防止烘房内有机废气浓度达到该气体爆炸下限发生危险,在热风循环过程中要有少量废气排出并同时补充等量的新风(假设3 000 m3 / h) ,补充的新风( 25. 1 ℃)升温到60 ℃仍可以吸收一定的水量。已知25. 1 ℃下相对温度RH85% 的湿空气中含湿量为17. 1 g/ kg 干空气,因而在1 h 内补充新风吸水量为: W 3 = 3 000 m3 / h ×1. 2 kg/m3 ×( 80 g/ kg -1711 g/ kg) = 226 kg / h 

即该湿式喷烘漆房烘烤过程允许挥发的水量为369. 5 kg, 再加上升温流平能带走的水量62 kg, 总计为431. 5 kg 水。

通过以上分析可知,如果设计合理,流平时可将地面残留的水分基本带走,烘烤时限制水旋器下方水分的蒸发,则不会产生烘烤湿度过高的问题。

4、保证湿式喷烘漆房烘烤时湿度不超标的措施

4. 1　结构设计方面

(1)单独设计烘烤时循环风管路,将二次回风从淌水板上的管道排出。

(2)适当增大淌水板坡度,便于淌水板上方的水分快速流净。

(3)考虑使用防水性好、吸水性小的材料制造淌水板,以便绝大多数水分在流平阶段排掉。

(4)将废气排风风口设计在水旋器下面,保证烘烤时水旋器内始终有自上而下的风流动,避免和减少水蒸气向室内挥发。

(5)提高水旋器及淌水板制造安装的精度,保证水旋器过风均匀性,同时又利于淌水板上方水分的快速流净。

4. 2　工程设计及生产操作方面

(1)在烘烤热风循环系统设置风量调节阀,调整烘烤循环风系统风量以及循环风与废气排放风量的比例,保证在水旋器上方形成正压,压住水蒸气不向室内蒸发。

(2)在控制上要求喷漆停止,水泵立即停止, 烘烤前要流平10 min, 此时进行送风加热,热风不循环,仍按喷漆状态排风,将淌水板上的残留水分排出