喷烘一体室与喷漆室、烘干室分开设置的经济技术性比较

孟洪军，胡清寒，邢宏楠，王 飞

（中国北车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130062）

0 引言

喷漆室和烘干室是现代车辆制造业中车辆涂装生产大量使用的重要设备。两者对保证涂装质量、提高涂装生产效率、减轻涂装对环境的影响方面起着十分重要的作用。从功能上看，喷漆室和烘干室是两种完全不同的设备，但由于两者在设备构成方面有诸多相近之处，而使用这两种设备的工序是紧密相连的，因此有时会把两种功能要求合在一起建成喷烘一体室（通常也称作喷烤漆房）。

在涂装车间的规划设计时，是采用喷漆室和烘干室分开建设的方案还是把喷烘两种功能合并在一起只建一种喷烘一体室，不能简单地进行取舍，有必要结合规划的生产纲领对这三种设备的技术性能、建设费用及运行费用进行全面比较，选择性价比较高的方案。

在我公司高速动车组制造中心涂装车间规划建设中相关人员提出过拟采用建喷烘一体室的方案（以下简称方案二），理由是为我们提供三型动车技术支持的西门子公司采用的是这种方案；但是，我们通过结合动车组规划的生产纲领对两种设置方案的经济技术性进行较深入全面的比较，发现采用喷漆室和烘干室分开设置的方案（以下简称方案一）经济性和技术性方面均优于喷漆烘干建成一体室的方案，因此我们采用了方案一，取得了较好的应用效果和经济效益。

1 设备的构成比较

喷漆室用于喷漆施工操作过程中，用途是收集治理飞散的漆雾，为提高涂层质量提供一良好的环境，同时减轻喷漆时产生的漆雾对环境造成的影响，也有利于操作者的身体健康。烘干室则是用于喷涂施工完成后对涂膜进行加速干燥处理，有利于缩短生产周期，避免环境温度变化对涂膜干燥的不良影响，有利于提高涂层的质量，也有利于对挥发出的溶剂进行处理，防止其对环境的污染。可见喷漆室和烘干室的功能是完全不同的，但是既可分开来建造，也可按一体式建设。可实现喷漆和烘干两种功能的涂装作业室称作喷烘一体室或喷烤漆室，也就是说一台设备具有两种不同功能，只是在需使用其不同功能时选择不同的工作参数。轨道车辆行业的喷漆室和烘干室设备的主要技术参数分别见表1 和表2。

表1 喷漆室主要技术参数

表2 烘干室主要技术参数

由上两表可以看出：两种设备均由封闭室体、风机、风道等构成，均可提供温度可调的风量，把两种功能合并在一台设备上是可以实现的；但是两种功能需要的设备工作参数有明显差别，如室体大小 、风量、加热温度等，因此为了使一种设备具备两种功能，我们必须按两种设备的较大参数来配备新设备。喷烘一体室的主要技术参数见表3。

表3 喷烘一体室主要技术参数

从三种设备的主要技术参数和设备构成不难发现，按方案一把两种功能分开分别配置设备，设备构成更简单合理，而按方案二一种设备需同时具备两种功能，设备构成复杂，占用空间较大，能源需求大。

2 设备技术性能比较

2.1 操作使用性能

按车辆涂装工艺，先进行喷涂施工后进行烘干干燥（实际上目前车辆使用的油漆均为自干漆，可以在室温下干燥，只有因生产进度需要加速干燥时才必需在烘干室进行强制加热干燥）。两种配置方案对操作使用方面带来了一些不同，各有其优缺点。

方案二最大的优点是，喷漆烘干在同一台位上，也就是说喷完漆后不需要象方案一那样车辆需通过专用牵车台把车辆从喷漆室运送到烘干室，减少了牵车台的使用频率，节省了车辆转移的时间。

按方案一，喷漆室只进行喷漆工作，这样对于批量生产来说，不同车辆同一工序的油漆喷涂作业可以连续在同一喷漆室进行，中间不需清洗喷涂设备；而对于喷烘一体室，喷完后必需进行烘干，这样下一辆车的喷漆需等前一辆干燥后（约需3小时）方可进行，这样由于两次喷涂间隔较长需对喷涂设备进行适当清洗，而且在烘干时喷涂设备需要移出室外，费工费料。

一般喷烘一体室烘干时90%的风量是内循环的，热风会从地沟内把部分漆渣带来均层过滤棉上及循环风道中，这样就需要增加静压室内均风层过滤棉的更换风道的清理频次，增大维护工作量。

喷烘一体室需要频繁在喷漆-烘干工作状态间切换，室内温度也在从室温到60℃左右的高温间变换，这会加速室内非金属材料的老化，对设备的润滑维护要求也更高，整个设备的使用寿命都会受到不良影响。

喷烘一体室需要经常在两种功能间进行切换，控制系统较复杂，容易出现设备故障，操作维护工作量都要比方案一大。

综上所述，方案二可减少牵车量，这是其最重要的优点，对于场地条件受限、喷烘分开不便调车的情况下是很有利的，但是在操作维护的其他方面，方案一更具优势。

2.2 对涂装质量的影响比较

从技术上说，只要操作维护得当，两种方案都能满足车辆涂装对施工和干燥条件的要求，如喷漆所需的温度、良好通风，干燥所需的温度条件等。但是由于两种方案设备配置的差异及使用维护要求的不同，它们对涂装质量会带来不同的影响。

对于方案二，一般认为由于喷漆烘干在同一室体内进行，喷漆后不需经过室外运转可直接进行干燥，这样避免了因室外场地洁净度差而导致涂层表面会落上灰尘而带来涂层表面脏的质量问题。这一条也是方案二支持者的重要论据。实际上，这与使用油漆的干燥性能有关。对于二十年前普遍使用的表干时间很长的酸酸类油漆和烤漆来说，这一点无疑是正确的，而现在车辆行业普通采用的是双组份聚氨酯漆，这种漆表干时间很短，一般不超过30分钟，这时只要把喷完漆的车辆的喷漆室内放置30分钟左右（这也是正常喷漆烘干前所需的流平时间，故不会给操作施工增加额外的负担）使其涂层达到不沾尘干再送往烘干室，就不会出现表面粘灰的问题。

由于喷烘一体室的送、排风方式及风循环方式，室内空气中及地面的洁净度不如分开设置的易于保证，原因主要有以下二点：一是加热使喷漆室内会产生更多的灰尘；二是烘干时风循环会把地下风室中的漆渣搅起来带到静压室，部分细小的会穿过均风层随气流在室内空间飘散。从这一点来看，喷烘一体室会增大涂层表面的落灰的可能性，而这种可能性是设备本身造成的，不容易通过其他操作来消除。

喷烘一体室对大型车体表面的涂层干燥存在不均匀的问题，即可能车体较高部位表面干得快，而较低部位表面干燥慢。我们知道，热气本身是往上升的，对于烘干室来说上部空间的温度容易偏高。为了克服这一问题，在独立设置的烘干室中我们通过合理的风道设计使热风从室体侧下部送入、顶部排出，这样室内温度可基本达到均衡；而对于喷烘一体室来说，它的风道设计首先需满足喷漆时上送风下排风的需要，烘干时也只能按这一方式而不可能再重新设置一套风道系统，这样它就无法克服上部温度会较高的问题。

由上述分析可以看出，对于目前车辆普遍采用的表干时间很短的自干型漆来说，方案一实际更易于保证涂层的外观质量及干燥质量。

2.3 设备的安全性比较

设备的安全性是涂装车间规划必须考虑的一个重要问题。喷烘一体室的安全性不如喷漆室和烘干室分开设置是显而易见的，理由简述如下：①对于喷烘一体室，喷漆时会生产大量漆渣，而烘干会使这些漆渣更易燃；②对于喷烘一体室，漆渣会被循环加热的气流带到喷漆室的静压室中在均风过滤棉上沉积，不易得到及时清理而可能造成火灾隐患；③一般为了防火安全，喷漆室需配备温度和浓度报警器，而对于烘干室温度报警器显然不适用。

3 经济性比较

目前轨道车辆涂装行业喷烘一体室的应用非常普遍，估计占到70%以上。下面将结合我公司高速动车组制造基地涂装车间的规划建设情况，对两种方案的经济性进行全面量化比较。

3.1 设备的投资费用

根据现行车辆涂装工艺，按方案一配置一般是一个喷漆室配一台烘干室，其工作效率与方案二的两台喷烤漆室相当。根据现市场行情，喷漆室价格在150～200万元（根据配置水平不同价格有一定差别，下同），烘干室价格为70～110万元，喷烤漆室价格为180～220万元， 显然两台喷烤漆室的费用高于一台喷漆室和一台烘干室之和。按照我公司高速动车组生产纲领及高速动车组车体涂装工艺，按方案一配置喷漆室和烘干室设备投资总费用约为2900万元人民币，而按方案二配置喷烘一体室设备投资总费用约为4000万元，方案一比方案二节省投资约28%。

3.2 厂房投资费用

由于喷烤一体室面积与喷漆室相当，而大于烘干室面积，显然方案二需要的厂房面积要比方案一大，相应地厂房投资费用也会增大。按我公司建设需求方案一比方案二的厂房投资少约20%。

3.3 设备配套费用

（1）动能配套设施费用。由于喷烤漆室的额定电功率和加热能源（能源种类不同地区可能不同，这里以我公司采用的蒸汽为例）都必须按取喷漆室和烘干室中较高的数，因此方案二设备需配套的能源数量肯定要比方案一高，相应地其动能设施配套费也较高。

（2）自动灭火系统的配套费用。按二氧化碳自动灭火系统设备配备的国家规范，每套二氧化碳钢瓶可用于最多五个防护区，烘干室不属需二氧化碳防护的区域，而喷烘一体室需按喷漆室作为防护区，故方案二的自动灭火系统配置费用要比方案一高是显而易见的。

（3）配套喷涂机具费用。按方案一只需在喷漆室配备喷漆机具，而按方案二每个喷烤漆室均需配备喷涂机具，显然方案二的费用比方案一高。

3.4 设备的运行费用比较

设备的运行费用涉及的内容较多，主要有设备维护维修费、设备日常清理工时费、辅材更换费及运行能耗费等。全面具体比较费用较为麻烦，但从本文前面所述不难得出方案一的前三项费用肯定比方案二低的结论。下面仅对设备运行的能耗费用作一些具体比较说明。

三种设备的能源种类包括电和蒸汽（其他地区可能用天然气、柴油等能源）。喷漆室和用作喷漆时的喷烤漆室的能耗量基本上是相同的，但烘干室和喷烤漆室用于烘干时两者的能耗有显著差别，这是由设备本身的原因造成的：①喷烤漆室的内部容积是单独的烘干室的三倍左右，这样每次升温加热所需的能耗会成倍增加；②喷烤漆室的表面积比烘干室大约一倍，这会增大其热量损失；③喷烤漆室每次用作烘干室时都需从室温开始升温，而烘干室因始终只用于烘干，可连续用于烘干不同车辆涂层，这样每天只有一辆车需从室温开始加热。

4 结束语

从以上比较来看，笔者认为，只有在以下几种情况下才能考虑采用喷烘一体室：一是生产规模很小，只需一台喷烘一体室即可满足车辆喷漆和烘干的需要；二是油漆表面干燥时间很长，或者是烤漆，而表面涂层的质量要求很高，且无法把喷漆室和烘干室完全连体建设；三是受场地条件限制，车辆在不同工序台位间转移很困难；四是与汽车行业相比，国内轨道车辆行业的涂装技术发展才刚刚起步，采用喷漆室和烘干室技术时间还不长，大家对两种配置的认识还不够深入全面，应用时存在较大的盲目性。