汽车工业涂装烘房烟气余热回收利用

蔡沛君

摘要：在汽车生产的四大工艺中，涂装工艺能耗占比无疑是重中之重，笔者对江铃汽车股份有限公司小蓝工厂2016-2017能耗进行统计，涂装总能耗占冲压、焊装、涂装、总装总能耗的84%，其中涂装烘房天然气耗量占比40%，锅炉天然气耗量占比7%，空调天然气耗量23%，电耗量30%。小蓝涂装烘干炉是涂装工艺的第一耗能大户，烘干炉在设计制造时，为了防止尾部受热面腐蚀和堵灰，排烟温度一般高于180℃。而小蓝涂装烘干炉排烟温度大约在200 ℃ ～300 ℃。本文针对涂装烘干炉排烟余热回收给出具体方案。

关键词：汽车工艺；涂装；烘干炉；余热回收

涂装工艺产生的废气在TAR燃烧炉（或者RTO焚烧炉）中通过引风机引进新风燃烧，充分燃烧后将尾气直接排放至大气，排烟温度高达200℃以上，而排放掉的烟气既是一种废热污染，也是一种能源的浪费。而涂装前处理工艺中，槽体加热又需要大量热量，现有工艺是通过锅炉加热热水至95℃，通过前处理槽液换热后再循环至锅炉本体。天然气消耗量如此巨大，增加了整车成本，汽车市场竞争日益激烈的今天，缩减成本无疑要从节约过程消耗切入。

一、小蓝涂装车间烘干炉排烟现状

夏季工况：7个烘炉排烟总流量110000Kg/h，排烟温度最低210℃，最高360℃。

冬季工况：7个烘炉排烟总流量110000Kg/h； 排烟温度最低190℃，最高340℃。

二、烘干炉余热回收利用方案

（1）考虑到余热的回收利用尽量不影响原生产工艺，本方案采用低阻力、易清洗、耐腐蚀的气液板壳换热器（全焊接工艺、不对称板式结构的板壳式换热器）将涂装车间烘干炉的排烟热回收（此次暂不考虑回收PVC烘干炉的烟气及新增面漆线烘干炉的烟气），用于夏季制冷、冬季采暖及全年的前处理恒温热源。

（2）夏季工况：用气液板壳换热器出来的约95℃的热水，作为单效非电空调的驱动热源（溴化锂吸收式制冷机），制出7℃冷水，用作车间舒适性空调制冷或办公舒适性空调制冷。从单效热水机出来的约85℃的热水进入前处理的液-液板交，作为前处理槽液恒温的热源。

（3）冬季工况：用气液板壳换热器出来的约90℃的热水，同时用作前处理槽液恒温的热源及车间舒适性空调的热源。

三、烟气回收热量计算

计算得出夏季工况下，气液板壳换热器能回收的烘干炉排烟热量为330.8×104kcal/h，对应的单效热水机的制冷量为251.4×104kcal/h，可用作车间舒适性空调或办公空调制冷； 从单效热水机出来的约85℃的热水进入前处理的液-液板交，作为前处理槽液恒温的热源。 冬季工况下，气液板壳换热器能回收的烘干炉排气热量为291.5×104kcal/h，可用作前处理槽液恒温的热源及车间舒适性空调或办公空调采暖。

四、工程实施方案

（1）主要设备清单。主机配备1台单效热水机，型号BDH300，最大制冷量3069KW，配套冷水及热源输配系统、冷却塔系统，7个排烟烟囱处根据烟气流量、温度分别配备3*BY400，3*BY500，4*BY500烟气板交换热器。

（2）预留安装空间。在水平烟道进入垂直烟囱前留2m长的空间给气液板壳安装用，气液板壳直接安装在楼面上，同时，周边留2m左右的净空给气液板壳安装（经过现场勘查，大部分位置可满足，部分可通过移动烟囱位置来解决）。

（3）设计载荷。按运行重量的1.5倍设计基础载荷。

（4）预留排水管道。在气液板壳安装位置附近留不小于89mm的下水管。

（5）预留清洗用自来水接管。在气液板壳附近留一根25mm的自来水管，供以后气液板壳清洗用。

（6）靠接地装置。在烟道上安装接地装置，注意不得与避雷针共用接地线

（7）烟囱保温及防雷设计。气液板壳后的烟囱保温，保温层厚度不小于50mm。同时在高于烟囱位置安装避雷针。

五、节能效益分析

（1）初投资。

单效热水机及其输配系统总投资约310万元，其配套热源的余热回收装置7套，共计745万元，项目总投资约1055万元。

（2）节能效益计算。

（3）环境效益。

烟气余热回收装置在冷却/冷凝尾气同时，其排气中的颗粒物、大部分SOX以及小部分NOX等有害物被气液板壳及冷凝液吸收，随同冷凝液从气液板壳换热器的凝结水管排出，这样极大的降低涂装线烘干炉的尾气污染。

六、余热回收器设备比较

目前市场上余热回收器主要有列管式换热器、板式换热器、复合管换热器。列管式换热器的原理：一种流体横向掠过管子通过管壁与管内流动的另一种流体换热，传热系数1000-3000W/（㎡.K），相对占地面积较大，本方案不推荐使用。板式换热器工作原理是冷却水测与被冷却水测流动均匀喘流，两种流体逆向流动，波纹作用喘流传熱，换热效率高达90%。复合管式换热器是由两根同心的内外管组成一个复合管，在内外管之间还有一薄同心管组成热管内部工作液体循环通道，换热效率90%，流体阻力相对较小。后两者都可供本项目参考。

七、结语

综上，本文阐述了江铃汽车股份有限公司涂装车间烘炉排烟热量浪费的现状，以及应对这种浪费给出余热回收的具体解决方案，并对此方案的初投资及收益作出分析对比，面对全球能源危机及环保重要性的日益凸显，我们致力于改善企业能源消耗，不但降低整车成本，同时保护了我们赖以生存的环境，倡导企业绿色、节能、发展。