新型纸箱干式喷漆室的结构设计

李 栋

（中国联合工程公司，浙江 杭州 310052）

涂装技术

新型纸箱干式喷漆室的结构设计

李 栋

（中国联合工程公司，浙江 杭州 310052）

文章以应用于医疗器械零部件涂装项目中的干式喷漆室设计为例，重点介绍了新型纸箱过滤系统的特点，通过合理的喷漆室结构设计，达到对喷漆产生的漆雾进行有效收集，并且具有节能环保、性能稳定、一次性投资低、综合运行成本低、更换过滤耗材便捷等优点，各项性能指标均处于世界先进水平。

新型纸箱；干式喷漆室；结构设计

前言

喷漆室作为涂装线最重要的一个部分，其结构和性能一直在发展进化，从60年代的水旋喷漆室到70、80年代的文丘里喷漆室，再到2000年后的石灰式喷漆室、静电式喷漆室。目前种类很多，其中干式喷漆室一般用于喷涂发动机、车桥等中、小零部件，把新型的纸箱过滤系统融入于干式喷漆室的结构中，无疑会使其适用的场合大大增加。 本文以应用于医疗器械零部件涂装项目中的干式喷漆室结构设计为例，将详细介绍新型纸箱干式喷漆室的结构特点，并对其优点与传统湿式喷漆室做对比。

1 工艺要求

目前，环保要求日益严格，要求对排放废气中的漆雾和有机溶剂进行处理并达到国家标准，很多企业都已经转型使用水性漆，本项目中的设备要求按照水性漆设计，喷漆室有严格的温湿度要求，并且医疗器械行业对于表面质量要求较高，送风洁净度需要达到十万级，更换过滤耗材时要避免有扬尘。喷漆室结构设计中还要充分考虑工人操作、日常维护的舒适便捷，体现人性化设计理念。

（1）工件主要为医疗器械零部件等；

（2）工件组挂最大尺寸为：L×W×H=1800mm×800×1600mm；

（3）工件最大重量：500kg；

（4）采用积放链输送，链速可调；

（5）年时基数：300 天/年，单班：8小时/天，300×8=2400h

（6）喷涂方式：人工喷漆；

（7）喷漆室适用于喷涂水性漆，要求室体环境温度及湿度可控，在喷漆状态下的温湿度要求为：温度控制在25～30℃，湿度控制在50%～80%。

（8）工件从喷漆房一端进来，喷漆完成后从另一端出去；

（9）喷漆室送排风量按照截面空载风速约0.4m/s计算。

（10）喷漆室加热能源采用天然气。

（11）废气排放符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》表2中的二级标准。

（12）满足全天候作业要求。

2 结构设计

干式喷漆室成套设备包括室体、送排风系统、新型纸箱过滤系统、底部结构、活性炭吸附装置（根据废气浓度可选）、安全消防系统和电控系统等部分组成。

（1）喷漆室体

干式喷漆室是底部排风喷漆室，操作者在喷漆室内工作，工件在喷漆室中间。当工件进入室内，工件边较高的气流可保证漆雾被气流带走，限制了漆雾的飞扬，保护室壁及照明装置不被漆雾污染。

室体由骨架、壁板、动静压室、照明装置、地面栅格板等组成。室体骨架采用方管、矩形管搭建，室体壁板采用不锈钢板折弯螺栓组装连接，接缝处打胶密封，具有足够的强度和刚度，美观大方。悬挂输送机轨道支柱用骨架支撑，整体外型平整、美观，顶棚在轨道处设防护罩，防止漆雾污染悬链。动压室层布置袋式过滤器、静压室层铺设中效过滤棉，动压室和静压室保证空气平稳流动。过滤框覆盖整个顶棚。过滤框之间、过滤框同上下壁板之间采用螺栓连接。在静压室侧面墙壁上，分区域设置带锁的空气密封门，门框装密封胶条。通过带有梯子的维修检查平台从静压室检修门，可以进入静压室。

室体侧壁装有夹胶玻璃的窗，照明窗通过窗框固定在室体骨架上，该侧设日光照明装置，以保证室内照度≥800 Lux，日光灯安装在室体外部，灯罩盖板在室体外侧，便于拆装、清理和维护，静压室设有检修用的照明防爆灯具。在工人操作面设有安全小门（带闭门器），方便人员进出，安全门尺寸(宽×高)mm：900×2000。工件进出口两端均需设置仿形门洞，减少气流扰动。

地面格栅间距满足工人行走方便，具有耐磨防腐功能，格栅厚度40mm。

（2）送排风系统

喷漆室送风采用新风空调，新风空调功能段为进风段、初效过滤段、一次加热段、表冷段、高压微雾加湿段、检修段、二次加热段、风机段、均流段、中效过滤段、出风段。

空调进风管以及从空调送至喷漆室的送风风管采用镀锌钢板制作，在送风管末端需设置防火阀。喷漆室排风风管采用不锈钢板制作，排风管道上装防火阀和调节阀与喷漆室连锁实现联动控制防止火情隐患。因纸箱吸附渐趋饱和时其阻力会逐步增加，喷漆室的排风机需要变频控制。排风风机采用防爆型低噪音离心风机。为了保证室体内的风速分布的均匀性，本喷漆室采用室体长度方向一侧排风的形式。排风机采用风机隔音室将其隔音、消声以达到环保要求。

（3）新型纸箱过滤系统

新型纸箱过滤系统采用小车内装载纸箱的形式，纸箱的外壳由高强度硬纸板和纸护角制作，整个外壳的强度需满足搬运和漆雾捕集工况的需要。内部有两段组成，分别是漆雾捕集段和终过滤段。漆雾捕集段位于新型纸箱的入口端，终过滤段位于新型纸箱的出口端。（见示意图A、B）

漆雾捕集段的作用是捕集绝大部分的漆雾，终过滤段用来全面拦截剩余的微量漆雾。漆雾捕集段包含数个漆雾捕集单元，漆雾捕集单元为弯折状结构，由纤维材料做成，两个漆雾捕集单元之间并行布置且其间设置有空隙。弯折状的漆雾捕集单元及相邻的漆雾捕集单元之间形成的弯折的空气流动通道的科学布局，使漆雾捕集段形成一个立体的漆雾捕集容纳空间，对漆雾的捕集容纳能力极大，分离效果好。

终过滤段为一层平铺的玻璃纤维毡，采用玻璃长纤维、以非织物方式制成，玻璃纤维为渐密式的布局。终过滤段渐密式的终过滤段的结构，可根据尘埃的大小，被阻挡在不同密度的层次，更有效的容纳较多的尘埃。

终过滤段渐密式的结构增强了纤维的强度，具有弹性佳、压损低、阻力低的特点。

本项目中新型纸箱相关参数：

尺寸规格：L×W×H=665×819×841mm

漆雾捕集容纳能力：80～120公斤过喷/箱

额定通风量： 3000m3/h /箱

压力损失：100～800 Pa，平均：400 Pa

分离效果：0.1～1.5 mg/m3

传统的纸箱对小颗粒，粘性大的漆雾难捕获，并且规格小利用率低，新型纸箱不存在这些问题。根据不同的喷漆室大小，还可以选择不同的纸箱规格，规格越大的漆雾捕集容纳能力和额定通风量越大，目前单套新型纸箱最多能捕集容纳800～1000公斤过喷漆雾。

每一个新型纸箱装在一个小车内，小车底部带滚轮，并有自锁功能。

（4）底部结构

为方便喷漆室底部的小车能转移到地面上进行更换纸箱，在底部配备2台升降平台，固定式液压升降台平台需满足工人与小车的载重量，并且地面上下设置两处人工按钮，需同时按下确认后才能进行升降动作，确保安全。通过装载小车和升降平台相结合的方式，工人更换纸箱的过程非常省力和便捷，可以直接把吸附饱和的纸箱推到收集点进行更换，避免了在喷漆室底部狭小空间内操作以及人工搬运等等以往的结构形式存在的缺陷。

喷漆室底部设计成T型结构，能更好的组织室内气体流向，在通过纸箱的时候风速会局部加大，使气流通过纸箱时能克服一些阻力。在底部两侧也会有一些漆雾沉积，需要贴膜定期更换。

（5）活性炭吸附装置（根据废气浓度可选）

使用水性漆以后喷漆室产生的 VOC会大幅减少，所以是否需要配备活性炭吸附装置应根据产量和废气浓度具体分析。

（6）安全消防系统

为了防止有机废气造成危险，喷漆室内配备可燃气体浓度检测、报警装置。当可燃气体浓度超限报警器探测到室内的有机废气的浓度超过其爆炸下限的25%时，报警系统进行声光报警。喷漆室内设置喷淋消防系统，与排风系统由电气线路实施连锁，当出现异常情况时，首先切断排风风机的电源，切断空气流动的风源，同时发出“设备异常”报警迅号。喷漆室周边空间防爆要求，严格按照国家标准划分，在二级以上防爆区范围内电气均防爆。

（7）电控系统

喷漆室电控系统具有手动和自动切换功能，采用西门子PLC可编程序控制器，配有变频器、传感器。电气设计与厂房动力箱相连。设计上采用程序互锁，手动与自动都具备完善的保护功能，避免因错误操作损坏设备。系统由电器柜、操纵箱、走线槽、分线盒等组成。具有风机故障报警、消防报警功能。

电控柜具备人机界面显示设备参数状况。具备与喷枪连锁功能，当喷枪停止工作时，自动反馈给电气控制系统信号，停止风机运行，延时保护约5分钟；当喷枪开始工作时，自动反馈给电气控制系统信号，自动启动风机系统。在各设备各端及各停止器位置安装紧急停止按钮和报警装置。

3 新型纸箱干式喷漆室的优点概要（与传统湿式喷漆室做对比）

（1）占地空间小，喷漆室制造成本能降低20-40%，厂房土建成本降低20-30%；

（2）无水循环系统及除渣系统，投资低；

（3）操作维护简单，无需专业人员；

（4）电的消耗量降低10%；

（5）天然气的消耗量降低20%；

（6）不用消耗水，也无废水产生；

（7）固体废弃物的量降低50%；

（8）喷漆室的噪音降低10-20分贝。

4 结语

新型纸箱干式喷漆室具有传统湿式喷漆室无可比拟的优点，而其结构设计还在不断优化中。喷漆室的使用效果不仅与设计、制造、安装有关，与设备的维护保养也密不可分，但实际生产过程中工人往往因为维护保养工作繁重，劳动强度大而疏于该重要环节。新型纸箱干式喷漆室的结构设计使工人的维护保养工作变得省力和便捷，相信在不久的将来，新型纸箱干式喷漆室会逐步取代传统湿式喷漆室，成为主流方向。

附图1新型纸箱干式喷漆室截面图：

Structure Design of New Carton Dry-type Painting Room

Li Dong
( China United Engineering Corporation, Zhejiang Hangzhou 310052 )

This paper used the dry-type painting room design for medical equipment parts coating project as an example,introduces the characteristics of the new carton filter system, through the design of reasonable structure of painting room, to effectively collect the painting mist by spray, and has the advantages of energy saving and environmental protection, stable performance, low one-time investment, low operation cost and replace the filter supplies convenient, the performance indicators are in the world advanced level.

new carton; dry-type painting room; structure design

V261.93+3

A

1671-7988 (2017)22-157-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.057

李栋，就职于中国联合工程公司。

CLC NO.:V261.93+3

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1671-7988 (2017)22-157-03