影响电加热型汽车喷烤漆房和UV光氧催化喷漆废气净化装置安全的重要部件分析

2019-08-16张宇

时代汽车 2019年11期

张宇

中国船级社质量认证公司北京市 100006

1 引言

北京地区开展“在用汽车喷烤漆房安全使用综合评价”工作已近10年，漆房安全问题得到了有效的控制。在当前“节能减排、绿色维修”的政策推动和愈发严格的环保督察下，大部分维修企业都已改为使用电加热型喷烤漆房（数据统计：2017年电加热型漆房占比为76.3%，2018年该比例上升至79.4%，数据来源为中国船级社质量认证公司），并且加装了UV光氧催化的喷漆废气净化装置。设备变得复杂，危险点增加，这进一步加大了漆房发生火灾事故的可能性。汽车喷烤漆房的安全问题一直备受关注，漆房一旦失火，后果通常都很严重。漆房产品质量参差不齐，有些厂家为了追求自身利益偷梁换柱、偷工减料，在生产和安装过程中没有严格按照规定执行，这是造成漆房事故频发的根本原因。

2 漆房结构

如图1所示，喷烤漆房主要由房体及底座、废气净化装置、送排风系统、加热系统、照明系统，控制系统、安全防护系统共七部分组成。其中电加热漆房在其内部安装了加热装置用以替代燃烧器。

2.1 房体及底座

漆房房体应有一定的刚度和强度，采用轻型复合板拼装结构或骨架结构，并配有耐高温阻燃材质的保温层。漆房底座则应包含符合作业区大小和承载要求的底座围体、格栅、防滑底板和支柱。

2.2 废气净化装置

废气净化装置是利用光催化原理和光解作用分解喷漆废气中的有害气体。它与排风系统相连接，主要包括空气过滤系统（可以是滤袋、滤筒、纤维棉等材料或其组合）、UV光氧催化处理系统（UV管、UV光氧模块和光氧催化网）和吸附处理系统（活性炭）。

光催化原理，如图3所示：通过特定波长的光线照射，激活纳米光催化剂，生成电子空穴对，使光催化剂和周围的H2O和O2分子发生作用，结合生成氢氧自由基OH，氢氧自由基OH可以层层锁住空气中各种有害成分，并且能分解有害成分的分子构造，抑制细菌生长和病毒的活性能力，从而达到杀菌、净化空气、除臭、防霉以及消除空气污染的目的。

图1 喷烤漆房主要结构

图2

图3

光解作用：UV-C紫外线C波段（254nm）光束辐射挥发性有机物分子，将分子链切断，改变其分子结构。

·3O2+UV→2O3

·H2O+UV→OH+H→OH+HO2

VOC分子被摧毁分解，UV-C紫外线C波段（185nm）在工作时与空气中的氧气反应生成臭氧（O3），臭氧是一种强氧化剂，对废气中的苯类。

2.3 送、排风系统

送、排风系统包括送风机、离心式排风机、进风口防鸟网和风道。

2.4 加热系统

电加热漆房目前主要采用红外线灯管（图4）或量子辐射器（图5）这两种方式进行加热。

量子辐射器加热相较于红外线灯管的优势在于：不像红外线灯管，因为受路途运输的原因，时间久了，容易爆管，或者因为两边接口原因不亮。它的外层是石英玻璃，里面是电阻丝，使用寿命长。如果是石英玻璃坏了可以单独更换外面的玻璃。

红外线灯管加热原理：选用高透过率、高纯、脱羟、防爆石英玻管和进口钨加热丝制作，保证短波红外线灯管良好的波长性能，并能胜任骤冷骤热的频繁启动，短波红外烤灯烘烤渗透力强，直入漆层，加热效率高，可将95%以上的电能转化成红外辐射，启动速度快，且降温迅速。

图4 短波红外线灯管

图5 量子宽波辐射器

量子辐射器加热原理：采用了目前世界一流水平的特种高温激发原件为热源（特种稀土元素掺杂的电热合金丝），以极强的红外热辐射为热源，在空间垂直沿内形成宽谱波定向辐射，其完全克服了“传导”、“对流”的传统导热方式，在波长200μm范围内，针对各种物质的选择性吸收均能有效覆盖，达到迅速多层次同步干燥。该产品所造成的电磁场强，可迅速穿透任何物质，并在物质内使分子结构瞬间产生高速排列振动，由物质内部向外部排出水分，有效保证了烘干质量。

2.5 照明系统

漆房内照明可以分为顶灯和腰灯，应选用安装在密封罩壳内的荧光灯或LED灯源，灯具箱应配有防爆玻璃。

2.6 控制系统

控制系统应能满足喷、烤漆工艺的要求，控制动作准确、可靠。系统应根据负荷的大小装有断路器或熔断器，电机控制应安装断相、过载保护装置。电气元件装配牢靠，导线线径选择合理，电缆线穿过金属物体时应加装绝缘套管。具有温度设定和超温报警功能，超温时，系统能自动关闭加热装置并报警。此外，系统应有良好的绝缘性能和接地装置，常温绝缘电阻不小于5兆欧。

2.7 安全防护系统

房体材料和空气净化材料均应阻燃，漆房应设有安全门，安全门应有泄压功能。所有电缆线及照明线路均应加装绝缘套管并固定。

3 火灾事故案例

案例1：2017年5月，北京市东城区某汽修厂因漆房起火发生火灾。

经现场询问漆工（以下内容根据现场录音整理）：漆工当时准备喷漆，打开了风机、腰灯和顶部照明灯，尚未开启电加热烤灯。之后该漆工离开现场不到一分钟后，进入漆房后就听到噼里啪啦的响声，发现地棉着火了，风机侧火势大，然后漆工立刻断电并拿灭火器灭火。

分析可能的原因：（1）地棉下方是否存在隐蔽线缆，线缆未加装绝缘套管，因线缆短路打火引起地棉起火，继而引发火灾；（2）离心式通风机故障、叶轮大量漆雾附着或其引出线短路从而引发火灾；（3）排风机、风道一侧砖墙上废弃的电控箱和漆房外侧砖墙上方烧毁的电控箱可能影响到了漆房安全。

案例2：2017年12月，北京市大兴区某汽修厂因漆房废气净化装置起火引发火灾。

经现场询问企业负责人：该漆房与废气净化装置新购置不满一年，火情初始是发生在废气净化处理装置，漆工发现后召集人员自行扑灭，漆房本体未受到严重损坏。

分析可能的原因：（1）进入UV光氧催化处理系统中的废气污染物浓度较高，初始空气过滤系统未定期更换或未定时清理积灰；（2）UV灯管损坏、漆雾残留过多或其线缆破损发生短路，UV光氧工作时排风系统发生故障未开启发，废气处理装置未加装自动灭火装置或防火阀。

4 影响安全的重要部件分析

4.1 离心式通风机

汽车喷烤漆房的风机应满足作业区风量、风压的要求，送风机应该选用防爆型，绝缘等级不低于F级或电机外置型。排风机则必须选择防爆电机外置的离心式风机。

在日常使用过程中，风机的维护管理工作应贯穿于风机运转的始终。其主要内容是：必须严格按照操作规程进行风机的运转。当风机在工作中出现一些异常时，应马上停机检查并及时维修。对于风机应定期进行全面检查，主要是检查传动部件是否正常，轴承润滑系统是否良好，风机、电机、轴承座的基础地脚螺栓是否紧固等。并且应该定期清理风机电机、外壳和风叶上附着的油漆漆雾。此外在安装时要关注风机是否装有橡胶垫或弹簧减震座等减震措施。

风机在系统中运行时，常会发生一些故障，如机械故障或性能故障等。这些故障会直接影响风机以及整个系统的安全运行，所以对各种各样的故障必须及时分析原因，找出毛病并及时排除。离心式通风机常见故障、产生故障的原因以及消除故障的方法见表1，便于参考。

4.2 控制箱

4．2．1 热继电器，见图 6

图6 常见的过载、断相保护装置

漆房根据电机负荷，每台电机电路应加装过载、断相保护装置。漆房常用的过载、断相保护装置为热继电器。特点是：体积小、结构简单、价格便宜，适用于普通小容量交流电机，工作条件良好，不存在频繁启动等恶劣工况。在使用中应关注热继电器有无过热、异味及放电现象，各部件螺丝有无松动，脱落，表面有无破损及清洁与否当发生短路故障后，要检查热元件和双金属片是否变形，如有不正常情况，应及时调整，但不能将元件拆下。热继电器动作后复位需要一定的时间，自动复位时间应在5分钟内完成，手动复位要在2分钟后才能按下复位按钮。表2为热继电器的常见故障及处理方法。

表2 热继电器的常见故障及处理方法

4．2．2 空气开关

漆房控制箱的电路中存在大量的空气开关，漆房的照明系统要求加装单独的短路保护装置，大多数采用都是空气开关。因此空气开关是否有效直接影响了漆房的安全。表3为空气开关的常见故障及处理方法。

表3 空气开关的常见故障及处理方法

4．2．3 其它

漆房的控制线路应能分组控制烤灯的开启，每组加热装置的功率应不超过12kw，根据喷烤漆房用电最高负荷的大小，应装有断路器，以确保电网安全。此外，因为安装了大功率的排风机，送、排风机应该设置延时启动。地线和零线必须分置安装，零线直径不小于2.5mm2。

表1 离心式通风机的常见故障及处理方法

4.3 超温报警系统，见图7

图7 超温报警系统

该系统由三个元器件组成：温度传感器、温度控制仪和报警器。将数字温度传感器安装在漆房作业区内，通过温度传感器把作业区内温度传到温度控制仪上进行监视显示，当监测到超温时，系统应能自动关闭加热装置并鸣笛报警。跳闸关闭加热装置是主动防御，如果失效，超温报警器还能起到被动防御的作用，这就对漆房起到了双重保护的作用。

4.4 顶棉和房体彩钢板保温材料

漆房的顶棉和房体彩钢板保温材料要求阻燃，顶棉在一般工业喷涂系统，空气净化系统，供风系统中起均流作用。按照阻燃性能可以分两种：（1）遇明火不易燃；（2）遇明火只收缩，不燃烧。顶棉使用一段时间后会有大量漆雾附着，必须按保养周期更换，更换周期一般为300-400小时。房体保温材料目前使用最多的为岩棉板。

顶棉过滤材质与特性：

（1）密度逐级加高的聚酯纤维梳理铺网热风制作而成，出风面无纺布加固，表面粘胶，不含硅酸，能有效的阻挡吸附尘埃粒子。（2）滤料出风面致密，覆网加固，初阻力低，容尘量高，阻燃性好，使用寿命长，经济可靠。（3）不易燃性，自动熄灭，符合DIN53438，阻燃标准F1。（4）过滤对象：≥1μm颗粒。（5）抗湿度达到100%。（6）通过EN779认证。