金属件涂装线油性漆切换水性漆技术改造

白国华

（大阳新能源汽车（洛阳）有限公司，河南洛阳 471000）

1 现状

根据国家相关环保要求，工业企业要实现全面达标排放。大阳新能源汽车（洛阳）有限公司（以下简称“公司”）涂装部金属件烤漆生产线承担着摩托车发动机外观件、链盒、后叉、车架、油箱等零部件的涂装工作，采用油性漆喷涂工艺，排放未进行VOCs（Volatile Organic Compounds，挥发性有机物）深度净化处理，不符合环保要求。经深入了解，VOCs 深度净化处理工艺，投资费用和运行成本较高，治理难度大。随着近几年油漆性能的技术改进，用于金属件喷涂的水性油漆价格逐步下降，喷漆成本仅比油性漆高约25%，但水性油漆排放的VOCs 浓度较低[1]。在保证产品质量的前提下，可以从源头控制VOCs 的产生和排放，满足环保要求。

2 改造难点及工艺流程

改造难点主要有5 个：①油性漆与水性漆喷涂工艺差异大、变化点多；②现有涂装线体结构尺寸有一定的局限性，改造设计方案难度大；③改造部位多，工作量大，需要对输送线、流平室、调漆室、侧喷机[2]、消防系统和燃气管道等进行改造；④改造施工存在大量交叉作业，影响施工安全；⑤改造施工要结合公司生产计划，可用施工周期短。

根据水性漆作业工艺流程，结合现有线体布局，确定最合理的工艺方案（表1）。

表1 改造前后工艺流程对比

3 改造方案

3.1 原有DISK 喷房改造为调漆间和预热段

（1）拆除DISK（自动静电喷漆设备）喷房，改建为调漆间和预热室（预热时间1.5 min），通过预热提高工件表面温度（20～40 ℃），满足底漆喷涂要求。

（2）调漆间室体材料1.5 mm 镀锌板制作，内部采用10#型钢骨架喷漆处理，保证钢结构强度。设置防火门，观察窗5.0 mm钢化玻璃，调漆间内置防爆净化照明灯，地面铺设3 mm 防滑、防静电花纹铝板。

（3）调漆间利用现有涂装线供风机组供风，增加排风风机及送排风管道，排风管道采用1 mm 镀锌板，接入现有排风系统。为便于调漆，调漆间内部增设纯水进排水管路，进水管路从前处理纯水洗引出，排水管路与吹灰室水槽连接。

（4）调漆间安装空调，防止冬季温度过低，水性漆结冰。

（5）预热装置采用电陶瓷发热管，采用富士温控器控制，加热温度20～40 ℃，升温时间小于10 min。

（6）预热室体镀锌板铺设50 mm 保温棉及内板（密度80 kg/m3），炉体外接缝400 mm 处温度为室温+15 ℃，防止热量损耗和人员烫伤。

3.2 调漆间、底漆流平改造成闪干炉

（1）现有底漆流平室及配漆间改造为闪干室，尺寸（长、宽、高）8000 mm×5800 mm×4000 mm，闪干温度50～80 ℃，满足底漆喷涂后的表干、闪干和冷却等工艺要求。

（2）闪干室外围板用1.5 mm 镀锌板，保温层100 mm，密度为80 kg/m3，内部采用10#型钢骨架做支撑，炉体外接缝400 mm 处温度为室温+15 ℃。利用现有油漆固化炉废气燃烧装置的尾气预热，温度可控。另外又增加了一套燃气加热装置及控制系统，两种加热方式互补使用，既节能又可满足工艺温度要求。

（3）闪干室进出口设置隔热板和风刀，送风采用高压风机，防止炉内热量外窜至底漆、面漆喷房。后端设置冷却段，工件进入面漆喷房温度降至40 ℃左右。

（4）热风循环系统由炉体、送回风管道、废气排放系统、底框架、内框架等组成，每分钟循环2～3 次：①炉体独立设置加热炉，热风通过风机循环；②搅拌风机置于烘炉内部，设调节阀确保炉内温度场的均匀，便于调节；③主体框架由型钢制成，框架结构设计合理牢固。烘干通道外板与框架之间应尽量减少钢性连接，以减少传热。炉板内板为1 mm 镀锌钢板，外板为0.8 mm彩钢板，颜色与线体其他部位保持一致；④自常温升至80 ℃控制在30 min 以内。其中，温控采用两点测温、单点控温方式；设置有超温保护开关对燃烧系统进行保护，遇超温或风机故障及时关闭加热系统并发出声光报警信号；并设置低温报警信号装置。燃烧机和循环风机之间应设置电气互锁，确保正常工作。

（5）加热系统结构：①燃烧室按空气动力学、热工等设计计算，运行可靠；②天燃气直接加热，温度均匀洁净。送回风管路均为下进顶回，烘道顶部布满循环管道，利用循环风机抽取方式在炉体底部循环。炉体内的热量通过炉内的送回风管循环，充分搅拌，最大利用热量；③燃烧机选用百得产品，热量627 600 kJ。燃烧机与燃气管道截止阀连接管路上设置减压阀、过滤装置等；④热风循环风机采用特制耐高温、低噪声插入式风机，风量为360 m3/h，风机内置于保温室体（轴承外置），安装位置留维修空间。

（6）风管均采用1 mm 镀锌钢板制作，外部做加强和保温措施。排风风机选用国内知名品牌产品，排风管并入废气排放系统。

（7）改造内容符合钢结构安装规范标准及国家相关技术标准。

3.3 输送系统

（1）在预加热段和闪干段增加21 m 输送链和轨道，满足水性漆喷涂加热、流平时间要求。

（2）改变预热段输送链运行轨迹，满足工件预热条件。

（3）增加的输送链应采用QXT-250 双轮导向悬挂链，单个吊点承重50 kg，吊挂间距750 mm。轨道QXT-250 型，弯轨材料16Mn，水平方向半径600 mm，确保工件转弯时不干涉。

（4）增加一次吊板、C 形钩、固定节油盘、十字拨叉、圆形节油盘、接油槽等输送链附件。

（5）调整驱动及张紧装置，确保链条加长后整线运行平稳，无爬行及明显抖动现象。

3.4 电气控制系统

（1）闪干室采用PID 恒温控制方式控温，富士数显式温控仪，控温误差在±5 ℃（工件）之内；设置超温保护开关和低温报警信号装置。燃烧机和循环风机之间应设置电气互锁，确保正常工作。风机具备自动延时关机功能，在15 min 以内时间可自设定，便于加热系统的冷却。

（2）所有电机均设有空气开关、热继电器等保护系统，可有效对过载、短路、断路等进行自动保护。

（3）修改PLC 和触摸屏程序，改造部分与整线集中控制，与线体其他部位安全互锁。

（4）电气控制的设计与安装符合国家相关技术规范。

3.5 消防系统和侧喷机等改造

（1）在改造后的调漆室及闪干室重新敷设安装有：二氧化碳气体灭火管路，并对管路进行耐压试验及密封性试验；二氧化碳气体灭火释放喷头；火灾自动报警系统的防爆管线；火灾自动报警系统防爆电子定温火灾探测器及防爆火焰火灾探测器。

（2）在调漆间和闪干室门口安装放气指示灯、急启急停按钮及声光报警装置。

（3）改造部分与原有消防系统主机联锁通信，确保消防系统安全可靠。

（4）改造所用的管路、线路均采用防爆、耐火材料。

（5）新增报警装置、按钮和指示灯等采用海湾产品。

（6）改造后消防系统自动切断保护区域内供、排风设备电源的功能。

（7）将底漆和面漆MarkⅡ型溶剂型静电喷枪系统改造为RSW 水性自动静电喷枪系统，以适用于跟踪往复机进行油性及水性涂料喷涂。

3.6 改造前后平面布局（图1）

图1 改造前后平面布局

图2 排放物VOCs 检测结果

4 结论

涂装线技术改造后已投入使用近一年，整线运行平稳，产品表面喷涂质量满足工艺要求。对排放物进行连续检测，结果为：VOCs主要成分甲烷含量0.72 mg/m3，非甲烷总烃含量7.35 mg/m3，苯含量0.00 mg/m3，甲苯含量5.00 mg/m3，二甲苯含量0.00 mg/m3（图2）。这表明，改造后喷涂工艺排放满足GB 16297—2018《大气污染物综合排放标准》相关要求。