1. 首页
  2. 技术资料

铁路车辆及部件喷漆房环保设施现状分析

铁 路 车 辆 及 部 件 喷 漆 房 的 设 计 ,针 对 铁 路 车 辆 及部件的喷漆工艺特点 ,在满 足生产质 量 的前 提下 ,设计 选 用不同的通风系统 、净化 装置 和加热方 式 ,保护操 作人 员的身体健康,减少投资及运行成本,减少漆雾及有机废气对环境的污染 。

铁路车辆作为现代化时代的主要交通运输工 具正在迅速发展 。车辆在制造 、维修和保养过程 中 ,喷漆工艺是重要的工作环节之一。特别是铁 路车辆在运行一定距离后 ,按照检修规程进行不 同等级的维修保养 ,精度等级要求较高。我 国铁 路车辆的制造 、维修过程 中的喷漆工艺 ,主要有 自 动喷漆和手工喷漆两种。其 中自动喷漆按工艺要 求选用 Q型静 电 自动喷漆 和普通往复 自动喷漆 等 ,小部件 的喷漆通常与悬挂输送线相结合 ,实现 自动喷涂的 目的 ;而手工喷涂以分散 的作业点为 主 ,主要是对工件形状不规则或 自动喷涂设备喷 不到的局部进行手工补漆或喷涂 。喷涂 过程 中, 漆雾和有机废气 四处 弥漫 ,若不设计选用相应的 通 风 净 化 设 施 ,不 仅 影 响 车 辆 (或 工 件 )的 喷 涂 质 量 ,而且还直接危害操作人员的身体健康 ,对周围 环境造成污染 。因此 ,设 汁选用合理 的通风净化 设备是非常必要 的。

1 说明

近年来 ,我 国铁路车辆不 同作业点的喷漆房 , 多数设计选用了封闭式喷漆室的形式进行漆雾及有机废气的治理 ,没有按喷漆工件的大小 、工艺流 程特点及喷漆精度要求进行设 计 ,在使用 时往往 因为过滤部分堵塞使净化系统 能耗过大 、气流组 织方式不合理、排污量大 、维修更换不方便等原因而少用或停用。因此 ,应结合铁路喷漆工艺特点, 设计合理的气流组织 ,制造 出投资少 、运行成本低的喷漆环保设备。

2 喷漆设备的功能

喷漆设备是一种多功能 的专用设备 ,不仅要 满足不同喷漆工艺要求 ,保证喷漆质量 ,还应该具 备保护作业人员身体健康、减少环境污染的基本 条件 ,达到国家卫生学标准和环保排放标准 的要 求。因此 ,喷漆设备的主要组成部分有 :能够有效 达到合理的气流组织方式的室体 、送排风净化系 统 、烘干加热 系统 、漆雾净化系统 、有机废气净化 系统和控制系统等。

2.1 喷漆工艺基本流程
工艺基本流程 :待喷涂车体 (部件 )一移车台(悬挂线 )牵引车体一喷漆库一启动电控设备(喷 漆程序)一喷漆一喷涂结束一启 动烘干程序一人 员撤 出一烘干结束一启动强冷程序一强冷程序结 束一移车牵引车体出库。

车辆及部件的喷漆工艺基本流程,通常按照 工艺 、生产节拍 、作业场地的要求 ,自行设计删减 、 增加 部 分环 节 。


2.2 喷漆设施基本功能


2.2.1 室 体 (房 体 )

铁路车辆及部件的喷漆工艺 ,按工艺流程及 生产节拍的要求 ,设计不同功能的流水线 ,同时配 备不 同形式和规模 的环保净化设施。多数选用的 是封闭式喷漆室的形式进行漆雾及有机废气 的治理 ,只有少部分喷漆作业点选用半封 闭式室体 的 形式进行废气的治理。

封闭式喷漆室室体采用拼装方式组成 ,主体 材料为复合保温板 ,中间填充不燃 的岩棉材料 ,具 有 良好的密 闭性 、保温性和抗 冲击性。室体主要 由 静 压 箱 、导 流 板 、过 滤 棉 、安 全 门 、照 明 装 置 、下 部的排风沟、地板格栅等组成。室体将内部结构 全 部 密 闭 ,实 现 室 外 空 气 的 初 效 过 滤 、均 匀 送 风 、 照明等功能 ,能够有效达到合理的气流组织 ,防止 漆雾及废气外泄而影响环境。主要适用于整体车 辆、底架、转向架等大部件的喷涂和烘干作业。

半封闭喷漆室室体通常 由固定结构或固定结 构与伸缩前室相结合 ,利用 自然补风 的气流组织 方式形成风洞效应 ,有效控制漆雾和废气的散逸。 主 要 适 用 于 如 杆 件 、弹 簧 、基 础 制 动 装 置 、排 石 器 、 撒砂装置、轮缘润滑检修线、裙板、构架等小部件 的喷涂和烘干作业 ,使用行车吊挂件灵活方便 ,减 轻 操 作 人 员 搬 运 负 荷 。

2.2.2 送 风 净 化 系 统


送风净化系统主要设 备有循环送风机 、初效过滤棉、顶棚过滤棉、加热器(燃气燃烧器、电加 热器、蒸汽加热)、高效换热器、送风管道等。其 功能是将进入喷漆房的空气经过预处理 ,除去飘 尘,使新风均匀的向下流动,室内残留漆雾、溶剂 全 部 经 地 板 格 栅 流 向 下 层 过 滤 棉 或 集 水 槽 、吸 附 装置后排出。

送风净化系统的新风空气过滤为 I级过滤 , 初效过滤(进风口过滤)及顶部中效过滤。初效 过滤应能有效地捕捉直径 大于 1O m 的尘粒 ,风 压在 18~250Pa之间;顶部过滤棉应能有效地捕 捉直径大于5 m的尘粒,风压在27—400Pa之 间 ;整 个 过 滤 系 统 过 滤 效 率 可 达 98% 以 上 。

2.2.3 烘 干 加 热 系 统

烘干加热系统是结合喷漆工艺要求进行设计 的。加热方式有燃气(油)加热、电加热、蒸汽加 热、电加热+蒸汽加热混合等方式。主要设备有 加热器 、热交换器 、自动或手动控制阀类。主要功 能是将加热的空气在风机的推动下 ,送至室体顶 部静压室 ,进行风量分配 以层流方式 自上而下流 动,流经车体(部件)表面,对喷漆后的车体(部 件 )进行烘 干加热。为节省 能耗,大部分 热空气在风机的牵引作用下,又被送人循环加热 系统 内 继续加热利用,使房内温度逐步升高,当室内温度 升到指定值时,加热装置自动停止,室内处于保 温状态 ;当室内温度低于设定温度加热装 置 自动 开启继续加热,达到节能目的。

2.2.4 排 风 净 化 系 统

喷漆室排风净化系统包括排风装 置、溢风装置 、漆雾治理 系统和废气净化 系统。主要设备有 排风机、排风管道及支架 、避雷装置 、控制阀门、防爆轴流风机 、漆雾净化装置和废气净化装置等。

2.2.4.1 排风系统

排风系统的排风机组通常选用低噪音空调风 机和防爆 电机 ,箱体具有隔声降噪措施 ,降低噪声 的二次污染。排 风管道及烟 囱采用 镀锌钢板制 作 ,角钢法兰联接 ,烟 囱标 高按高 出地面 15m设计,满足 《大气污染物综合排放标准》标 准的 要求。


2.2.4.2 漆 雾 净 化 系 统

漆雾净化方式有干式和湿式两种 ,结合生产 节拍、工艺特点等 因素进行设计选型。现有铁路 车辆及部件喷漆工艺的漆雾净化系统多数采用干 式净化;小部件 、喷漆量少或补漆工位有少部分选用湿式净化方式。 干式漆雾净化法也称为吸附阻档法 ,主要 由漆 雾 过 滤 棉 、均 风 板 两 大 部 分 组 成 ,采 用 单 元 模 块 组合形式 ,布置在地沟格栅底部 ,与排风机组构成 一 个系统。在 排风地沟 的格栅 板下 面铺设过滤 棉,以增加过滤面积。过滤棉固定在钢丝网上,钢 丝网固定在骨架上 ,安全牢固 ,漆雾经过滤棉被阻 挡吸附,过滤棉更换快速简便。喷漆时,过喷漆雾 经排风地沟格栅下面铺设 的过滤棉 ,漆雾被吸附 阻档 ,废气通过过滤棉进入废气吸附箱 ,吸附处理 后经过排放管道排入高空 ,达到环保要求。漆雾 过滤棉风压在 12~250Pa之间,具有耐高温的 特性 。

湿 式 漆 雾 净 化 方 式 包 括 :喷 淋 式 、有 泵 水 帘 式 、无 泵 水 帘 式 、文 氏 管 式 及 水 旋 式 等 多 种 形 式 , 其结构虽不相同,但原理都是利用液体与污染空 气的接触 ,将漆雾微粒清洗到水 中。其 中后三种 为 目前较为流行的、净化效率较高的过滤方式。

无泵水帘式漆雾净化装置在铁路喷漆工艺使用较为普遍,它主要由泛水板、气水通道、汽水分 离器和溢水槽等组成 ,含有漆雾 的空气与含有漆 雾凝聚剂的水充分反应使漆雾凝聚 ,收集未附着 于工件上的雾状油漆,防止漆雾扩散,以改善作业 环境 。气水通道用于漆雾的二次洗涤净化和循环 水 的汲取。而气水分离器将夹杂在空气 中的水分挡 回溢水槽 内而不被抽走 ,有效实现气水分离 ,使 排风的水携带量减少到最低 ,从 而有效保障设备 和节约用水。溢水槽置于泛水板上方 ,为泛水板 提供足够的水量 ,保证喷漆室淌水板上形成一层 均匀的水膜,提高净化效率。风压在 800~ 1000Pa之 间 。

2.2.4.3 废 气 净 化 系 统


废气净化系统主要 由废气吸附材料、废气吸附箱等组成 ,废气 吸附装 置设置在漆雾净化装置 和排风机之间。通常设计在风机封闭箱内低部设 置抽屉式多组活性炭吸附装置 ,减少 串动摩擦 ,废 气接触反应均匀 ,更换方便 。

喷漆室的废气是在换气过程中产生的。喷漆 室需要在一定的风速范围内进行换气 ,因此 ,喷漆 室排出废气的特点是风量大 ,废气浓度极低 (大 约在10~20mg/m 范围内)。除含有低浓度的 溶剂蒸气外 ,还含有一部 分由于过喷而形成的涂 料 烟 雾 ,这 些 涂 料 烟 雾 的 颗 粒 直 径 大 约 在 20 ~ 200 m 左 右 。

烘干室的废气,是在涂层固化过程中产生的。 其中,除含有残存的涂层 中未挥发的溶剂外 ,还有在成膜过程中,涂料各单体成分热分解及反应生 成物。

喷漆和烘干室废气 的处理有直接燃烧法、催 化燃烧法、吸收法和活性炭吸附法等。结合铁路 车辆及部件的喷漆节拍慢、产生的有机废气浓度 低等特点,通常选用活性炭吸附法净化有机废气。

活性炭吸附法是利用 活性炭作为吸附剂 ,把 气体中的有害物质成分在活性炭庞大的固相表面 进行吸附浓缩 ,从而达到净化废气 的 目的。在工 业上 ,利用活性炭作为吸附剂进行吸附的方法有 固定层法、流动层法和接触过滤法。在用活性炭 进行废气处理时,由于活性炭摩耗和粉化程度小 , 用 固定层吸附方法是最适宜的。当被排放气体的 出口端浓度与人 口端 的浓度达到一定 比值时,就 需要对活性炭进行再生处理或更换 。

用活性炭吸附法处理喷漆 和烘干室废气 ,效 率 高 ,运 转 费 用 底 ,处 理 程 度 可 以 控 制 ,目 前 被 广 泛使用。

挥发溶剂含量
挥发溶剂含量

3 设计选型及技术参数指标的分析

3.1 有 机 废 气 (稀 释 剂 )挥 发 量

目前,我国铁路行业使用的喷漆涂料主要为溶剂型涂料。如 :过氯乙烯漆 、醇酸漆 、氨基漆 、硝 基漆等 ,这 些涂料 中的溶 剂在施 工过程 中约有 45%在喷涂时释放出来,约有40%在流平及烘干 过程中释出。表 1是几种常用涂料的溶剂种类、

结合表1所示,在设汁废气净化装置时,不仅 要考虑喷漆涂料的种类 ,还要计算有机废气 的排 放 量 ,结 合 现 场 情 况 ,设 计 选 用 过 滤 风 速 低 、体 积 小 、更 换 频 次 少 、净 化 效 率 高 的 净 化 装 置 。

3.2 送、排风系统形式的确定

3.2.1 分段送排风方式 的特点铁

路 车 辆 及 部 件 喷 漆 室 的 特 点 是 被 喷 工 件 大 、工 艺 流 程 要 求 复 杂 、送 排 风 量 很 大 ,若 采 用 集中送排风的方式,则机组功率会很大,能源浪费较 多 ,得不到充分 的利用。因此在设计整体车辆 或 大部件喷漆烘干房的时候 ,尽量将整个喷漆烘 干 房分成若 干个工作段 ,实现分段送排 风(也 可以 同时运行 )。分段送排风与集 中供 风相 比,具 有 以下优越性 :

1)单 台 送 排 风 机 组 电 机 功 率 小 ,减 少 启 动 时 对 电网电压 的冲击。

2 )单 台 机 组 占 地 空 间 小 ,利 于 安 装 调 试 。 3)运 行 费 用 低 ,节 省 能 源 。
4)单 台 风 机 风 量 降 低 ,利 于 噪 声 控 制 。

3.2.2 送排风系统风量及风压的计算 对于密闭性房体 的喷漆房 ,送排风系统的风

公式

分 别 为 引 (送 )风 管 道 、过 滤 层 、 漆雾净化器 、溶剂净化器等的阻力。

喷 漆 房 内 空 气 的 控 制 风 速 一 般 在 0.35 ~ 0.68 m/s范 围 内 ,对 于 铁 路 车 体 及 大 部 件 的 喷 漆 房 ,可 按 有 载 和 无 载 的 状 态 下 适 当 降 低 断 面 的风速。


3.2.3 尽量减少通风管网的长度、气流折弯变向的 角 度 及 次 数 、降 低 系 统 阻 力 ,节 省 能 耗 。
3.2.4 设计选用初效过滤棉、顶棚中效过滤棉和 漆雾过滤棉时 ,重点考虑过滤材料的初始阻力 、最 终阻力 、单位面积的容尘量和吸附量等指标 ,同时 还要降低通过过滤装置的风速来提高捕集效率。

3.2.5 选用湿式净 化方式 时,考虑 液体喷淋 密 度 、挡水板形状及 数量 、废气净化器阻力等 ,在一 定程度上可以大大降低系统阻力 。
3.2.6 废气净化装置尽量设计在漆雾净化装置 的上部或紧邻其旁边 ,减少连接部分的阻力 ;废气 净化装置的结构设计要具有阻力低 、效率高、维护 更 换 简 便 等 功 能 。

3.3 漆雾净化系统

3.3.1 漆雾净化系统形式的确定

针对铁路车体及部件喷漆涂料 的种类 、工艺流程 、生产节拍 、工件大小和作业环境等设计选用 不同的漆雾净化方式。因此 ,干式主要应用在整 个车体及大部件喷漆作业(但在生产节拍较快的 整车制造 工位建议选用大型湿式 );湿式主要应 用于小部件喷漆或手工补漆工位。图 1所示

漆雾净化器
漆雾净化器

由于漆雾净化种类很多 ,漆雾净化器 的净化 效率和运行能耗各不相 同,设计可参考表 2所示 选用。

净化效率
净化效率

3.3.2 湿式漆雾净化系统溶剂的特点和种类 喷漆烘干工艺产生的漆 雾溶剂 中,溶 于水 的 有 机 废 气 有 丙 酮 、甲 醇 、乙 醇 、丁 醇 、醚 类 等 ,微 溶 于水的有醋酸 乙酯、醋酸 丁酯等,不溶于水 的有 苯 、甲 苯 、二 甲 苯 等 。 吸 附 漆 雾 溶 剂 的 吸 收 液 应 具有下列特点 :

1)溶 解 度 高 、吸 收 速 度 快 、用 液 量 少 ;

2)非挥发性或低挥发性;

3)化学稳定性好 ,腐蚀性小 ; 4)粘度低 、气液接触面积大;

5)不 燃 、无 臭 、无 毒 ;
6)容 易 分 离 ;
7)价格低、货源广。

使用湿式方式来捕集漆雾 ,吸收部分的溶剂 有许多优点 :如成本低、粘度小、不燃 、安全可靠。 如使用油类吸收液来捕集漆雾 ,不仅漆雾捕集率 高 ,而且还能吸收部分不溶 于水 的有机溶剂。表 3是几种吸收液对 甲苯废气 的吸收效果。

吸收效果
吸收效果

3.4 有机废气净化系统 喷漆烘干工艺产生的有机废气 ,均不溶 于水

而 存 在 于 空 气 中 ,即 使 使 片J油 类 吸 收 液 也 只 能 除 去一小部分 。如气 流分布 不均匀而产生偏 流,就 会降低气液传质效率。因此 ,必须在漆雾净化设 备后面设计选用高效废气净化设备 ,才能将净化 后废气排放。

3.4.1 废气净化系统方式的确定

常用的废 气净化方法 有氧化法 和 回收法 两类 。 氧 化 分 解 法 有 直 接 燃 烧 法 、催 化 燃 烧 法 、浓 缩 燃烧法等;回收法有冷凝法、吸收法、浓缩法、洗涤法等。表 4为几种方法的简单比较。

废气处置方案比较
废气处置方案比较

对于铁路车体及部件 喷漆产生的废气来说 , 由于风量大、浓度低 、又是 间歇式操作,设计选择活性炭吸附法为废气处置方式。

3.4.2 活性炭吸附剂得选择

活性炭作为吸附剂来处理喷漆废气中的溶剂,已被认为是一种较好的方法 ,但 活性炭 的种类有 数十种 ,其性能各异 ,可适宜用作废水净化 、废气 处理;即使同为气相用碳、对有机溶剂的吸附也具 有选择性。在设计使用前 ,结合活性炭的吸附 、脱 附性能 、对不 同溶剂气体 的吸附容量等指标进行 详细的研究 ,以缩小设备体积、延长吸附周期、减 少投资和便利操作等原则正确选用活性炭吸 附剂 。

3.4.3 吸附装 置 的结构 设计

吸附装置必须设计成具有投碳量大、碳层厚度 小 、通 风 量 大 、断 层 通 过 风 速 适 中 、床 层 阻 力 小 、 更换方便的特点 ,才能实现净化效率高、运行能耗 低 、维修方便 的功能。如图 2所示。

活性碳吸附装置
活性碳吸附装置

活性炭吸附装置在现场使用过程 中,要根据 吸 附 时 间 、吸 附 量 、废 气 浓 度 等 因 素 进 行 定 期 更换。活性炭的吸附周期可用式(3)来估算 :

计算公式
计算公式

4小结

4.1喷漆室的送排风量及阻力的设计,必须结合 喷漆工艺 、喷漆种类和操作人员数量等因素 ,经过 详细的理论计算 ,达到既不造成涂料浪费 ,又能保 证操作工人呼吸带浓度不超过卫生学标准的目的。


4.2 喷漆系统中的初效过滤棉、顶部中效过滤棉和漆雾过滤棉 :设计选用必须满足单位面积容尘 量大、初始阻力、最终阻力、寿命长、耐酸碱、耐高 温等特性 ,使其表面特有的粘膜层能尽最大效 能 阻止气流中微细粒子泳移。

4.3 烘干室内设有可燃气体检测报警装置,当室 内可燃气体浓度超过设定极 限值时 ,系统报警并 自动启动排风机 ,将室 内有机气体迅速排出。该 排风机的风量设计一定要结合循环风量经过详细的 理 论 计 算 ,尽 量 降 低 风 量 ,以 减 少 热 量 的 损 失 ,降低能耗。

4.4 湿式净化装置的设计一般为一体机,结构简 单 ,安装拆卸方便 。当带有大量漆雾与有机废气 的 空 气 ,进 入 地 板 格 栅 或 集 水 槽 时 ,设 计 选 用 高 效 过滤装置将漆雾捕集并 实现气液分离,以免废气 净化装置 的堵 塞;捕集漆雾用 的循环水 (或其他 溶液)中除含有漆 雾外,还有 多种 溶剂。为使循 环水保持清洁不致于堵 塞喷嘴等 ,外排前均须处理 ,减 少 对 环 境 的 污 染 。

4.5 喷漆烘干室内应设有浓度检测系统、压力检 测系统和温度检测系统。浓度检测系统随时对漆 库内可燃气体浓度进行监测 ,当库 内的可燃气体 浓度超过设定值时 自动报警 ;压力检测 系统随时 检测静压室内部阻力 ,当压力超过设定值时 ,提示 用户更换过滤棉 ;温度检测系统安装在喷漆库 内, 时刻监控室体内温度 ,当超温时 ,温度控制阀自动 关闭。

4.6 有机废气 的吸附方式中在铁路行业仅限于 使用活性炭 的吸附方式。用活性炭吸附废气 中的 有机溶剂可以脱附 、冷凝冷却后 回收 ,运行一段时间后可再生 ,运行成本低。而燃烧 法是在 650~ 800oI=高温燃烧炉内,用火焰燃烧有机废气中的 溶 剂 ,使 其 变 为 H:O 和 CO ;催 化 燃 烧 法 是 催 化 剂 在 250 ~ 300 °C 的 温 度 下 ,氧 化 分 解 废 气 中 的 有 机 溶 剂 ,使 它 变 为 H O 和 CO:。 后 两 种 方 式 对 环 境 污 染 小 ,但 投 资 相 对 较 高 。 今 后 在 设 计 时 ,可 根据工艺及投资要求适当选用。

原创文章,作者:抛丸喷砂,如若转载,请注明出处:http://www.shot-blasting.cn/371.html

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

联系我们

182-0189-8806

在线咨询:点击这里给我发消息

邮件:sale@shot-blasting.cn

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

error: Content is protected !!