汽车涂装线烘干炉废气余热回收利用

1、汽车涂装线烘干炉废气余热回收利用浙江天冠机电工程有限公司引言涂装车间是汽车整车制造过程中能耗大户，其中用于烘干漆膜的烘干设备是主要耗能设备之一，占整个涂装车间能耗近30%甚至更高。所以在满足安全生产并符合环保法规的前提下，烘干炉节能环保技术的推广应用成为众多汽车制造厂家关注和实施的重点课题。在实际生产中，烘干设备的供热系统和废气处理系统的排烟热损失，约占总能耗的25%虽然这些烟气的排放温度降至 180-250 C,就满足现在的环保法规要求，但这部分被排放的烟气仍 然存在着能源回收的契机。对低温排放的烟气进行余热回收和利用，是涉及烘干设备、公用动力设备等综合性很强的系统节能技术，是涂装车间能源综

2、合利用的典型案例。应用形式主要有利用高温烟气来预热烘干炉所需要的新鲜空气，加热空调送风机组，加热前处理线槽液以及车间供暧等。一、供热系统及废气处理系统现状国内汽车企业常用的几种供热及废气处理系统1、单台油漆固化炉设 RTO废气处理设备电泳，中涂，面漆三条燃气型直通式烘干炉，其废气经高温焚烧处理并预热烘干炉所需新鲜空气后经烟囟排烟温度在200C左右，其原理见图 1。图1废气焚烧处理原理图2、电泳、中涂、面漆三条燃气型直通式烘干炉，其废气采用集中处理方式，处理完后经烟囱排烟温度在180C左右，其原理见图 2图2废气集中处理原理图3、烘干炉采用三元体四元体废气处理装置，处理后烟气单独排放，原理见图图

3、3废气处理原理图、前处理槽液加热现状1、采用动力锅炉房热水加热槽液。热水锅炉2、采用外购蒸汽直接加热槽液。夕昵蒸汽0 .pa热水洗 预脱脂脫脂磷化工艺热水90匸3、先通过外购蒸汽加热工艺热水，在通过工艺热水与槽液换热。换热站通过 外购蒸汽加热 工艺回水）三、余热回收利用的必要性涂装车间是汽车整车制造过程中能耗大户，在实际生产中，烘干设备的供热系统和废气处理系统的排烟热损失，约占总能耗的25%目前国内各大汽车企业车身涂装线废气均采用焚烧处理的方式，有的企业有一次热量回用（加热新风），有的焚烧完后直接排放，排烟温 度在180-250 C,热能白白的浪费了，在能源日益紧张的情况下，如何更加合理的利用

4、涂装 车间的能源，成为当前最重要的话题。综合分析涂装线的工艺流程，发现前处理需使用大量的热能在加热槽液，而油漆烘干炉经废气排出大量的热能， 所以现阶段比较流行的节能方式为回收烟气的余热，用来加热前处理槽液加热。这种模式是最能体现节能的效果的，通过节能改造可以大大降低整个涂装车间的能源成本。四、余热回收系统案例（神龙汽车有限公司）1、余热回收供热原理改造前，无余热回收供热情况下前处理槽液加热方法是用锅炉房供给120 C高温热水，与车间工艺热水70 C回水混合至90 C,供给前处理脱脂和磷化等，以板式换热器加热槽液 至工艺温度。车间工艺热水送水温度为90 C左右，回水温度为 70 C左右；锅炉房热

5、水管道送水温度为120 C左右高压热水，回水温度 90 C左右。改造后，利用余热回收设备，将烘干炉200 C高温烟气余热回收用于加热前处理工艺回 水，使工艺热水回水温度80 C,从而减少锅炉房120 C高温热水的用量，减少加热水能耗， 实现节能环保目的，见图 4。余热回收供热后，锅炉房供热与其同时给前处理供热，并优先使用余热热能， 锅炉房作为余热供热不足时的补充热源。图4余热回收系统和锅炉房给前处理供热原理2、余热回收器余热回收器是将烟气热量转换给热水，实现加热水目的的核心设备。热管式换热器成为很多设备制造商重点研发和推荐的产品。热管是一种具有高导热性能的传热元件，由导热介质蒸发与凝结来传递热

6、量， 蒸发段吸热传递到冷凝段放热，实现热能从热管的吸热端传递到放热端。其等效导热系数是金属的一万倍左右，传热温度衰减小，传热速度快，典型热管的 结构如图4所示。将众多的热管有序布置在隔板上，隔板将烟气箱体与水箱隔离，通过热管将高温烟气热量吸收并传递给水，实现烟气余热回收加热水目的，如图5。图5热管工作原理与热管换热器3、余热回收烟气系统余热回收烟气系统是指将烘干炉烟囟中的高温烟气输送至余热回收器，实现热量传递后烟气温度降低，再次输送到原烟道排放的一套设备。 本项目通过改造烘干炉烟囱， 设置电动 风阀，安装余热回收装置、补偿风机、自动控制柜等，实现烘干炉烟气余热回收 ，见图 6。为保证余热回收器

7、安装后烘干炉工况在正常状态下，余热回收器应以旁路形式安装，并保留原排烟通道以防余热回收器故障时，烟气可通过原烟道排出。烘干炉的最终排烟温度应保持在100C以上，以免引起受热面烟气冷凝腐蚀排烟管道和余热回收设备。图6余热回收设备现场安装图5、余热回收热水循环系统在前处理生产前需将槽液提前加热到工艺温度。在设备启动初期，余热管路中热水温度不高，此阶段应由锅炉房为前处理加热；待管内热水温度上升到一定条件（本项目设定60C）,再接入前处理工艺热水管路供前处理用热。因此，需要余热回收水路循环系统可自动 在自身热水管路中自循环和与前处理工艺热水管路接通大循环两种状态中切换。余热回收水路自循环与大循环可通过

8、一个电动三通阀和一个电动二通阀组合控制实现。如图7当系统进入自循环时，三通阀关，两通阀开，余热水管路与前处理水管路各自独立 运行，单向阀为防止两路水串流。当与车间前处理热水管路接通进行大循环时，三通阀开， 两通阀关，实现余热回收供前处理用热。为保证系统运行的稳定性和安全性，在热水管路高点处配置自动排气阀，在余热回收器顶部配置安全阀。Pb i,L i,T biBA前处理 板换90C前处理热水泵旁通阀1L2,Ta余热加热后Pai丄1 ,T a送前处理PaO 丄 0,T a三通阀检修阀1Pbo,L o ,T bXF-检修阀3二检修阀2检修阀5誓二通阀检修阀4单需余热回收器余执执人、八、八、水泵工旁通

9、阀从烟囟排出检修阀常开，旁通阀常关100C电动风阀200C烘干炉高温烟气图7余热回收水循环系统原理6、设备改造前后数据对比1、电泳、中涂、面漆烘干炉烟气温度:2、中涂烘干炉烟气及工艺热水温度变化值:3、工艺热水（流量为 220m 3/h ）进出换热器前后温度值:7、余热回收效益分析神龙二厂涂装车间烘干炉烟气余热回收效益计算如下：三台烘干炉进行余热回收改造后，每小时三台烘炉共排烟73556kg/h ;余热回收装置将约200C的烘炉高温烟气回收加热前处理工艺热水，换热后的烟气温度控制为不超过110C,每小时余热回收装置回收的热量为：1480072kCal/h。天然气加热水效率以85%十，天然气热值

10、8000Kcal/Nm3，则用天然气加热生产热量达1480072kCal/h的热水所用的天然气耗量约218 m/h。即余热回收设备每小时节约锅炉房天然气用量218m，折合标煤节约248Kg/h。余热回收设备实际投入使用后，对锅炉房天然气消耗量与上一年同期相比，明显降低， 见图&并且在夏季气候，余热回收设备为涂装前处理线主要供热源，热能过剩；锅炉房运 转时间每天仅1-2小时用于预热升温， 之后正常生产无需启动，日节约用气量约2000立方米。优化温控方案，可做到锅炉房仅在每周一生产前开启1-2小时加热前处理，之后至周末生产结束期间无需再启动，使烘干炉烟气余热进一步回收利用。冬季气候，余热回收设备并入锅炉房供热管网，热能全部回收利用，日节约用气量约4000立方米。余热回收设备拱热后锅炉房天然气日消耗|T13年11月日消耗T12年11月日消耗L