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汽车涂装生产线烘干炉烟气余热回收应用

时间：2020-04-15 14:56    作者：admin 返回列表

对于烟气余热回收器大家应该已经有所了解了，但是它在汽车行业是如何应用的你知道么？今天众城永源就给大家讲一下烟气余热回收器在汽车行业中的应用。

烟气余热回收器

汽车涂装生产线中烘干炉设备是生产能耗大户，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让更多的汽车制造厂家实现更高的效益。


在实际生产中，烘干设备的供热系统废气处理系统的排烟热损失，约占总能耗的25%，这些烟气的排放温度降至180℃—250℃，就满足了现在的环保法规要求，但这部分被排放的烟气仍然可以通过烟气余热回收设备进行热能回收再利用。对低温排放的烟气进行余热回收和利用，涉及了烘干设备、公用动力设备等综合性很强的系统节能技术，是涂装生产车间能源综合利用的典型案例。

应用中主要有利用高温烟气来预热烘干炉所需要的新鲜空气，加热窑送风机组，加热前处理线槽液以及车间供暖等。同时，降低排烟温度，可以减少有害气体（硫化物、CO2、NOX等）的排放，对环保有着积极的意义，也符合国家大力倡导的“节能减排”发展方向。

一、汽车供热系统废气处理现状


国内汽车企业常用的几种供热及废气的处理系统

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烟囱排烟温度在200度左右，其原理见下图
烟气余热回收器
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180℃左右，其原理见图
烟气余热回收器
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
烟气余热回收器
二、前处理槽液加热现状

1、采用动力锅炉房热水加热槽液。

2、外购蒸汽直接加热槽液。

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。

三、余热回收利用的必要性

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、烟气余热回收的原理

1、能量流动结构图

能量流动结构图如图 1 所示。
烟气余热回收器
2、余热回收系统组成

整个余热利用系统，包括气路、水路、余热换热器和自动化系统等 4 部分组成(如图2)。
烟气余热回收器
烟气管路包括气动切换阀、及进出口烟气温度探头、压差开关等监测元件;水路系统包括水泵、手动蝶阀、气动三通调节阀、安全阀、压力表、流量开关和进出口水温探头等监测元件。

其中，主体设备是热管换热器，其传热效率高(具有超强的导热性、良好的等温性、热流密度可变性等特质)，节能效果显著;具有良好的防腐蚀能力;装置体积小，只是普通热交换器的 1/3;使用寿命长，单根热管可拆卸更换，维护简单成本低(如图 3、图 4)。
烟气余热回收器
热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1.3 ×(10 -1 ～10 -4 )Pa 的负压后，充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要，在两段中间可布置绝热段(如图 5)。
烟气余热回收器
热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有超常的热活性和热敏感性，遇热而吸，遇冷而放。
烟气余热回收器
五、汽车涂装生产线烟气余热的应用方向

结合涂装车间的实际情况，烘干炉烟气余热的应用方向主要有：利用热管换热器加热热水和利用热管空预器加热热风。

1、利用热管换热器加热热水

烟气回收的余热加热热水，可以使用在以下方面：前处理工序对槽液加热，空调送风机组冬季加热，循环热水的回水加热，工厂其他车间清洗机用热水，员工浴室、食堂等生活用水。

2、利用热管空预器加热热风

烟气回收的余热加热热风，主要用在以下方面：烘干炉补充新鲜风的加热，对于PVC等低温烘干炉可以作为热风循环换热设备。

六、汽车涂装生产线烟气余热回收特点

烟气余热回收工艺具备改造方便、运用灵活、节能减排等特点，无论新建涂装线还是旧线改造均能得到较好的推广利用。

1、安装换热设备改造方便

不需要对原涂装生产线的设备本体进行大的改动，可根据生产线设备情况进行个性化、差异化设计、改造。

2、换热设备运行使用灵活 

加装旁通烟道后，可根据排烟温度的情况方便选择投入使用度，无论余热回收设备是否投入运行，生产线设备均能正常运行。

3、热管换热器维护方便

不改变原有的操作习惯，结构简单，热管可单根更换，无运动部件，运行维护方便。

4、热管换热器节能减排效益好

可节能10%左右，减排10%左右，设备投资回报时间短，一般3—10个月内就能收回设备投资。
烟气余热回收器
七、涂装生产线的余热回收利用改造设计应注意事项

在汽车涂装生产线中，使用烘干炉设备主要是为了保证车身涂膜烘干和固化所要求的工艺温度，因此，烟气余热回收器必须在不影响烘干炉设备烘干、固化换热效果的基础上进行。在烟气余热回收利用项目改造设计中需要注意以下几个问题：低温腐蚀问题以及换热器的堵灰问题。

1、露点腐蚀问题

在热管换热器的应用中，出口排烟温度过低会使热管换热器的出口壁温低于露点，引起受热面金属的严重腐蚀，因此，不能将排烟温度降得过低，一般要求排烟温度比露点高5 ~ 10 ℃，作为防腐蚀的安全裕量。

2、换热器的堵灰问题

换热器积灰不仅会污染热管表面，而且会降低热管的传热效率，严重时还会阻塞烟气流动通道，增加烟气流动阻力，影响车身的烘干效果。为保证热管换热器不发生堵塞问题，要保持热管的积灰为干灰状态。因此，需要保证热管金属壁温高于烟气露点温度，同时，要求结构上不能出现吹灰死角和积灰源，烟气流动均匀，流速要大于10 m/s，使烟气在流动中具有自吹灰功能。换热器安装清灰门，下面配漏灰斗，可以定期用压缩空气吹扫烟箱的灰尘。

八、总结

随着汽车涂装行业的飞速发展，涂装设备的使用也越来越广泛，烘干炉设备是涂装设备中必不可少的，在提供良好的烘干效果和烘干质量之余，业内人士也意识到在使用过程中排放大量余热的可惜，对此余热回收的课题得到重视和推广。

根据理论研究和工程实例表明，安装烟气余热回收器，可以提高全厂的热效率，降低总体能耗;回收的烟气热量愈大，再利用能量愈多，节约燃料的量愈大。然而回收RTO 烟气的余热也有一定限度，过分追求低的排烟温度和热水的温升，容易造成余热利用换热器内部烟气冷凝，从而引起设备腐蚀，这一点必须引起充分的注意。如果能够很好地利用限制之内的余热，不仅对涂装厂的经济效益有很大的提高，而且响应国家节能减排的政策，为社会环境保护作出一定贡献。

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