浅析回风利用技术

[摘 要]节能减排工作是我国生态文明建设的重要组成部分，在汽车制造的全价值链中，结合从产品开发、管理创新、新型能源利用和绿色供应链方面，推出一大批具有推广价值的节能环保案例。而室体送风后的回风利用技术作为一种新型的技术采用，具有比传统送排风无可比拟的优势，随着各大汽车制造商的竞争日趋激烈，成本优势起到举足轻重的作用。而作为回风利用技术倡导的节能环保意识，清洁生产意，绿色能源意识，使其广泛的应用于各大空调领域，其中以在汽车行业生产中的节能效果尤为突出。

[关键词]回风利用焓湿图喷漆室

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0075-02

近年来，国内外涂装、涂料界引入了绿色涂装理念，创建“绿色涂装车间”（Green paint Shop）成为涂装工业发展的主流趋势。绿色涂装意味着更低的能源资源消耗，更低的VOC、CO2排放量。如何降能增效，实现生产更绿色化是摆在每一个涂装车间的现实问题。

喷漆室是喷漆涂装生产线的核心设备，也是主要能耗设备。目前国内绝大部分的涂装车间喷漆室采用的是上送下排的湿式喷漆室，其中主要以水旋式喷漆室和文丘里式喷漆室为主。其主要功能段区分为人工擦净段、手工喷涂段、自动喷涂段、静置段等。为了能保证涂料喷涂所需的温湿度及洁净度，必须对送入喷漆室的空气进行加温加湿或降温除湿处理。特别是在使用水性漆喷涂的工艺中，对送风均有恒温恒湿的要求。传统的喷漆室工艺送风系统基本采用100%新风送风的方式，能量损失较大，即全新风经过空调制冷加湿后送入喷漆室，而后由排风机排入大气（高空排放），这样有大量经过加热或制冷的能量被排放掉。而在效洁净的区域如人工控净段、静置段等如果对这部份送风进行回用再送至自动喷涂段，就能达到节能和的。而如何回收利用喷漆室排放空气中的热量或冷量，实现喷漆室的节能减排，采用回风利用工艺是目前行之有效的方法。

一、传统喷漆室工艺

送风全被排风排出室外，没有重复利用。

二、空调送风机组

传统的喷漆室送风机组新鲜风经直燃段、过滤器、表冷段、加湿段、加热段、风机段、消声均流段、过滤器等各段送入处理过的风进入喷涂区，而排风直接高空排放。

三、回风技术的可行性

在对于水性的叶漆室，回风利用的区域较多。

四、回风利用技术原理

所谓回风利用技术，就是将送入特定环境的工艺送风再次利用，回收空气中的热量或冷量，以达到节能减排的目的。回风利用技术具体的应用方式多种多样，有将回风排掉一部分，同时参入一定比例的新风，再将循环风送入到原特定环境的自循环方式，也有将送入某个区域的空调回风回收利用再送到其他室体的循环方式。东风柳州汽车有限公司新建涂装车间（下面简称东风柳汽新涂装车间）喷漆室采用了回风利用工艺。该车间采用上送下排的文丘里湿式喷漆室。下面以该车间色漆喷漆室举例说明，回风利用技术在能耗节省方面的显著效果。如送到色漆手工段的风回收利用到色漆自动站，原理如下：

五、喷漆室送风能耗计算

1、喷漆室全新风能耗计算

实际生产中外界气候总在发生变化，夏季空气高温高湿，需要对喷漆室工艺送风降温除湿；冬季空气低温低湿，需要对喷漆室工艺送风加温加湿。对一定作业面积的喷漆室来说，每小时需要消耗的工艺送风量为：

V=3600・s・v （1）

式（1）中V――空气量，m3/h

s――喷漆室作业面积，m2

v――垂直作业面气流速度，m/s

当采用全新风空调送风系统给喷漆室送风时，其空气的处理过程可近似当作图（2）。图中E为送风点，W为冬季进风点，S为夏季进风。冬季送风处理过程为W-W1-E；夏季送风处理过程为S-S1-S2-E。冬季时送风空气经过等湿加温从状态点W到状态点W1，再经过等焓加湿从状态点W1到送风点E，其中点W1为新风等湿线d和送风等焓线h的交叉点。夏季时送风空气第一步经过等湿降温从状态点S到状态点S1，S1点相对湿度为99%，开始析出水分。第二步继续降温析出水分从状态点S1到状态点S2，S2点为送风点E的露点。第三步经过二次加热等湿加温从状态点S2到送风点E。喷漆室工艺送风能耗计算如下：

冬季：

Q1=ρV（hE-hW1+hW1-hW）/3600=ρV（hE-hW）/3600 （2）

夏季：

Q2=ρV（hs-hs1+hs1- hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600

=ρV（hs-hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600 （3）

式中 Q1、Q2――能耗，kW

ρ ――空气密度，kg / m3

V ――空气量，m3/ h

hE、hW1、hW、hs、hs1、hs2――各空气点的焓值，kJ/kg

η――制冷效率（ 取300%左右）

2、喷漆室循环风能耗计算

当采用回风利用技术给喷漆室送风时，空气的处理过程可近似当作图（3）。其中新风的处理过程不变，图中增加的点G为新风经过文丘里水槽后的空气状态点，无论是冬季还是夏季，循环风的处理过程均为G-S2-E。即循环风空调送风空气经过降温析出水分从状态点G到状态点S2，其中S2点为送风点E的露点。点S2的空气再经过等湿加温从状态点S2到送风点E。循环风工艺送风能耗计算如下：

全年：

Q3=ρV（hG-hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600 （4）

式中 Q3――能耗，kW

ρ ――空气密度，kg / m3

V ――空气量，m3/ h

hE、hG、hs2――各空气点的焓值，kJ/kg

η――制冷效率（ 取300%左右）

六、回风利用技术节能计算及效果

送入喷漆室风的温湿度是相对稳定的，东风柳汽新涂装车间中涂、色漆采用水性漆，喷漆室工艺送风的温湿度控制相对较为严格，干球温度控制在25±1℃，相对湿度控制在70±5%，送风速率控制在0.3-0.5m/s。

现假设喷漆室送风温度控制在TE=25℃，相对湿度控制在RHE=70%，根据焓湿图可得出：焓值hE =61.1kj/kg。假设冬天柳州室外干球温度TW=2℃，相对湿度RHW=75%，根据焓湿图可得出：hW=10.3kj/kg。由上文可知道，点W1为新风等湿线d和送风等焓线h的交叉点，根据焓湿图可得出：TW1=52℃，相对湿度RHW1=3.9%， hW1=61.1kj/kg。新风经过文丘里水槽后的空气状态点为：TG=20℃，相对湿度RHG=99%，根据焓湿图，hG=57.5kj/kg。点S2为送风点E的露点，TS2=20℃，相对湿度RHS2=99%，根据焓湿图，hS2=55.3kj/kg。同理，假设夏季柳州室外干球温度TS=34.5℃，相对湿度RHS=57.2%，根据焓湿图可得出：hS=86.3kj/kg。 点S1为夏季新风的露点，根据焓湿图，TS1=25℃，相对湿度RHS1=99%，根据焓湿图，hS1=76.4kj/kg。

冬季：

（1）当冬季送风采用全新风送风时，假设送风量为200000m3/h，空气密度取1.2kg/m3，送风能耗计算为公式（2）：

Q=ρV（hE-hW）/3600

将hE =61.1kj/kg、hW=10.3kj/kg值代入式中，得到Q=3387KW。

（2）当冬季送风采用回风利用技术时，假设新风与循环风送风量均为100000m3/h，送风能耗计算为公式（2）+公式（4）：

Q=ρV（hE-hW1+hW1-hW）/3600+ρV（hG-hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600

将各函值代入式中，得到Q=1838KW。

相对全新风送风，冬季采用回风利用技术，可以节约能耗：（3387-1838）/3387=45.73%。

夏季：

（1）当夏季送风采用全新风送风时，同样，假设送风量为200000m3/h，空气密度取1.2kg/m3，送风能耗计算为公式（3）：

Q2=ρV（hs- hs1+hs1- hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600

=ρV（hs-hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600

将各函值代入式中，得到Q=1076KW

（2）当夏季送风采用回风利用技术时，假设新风与循环风送风量均为100000m3/h，送风能耗为公式（3）+公式（4）：

Q=ρV（hs-hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600 +ρV（hG-hs2）/3600η+ρV（hE-hs2）/3600

将各函值代入式中，得到Q=682KW。

相对全新风送风，夏季采用回风利用技术，可以节约能耗：（1076-682）/1076=36.61%。

由上述计算可以得知，喷漆室冬季采用回风利用技术，可以节约45.73%能耗，夏季采用回风利用技术，可以节约36.61%能耗，产生的效益是相当可观的。

七、回风利用技术的改进

回风利用技术在东风柳汽现场的采用虽取得一定的成效，但事实上还存在稍许不足。回风利用基本上只利用了擦净段，而擦净段为无文丘里结构，回风后的风湿度增加不大，而循环风只具备除湿及制冷功能，因此对回送风送入自动段的风湿度湿显不足。二是当冬季时，新风送入达到规定的工艺时间较长，会导致自动段的回风利用达到工艺要求的时间也较长。这是在后续利用的过程中需改善的部份。