汽车涂装线闪干除湿方案的对比及分析

　　摘要：为了给汽车涂装生产线水性漆的应用提供一种合理且有效的解决方案，研究分析了 3 种主要应用在汽车涂装行业的除湿方法，分别为热泵除湿、表冷器空气调节除湿以及转轮除 湿;对 3 种除湿方法从设计、投资等方面进行详细介绍。经对比分析，转轮除湿方案投资较少， 运行费用最低，因此选用除湿转轮作为汽车涂装生产线水性漆的最佳除湿方案。

　　关键词：除湿方法 热泵除湿 表冷器空气调节除湿 转轮除湿

　　1 前言 目前，环保要求日趋严格，汽车涂装线喷涂作 业基本采用水性漆工艺，水性漆喷涂工艺要求在 喷涂生产线 BC(色漆)和 CC(清漆)之间设置闪干 室，用以提高清漆的喷涂效果，油漆脱水率是检验 闪干室是否合格的一个重要指标，因此寻找一种 合理、有效的除湿方案来满足油漆脱水率，就是要 解决的问题，通过对 3 种除湿方案进行对比及分 析，找到上述问题的解决方案。

　　2 除湿方案基础数据

　　为了方便对除湿方案进行比较，除湿前所用空 气的参数统一，都取自车间内(车间内部的空气温 度、湿度等参数变化波动较小)，具体参数见下面的 设计输入。

　　2.1 闪干室湿度要求

　　根据涂装车间闪干室的工艺要求，调研市场上 3 家油漆供应商提供的数据。闪干状态的最终评价指标为脱水率，要求脱 水率≥ 90%。只有达到脱水率要求，车身状态就能 够有效的保障。 根据上述油漆供应商的数据，可以得出闪干 室的除湿要求基本如下。 a.脱水率达到 85%~90%; b.循环风含水量要小于 8 g/kg; 2.2 闪干室除湿设计输入 车间内部空气参数，温度 28 ℃，相对湿度 60%， 含水量(绝对湿度)14.4 g/kg;所需干空气(经除湿设 备处理后补入闪干室的空气)风量为15 000 m3 /h(质 量流量18 000 kg/h);

　　2.3 动力能源介质参数 天 然 气 压 力 为 0.03 ～ 0.05 MPa ，热 值 为 35 530 kJ/N·m3 ;冷冻水使用点压力为0.2～0.3 MPa， 温度为送水7 ℃，回水12 ℃。 2.4 闪干室除湿设计输出 除湿后干空气参数如下。 a.干球温度(闪干室的循环风温度)为 80 ℃; b.含湿量(绝对湿度)为 4 g/kg; 使用车间空气计算除湿量为 187.2 kg/h。

　　3 闪干除湿方案分析

　　3.1 热泵除湿

　　热泵除湿原理及过程，利用热泵机组的蒸发 器先进行表冷除湿，再利用热泵机组的冷凝器进行加热过程。

　　a. 点 A 温 度 28 ℃ ，含 湿 量 14.24 g/kg，焓 值 64.6 kJ/kg; b.点B温度2 ℃，含湿量4 g/kg，焓值12.3 kJ/kg; c.点C温度50 ℃，含湿量4 g/kg，焓值60.8 kJ/kg。 计算如下。 a.除湿所需冷量为 260 kW; b.因热泵回收热量，可以将除湿后的风加热到 50 ℃左右; c.将除湿后 50 ℃的空气再加热到工艺温度 (80 ℃)所需热量为 150 kW; d.热泵除湿设备配置，热泵热回收除湿烘干机 组，热泵机组设置蒸发器、压缩机、冷凝器等。

　　设备投资估算，如需用进口设备(例如德国某 公司)，约 300 万元;国内设备约 100 万，热泵除湿系统运行费用，包括压缩机耗电费用、风机耗电、 天然气加热费用。热泵主机小时运行费用为 145 元/h;优缺点分析如下。 a.热泵除湿最大的优点是可将表冷除湿产生 的冷凝热回收用于加热除湿后的空气，节能效果 显著。 b.但热泵除湿烘干空调机组应用于闪干室快 速闪干，按照热泵机组出风温度稳定 50 ℃运行， 50～80 ℃需要额外的热量，也就是由天然气加热 提供。

　　3.2 表冷器除湿空调

　　表冷器除湿空调属于冷冻除湿，处理过程是 先利用低温水或其他低温冷却工质将进风处理到 绝对湿度为 4 g/kg，相对湿度为 90%的露点状态，然 后再利用天然气进行等湿加热到 80 ℃。a. 点 A 温 度 28 ℃ ，含 湿 量 14.24 g/kg，焓 值 64.6 kJ/kg; b.点B温度2 ℃，含湿量4 g/kg，焓值12.3 kJ/kg; c.点 C 温度 80 ℃，含湿量 4 g/kg; d.除湿冷量为 260 kW; e.二次加热热量为 395 kW; f.设备配置组合式空调机组，机组设置表冷 段、再热段、风机段等。 因为普通的冷冻水供应为 7/12 ℃，要想得到湿度为 4 g/kg 的干空气，根据焓湿图查找，温度在 2 ℃左右才能满足要求，因此需要采用更低温的冷 冻水才可以得到 4 g/kg 的干风。表冷型除湿空调 机组具体参数见表 5。设备投资估算 35 万元;除湿系统运行费用 (元/小时)主要有制冷运行费用、风机耗电费用和 天然气二次加热热费用，共计 197.3 元/h。

　　优缺点分析如下。 a.表冷器除湿空调，冷冻除湿冷源和闪干加热 的热源是相互独立的，存在先冷却再加热不节能、 能耗过高的问题。 b.由于送风要求绝对湿度 4 g/kg，需要表冷器 将进风处理到干球温度为 2 ℃，相对湿度为 90%的 露点状态，7/12 ℃传统冷源无法满足要求，需要采 用 0 ℃左右的乙二醇低温水溶液进行处理，除了除 湿过程能耗高外，降低冷水温度也增加了冷水机 组的制冷能耗，运行费用和经济性较差。另外，对 于除湿量大、湿度和温度要求较高的场合，采用冷 冻除湿就很难达到所控制的要求，一般不建议单 独使用。

　　3.3 转轮除湿空调

　　转轮除湿空调的除湿原理是湿空气通过以吸 湿材料加工成的载体，如硅胶转轮，在水蒸气分压 力差的作用下，吸收或吸附空气中的水分成为结 晶水，而不变成水溶液;转轮旋转至另一半空间时，吸湿载体通过加热而被再生。 转轮除湿空调机组采用转轮除湿和表冷除湿 相结合，即先对车间除湿风空气进行表冷除湿到 露点，然后再进行转轮除湿，已达到精确控制绝对 湿度的目标。转轮型除湿空调机组由新风段和再 热段等组成。

　　4 总结

　　上述 3 种除湿方案的数据对比得出，设备一次性投资，表冷除湿最少，热泵除湿最多，转轮除湿比表冷除湿略 高;运行费用转轮除湿最少。

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　　5 结束语

　　节能、减排是当今社会环保方面的二大主题， 环保性较好的水性漆喷涂工艺在汽车涂装生产线 上应用将会越来越广泛，除湿工艺是水洗漆喷涂工艺中的重要环节，如何选用正确的除湿方案尤 为重要，通过对 3 种除湿方案的详细对比分析，最 终将除湿转轮推荐为优选方案，此方案目前已经 成功应用在国内多家整车企业涂装生产线上。

　　参考文献：

　　[1] 中国电子工程设计院. 空气调节设计手册(第三版) [M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2017.

　　作者：牟士文 马德明 胡成林

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