汽車涂裝線閃干除濕方案的對比及分析

　　摘要：為了給汽車涂裝生產線水性漆的應用提供一種合理且有效的解決方案，研究分析了 3 種主要應用在汽車涂裝行業的除濕方法，分別為熱泵除濕、表冷器空氣調節除濕以及轉輪除 濕;對 3 種除濕方法從設計、投資等方面進行詳細介紹。經對比分析，轉輪除濕方案投資較少， 運行費用最低，因此選用除濕轉輪作為汽車涂裝生產線水性漆的最佳除濕方案。

　　關鍵詞：除濕方法 熱泵除濕 表冷器空氣調節除濕 轉輪除濕

　　1 前言 目前，環保要求日趨嚴格，汽車涂裝線噴涂作 業基本采用水性漆工藝，水性漆噴涂工藝要求在 噴涂生產線 BC(色漆)和 CC(清漆)之間設置閃干 室，用以提高清漆的噴涂效果，油漆脫水率是檢驗 閃干室是否合格的一個重要指標，因此尋找一種 合理、有效的除濕方案來滿足油漆脫水率，就是要 解決的問題，通過對 3 種除濕方案進行對比及分 析，找到上述問題的解決方案。

　　2 除濕方案基礎數據

　　為了方便對除濕方案進行比較，除濕前所用空 氣的參數統一，都取自車間內(車間內部的空氣溫 度、濕度等參數變化波動較小)，具體參數見下面的 設計輸入。

　　2.1 閃干室濕度要求

　　根據涂裝車間閃干室的工藝要求，調研市場上 3 家油漆供應商提供的數據。閃干狀態的最終評價指標為脫水率，要求脫 水率≥ 90%。只有達到脫水率要求，車身狀態就能 夠有效的保障。 根據上述油漆供應商的數據，可以得出閃干 室的除濕要求基本如下。 a.脫水率達到 85%~90%; b.循環風含水量要小于 8 g/kg; 2.2 閃干室除濕設計輸入 車間內部空氣參數，溫度 28 ℃，相對濕度 60%， 含水量(絕對濕度)14.4 g/kg;所需干空氣(經除濕設 備處理后補入閃干室的空氣)風量為15 000 m3 /h(質 量流量18 000 kg/h);

　　2.3 動力能源介質參數 天 然 氣 壓 力 為 0.03 ～ 0.05 MPa ，熱 值 為 35 530 kJ/N·m3 ;冷凍水使用點壓力為0.2～0.3 MPa， 溫度為送水7 ℃，回水12 ℃。 2.4 閃干室除濕設計輸出 除濕后干空氣參數如下。 a.干球溫度(閃干室的循環風溫度)為 80 ℃; b.含濕量(絕對濕度)為 4 g/kg; 使用車間空氣計算除濕量為 187.2 kg/h。

　　3 閃干除濕方案分析

　　3.1 熱泵除濕

　　熱泵除濕原理及過程，利用熱泵機組的蒸發 器先進行表冷除濕，再利用熱泵機組的冷凝器進行加熱過程。

　　a. 點 A 溫 度 28 ℃ ，含 濕 量 14.24 g/kg，焓 值 64.6 kJ/kg; b.點B溫度2 ℃，含濕量4 g/kg，焓值12.3 kJ/kg; c.點C溫度50 ℃，含濕量4 g/kg，焓值60.8 kJ/kg。 計算如下。 a.除濕所需冷量為 260 kW; b.因熱泵回收熱量，可以將除濕后的風加熱到 50 ℃左右; c.將除濕后 50 ℃的空氣再加熱到工藝溫度 (80 ℃)所需熱量為 150 kW; d.熱泵除濕設備配置，熱泵熱回收除濕烘干機 組，熱泵機組設置蒸發器、壓縮機、冷凝器等。

　　設備投資估算，如需用進口設備(例如德國某 公司)，約 300 萬元;國內設備約 100 萬，熱泵除濕系統運行費用，包括壓縮機耗電費用、風機耗電、 天然氣加熱費用。熱泵主機小時運行費用為 145 元/h;優缺點分析如下。 a.熱泵除濕最大的優點是可將表冷除濕產生 的冷凝熱回收用于加熱除濕后的空氣，節能效果 顯著。 b.但熱泵除濕烘干空調機組應用于閃干室快 速閃干，按照熱泵機組出風溫度穩定 50 ℃運行， 50～80 ℃需要額外的熱量，也就是由天然氣加熱 提供。

　　3.2 表冷器除濕空調

　　表冷器除濕空調屬于冷凍除濕，處理過程是 先利用低溫水或其他低溫冷卻工質將進風處理到 絕對濕度為 4 g/kg，相對濕度為 90%的露點狀態，然 后再利用天然氣進行等濕加熱到 80 ℃。a. 點 A 溫 度 28 ℃ ，含 濕 量 14.24 g/kg，焓 值 64.6 kJ/kg; b.點B溫度2 ℃，含濕量4 g/kg，焓值12.3 kJ/kg; c.點 C 溫度 80 ℃，含濕量 4 g/kg; d.除濕冷量為 260 kW; e.二次加熱熱量為 395 kW; f.設備配置組合式空調機組，機組設置表冷 段、再熱段、風機段等。 因為普通的冷凍水供應為 7/12 ℃，要想得到濕度為 4 g/kg 的干空氣，根據焓濕圖查找，溫度在 2 ℃左右才能滿足要求，因此需要采用更低溫的冷 凍水才可以得到 4 g/kg 的干風。表冷型除濕空調 機組具體參數見表 5。設備投資估算 35 萬元;除濕系統運行費用 (元/小時)主要有制冷運行費用、風機耗電費用和 天然氣二次加熱熱費用，共計 197.3 元/h。

　　優缺點分析如下。 a.表冷器除濕空調，冷凍除濕冷源和閃干加熱 的熱源是相互獨立的，存在先冷卻再加熱不節能、 能耗過高的問題。 b.由于送風要求絕對濕度 4 g/kg，需要表冷器 將進風處理到干球溫度為 2 ℃，相對濕度為 90%的 露點狀態，7/12 ℃傳統冷源無法滿足要求，需要采 用 0 ℃左右的乙二醇低溫水溶液進行處理，除了除 濕過程能耗高外，降低冷水溫度也增加了冷水機 組的制冷能耗，運行費用和經濟性較差。另外，對 于除濕量大、濕度和溫度要求較高的場合，采用冷 凍除濕就很難達到所控制的要求，一般不建議單 獨使用。

　　3.3 轉輪除濕空調

　　轉輪除濕空調的除濕原理是濕空氣通過以吸 濕材料加工成的載體，如硅膠轉輪，在水蒸氣分壓 力差的作用下，吸收或吸附空氣中的水分成為結 晶水，而不變成水溶液;轉輪旋轉至另一半空間時，吸濕載體通過加熱而被再生。 轉輪除濕空調機組采用轉輪除濕和表冷除濕 相結合，即先對車間除濕風空氣進行表冷除濕到 露點，然后再進行轉輪除濕，已達到精確控制絕對 濕度的目標。轉輪型除濕空調機組由新風段和再 熱段等組成。

　　4 總結

　　上述 3 種除濕方案的數據對比得出，設備一次性投資，表冷除濕最少，熱泵除濕最多，轉輪除濕比表冷除濕略 高;運行費用轉輪除濕最少。

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　　5 結束語

　　節能、減排是當今社會環保方面的二大主題， 環保性較好的水性漆噴涂工藝在汽車涂裝生產線 上應用將會越來越廣泛，除濕工藝是水洗漆噴涂工藝中的重要環節，如何選用正確的除濕方案尤 為重要，通過對 3 種除濕方案的詳細對比分析，最 終將除濕轉輪推薦為優選方案，此方案目前已經 成功應用在國內多家整車企業涂裝生產線上。

　　參考文獻：

　　[1] 中國電子工程設計院. 空氣調節設計手冊(第三版) [M]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2017.

　　作者：牟士文 馬德明 胡成林

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