彭 芬，何 曦，尹 濤，何 淼，葉明強（1.凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100；2.工業(yè)生產環(huán)境技術湖南省重點實驗室，長沙 410100）

水旋式噴漆室及設計方案研究

彭 芬1，2，何 曦1，2，尹 濤1，2，何 淼1，2，葉明強1，2
（1.凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100；2.工業(yè)生產環(huán)境技術湖南省重點實驗室，長沙 410100）

簡要介紹了水旋式噴漆室的結構、工作原理及主要部件，并對關鍵部件的技術參數進行了設計分析。不同于傳統(tǒng)水旋式漆霧治理方式，該水旋式噴漆室的特點在于使用了具有針對性的疏水性漆霧改性劑，此改性劑通過對車間所噴油漆產生的漆霧成分進行檢測分析而篩選得到，進而極大地提高了漆霧捕捉效率，改善了工人的工作環(huán)境，并保護了操作工人的身心健康。

水旋；噴漆室；設計方案；漆霧治理

1　概述

涂裝行業(yè)作為表面處理行業(yè)的重要組成部分，涉及行業(yè)廣泛，但其產生的漆霧嚴重影響了周邊環(huán)境以及人體健康，同時造成油漆的大量浪費，此外，漆霧是否能夠得到有效治理還會嚴重影響后續(xù)廢氣的治理效率。通過選用合理的治理方式，對噴涂產生的漆霧進行有效捕捉及回收再利用，具有極大的經濟和社會價值。

目前，常見的漆霧治理方式有干法和濕法兩大類。干法漆霧治理是利用濾材的物理攔截方式捕捉漆霧，往往由于漆霧的彈性及黏性會在干式濾材的網孔間形成嵌擠結構，極大縮減了濾材的壽命，同時也存在火災等重大安全隱患，這在某種程度上限制了干法漆霧治理技術的應用。濕法漆霧治理則是利用水或有機溶劑等對漆霧的“相似相溶”原理進行捕獲。相比于干法漆霧治理方式，濕法漆霧治理方式具有捕捉效率高、性能穩(wěn)定、運行費用低等優(yōu)點。其中，極具代表性的是水旋式漆霧治理方式，但現(xiàn)有濕法工藝難以捕捉漆霧中的疏水顆粒，雖然通過添加漆霧絮凝劑可使漆霧沉降，但絮凝劑的無針對性造成了資源的浪費。

基于傳統(tǒng)水旋式漆霧治理技術，該水旋式噴漆房通過使用具有針對性的疏水性漆霧改性劑，極大地提高了漆霧的捕捉效率，并減小了運行成本。

2　工藝及結構介紹

該水旋式漆霧治理技術最大的特點是使用具有針對性的疏水漆霧絮凝劑。通過對實際工況中所噴油漆產生漆霧的成分、粒徑及結構等進行檢測分析，進而有針對性地篩選出疏水漆霧絮凝劑，將其添加到循環(huán)水中，達到消除漆霧的黏性進而將漆霧絮凝成團清除打撈的目的。

水旋式噴漆室主要由噴漆室室體、送排風系統(tǒng)和漆霧處理系統(tǒng)等組成，其簡要結構如圖1所示。

水旋式噴漆室采用上送下排的通風方式，送風軸流風機將進氣過濾后經均流板送入噴漆室，在送排風系統(tǒng)的合理氣流組織作用下，為操作工人提供均勻新鮮空氣，改善勞動條件，而噴漆作業(yè)時產生的漆霧被吸入水旋器，在水旋器中與含有漆霧改性劑的循環(huán)水碰撞混合，形成漆渣，利用濾袋將其打撈清除，達到捕捉漆霧、減少環(huán)境污染的目的，適用于中小型工件噴漆作業(yè)的小型噴漆間的漆霧捕捉。

3　主要部件介紹及技術參數分析

3.1噴漆室室體

如圖1所示，水旋噴漆室室體上部為送風段，中部為噴漆作業(yè)區(qū)，是操作工人的主要工作區(qū)域，下部為水旋漆霧處理段。噴漆室內裝有照明裝置，保證噴漆室內的照度符合國家相關標準及規(guī)范的要求。

圖1　水旋式噴漆室示意圖

根據國家標準及設計規(guī)范，噴漆室的室體內部尺寸應根據待噴工件的外形尺寸、噴漆作業(yè)方式以及工件輸送方式等確定，工件頂部到室體內頂部的距離應大于lm，噴漆室內壁離工件距離不小于1.5m［1］。

噴漆室室體采用方形或矩形鋼管作為骨架，采用彩鋼復合保溫板作為面板，企口式插接（圖2），整體拼裝成型，便捷美觀。

圖2　復合板企口插接示意圖

3.2送風系統(tǒng)

如圖1所示，水旋噴漆室室體上端為送風系統(tǒng)，包括靜壓層、過濾層和均流層。進風經軸流風機送入靜壓層，而后通過中高效過濾后經均流板均勻送入噴漆室，詳見圖3、圖4。

圖3　送風流程圖

圖4　送風層示意圖

送風段過濾層采用國產或進口中高效過濾棉，采用特種纖維原料制造，具有耐酸、耐堿、耐高溫等特性，其表面特有的黏膜層能盡最大效能阻止氣流中微細粒子泳移，對空氣中粒徑不超過10μm的塵埃消除率高達98%。

3.3水旋器

噴漆室室體下端為水旋漆霧處理段，主要包括格柵板、水旋器以及循環(huán)水系統(tǒng)等。含漆霧的廢氣經地表格柵進入水旋器，通過加有漆霧改性劑的循環(huán)水將漆霧凝集成團，形成漆渣，利用濾袋將其打撈清除，詳見圖5、圖6。

圖5　水旋漆霧處理工作流程圖

圖6　水旋漆霧處理系統(tǒng)示意圖

水旋器由安裝調節(jié)板、動力管和沖擊板等組成（見圖7）。水旋管上端沿在水泵的作用下，形成穩(wěn)定的溢流，在重力的作用下沿管壁自然向下流動，流速約為1m/s，此時水旋管內含漆霧空氣流速則為15～25m/s。水旋器主要利用液體水和空氣的速度差，使空氣流速高于液體流速而將水旋管內柱桶狀的液膜霧化。水霧和漆霧接觸混合，水霧捕捉漆霧中的油漆微粒，而后夾雜著水霧和漆霧的混合流體以高速沖撞水旋器底部的沖擊板，水霧和漆霧進一步接觸混合，把油漆微粒黏附于水中，實現(xiàn)油漆微粒和空氣的有效分離［2、3］。

圖7 水旋器結構示意圖

動力管作為水旋器的關鍵部位，其入口尺寸可由下式計算［4］。

式中，

v0— 格柵板處的平面風速，取1.2m/s；

X1— 格柵板至動力管入口距離，mm；

F1— 動力管入口面積，m2；

d1— 動力管入口直徑，m。

動力管出口尺寸可由下式計算［5］。

式中，

Q排— 水旋器動力管的排風量，m3/h；

F2— 動力管出口截面積，m2；

d2— 動力管出口直徑，m。

3.4 排風系統(tǒng)

經水旋漆霧捕捉后的排氣，經排風機由排風管送至廢氣治理裝置進行后續(xù)廢氣治理（見圖8）。

圖8 排風流程圖

噴漆室內截面流速的大小嚴重影響著噴涂作業(yè)的質量以及漆霧的治理效果，噴漆室內截面流速過大時，雖然漆霧捕捉效果好，但會造成油漆的浪費，而流速過小時，雖然增加了油漆的涂覆量，但漆霧捕捉效果較差。根據國家相關標準及規(guī)范，并參考工程實踐經驗，噴漆房室內空載風速一般取0.3～0.5m/s。根據噴涂室內截面風速，可由下式計算排風量。

式中，

Q排— 排風量，m3/h；

A— 噴漆間截面積，為噴漆間長度a和寬度b的乘積，m2；

v— 噴漆間的截面風速，m/s。

為保持噴漆間內微正壓的狀態(tài)，送風量略大于排風量，一般排風量為送風量的95%～98%［6］。

3.5 水循環(huán)系統(tǒng)

水循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)水、漆霧改性劑、管道和水泵等組成，噴漆室底部作為循環(huán)水池。添加了漆霧改性劑的循環(huán)水由水泵抽至水旋器上端沿，在水旋動力管的壁面形成穩(wěn)定的溢流，溢流的循環(huán)水最終流至底部循環(huán)水池。循環(huán)水泵前設置二級過濾，以避免堵塞。

總循環(huán)水量為可由下式計算［6］。

式中：

GW— 噴漆室總循環(huán)水量，kg/h；

Q — 水旋器動力管風量，m3/h；

γ — 含漆霧空氣的容重，kg/m3，一般取γ=1.2；

e — 水空比，一般取e =1.4～1.6。

循環(huán)水池有效容積為循環(huán)水泵每小時流量的1/6～1/4［7］。

為了保證水旋器達到最佳的分離效果，需保持水旋噴漆室底部循環(huán)水池的水位以高過水旋器沖擊板10～15mm為宜，同時控制溢流板上水位略高于水旋器端口1～2mm為宜［8］。

4　總結

涂裝行業(yè)油漆的大量使用，往往會產生大量的漆霧，嚴重影響了噴涂的作業(yè)環(huán)境以及操作工人的身心健康，同時也對后續(xù)廢氣的治理效率有舉足輕重的影響，因此，漆霧的治理顯得尤為重要。通過對水旋式噴漆室結構及設計方案的簡要介紹，為濕式漆霧治理提供了參考。該水旋式噴漆室通過具有針對性的疏水漆霧改性劑的使用，提高了漆霧捕捉的效率，不僅保護了環(huán)境，又保護了操作工人的健康，具有巨大的市場應用前景。

［1］ JBT10413-2005．噴漆間［S］．

［2］ 賈麗麗，李萬輕．梳流壓力式水旋噴漆室簡介［J］．現(xiàn)代涂料與涂裝，2004（5）：38-40．

［3］ 朱向平．對水旋噴漆室除漆霧裝置的改進［J］．電鍍與精飾，2015，37（4）: 24-27．

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［6］ 機械工業(yè)部第四設計研究院．油漆車間設備設計［M］．北京：機械工業(yè)出版社，1985．

［7］ 姜寶山，鄂俊強．組合式噴漆室［J］．涂料技術與文摘，2011（7）：23-25．

［8］ 王薏．水旋噴漆室的結構與工況分析［J］．陜西汽車，2001（4）：17-19．

Study on Novel Water-whirling Spraying Chamber and Design Scheme

PENG Fen1，2， HE Xi1，2， YIN Tao1，2， HE Miao1，2， YE Ming-qiang1，2
（1.Kaitian Environmental Technology Co.， Ltd， Changsha 410100；2.Hunan Key Laboratory of Industrial Production Environmental Technology， Changsha 410100， China）

This paper briefly introduces the structures， working principles and main parts of the water-whirling spraying chamber， and analyzes the technical parameters of key components.

water-whirling， spraying chamber， design scheme

X701

A

1006-5377（2016）07-0034-04