汽車工業(yè)涂裝烘房煙氣余熱回收利用

蔡沛君

摘要：在汽車生產(chǎn)的四大工藝中，涂裝工藝能耗占比無疑是重中之重，筆者對江鈴汽車股份有限公司小藍(lán)工廠2016-2017能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，涂裝總能耗占沖壓、焊裝、涂裝、總裝總能耗的84%，其中涂裝烘房天然氣耗量占比40%，鍋爐天然氣耗量占比7%，空調(diào)天然氣耗量23%，電耗量30%。小藍(lán)涂裝烘干爐是涂裝工藝的第一耗能大戶，烘干爐在設(shè)計(jì)制造時(shí)，為了防止尾部受熱面腐蝕和堵灰，排煙溫度一般高于180℃。而小藍(lán)涂裝烘干爐排煙溫度大約在200 ℃ ～300 ℃。本文針對涂裝烘干爐排煙余熱回收給出具體方案。

關(guān)鍵詞：汽車工藝；涂裝；烘干爐；余熱回收

涂裝工藝產(chǎn)生的廢氣在TAR燃燒爐（或者RTO焚燒爐）中通過引風(fēng)機(jī)引進(jìn)新風(fēng)燃燒，充分燃燒后將尾氣直接排放至大氣，排煙溫度高達(dá)200℃以上，而排放掉的煙氣既是一種廢熱污染，也是一種能源的浪費(fèi)。而涂裝前處理工藝中，槽體加熱又需要大量熱量，現(xiàn)有工藝是通過鍋爐加熱熱水至95℃，通過前處理槽液換熱后再循環(huán)至鍋爐本體。天然氣消耗量如此巨大，增加了整車成本，汽車市場競爭日益激烈的今天，縮減成本無疑要從節(jié)約過程消耗切入。

一、小藍(lán)涂裝車間烘干爐排煙現(xiàn)狀

夏季工況：7個(gè)烘爐排煙總流量110000Kg/h，排煙溫度最低210℃，最高360℃。

冬季工況：7個(gè)烘爐排煙總流量110000Kg/h； 排煙溫度最低190℃，最高340℃。

二、烘干爐余熱回收利用方案

（1）考慮到余熱的回收利用盡量不影響原生產(chǎn)工藝，本方案采用低阻力、易清洗、耐腐蝕的氣液板殼換熱器（全焊接工藝、不對稱板式結(jié)構(gòu)的板殼式換熱器）將涂裝車間烘干爐的排煙熱回收（此次暫不考慮回收PVC烘干爐的煙氣及新增面漆線烘干爐的煙氣），用于夏季制冷、冬季采暖及全年的前處理恒溫?zé)嵩础?/p>

（2）夏季工況：用氣液板殼換熱器出來的約95℃的熱水，作為單效非電空調(diào)的驅(qū)動熱源（溴化鋰吸收式制冷機(jī)），制出7℃冷水，用作車間舒適性空調(diào)制冷或辦公舒適性空調(diào)制冷。從單效熱水機(jī)出來的約85℃的熱水進(jìn)入前處理的液-液板交，作為前處理槽液恒溫的熱源。

（3）冬季工況：用氣液板殼換熱器出來的約90℃的熱水，同時(shí)用作前處理槽液恒溫的熱源及車間舒適性空調(diào)的熱源。

三、煙氣回收熱量計(jì)算

計(jì)算得出夏季工況下，氣液板殼換熱器能回收的烘干爐排煙熱量為330.8×104kcal/h，對應(yīng)的單效熱水機(jī)的制冷量為251.4×104kcal/h，可用作車間舒適性空調(diào)或辦公空調(diào)制冷； 從單效熱水機(jī)出來的約85℃的熱水進(jìn)入前處理的液-液板交，作為前處理槽液恒溫的熱源。 冬季工況下，氣液板殼換熱器能回收的烘干爐排氣熱量為291.5×104kcal/h，可用作前處理槽液恒溫的熱源及車間舒適性空調(diào)或辦公空調(diào)采暖。

四、工程實(shí)施方案

（1）主要設(shè)備清單。主機(jī)配備1臺單效熱水機(jī)，型號BDH300，最大制冷量3069KW，配套冷水及熱源輸配系統(tǒng)、冷卻塔系統(tǒng)，7個(gè)排煙煙囪處根據(jù)煙氣流量、溫度分別配備3*BY400，3*BY500，4*BY500煙氣板交換熱器。

（2）預(yù)留安裝空間。在水平煙道進(jìn)入垂直煙囪前留2m長的空間給氣液板殼安裝用，氣液板殼直接安裝在樓面上，同時(shí)，周邊留2m左右的凈空給氣液板殼安裝（經(jīng)過現(xiàn)場勘查，大部分位置可滿足，部分可通過移動煙囪位置來解決）。

（3）設(shè)計(jì)載荷。按運(yùn)行重量的1.5倍設(shè)計(jì)基礎(chǔ)載荷。

（4）預(yù)留排水管道。在氣液板殼安裝位置附近留不小于89mm的下水管。

（5）預(yù)留清洗用自來水接管。在氣液板殼附近留一根25mm的自來水管，供以后氣液板殼清洗用。

（6）靠接地裝置。在煙道上安裝接地裝置，注意不得與避雷針共用接地線

（7）煙囪保溫及防雷設(shè)計(jì)。氣液板殼后的煙囪保溫，保溫層厚度不小于50mm。同時(shí)在高于煙囪位置安裝避雷針。

五、節(jié)能效益分析

（1）初投資。

單效熱水機(jī)及其輸配系統(tǒng)總投資約310萬元，其配套熱源的余熱回收裝置7套，共計(jì)745萬元，項(xiàng)目總投資約1055萬元。

（2）節(jié)能效益計(jì)算。

（3）環(huán)境效益。

煙氣余熱回收裝置在冷卻/冷凝尾氣同時(shí)，其排氣中的顆粒物、大部分SOX以及小部分NOX等有害物被氣液板殼及冷凝液吸收，隨同冷凝液從氣液板殼換熱器的凝結(jié)水管排出，這樣極大的降低涂裝線烘干爐的尾氣污染。

六、余熱回收器設(shè)備比較

目前市場上余熱回收器主要有列管式換熱器、板式換熱器、復(fù)合管換熱器。列管式換熱器的原理：一種流體橫向掠過管子通過管壁與管內(nèi)流動的另一種流體換熱，傳熱系數(shù)1000-3000W/（㎡.K），相對占地面積較大，本方案不推薦使用。板式換熱器工作原理是冷卻水測與被冷卻水測流動均勻喘流，兩種流體逆向流動，波紋作用喘流傳熱，換熱效率高達(dá)90%。復(fù)合管式換熱器是由兩根同心的內(nèi)外管組成一個(gè)復(fù)合管，在內(nèi)外管之間還有一薄同心管組成熱管內(nèi)部工作液體循環(huán)通道，換熱效率90%，流體阻力相對較小。后兩者都可供本項(xiàng)目參考。

七、結(jié)語

綜上，本文闡述了江鈴汽車股份有限公司涂裝車間烘爐排煙熱量浪費(fèi)的現(xiàn)狀，以及應(yīng)對這種浪費(fèi)給出余熱回收的具體解決方案，并對此方案的初投資及收益作出分析對比，面對全球能源危機(jī)及環(huán)保重要性的日益凸顯，我們致力于改善企業(yè)能源消耗，不但降低整車成本，同時(shí)保護(hù)了我們賴以生存的環(huán)境，倡導(dǎo)企業(yè)綠色、節(jié)能、發(fā)展。