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涂装车间喷漆室VOCs浓度的计算

北极星VOCs在线  来源:现代涂料与涂装  作者:樊孝涛 李艳来等  2018/3/9 8:31:47  我要投稿  
所属频道: VOCs检测  关键词:VOCs浓度 喷漆废气 VOCs排放

北极星VOCs在线讯:摘要:基于对节能减耗及环保要求的考虑,目前新建涂装车间喷漆室送风大部分都采用循环风送风方案,如果采用提高循环风比例来实现进一步节能,那么就需要我们对喷漆室VOCs的浓度进行理论计算,通过计算结果判断循环风方案的可行性及生产的安全性;另外通过计算喷漆室排出的废气中VOCs的浓度大小并结合工厂当地环保标准要求及其他相关因素来判断废气是直接排放还是先处理后排放。

0引言

随着“绿色涂装”理念越来越深入,涂装行业中各界人士无时无刻不在为此理念而努力。其中,节能减耗作为“绿色涂装”理念中的一个重要组成部分,当然也是大家高度关注且努力奋斗的一个重要方向。在能耗方面,涂装车间占据四大工艺车间整个耗能的60%左右,而喷漆室又占据整个涂装车间的50%左右。尤其是近几年来,水性漆的广泛运用对喷漆室空调送风的温湿度又有了更严格的要求,因此喷漆室的空调送风系统成为喷漆室中的一个耗能大项。为了降低空调机组的耗能,越来越多的涂装车间都采用循环风送风方案,在一定的范围内,循环风比例越高也就越节能。当然,并不是我们想当然的任意提高比例,因为循环风比例的提高会导致喷漆室内部及排出的废气中VOCs浓度的提高。从安全角度考虑,喷漆室内部VOCs浓度一般要控制在可燃气体爆炸极限浓度的四分之一以下。另外,排出的废气浓度也要符合当地环保部门及相关法规要求。所以,我们就要对喷漆室的VOCs浓度进行前期核算,通过计算结果再结合其他相关因素来确定循环风比例。另外通过计算废气VOCs浓度来判断废气是直接排放至大气还是需要先处理后排放。因此,各主机厂家、喷漆设备厂家及环保单位都会对喷漆废气VOCs浓度进行计算。此篇论文就在采用循环风方案的情况下对喷漆室VOCs浓度的计算阐述一下我个人的计算方法。

1喷漆室单位时间内VOCs挥发量的计算

VOCs是挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds)的英文缩写,我们在全文提到的VOC指的是油漆中含有的有机挥发物。目前汽车涂装常用的油漆主要有两种:即水性漆(一般用于中涂漆和面漆)和溶剂型漆(一般用于罩光清漆)。调制好的油漆主要包含固体份、有机溶剂、稀释剂(水性漆主要为水,溶剂型漆主要为挥发性有机化合物)等,其中固体份主要通过烘干后固化而随车身附着,有机溶剂(主要含二甲苯和非甲烷总烃)则相继在喷漆室、流平室及烘干室中挥发。根据经验,在喷漆室中会有约50%的有机溶剂挥发产生,流平室中约20%的有机溶剂挥发产生,烘干室中约30%的有机溶剂挥发产生。另外,需要提醒一下,不同厂家的油漆有机溶剂含量、固体份含量等参数会有所不同,我们下面的计算当中取的各个数值仅仅是参考某一油漆厂家的参数来举例说明计算方法。

1.1油漆体积固体含量

油漆的体积固体含量即为油漆中非挥发性成分与液态漆料的体积比。液态油漆中的溶剂挥发后,真正留在车身表面成为漆膜的就是油漆中的非挥发成份,即固体含量。计算公式如下:

体积固体含量=(干膜厚度/湿膜厚度)*100%

1.2湿膜厚度计算

通过干膜厚度、固体含量来计算湿膜厚度(根据1.1中公式),其中固体含量可以从油漆厂家提供的产品资料中得到。

已知规定的干膜厚度,查阅相关油漆的体积固体含量,计算相应的湿膜厚度,可以按以下公式计算:

湿膜厚度=干膜厚度/固体含量

1.3油漆实际用量计算

油漆的实际用量可以按以下公式计算:

油漆实际用量=(单位时间内喷涂面积*湿膜厚度)/涂布效率

1.4有机溶剂(VOCs)挥发量计算

由以上公式可计算出单位时间内油漆实际用量、油漆有效利用量、过喷油漆量。三者之间关系为:

油漆实际用量=油漆有效利用量/涂布效率

那么,有机溶剂挥发量可通过以下公式计算可得:

喷漆室中有机溶剂挥发量=车身油漆溶剂挥发量+过喷油漆中有机溶剂量=油漆有效利用量*有机溶剂百分含量*50%+油漆损耗量*有机溶剂百分含量

那么,也可以顺便算出来流平室有机溶剂挥发量:

流平室有机溶剂挥发量=车身油漆溶剂在流平室中挥发量=油漆有效利用量(包括内板、外板)*有机溶剂百分含量*20%

备注:

(1)设定有机溶剂在喷漆室中挥发的比例为50%。

(2)假设损耗的油漆中的有机溶剂全部挥发至喷漆室中。

(3)设定有机溶剂在流平室中挥发的比例为20%。

1.5举例计算

例:某一新能源汽车厂喷涂生产线生产能力为26JPH,其中车身外板喷涂面积为12m²,内板喷涂面积为5m²。具体喷漆参数详看表1,现计算每喷漆工序单位时间内VOCs排放量。

根据上文公式计算可得:

(1)总喷涂面积计算

每小时内板喷涂总面积=车型产量*车型涂覆面积=26*5=130m²/H

每小时外板喷涂总面积=车型产量*车型涂覆面积=26*12=312m²/H

(2)湿膜厚度计算

中涂内板喷涂湿膜厚度=25/50%=50μm

中涂外板喷涂湿膜厚度=35/50%=70μm

面漆内板喷涂湿膜厚度=20/50%=40μm

面漆外板喷涂湿膜厚度=25/50%=50μm

清漆内板喷涂湿膜厚度=25/50%=50μm

清漆外板喷涂湿膜厚度=50/50%=100μm

(3)油漆有效使用量计算

中涂内板油漆有效使用量

=(130*50)/1000=6.5kg/H

中涂外板油漆有效使用量

=(312*70)/1000=21.84kg/H

面漆内板油漆有效使用量

=(130*40)/1000=5.2kg/H

面漆外板油漆有效使用量

=(312*50)/1000=15.6kg/H

清漆内板油漆有效使用量

=(130*50)/1000=6.5kg/H

清漆外板油漆有效使用量

=(312*100)/1000=31.2kg/H

(4)油漆实际用量计算

中涂内板油漆实际用量=6.5/60%=10.8kg/H

中涂外板油漆实际用量=21.84/60%=36.4kg/H

面漆内板油漆实际用量=5.2/60%=8.7kg/H

面漆外板油漆实际用量=15.6/60%=26kg/H

清漆内板油漆实际用量=6.5/60%=10.8kg/H

清漆外板油漆实际用量=31.2/60%=52kg/H

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