CN105903660B - 水性单涂层工艺烘干炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一水性单涂层工艺烘干炉，其包括：具有升温区、保温区和强冷区的烘干室、分别向升温区和保温区供热风的两个加热单元、以及向强冷区供自然风的强冷送排风单元。其中，升温区包括依次设置的第一～第三升温区，每个升温区均通过风管与各自的四元体加热单元相连，每个风管上均设置有风速调节装置，以有效控制三个升温区的风速，从而满足水性单涂层工艺的炉温要求。同时，用于向第二升温区供热风的四元体加热单元包括风速可调的风机，当第一和第三升温区的四元体加热单元关闭时，调整该风机的风量，使得该烘干炉也可以满足水性免中涂工艺的烘干要求，从而解决了水性单涂层工艺炉温需求的问题，同时降低了VOC排放，节省了材料成本。
Description
技术领域
本发明涉及涂装工艺领域，具体涉及一种水性单涂层工艺烘干炉。
背景技术
水性涂料是涂料市场上一种比较新型的涂料，因其仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂而大大降低了对大气的污染，随着国家环保法规的要求日趋严格，极大地促进了涂料水性化的应用进程，目前国内乘用车领域已全面采用水性涂装工艺技术，在卡车车身涂装领域也将会越来越多地采用水性涂料。
其中，不同于乘用车对车身设计感的高要求，卡车主要用于生产运营的特点决定了其对于涂装外观的要求不如乘用车高，卡车涂装的颜色体系主要以实色漆(白、蓝、红)为主；此外，由于国内卡车市场竞争激烈，处于低附加值状态，因而在卡车制造成本的控制上也具有较高要求。在上述趋势之下，水性单涂层实色漆工艺以其工序短(电泳+面漆)、生产成本低、VOC排放低以及仅限于实色漆等技术特点，成为解决卡车涂装生产中的环保和制造成本问题的最佳选择。
具体地，水性单涂层实色漆涂装工艺是指水性面漆单一涂层涂装工艺，其主要特点是取消了清漆喷涂及其相关工序。针对水性单涂层涂装的工艺特点，其对面漆烘干炉的炉温曲线具有较高要求，整个烘干过程的控制要点在于多个升温区的升温速率的控制，一般要求工件在20-80℃之间升温速率约为6-8℃/min，同时要求在70-80℃时保持3min左右，从80-140℃之间升温速率约为5-7℃/min，在130-140℃保持20min。
现有技术中针对水性免中涂工艺所设计的面漆烘干炉，其结构示意图如图1所示，包括：烘干室1'、废气焚烧炉2'、换热单元3'、新风换热单元4'、强冷送排风单元5'和温湿度控制系统(未示出)等。涂膜在烘干炉内烘干分为升温区、保温区和强冷区。在升温区，涂膜温度由室温逐渐升至烘干工艺温度，使湿涂膜中的水分在此阶段挥发，所需时间为10-13min；保温区是水份挥发的主要阶段，保温时间为18-20min，为此要求此段烘干室风速较大，空气温度高且干燥；冷却段采用自然风循环冷却的方式，使工件表面温度不高于40℃。
显然，上述烘干炉无法满足水性单涂层工艺的炉温曲线要求，为确保水性单涂层工艺的顺利应用，亟需设计出一种满足其烘干要求的烘干炉。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节省材料成本、降低VOC排放且满足水性单涂层工艺烘干炉温曲线要求的烘干炉。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种水性单涂层工艺烘干炉，包括：
烘干室，包括升温区、保温区和强冷区；
第一加热单元，用于向所述升温区供应热风，所述第一加热单元具有第一送风口和第一回风口，所述第一送风口与所述升温区的进风口相连，所述第一回风口与所述升温区的出风口相连；
第二加热单元，用于向所述保温区供应热风，所述第二加热单元具有第二送风口、第二回风口、第二烟气入口和第二烟气出口，所述第二送风口与所述保温区的进风口相连，所述第二回风口与所述保温区的出风口相连；
强冷送排风单元，用于向所述强冷区供应自然风，所述强冷送排风单元具有第三送风口、第三回风口、抽风口和排风口，所述第三送风口与所述强冷区的进风口相连，所述第三回风口与所述强冷区的出风口相连，并且所述抽风口和排风口均与大气连通；
废气焚烧炉，包括排烟口，所述排烟口通过烟气管道与所述第二烟气入口相连，所述第二烟气出口与大气相连通；
其中，所述升温区还包括依次设置的第一升温区、第二升温区和第三升温区，所述第一加热单元包括第一四元体加热单元、第二四元体加热单元和第三四元体加热单元，上述四元体加热单元分别通过各自的风管向相应的升温区供应热风，所述各自的风管上均设置有风速调节装置，并且所述第二四元体加热单元包括风速可调的风机。
优选地，所述第一升温区还包括第一分区和第二分区，所述第一四元体加热单元通过两个风管分别向所述第一分区和第二分区供应热风，所述两个风管上均设置有风速调节装置。
优选地，所述风速调节装置为风阀，并且所述风速可调的风机为变频风机。
优选地，所述第一四元体加热单元、第二四元体加热单元和第三四元体加热单元均为带燃烧机的四元体热风炉。
优选地，还包括：入口风幕、出口风幕和新风换热单元，所述入口风幕位于所述第一升温区的前端，所述出口风幕位于所述保温区和所述强冷区之间，所述新风换热单元具有新风入口和热风出口以及第三烟气入口和第三烟气出口，所述第二烟气出口与所述第三烟气入口相连，所述第三烟气出口与大气相连通，所述热风出口分别与所述入口风幕和出口风幕相连接。
优选地，所述第一加热单元具有第一烟气入口和第一烟气出口，所述第一烟气入口和第一烟气出口位于所述第三四元体加热单元上，所述排烟口通过烟气管道与所述第一烟气入口相连，所述第一烟气出口通过烟气管道与所述第二烟气入口相连。
优选地，所述废气焚烧炉还包括废气入口，所述烘干室还包括废气出口，所述废气出口与所述废气入口相连接。
本发明提供一水性单涂层工艺烘干炉，其包括：具有升温区、保温区和强冷区的烘干室、分别向升温区和保温区供热风的两个加热单元、以及向强冷区供自然风的强冷送排风单元。其中，升温区包括依次设置的第一～第三升温区，每个升温区均通过风管与各自的四元体加热单元相连，每个风管上均设置有风速调节装置，以有效控制三个升温区的风速，从而满足水性单涂层工艺的炉温要求。同时，用于向第二升温区供热风的四元体加热单元包括风速可调的风机，当第一和第三升温区的四元体加热单元关闭时，调整该风机的风量，使得该烘干炉也可以满足水性免中涂工艺的烘干要求，从而解决了水性单涂层工艺炉温需求的问题，同时降低了VOC排放，节省了材料成本。
附图说明
图1为现有技术中水性免中涂工艺烘干炉的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水性单涂层工艺烘干炉的结构示意图。
附图标记说明：
现有技术：
1'-烘干室 2'-废气焚烧炉 3'-换热单元 4'-新风换热单元
5'-强冷送排风单元
本发明：
1-烘干室 2-废气焚烧炉 3-第一四元体加热单元 4-第二四元体加热单元 5-第三四元体加热单元 6-第二加热单元 7-新风换热单元 8-强冷送排风单元 11-升温区 12-保温区 13-强冷区
15-废气出口 16-废气入口 111-第一升温区 112-第二升温区 113-第三升温区111a-第一分区 111b-第二分区 11a-第一送风口 11b-第一回风口 12a-第二送风口 12b-第二回风口 13a-第三送风口 13b-第三回风口 5a-第一烟气入口 5b-第一烟气出口 6a-第二烟气入口 6b-第二烟气出口 9-排烟口 71-新风入口 72-热风出口 7a-第三烟气入口7b-第三烟气出口
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图2所示，该适用于水性单涂层新工艺的烘干炉包括：烘干室1，废气焚烧炉2，第一加热单元，第二加热单元6，强冷送排风单元8。其中，烘干室1包括升温区11、保温区12和强冷区13，第一加热单元用于向升温区11供热风，第二加热单元6用于向保温区12供热风，强冷送风单元8则用于向强冷区13供自然冷风。
具体参见图2，升温区11包括依次设置的第一升温区111、第二升温区112和第三升温区113，第一加热单元包括第一四元体加热单元3、第二四元体加热单元4和第三四元体加热单元5，上述三个四元体加热单元均具有第一送风口11a和第一回风口11b。
优选地是，第一四元体加热单元2、第二四元体加热单元3和第三四元体加热单元4均为带燃烧机的四元体热风炉，通过四元体热风炉的风机将热风供应至各升温区。
第一四元体加热单元向第一升温区供热风的具体方式为：第一四元体加热单元3的第一送风口11a通过风管与第一升温区111的进风口相连，第一升温区111的出风口通过风管与第一四元体加热单元3的第一回风口11b相连，从而第一四元体加热单元3产生的热风经由风管供应给第一升温区111，并且在第一升温区中被冷却的热风返回第一四元体加热单元3中被再次加热，从而完成热风供应循环。其中，在连接第一四元体加热单元3与第一升温区111的风管上设置有风速调节装置；
此处优选的是，第一升温区111还包括第一分区111a和第二分区111b，第一四元体加热单元3通过两个风管分别向第一分区111a和第二分区111b供应热风(图中未详细示出第一四元体单元向两个区供热风的风管连接状态)。烘干室1内第一升温区111的工作时间总共约为8min，首先对第一分区111a进行送风，送风时间为4min，通过风速调节装置将风速控制在3-5m/s，接着对第二分区111b进行送风，通过风速调节装置将风速控制在10-13m/s，并且第一分区和第二分区的送风温度均设定为70℃。由于工件表面的初始温度接近环境温度，远低于送风温度(70℃)，在进行烘干时过高的送风温度和风速所带来的冲击可能会导致工件漆膜的质量下降，如产生失光、变色、附着力下降等缺陷。本发明将烘干室内的第一升温区分为两个区，并且将第一分区的风速控制在较低的范围内，将第二分区的风速控制在较高的范围内，使得工件表面漆膜在第一分区内缓慢升温，从而能够防止过高的风速冲击导致漆膜质量下降。
第二四元体加热单元向第二升温区供热风的具体方式为：第二四元体加热单元4的第一送风口11a通过风管与第二升温区112的进风口相连，第二升温区112的出风口通过风管与第二四元体加热单元4的第一回风口11b相连，从而第二四元体加热单元4产生的热风经由风管供应给第二升温区112，并且在第二升温区中被冷却的热风返回第二四元体加热单元4中被再次加热，从而完成热风供应循环。其中，在连接第二四元体加热单元4与第二升温区112的风管上也设置有风速调节装置；
其中，与第二升温区112相连接的第二四元体加热单元4的风机为风速可调的风机，优选采用变频风机，用于调整风机的风量和风速。在第一升温区送风结束后，接着对第二升温区进行送风，烘干室1内第二升温区112的工作时间约为5min，送风温度设定为80℃，通过风管上的风速调节装置以及变频风机的协同工作，将第二升温区的风速控制在3-5m/s。通过温度设定和风速调整，可使炉温升至80℃时稳定3min左右。
第三四元体加热单元向第三升温区供热风的具体方式为：第三四元体加热单元5的第一送风口11a通过风管与第三升温区113的进风口相连，第三升温区113的出风口通过风管与第三四元体加热单元5的第一回风口11b相连，从而第三四元体加热单元5产生的热风经由风管供应给第三升温区113，并且在第三升温区中被冷却的热风返回第三四元体加热单元5中被再次加热，从而完成热风供应循环。其中，在连接第三四元体加热单元5与第三升温区113的风管上也设置有风速调节装置。
其中，第三升温区113的工作时间约为7min，送风温度设定为140℃，通过调整风管上的风速调节装置，将第三升温区的风速控制在6-8m/s。
进一步地，上述设置在风管上的风速调节装置均优选为风阀，通过调整风阀的开度来调节风量和风速，本领域技术人员可以理解的是，也可采用其他用于调节风量大小的装置。
根据以上描述，该水性单涂层工艺烘干炉还可以满足水性免中涂工艺的共线生产，当进行水性免中涂工艺车身面漆烘干时，关闭第一四元体加热单元3和第三四元体加热单元5，仅开启第二四元体加热单元4，通过变频器控制第二四元体加热单元的风机，调整风量，将风速提高至6-8m/s，同时将第二四元体加热单元4的送风温度设定值提高至120℃，从而满足水性免中涂工艺烘干的炉温要求。需要说明的是，由于第二升温区112位于烘干室升温区11的中间位置，因而在进行水性免中涂工艺生产时，关闭第一和第三四元体加热单元而开启第二四元体加热单元，向位于升温区11中部的第二升温区112持续供应热风，加热时可以兼顾左右两侧，保证升温区左右两侧的温度能够比较均匀地升高，从而满足水性免中涂工艺的烘干要求。
该水性单涂层工艺烘干炉的烘干室1还包括第二加热单元6、强冷送排风单元8和废气焚烧炉2，其中，第二加热单元6与保温区12相连接，用于向保温区供应热风，强冷送排风单元8与强冷区13相连接，用于向强冷区供应自然冷风。
具体地，第二加热单元6具有第二送风口12a、第二回风口12b、第二烟气入口6a和第二烟气出口6b，第二送风口12a与保温区12的进风口相连，第二回风口12b与保温区12的出风口相连。废气焚烧炉2包括排烟口9，排烟口9通过烟气管道与第二烟气入口6a相连，第二烟气出口6b与大气连通。从废气焚烧炉2的排烟口9排出的烟气经烟气管道进入第二加热单元6，在第二加热单元6中与循环流动的空气进行换热，被加热的空气通过循环风机经第二送风口12a被送至保温区112，在保温区中被冷却的热风返回第二加热单元6中被排烟再次加热。其中，保温区112是水分挥发的主要阶段，持续时间为18-20min，此段风速控制在10-13m/s，送风温度设定为140℃。
优选的是，第一加热单元的第三四元体加热单元5还具有第一烟气入口5a和第一烟气出口5b，排烟口9通过烟气管道先与第一烟气入口5a相连，第一烟气出口5b再通过烟气管道与第二烟气入口6a相连。即，从废气焚烧炉2排出的烟气先进入第三四元体加热单元5的热风炉中进行燃烧，流动的循环空气与热风炉炉芯间接换热，加热后的空气经循环风机被送入第三升温区113，而从第三四元体加热单元5的热风炉中排出的烟气则通过烟气管路进入第二加热单元6的第二烟气入口6a。
涂膜在烘干室1内烘干的最后一个阶段为强冷区，强冷送排风单元8用于向强冷区13供自然冷风，具体是采用自然风循环冷却的方式实现的。参见附图2，强冷送排风单元8具有第三送风口13a、第三回风口13b、抽风口和排风口，第三送风口13a与强冷区13的进风口相连，第三回风口13b与强冷区13的出风口相连，并且抽风口和排风口均与大气连通，通过强冷送排风单元的风机不断抽送自然冷风实现对工件的循环冷却。在强冷区的持续时间为5min，最终获得的工件表面温度不高于40℃。
如图2所示，该水性单涂层工艺烘干炉还包括新风换热单元7、入口风幕和出口风幕，入口风幕位于第一升温区111的前端，出口风幕位于保温区12和强冷区13之间，新风换热单元7具有新风入口71、热风出口72、第三烟气入口7a和第三烟气出口7b，其中，第二烟气出口6b通过烟气管道与第三烟气入口7a相连，第三烟气出口7b与大气相连通，热风出口7b分别与入口风幕和出口风幕相连。通常情况下，烘干室内需要不断补充新风以补偿烘干室内产生的负压，因而设置新风换热单元，新鲜空气经新风入口71进入新风换热单元后与经第三烟气入口7a进入的烟气进行换热，被加热后的热风被分别送至烘干室的入口风幕和出口风幕，从而为烘干室内提供负压补充。
进一步地，烘干室1还包括废气出口15，废气焚烧炉2还包括废气入口16，废气出口15与废气入口16相连。在烘干过程中，烘干工序会因为工件被加热而产生气态有机化合物，如苯、二甲苯等废气，由一个废气吸入风机从烘干室1上的废气出口15抽取废气，抽出的废气经废气入口16进入废气焚烧炉2的预热器中，废气经预热器预热后温度升高并开始分解，而后进入焚烧炉的燃烧室后被完全焚烧分解，焚烧后的达标气体由排烟口9排出，经过第一加热单元、第二加热单元以及新风换热单元进行换热后最终排放至大气。
本发明的水性单涂层工艺烘干炉，其升温区分为了依次设置的第一～第三升温区，每个升温区由独立的四元体加热单元单独供热风，每个风管上均设置有风速调节装置，调整风速，从而有效控制三个升温区的升温速率，满足水性单涂层工艺的炉温要求。同时，用于向第二升温区供热风的四元体加热单元包括风速可调的风机，当第一和第三升温区的四元体加热单元关闭时，调整该风机的风量和风速，使得该烘干炉也可以满足水性免中涂工艺的烘干要求，实现了水性单涂层工艺与水性免中涂工艺的共线生产。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种水性单涂层工艺烘干炉，其特征在于，包括：
烘干室，包括升温区、保温区和强冷区；
第一加热单元，用于向所述升温区供应热风，所述第一加热单元具有第一送风口和第一回风口，所述第一送风口与所述升温区的进风口相连，所述第一回风口与所述升温区的出风口相连；
第二加热单元，用于向所述保温区供应热风，所述第二加热单元具有第二送风口、第二回风口、第二烟气入口和第二烟气出口，所述第二送风口与所述保温区的进风口相连，所述第二回风口与所述保温区的出风口相连；
强冷送排风单元，用于向所述强冷区供应自然风，所述强冷送排风单元具有第三送风口、第三回风口、抽风口和排风口，所述第三送风口与所述强冷区的进风口相连，所述第三回风口与所述强冷区的出风口相连，并且所述抽风口和排风口均与大气连通；
废气焚烧炉，包括排烟口，所述排烟口通过烟气管道与所述第二烟气入口相连，所述第二烟气出口与大气相连通；
其中，所述升温区还包括依次设置的第一升温区、第二升温区和第三升温区，所述第一加热单元包括第一四元体加热单元、第二四元体加热单元和第三四元体加热单元，上述四元体加热单元分别通过各自的风管向相应的升温区供应热风，所述各自的风管上均设置有风速调节装置，并且所述第二四元体加热单元包括风速可调的风机；所述第一升温区还包括第一分区和第二分区，所述第一四元体加热单元通过两个风管分别向所述第一分区和第二分区供应热风，所述两个风管上均设置有风速调节装置。
2.根据权利要求1所述的水性单涂层工艺烘干炉，其特征在于，所述风速调节装置为风阀，并且所述风速可调的风机为变频风机。
3.根据权利要求1所述的水性单涂层工艺烘干炉，其特征在于，所述第一四元体加热单元、第二四元体加热单元和第三四元体加热单元均为带燃烧机的四元体热风炉。
4.根据权利要求1所述的水性单涂层工艺烘干炉，其特征在于，还包括：入口风幕、出口风幕和新风换热单元，所述入口风幕位于所述第一升温区的前端，所述出口风幕位于所述保温区和所述强冷区之间，所述新风换热单元具有新风入口和热风出口以及第三烟气入口和第三烟气出口，所述第二烟气出口与所述第三烟气入口相连，所述第三烟气出口与大气相连通，所述热风出口分别与所述入口风幕和出口风幕相连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的水性单涂层工艺烘干炉，其特征在于，所述第一加热单元具有第一烟气入口和第一烟气出口，所述第一烟气入口和第一烟气出口位于所述第三四元体加热单元上，所述排烟口通过烟气管道与所述第一烟气入口相连，所述第一烟气出口通过烟气管道与所述第二烟气入口相连。
6.根据权利要求1所述的水性单涂层工艺烘干炉，其特征在于，所述废气焚烧炉还包括废气入口，所述烘干室还包括废气出口，所述废气出口与所述废气入口相连接。
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