一种油漆喷涂产线VOCs废气处理系统的制作方法

一种油漆喷涂产线vocs废气处理系统
技术领域
1.本实用新型涉及废气处理技术领域，尤其是涉及一种油漆喷涂产线vocs废气处理系统。


背景技术：

2.油漆喷涂是一种常见的生产工序，常见于各种设备的表面喷涂，包括：汽车，家具，工程机械，各类机电产品，喷涂的油漆主要起到美观以及保护基材、防腐蚀作用。
3.油漆的喷涂加工主要分为三步，即油漆喷涂、流平和烤炉烘干。具体而言，就是被涂工件首先进入喷房进行喷涂，而后需要等候一段时间的流平使油漆表面更均匀，最后再将油漆送入高温烤炉中进行烘烤，以将油漆表面的残余溶剂彻底烘干，这三个过程均会产生大量的vocs废气，而vocs是对沸点小于255度的有机挥发物的统称，这些挥发物质不仅会对操作人员身体造成一定的伤害，还对环境产生影响。
4.目前我国油漆喷涂行业废气处理的主流工艺为沸石转轮+rto/rco，沸石转轮设备投资费用及运行成本皆极其昂贵，该类方案的优点：对前期安装对产线的改造工作量较小，缺点：工艺复杂，很多企业投不起，也用不起，应用受限。
5.因此，设计一种能去掉费用昂贵的沸石转轮，使废气处理设备的投资成本及使用成本都能大幅度的下降的废气处理系统是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种油漆喷涂产线vocs废气处理系统。
7.本实用新型的技术方案如下：一种油漆喷涂产线vocs废气处理系统，所述产线包括油漆喷涂区域、流平区域和烤炉烘干区域，所述油漆喷涂区域、所述流平区域和所述烤炉烘干区域均为密闭空间，其特征在于，所述处理系统包括：第一排气管道、第二排气管道、第三排气管道、第一风机、第二风机、第三风机和废气处理设备；
8.所述第一排气管道连接在所述油漆喷涂区域和所述流平区域之间，所述第一风机设于所述第一排气管道上以将所述油漆喷涂区域的废气送入所述流平区域内；
9.所述第二排气管道连接在所述流平区域和所述烤炉烘干区域之间，所述第二风机设于所述第二排气管道上以将所述流平区域的废气送入所述烤炉烘干区域内；
10.所述第三排气管道连接在所述烤炉烘干区域和所述废气处理设备之间，所述第三风机设于所述第三排气管道上以将所述烤炉烘干区域的废气送入所述废气处理设备内；
11.所述废气处理设备用于对废气进行处理。
12.优选地，所述废气处理设备为rto炉。
13.优选地，所述rto炉上设有排气管，所述烤炉上设有内循环风机和与所述内循环风机相连的内循环排气管；
14.所述处理系统还包括第一换热器、第二换热器和驱动件，所述第一换热器设于所
述排气管上，所述第二换热器设于所述内循环排气管上，所述第一换热器内部具有第一换热通道，所述第一换热通道内设有换热介质，所述第二换热器具有第二换热通道，所述驱动件连接在所述第一换热通道与所述第二换热通道之间，所述驱动件用于驱动所述换热介质在所述第一换热通道和所述第二换热通道之间循环流动。
15.优选地，所述烤炉包括预热炉体和固化炉体，所述预热炉体内部与所述第二排气管道连通，所述预热炉体与所述固化炉体连通，所述固化炉体与所述第三排气管道连通；所述内循环风机和所述内循环排气管均设于所述预热炉体上。
16.和现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
17.1、采用串联的方式将油漆喷涂区域、流平区域和烤炉烘干区域串联在了一起，从而可以有效提高最终送入废气处理设备的废气浓度，降低最终送入废气处理设备的废气风量，最终提高废气处理设备的处理效率，降低处理成本，节能环保；
18.2、本系统还设有第一换热器、第二换热器和驱动件，从而可以使得烤炉能够利用到rto出口废气的余热，实现热量的回收利用，从而可以降低烤炉的烘烤成本，继而降低整个系统的综合处理成本，实现节能降耗。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
21.图1是本实用新型的示意图。
22.附图标记如下：
23.1、油漆喷涂区域；2、流平区域；3、烤炉烘干区域；4、第一排气管道；5、第二排气管道；6、第三排气管道；7、第一风机；8、第二风机；9、第三风机；10、废气处理设备；11、排气管；12、内循环风机；13、内循环排气管；14、第一换热器；15、第二换热器；16、预热炉体；17、固化炉体。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在
本实用新型中的具体含义。
26.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
27.下面参考附图图1描述根据本实用新型实施例的一种油漆喷涂产线vocs废气处理系统，该系统主要应用于油漆喷涂过程中产生的vocs废气的处理，其中油漆的加工主要分为三步，即油漆喷涂、流平和烤炉烘干。具体而言，就是被涂工件首先进入喷房进行喷涂，而后需要等候一段时间的流平使油漆表面更均匀，最后再将油漆送入高温烤炉中进行烘烤，以将油漆表面的残余溶剂彻底烘干。
28.在上述过程中，油漆流平以及烤炉烘干均可借助设备进行自动化操作，因此在产线上，油漆喷涂区域、流平区域和烤炉烘干区域均为密闭空间。
29.基于产线的这种加工情况，实用新型人设计了一种vocs废气处理系统，该系统包括：第一排气管道、第二排气管道、第三排气管道、第一风机、第二风机、第三风机和废气处理设备。
30.第一排气管道连接在油漆喷涂区域和流平区域之间，第一风机设于第一排气管道上以将油漆喷涂区域的废气送入流平区域内；第二排气管道连接在流平区域和烤炉烘干区域之间，第二风机设于第二排气管道上以将流平区域的废气送入烤炉烘干区域内；第三排气管道连接在烤炉烘干区域和废气处理设备之间，第三风机设于第三排气管道上以将烤炉烘干区域的废气送入所述废气处理设备内；所述废气处理设备用于对废气进行处理。
31.废气处理设备用于对废气进行处理，废气处理设备的类型有很多，本系统采用的废气处理设备为蓄热式高温热氧化炉(即rto炉)，其原理是把有机废气加热到摄氏度以上，使废气中的voc氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体，使陶瓷体升温而“蓄热”，此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气。从而节省废气升温的燃料消耗。陶瓷蓄热体应分成两个(含两个)以上的区或室，每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序，周而复始，连续工作。
32.rto具有以下优点：
33.●
几乎可以处理所有含有机化合物的废气
34.●
可以处理风量大、浓度低的有机废气
35.●
处理有机废气流量的弹性很大(名义流量30％～100％)
36.●
可以适应有机废气中voc的组成和浓度的变化、波动
37.●
对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感
38.●
在所有热力燃烧净化法中热效率最高(》95％)
39.●
在合适的废气浓度条件下无需添加辅助燃料而实现自供热操作
40.●
净化效率高(旋转及三室》99％)
41.●
维护工作量少、操作安全可靠
42.●
有机沉淀物可周期性的清除，蓄热体可更换
43.●
整个装置的压力损失较小
44.●
装置使用寿命长
45.关于rto的更详细的工作原理和结构已被本领域技术人员所熟知，不再赘述。
46.本系统的运行原理如下：本系统通过第一排气管道、第二排气管道和第三排气管道的设置，实际上是将油漆喷涂区域、流平区域和烤炉烘干区域串联在了一起，这样在对应管道风机的作用下，油漆喷涂区域的废气会进入流平区域，流平区域内的废气则进入烤炉烘干区域内，烤炉烘干区域内的废气再进入第三排气管道，最后进入废气处理设备进行处理。
47.油漆喷涂区域、流平区域和烤炉烘干区域对应着油漆的喷涂、流平和烘干三个加工阶段，这三个阶段中每个阶段都有vocs废气的发生。从vocs废气浓度来看，油漆喷涂区域小于流平区域小于烤炉烘干区域；从工作温度来看，烤炉烘干区域是高温，油漆喷涂区域和流平区域是室温；从人员参与情况看，油漆喷涂区域一般有人，流平区域和烤炉烘干区域无人；从密闭情况来看，油漆喷涂区域，流平区域和烤炉烘干区域皆为密闭空间。
48.当这三个区域串联后，当第二风机抽出流平区域的空气时，第一风机可将油漆喷涂区域内的空气补入流平区域内，维持流平区域空气进出的动态平衡；当第三风机抽出烤炉烘干区域的空气时，第二风机可将流平区域的空气补入烤炉烘干区域内，维持烤炉烘干区域空气进出的动态平衡，由此可以避免两个密闭区域的空气外溢。
49.在这种情况下，由于补入流平区域的空气中混有上阶段油漆喷涂区域的vocs废气，再加上流平区域内自身阶段挥发出的vocs废气，因此流平区域的vocs废气浓度会升高；由于补入烤炉烘干区域的空气中混有上阶段流平区域的vocs废气，再加上烤炉烘干区域内本身阶段挥发出的vocs废气，因此烤炉烘干区域的vocs废气浓度会升高，这样得到的结果便是从烤炉烘干区域排出的空气总体积量在串联前和串联后能够依然基本保持不变，但串联后的vocs废气浓度则会显著升高。进而在rto炉中进行处理时，由于废气中的vocs在高温下氧化放出的热量可以降低对天然气的消耗量，因此实际使用rto消耗的天然气的量就会降低，从而有效降低废气处理成本，提高能源利用效率，节能环保。
50.在本系统的串联方式中，需要油漆喷涂区域在前，流平区域和烤炉烘干区域在后，这样在气体流动过程中，vocs废气才只会往后流到后方密闭无人的流平区域和烤炉烘干区域内，从而可以避免油漆喷涂区域的vocs废气浓度升高而对操作人员身体造成损伤；由于烤炉烘干区域位于最后，那么经由烤炉烘干区域的加热后，最终从烤炉烘干区域排出的vocs废气温度会比较高，从而更加容易在rto设备中进行处理。
51.那么如果采用并联的方式，将油漆喷涂区域、流平区域和烤炉烘干区域的废气分别送入废气处理设备，那么最终进入废气处理设备的废气量就会是这三部分废气量的总和，会增加废气处理设备的处理负担，这里所说的废气量指的是废气体积量(一般单位为每小时立方数)。再加上油漆喷涂区域和流平区域的废气温度都比较低，进入废气处理设备处理后，对废气加热升温会消耗更多燃料。如果采用串联的方式，最终进入废气处理设备的废气量则是烤炉烘干区域排出的废气量，这种方式使得废气量最高可以降为并联的1/3，废气浓度则会显著提高。
52.进一步地，考虑到经过rto炉处理后的废气是带有一定热量的，这种热气体直接排放到大气中会造成热量的浪费，而烤炉恰恰需要一定的热量来对油漆进行烘烤，因此可设计一些结构让烤炉能够利用rto炉的出口余热。
53.具体而言，rto炉上设有排气管，烤炉上设有内循环风机和与内循环风机相连的内
循环排气管，设置的内循环风机抽气后再通过内循环排气管排出，由此可以增大烤炉内的气体循环，增加空气的流通速度，从而让油漆能够快速烘干。
54.处理系统还包括第一换热器、第二换热器和驱动件，第一换热器设于排气管上，第二换热器设于内循环排气管上，第一换热器内部具有第一换热通道，第一换热通道内设有换热介质，第二换热器具有第二换热通道，驱动件连接在第一换热通道与第二换热通道之间，驱动件用于驱动换热介质在第一换热通道和第二换热通道之间循环流动。
55.这样一来，换热介质在第一换热通道流动时可以与通过排气管排出的热废气进行热交换，从而提高自身温度，然后在驱动件的作用下，热的换热介质会流到第二换热通道，再与内循环排气管内的空气进行换热，而经过换热后的内循环排气管内的空气的温度会升高，这样通过内循环排气管排出后，能够作为烤炉的辅助热源进行烘烤干燥，实现热量的回收利用，从而可以降低烤炉的烘烤成本，继而降低整个系统的综合处理成本，实现节能降耗。
56.在实际应用中，换热介质根据需求可设置成气态介质或者液态介质，如果为气态介质，则驱动件为气泵，如果为水这种液态介质，则驱动件可为水泵这种流体泵。
57.可选地，当液态介质为水时，可以在第一换热器与第二换热器之间设置一个水箱，驱动水泵为两个，一个用于驱动水在水箱和第一换热器之间循环流动，另一个用于驱动水在水箱和第二换热器之间循环流动，这样一来，由于水箱内可以储存比较多的水，因此可以进一步提高热量的回收利用效率。
58.此外，在一些实施方式中，为了进一步降低烤炉的能源损耗，还可以将烤炉内部区域由原先一个烘烤区域设计成多个烘烤区域，各个烘烤区域的温度呈梯度变化，由此可将常规热源的一次性要求，变成多层次的要求，将多个对烤炉的热能需求进行分段处理，实现不同阶段对热能的不同需求。比如：80度的炉体，可以变成室温到50度中间炉，再到80度的烤炉。这样一来，有了中间炉，工件会有一个预热阶段，最后在温度更高的烘烤区域处理时，便可以缩短高温处理时间。也就是说，与原来统一在高温区域处理相比，这样梯度设计后，工件会经历一个逐步升温的处理过程，而通过延长前期低温的处理时间，可以降低最后高温处理的时间，最终有利于达到降低整个烤炉的能源损耗。
59.基于此，本方案中的烤炉包括预热炉体和固化炉体，预热炉体内部与第二排气管道连通，预热炉体与固化炉体连通，固化炉体与第三排气管道连通；内循环风机和内循环排气管均设于预热炉体上。
60.这样一来，rto炉的出口余热便主要回收利用在预热炉体内，工件在预热炉体内预热处理一段时间后，再送入固化炉体进行最后的高温固化，由此可以进一步降低烤炉整体的能源损耗。
61.综上所述，本系统具有以下特点：
62.1、采用串联的方式将油漆喷涂区域、流平区域和烤炉烘干区域串联在了一起，从而可以有效提高最终送入废气处理设备的废气浓度，降低最终送入废气处理设备的废气风量，最终提高废气处理设备的处理效率，降低处理成本，节能环保；
63.2、本系统还设有第一换热器、第二换热器和驱动件，从而可以使得烤炉能够利用到rto出口废气的余热，实现热量的回收利用，从而可以降低烤炉的烘烤成本，继而降低整个系统的综合处理成本，实现节能降耗。
64.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。