０　引言

　　在涂装生产线中，无论是工件前处理后的水分烘干，还是底漆、面漆、电泳或喷涂粉末涂料的固化，烘干室是必不可少的工艺设备。烘干室所需的加热能源，包括热水、蒸气、电力、燃油、燃气或其他燃料，其能耗在整个涂装生产线中所占比例，少则约30%，多则约90%。因此，在涂装生产线上降低烘干室能耗显得尤为重要，是相关项目决策者和设计人员所要研究和对待的问题。在烘干室选型、能源的选择和设备结构设计上要综合考虑，加以评估，最终确定满足工件涂装质量要求的、最经济的烘干室。

1　烘干室型式

　　烘干室的型式多种多样，可按生产组织方式、设备外形、加热能源、热传递形式和空气在室内循环方式分类。单件或小批量生产作业，可选择间歇式烘干室，如开门式烘箱，烘箱门可为单门，亦可对开门。若大批量生产作业，则可选择连续通过式烘干室，如由连续或节拍输送系统输送烘烤工件的烘箱或者烘道。

　　间歇式烘干室一般占用地面小，工件进入室体内关闭箱门进行烘烤，热量不易散发，保温性好，从而能源的利用率高，耗能低。缺点是产能较低，工件进出烘箱需要人工操作。若要提高产能，可由若干个间歇式烘干室组合而成。

　　连续通过式烘干室一般占用地面大，工件由输送系统送入烘干室体内进行烘烤，由于进出工件门洞的热量外逸，热量利用率稍低，保温性稍差。最大优点是产能高，提高了生产效率。若小批量上线生产，则能耗较大。在车间上部空间足够的情况下，此结构烘干室尽可能选择全桥式或半桥式。此结构烘干室是根据热力作用下的气流分布状况，室体内顶部的气温最高，因门洞低于室体底部，达到隔热气封目的，故从门洞口外逸热量相对减少。在工件输送系统上，烘干室体内尽可能地分布多行程线路，以减少室体外壁的散热面积。

2　加热能源选择

　　一般情况下，烘干室选择1种加热能源。有时为满足涂装烘烤工艺要求而选择2种能源。一般而言，在烘干室设计时，烘烤温度在100 ℃以下选择热水和蒸气作为能源，不超过200 ℃选择电力，而200 ℃以上则选择燃油和燃气。如何选择能源，要根据产品涂装的烘烤工艺要求、本地能源供给的现有条件以及各种消耗费用综合考虑。以100 kW/h发热量为例，烘干室在相同的发热量下，常见能源的技术经济指标见表1。

　　由于各地的能源价格不同，折算后的成本费用不尽相同。一般来说，虽目前各地价格不一，但大体上费用由高到低排序为：电力→燃油→液化石油气→蒸气热水→天然气。

3　烘干室的结构设计

3.1　设备结构型式

　　在涂装生产线平面布置时，应尽可能选择桥式或半桥式结构烘干室。桥式烘干室与直通式烘干室相比，热效率能提高20% ~ 80%。在烘干时间较长的连续烘干线，尽可能选择多行程排布结构。在不影响涂膜性能和外观质量的前提下，燃烧加热系统尽可能选择直接加热方式。对产量低、较大或较重的工件，尽可能选择烘箱。可一端或两端进出工件。较大的烘箱可采用电动门或气动门，以便于开启和关闭箱门。

3.2　室体尺寸

　　适当选择室体尺寸，能有效地减少能源消耗。室体越大，则室体容积越大，室体表面积也越大。由式⑴和式⑵可看出，热损耗与室体内被加热的空气质量成正比，与室体外表面积之和成正比。

　　Qh1=mC（t0-teo）⑴

　　Qh2=3.6kA（t0-teo）⑵

式中：Qh1——加热烘干室内空气所消耗的热量，kJ/h；

　　Qh2——通过烘干室外壁散失的热量，kJ/h；

　　m——被加热的空气质量，kg；

　　C——被加热的空气比热容，kJ/（kg·K）；

　　k——室体保温层传热系数，W/（m2·K）；

　　A——室体保温层表面积之和，m2；

　　t0——烘干室的工作温度，℃；

　　teo——车间温度，℃。

　　室体尺寸最终要依据工件的大小、质量、工艺吊具的大小、输送系统的设计链速、涂膜的干燥速率等技术参数来确定。

3.3　工件进出门洞

　　工件出入口的热损失约占总热损的10%以上。为防止烘干室内的热空气外逸和冷空气进入，应尽可能在进出工件的门洞上设有可闭合的门，如可上下升降或对开式门，在连续作业中可选择电动或气动门，以实现自动控制。连续通过式门洞在制作时，最好制作成与工件仿形的门洞，可最大限度地减少热量的外逸量。

3.4　室体保温板及保温板的拼接

　　室体保温板内外层为薄钢板，中间层为保温绝热材料。室体外表面的散热与保温板厚度有关，厚度越厚保温性越好。一般来说，涂料烘干固化常用的烘烤温度在80 ~ 250 ℃之间，选用的烘道室体保温板绝热材料大多数为岩棉，其厚度在100 ~ 200 mm范围。当厚度在150 mm时，岩棉保温材料热导率为0．128 W/（m·K），则传热系数k=1/（0．15/0．128）=0．853W/（m2·K）。当厚度为200 mm，传热系数等于0．64 W/（m2·K）。同一个烘干室，在内外部条件不变情况下，室体壁厚每增加50 mm，能减少（0．853-0．64）/0．853=24．97％的散热热量流失。

　　板与板之间拼接要紧密、严实，贴合良好。采用市售保温板，两板插合要紧密，其承插空隙处要填塞填实保温岩棉。

3.5　保温材料

　　目前烘干室室体保温材料，大量使用岩棉、矿渣棉、玻璃棉、硅酸铝及其制品。它们都具有密度小、导热系数低、不燃、具有一定的弹性和柔软性、价格低廉、便于施工等特点。其保温材料技术性能见表2。

　　岩棉与矿渣棉全是矿物棉，它们在生产工艺、导热系数、纤维形态、耐碱性等方面存在不少共同点。但也还存在一些不容忽视的差别，如岩棉的耐水性、耐热性和耐腐蚀性均优于矿渣棉。而形成这些差别的主要原因是原料的成分不同。

　　玻璃棉是无机纤维类保温隔热材料。其产量仅低于岩棉和矿渣棉。此外，它的弹性与柔软性好，适合各种形状设备的保温。

　　硅酸铝纤维是目前国内外公认的新型优质保温材料，性能远优于其他传统的保温材料。具有理化性能稳定、热导率低、热稳定性好等优良性能。

　　一般地说，随烘干室设计温度的不同而选择不同的保温材料。烘干室的设计温度在300 ℃以下，保温材料选择岩棉、矿渣棉或玻璃棉；若在300 ℃以上，保温材料则选择硅酸铝纤维棉。

3.6　风幕设置

　　对于直通式烘干室，特别是长度较短的单行程烘干室，由于工件连续不断进出，故进出口门始终是敞开的。为防止烘干室内热空气的流出及冷空气的流入，减少热损耗，除在型式上把烘干室设计成桥式或半桥式外，常常在烘干室进出门洞处设置风幕系统，用风机喷吹出高速气流而形成一道隔离风门，以阻断外部冷空气与内部热空气的热量交换，从而减少热量的损耗。

　　风幕风嘴分布形式可根据门洞大小、烘烤温度高低、输送装置结构，布置在门洞上侧、下侧、左右两侧或一侧等。风嘴喷射方向与门洞端面呈30° ~ 45°夹角，喷射口气流速度一般为20 m/s。

3.7　拼接缝隙的保温

　　烘干室室体目前大部分是采用拼插形式制作成一个整体，小部分是在烘干要求较高场合下，采用各内面板之间缝隙满焊密封，形成一个整面的形式。因而，拼插形式在安装时尤其要注重各板之间的密封。顶板与顶板、顶板与侧板、侧板与底板、板与板之间形成拼缝，这些缝需要较好的方式来密封，以减少缝隙造成的热量损失，见图1所示。

　　在保温要求较高的情况下，可将保温层由多层交错制作安装，以减少热量的逸出，见图2所示。

3.8　风管布置

　　送风和回风管路一般设置在加热室与烘干室室体内部，一是可以利用内部空间，二是无热量散失。若室体内部空间不容许，必须布置在室体外部时，风管数量应尽量减少，且外露风管必须采取保温措施。

　　有火焰燃烧换热器的，为充分有效地利用高温尾气余热，可将尾气管分布在室体内部底层，将置换出的热量补充给烘干室，尾气温度接近烘干室内温度时再排出室体外。

4　结语

　　通过对烘干室的合理选型与结构上的优化设计，在相同的涂装烘干工艺条件下，可以大大减少热量的散失，降低能耗，提高能源的利用率，最大限度地降低设备投资成本和运行成本，减少对环境的污染，保障操作人员的作业环境。