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熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)的制備與應(yīng)用
2022年06月20日    閱讀量:     新聞來源:涂料在線 coatingol.com  |  投稿

摘要:超大直徑鋼管熔結(jié)環(huán)氧粉末噴工藝過程中,逸散到空氣中的環(huán)氧粉末顆粒更嚴(yán)重,造成環(huán)境污染以及涂層表面的二次污染。為此,針對(duì)逸散的環(huán)氧粉末污染問題,制備了中頻感應(yīng)加熱粉末回收系統(tǒng),由吸塵裝置、除塵回收裝置、電控系統(tǒng)等組成,采用過濾分離方式,粉末被截在濾塵室內(nèi),空氣則透過濾芯排至室外。試驗(yàn)和工程應(yīng)用表明,安裝熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)后,被逸散到到空氣中的環(huán)氧粉末大部分被熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)所回收(約占總粉末量的16.39%),粉末回收效果明顯涂料在線coatingol.com。該系統(tǒng)有效解決噴涂車間空間粉末逸散的問題,對(duì)控制粉末噴涂涂層厚度也有一定的輔助作用,避免了大量的浪費(fèi),節(jié)約了大直徑鋼管內(nèi)壁環(huán)氧粉末噴涂的成本,又能減少工作人員職業(yè)傷害,通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制并采用易裝、拆結(jié)構(gòu),提高了后期維護(hù)和檢修的便利性。


0 概述


近年來,熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂工藝應(yīng)用在1m左右石油管道上較多,鋼管加熱到指定溫度后,應(yīng)對(duì)粉末進(jìn)行靜電噴涂,但粉末噴涂過程中普遍忽視了逸散到空氣中的環(huán)氧粉末顆粒,若應(yīng)用在超大直徑鋼管上,粉末逸散現(xiàn)象會(huì)更嚴(yán)重,涂層質(zhì)量得不到控制,對(duì)環(huán)境和工作人員都會(huì)造成污染和傷害,同時(shí)無形之中增加了生產(chǎn)成本。為了解決粉末逸散不能得到充分利用,業(yè)界研發(fā)了多旋風(fēng)粉末回收系統(tǒng),將其飄浮在空氣中的粉末微塵或未被利用的粉末吸入到分離系統(tǒng)中使之分離,起到了粉末回再使用的作用。


依托于珠江三角洲水資源配置工程項(xiàng)目,在隧洞內(nèi)安裝大直徑壓力鋼管,要求鋼管做內(nèi)外防腐,內(nèi)防腐采用一種中頻感應(yīng)加熱熔融結(jié)合環(huán)氧粉末噴涂工藝,除解決粉末回收問題還需保證粉末的上粉率以及涂層厚度的控制,傳統(tǒng)的旋風(fēng)粉末回收,粉末吸收風(fēng)口太接近工件,由于抽風(fēng)的緣故,往往導(dǎo)致工件上粉率不高,粉末消耗過大,反之風(fēng)口開得過小,則不易使噴涂時(shí)內(nèi)逸散粉末及時(shí)抽出,為解決這些問題,開發(fā)了一套針對(duì)大直徑鋼管內(nèi)防腐的環(huán)氧粉末回收系統(tǒng),并在珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目得到了初步應(yīng)用,該系統(tǒng)能夠?qū)摴軆?nèi)逸散在空氣中的塑粉截留回收,提高了工作環(huán)境的潔凈度,保障工作人員的身心健康。與業(yè)界同類回收系統(tǒng)相比,具有精準(zhǔn)的風(fēng)速自動(dòng)調(diào)整功能,粉末的上粉率和涂層厚度控制更好;抽風(fēng)裝置設(shè)計(jì)更合理,具有裝置易于拆卸,后期維護(hù)檢修更方便等優(yōu)勢(shì)。


1 回收系統(tǒng)介紹

1.1 粉末回收原理介紹

以珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段項(xiàng)目為例,內(nèi)襯鋼管設(shè)計(jì)每節(jié)鋼管為12m,其中鋼管的厚度為22~26mm,鋼管的內(nèi)防腐要求為熔融結(jié)合環(huán)氧粉末噴涂,厚度不小400um。環(huán)氧粉末的密度范圍為1.3-1.5g/cm3,每根管的理論用量約為30~35kg。大直徑鋼管內(nèi)防腐粉末回收系統(tǒng),對(duì)場(chǎng)地及環(huán)境有著極其重大的經(jīng)濟(jì)意義以及環(huán)保意義。


中頻感應(yīng)加熱噴涂設(shè)備(見圖1)由中頻加熱系統(tǒng)、補(bǔ)溫系統(tǒng)、噴涂及回收系統(tǒng)、中控系統(tǒng)等組成,粉末回收系統(tǒng)作為中頻感應(yīng)加熱噴涂設(shè)備的輔助系統(tǒng),是不可缺少的重要組成部分。

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傳統(tǒng)環(huán)保設(shè)備中的除塵裝置,其基本原理一般分為慣性分離和過濾分離。而中頻感應(yīng)加熱粉末回收系統(tǒng)的目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)氣、固混合流體的二相分離。但是與除塵有所不同,一般除塵后的固相為廢棄物,而在環(huán)氧粉末回收后的固相為利用物。因此,設(shè)備的結(jié)構(gòu)不能完全照搬套用原有除塵裝置的工作模式,需重新設(shè)計(jì)收集裝置,以便適應(yīng)環(huán)氧粉末的回收流程。


中頻感應(yīng)加熱粉末回收系統(tǒng)由吸塵裝置、除塵回收裝置、電控系統(tǒng)等組成,回收系統(tǒng)采用過濾分離方式,粉末被截在濾塵室內(nèi),空氣則透過濾芯排至室外(見圖2)。

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1.2 吸塵裝置

吸塵裝置包括噴槍處防止粉末擴(kuò)散的集塵罩和中空方鋼懸臂。首先如圖3、圖4所示,集塵罩布設(shè)在粉末噴嘴處,集塵罩與管壁的組合對(duì)逸散的粉末形成相對(duì)封閉,在進(jìn)行環(huán)氧粉末噴涂時(shí),利用大功率空壓機(jī)將逸散在集塵罩內(nèi)的含塵氣體充分吹送到中空方鋼內(nèi)。其次,利用大直徑鋼管噴涂設(shè)備中空方鋼懸臂裝置,中空方鋼做為通道將集塵罩內(nèi)的含塵氣體源源不斷的送往除塵裝置。集塵罩對(duì)廢氣和粉塵的收集率不低于95%,結(jié)構(gòu)設(shè)成易拆結(jié)構(gòu),便于拆卸,增強(qiáng)了噴粉槍檢修的便利性。利用裝置整體支撐的中空方鋼懸臂,既可將大量的含塵氣體輸送到除塵裝置;又能避免另外鋪設(shè)專門的輸送管道,節(jié)省空間以及重量。

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1.3 除塵回收裝置

回收系統(tǒng)采用二級(jí)過濾方式,一級(jí)渦流離心除塵;二級(jí)濾芯除塵。從集塵罩回收的含塵空氣由中空方鋼作為通道輸送到除塵裝置。除塵裝置為渦流離心式除塵,除塵裝置結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示。

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除塵裝置風(fēng)量為4500m3(變頻器工作頻率為25Hz),排放標(biāo)準(zhǔn)為20mg/m3。回收風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為590r/min,以保證在噴粉作業(yè)中無逸粉狀態(tài),不逸散,不倒流。含塵氣體進(jìn)入除塵裝置后,利用氣流導(dǎo)流板產(chǎn)生渦流。由于在渦流中,靠近除塵裝置外壁的地方渦流轉(zhuǎn)速越大,利用灰燼和粉末顆粒的比重不同進(jìn)行篩分,比重較大灰燼顆粒停留在除塵裝置中央,并下沉至灰斗;粒度細(xì)、比重小的環(huán)氧粉末被渦流吹至除塵裝置內(nèi)部外圍,最終被吸往濾塵室。


進(jìn)入濾塵室(結(jié)構(gòu)原理見圖7和圖8)后,在氣流的吹拂作用下使粉塵沉積在濾芯的濾料表面上,凈化后的氣體由排風(fēng)管排出,當(dāng)過濾芯上積累了足夠多的粉末時(shí),用壓縮空氣反吹濾芯,濾芯表面粉末落入室底集料盒,即可作為環(huán)氧粉末回收再利用。為了保證過濾效果,濾芯還需定期更換,空氣濾芯工作壽命為1000h,更換時(shí)間約為3-5個(gè)月。

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濾筒除塵器的氣流分布很重要,必須考慮如何避免設(shè)備進(jìn)口處由于風(fēng)速較高造成對(duì)濾料的高磨損區(qū)域。氣流分布板用于濾筒式除塵器有獨(dú)特要求,氣流分布必須十分穩(wěn)定和均勻,有利于氣流的上升和粉塵的下降,氣流分布板開孔率為35%。根據(jù)計(jì)算,阻力系數(shù)<2,由此可見:氣流速度為0.8m/s的情況下,多孔氣流分布板可以滿足濾筒式除塵器的要求。


濾筒用濾料有兩類:一類是合成纖維濾料,一類是紙質(zhì)濾料。合成纖維非織造濾料。按加工工藝可分為連續(xù)纖維紡粘聚酯熱壓及短纖維紡粘聚酯熱壓兩類。濾料表面防水處理工況時(shí),防水處理后的濾料其浸潤(rùn)角應(yīng)大于90°,沾水等級(jí)不低于Ⅳ級(jí)。濾料防油處理工況時(shí),濾料做防油處理。聚酯非織造濾料可承受工作溫度不低于120℃。對(duì)高溫高濕等其他特殊工況,濾筒材質(zhì)結(jié)構(gòu)的選用應(yīng)滿足應(yīng)用要求。


空氣濾清部分使用CTA三級(jí)過濾器保證排出空氣干燥無油水。該裝置配套1臺(tái)30m3/H空壓機(jī),5m3儲(chǔ)氣罐穩(wěn)定氣壓在0.7~0.8MPa。為保證空氣干燥、無油水液滴污染,油水分離器濾芯工作600h需更換1次。


1.4 電控系統(tǒng)

傳統(tǒng)的熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂直接通過電柜等設(shè)備上的按鈕進(jìn)行作業(yè),不僅操作繁瑣,而且作業(yè)人員暴露在粉末噴涂環(huán)境中,深受噪音、粉塵的危害,針對(duì)傳統(tǒng)施工存在問題,在本裝置研制過程中,結(jié)合電子信息通訊技術(shù)、傳感器技術(shù),將設(shè)備的電控系統(tǒng)集成到中央控制系統(tǒng)中。該系統(tǒng)備有完善的檢測(cè)機(jī)構(gòu),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、噴吹泵壓力等關(guān)鍵參數(shù),亦可對(duì)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,增強(qiáng)了作業(yè)過程的可追溯性;并且在實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化調(diào)控,能夠按照預(yù)定參數(shù)進(jìn)行調(diào)整:

1)在噴粉部位有影像監(jiān)控,在出現(xiàn)噴槍故障時(shí)20min內(nèi)可以切換至備用噴槍,其中6把工作噴槍,6把備用噴槍,共12把。避免因?yàn)閲姌尮收隙鴮?dǎo)致粉末逸散泄露或者噴槍封堵等問題。

2)實(shí)時(shí)檢測(cè)靜電發(fā)生器工作電壓、供氣壓力、供粉壓力、回收系統(tǒng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,保證噴粉厚度一致;出現(xiàn)故障時(shí)即時(shí)顯示出錯(cuò)誤的類型標(biāo)號(hào),并且切換備用設(shè)備。

3)系統(tǒng)提供定時(shí)(班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表等)報(bào)表打印,報(bào)警打印,歷史數(shù)據(jù)記錄報(bào)表打印等功能。


2 應(yīng)用效果


圖9為使用熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)前后對(duì)比,圖9鋼管內(nèi)壁噴涂時(shí)無任務(wù)回收措施,粉末在噴涂完成后散落在整個(gè)車間地面,對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重;圖10中可以看出噴涂時(shí)無明顯粉末逸散現(xiàn)象。

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通過對(duì)比回收前后的環(huán)氧粉末消耗情況(見圖11)可以看出:在安裝熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)前,被逸散到空氣中的環(huán)氧粉末(約占總粉末量的16.4%)較多;在安裝熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)后,被逸散到到空氣中的環(huán)氧粉末大部分被熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)所回收(約占總粉末量的16.39%)。從前期試驗(yàn)可見:粉末回收效果是比較成功。

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目前研制成果主要應(yīng)用于珠江三角洲水資源配置工程試驗(yàn)段、A2、A3標(biāo)段中,內(nèi)襯鋼管壁厚為22~26mm,直徑為4800mm,鋼管長(zhǎng)度常見的為9m或12m,試驗(yàn)段厚度要求在400um以上,A2、A3標(biāo)段在450um以上,噴粉噴涂厚度一般控制在450~550um,太厚浪費(fèi)粉末對(duì)涂層抗彎曲性也會(huì)造成影響。經(jīng)過試驗(yàn)段90節(jié)鋼管的試驗(yàn),效果記錄如下。


試驗(yàn)段噴涂完12m的1條鋼管內(nèi)壁,厚度控制在450~500um,粉末用量計(jì)算:

單根噴涂面積:D=2πR×12=4.8×3.14×12=180.864 m2  (1)

單根粉末用量:n=面積D×厚度h×密度ρ=180.864×0.00045×1400=113.95kg (2)

試驗(yàn)段粉末用量:N=n×90=113.95×90=10255.5kg (3)

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查找試驗(yàn)段90節(jié)鋼管的粉末噴涂用量記錄以及回收粉末記錄(見表2)可見:每條鋼管使用6.1箱環(huán)氧粉末(以25kg/箱計(jì)算),通過該裝置即可回收1箱環(huán)氧粉末,經(jīng)計(jì)算分析可知目前粉末回收率約為16.39%。


試驗(yàn)段粉末回收量=N×16.39%=10255.5×16.39%=1680.88kg(4)

試驗(yàn)段回收粉末節(jié)省費(fèi)用:1680.88×44.8=7.53萬元(5)

經(jīng)過以上的推算和分析,若以目前珠江三角洲水資源配置工程A2/A3標(biāo)段預(yù)計(jì)生產(chǎn)2019節(jié)鋼管。根據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì),粉末回收系統(tǒng)的回收率在16.39%左右。熔結(jié)環(huán)氧粉末按密度1400kg/m3計(jì)算。

A2/A3標(biāo)段粉末消耗量:180.864×0.00045×1400×2019=262.92t (6)

A2/A3標(biāo)段粉末回收量:262.92×16.39% =43.092t (7)

A2/A3標(biāo)段回收粉末節(jié)省費(fèi)用:43.092×1000×44.8=193.05萬元(8)


預(yù)計(jì)可以在珠江三角洲水資源配置工程A2/A3標(biāo)段回收材料約44t,節(jié)省費(fèi)用193.05萬元,粉末回收效果顯著,具有良好經(jīng)濟(jì)效益。


3 結(jié)語


1)本文研發(fā)熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng),由吸塵裝置、除塵回收裝置、電控系統(tǒng)等組成,采用過濾分離方式,粉末被截在濾塵室內(nèi),空氣則透過濾芯排至室外,可由電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。


2)安裝熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)后,被逸散到到空氣中的環(huán)氧粉末大部分被熔結(jié)環(huán)氧粉末噴涂設(shè)備回收系統(tǒng)所回收(約占總粉末量的16.39%),粉末回收效果明顯。


該系統(tǒng)有效解決噴涂車間空間粉末逸散的問題,對(duì)控制粉末噴涂涂層厚度也有一定的輔助作用,通過回收系統(tǒng)回收風(fēng)量、風(fēng)速大小的控制,可輔助控制鋼管內(nèi)表面的落粉量,從而更加精確涂層的厚度均勻度及厚度要求。避免了大量的浪費(fèi),節(jié)約了大直徑鋼管內(nèi)壁環(huán)氧粉末噴涂的成本,可避免工作人員職業(yè)傷害,通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制并采用易裝、拆結(jié)構(gòu),提高了后期維護(hù)和檢修的便利性。


標(biāo)簽:工業(yè)涂料輔料與設(shè)備涂裝應(yīng)用技術(shù)中心粉末涂料涂料設(shè)備
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