浅析移动涂装工棚的工艺设计
时间：2023-02-19 17:00:06 来源：千叶帆 本文已影响人
沈大伟
（上海振华重工（集团）股份有限公司长兴分公司，上海 201913）
大型重工钢结构制造企业中，外场喷涂在企业生产制造过程中均不同程度地存在，如果外场露天喷漆工序没有任何污染防治措施，产生的二甲苯、非甲烷总烃及喷漆粉尘颗粒物等污染物，在对整个大气环境造成污染的同时，也会对人体健康产生危害。露天喷涂施工对公司内部及四周场地的污染严重，对周边环境和群众生产生活环境造成严重危害，即违反了国家生态环境保护的法律法规，也造成了公司与周边生活的居民尖锐矛盾，对公司的经济效益和社会效益均产生比较大的负面效应。
对于大型钢结构制作企业，会有许多超大型异形钢构件，在外场拼装后，如果二次转运到专用的涂装房进行喷涂施工，部分构件受转运设备、起重设备，涂装房的限高等条件约束，转场到室内喷涂费用高，而随着环保要求的提高，拒绝室外喷涂的现实要求，是摆在企业面前的难题。而移动涂装工棚可以很好的解决此类问题，下文以某大型港口制造企业的移动涂装工棚的设计制造进行解析。
移动涂装工棚如果要满足在外场进行喷涂施工作业，首先要满足其移动性，必须带大车行走机构，便于移动转场。移动涂装工棚还需要配置VOCs处理装置的设计，根据公司制作的各种类型钢结构件特征，来设计移动工棚的大小以及移动涂装工棚两端活动门形式。
2.1 确定移动涂装工棚的尺寸大小
移动涂装工棚的大小，既要满足制作的构件能在工棚里面有喷涂施工的足够空间要求，又要考虑节约成本的要求，设计空间越大，设备的运行费用越高。设计前，需要通过对外场制作的大型异形钢构件外形尺寸进行统计归类、分析，例如，公司一处区域为外场结构件制作，不便于转运进涂装房的构件主要是卸船机的卸料系统大漏斗和皮带机架，该漏斗构件为锥形的异形构件，且预焊件多，上方要安装侧挡风壁，档料板，接料板。下方需要安装震动给料器。最大的有80多吨，高度有14m多，然后根据涂装施工时的登高设备在工棚内的活动要求，决定设计一个长20m×宽20m×高20m的涂装棚，基本满足该区域外场构件的90%涂装喷涂要求。
2.2 移动涂装工棚大车运行机构的设计
大车运行结构，是移动工棚的驱动运行结构，通常的大车的运行机构有轨道式运行车轮结构、轮胎式车轮结构和锻造包胶式运行车轮三种。
（1）轨道运行式车轮结构。轨道式运行机构，结构简单，但是需要在涂装工棚运行区域铺设钢轨，铺设轨道需改变原有的外场场地，且铺设轨道费用较高，铺设轨道后对场地上的构件制作时需使用的流动机械运行影响较大，如场地上的轨道对制作钢结构件时必须移动叉车设备、运输平板车和汽车吊的自由运行影响较大，这种形式只适合在小的局部区域运行的涂装工棚使用，对运行区域较大的涂装工棚不适合。
（2）轮胎式车轮结构。轮胎式车轮结构行驶时不会损伤路面，行驶速度较快，稳定性较好，具有机动性好，转移方便的特点，承载大，但是这种运行机构成本费用高，且整个大车行走机构的外形尺寸比较高，构件喷涂施工后，喷涂后产生的有害气体防泄漏成本高，不具有成本优势。
（3）锻造包胶式运行车轮结构。锻造车轮的轮体采用60钢锻造，轮缘踏面采用实心轮胎用高耐磨包胶层，包胶厚度25mm左右,车轮承载能力不小于30t，即可满足承载移动涂装棚的重量要求，且具有移动的灵活性，便捷性。对现有的外场场地无需进行二次改造施工，利用性好，在外场的水泥硬化地面就可以自由运动行走，喷涂施工结束，移动涂装工棚移位后，场地可以进行其他工序施工，场地的利用性高。因此本项目的大车行走选择锻造包胶式运行车轮结构（图1）。
图1 锻造包胶式车轮结构
2.3 确定移动涂装工棚的主体结构确定
（1）工棚主结构（图2）和顶棚均采用工字梁桁架式结构，顶面和外侧面用1.4mm厚的波型板覆盖密封，波形板可以减轻涂装工棚的自重，节约成本。
图2 移动涂装工棚主体结构
（2）移动工棚的两端起升卷帘门，采用卷扬机钢丝绳带动卷帘门的开闭形式，具有重量轻，开闭方便，维修便捷，帘布架利用导向轮部件导向，且带有自锁保护装置，防止卷扬机失效时卷帘门下坠。
（3）在顶棚开600×600的孔，安装喷涂废气处理装置风管，在移动涂装工棚喷涂时产生的有害物质如苯类、甲苯、二甲苯、甲醛等VOCs有害气体，通过抽风机输送到外侧配置的VOCs处置装置进行无害化处理。
2.4 VOCs处理装置
VOCs处理装置（图3）利用MIS型水雾诱导洗涤塔来处理漆雾，MIS型水雾诱导洗涤塔利用高速水雾产生的卷吸、碰撞、捕集作用将悬浮在空气流中微粒吸收出来，转移到水箱中，对微细颗粒捕集有很高的捕集效率，可以有效吸收空气中的微粒，如漆雾、烟雾、尘粒等气溶胶微粒，防止微粒扩散对空气的污染。在MIS型水雾诱导洗涤塔内漆雾粒被水滴包裹形成“水包油颗粒”，隔绝了漆雾颗粒与外界的结触，完全消除了漆雾的粘性阻塞现象，同时有效控制住了漆雾内的有机组分（VOCs）挥发。
图3 VOCs处理装置
MIS型洗涤塔可以保证长期稳定的运行效率，塔内无易损件，不会产生使用填料导致的堵塞、内部污染失效现象，可长期免维护高效运行。塔阻力低(＜500Pa)，风机功率小运行成本低。捕集在水中的油漆可以通过浮力作用聚集在水面，进行回收处置，密度重于水的沉淀物聚集在底部可定期回收处置。
VOCs 的处理使用具有高吸附性能的活性炭纤维进行吸附，采用SAC-R型回转式连续再线解吸附器。活性炭纤维（ACF）与颗粒活性炭（GAC）性能比较：
（1）纤维直径细，与被吸附物质的接触面积大，增加了吸附几率，且可均匀接触。
（2）外表面积大，吸脱速度快，约是GAC的10～100倍；
吸附容量大，约是GAC的1.5～10倍，且吸附效率高。
（3）孔径分布窄，绝大多数孔径在100A 以下，这是吸脱速度快的又一重要原因；
通过特殊的制造方法，也可制得孔径在1000A左右的ACF（用于特殊物质的吸附）。
（4）滤阻小，约是GAC的1/3。
（5）强度较高，不易粉化，不会造成二次污染；
纯度高，杂质少，可用于高档食品工业和医疗卫生工业。
（6）省能，经济，因吸脱速度快和设备体积小，因而配套工程规模小，经济效益高，同时使用寿命长，再生容易。
（7）操作安全，因吸附层薄和体密度小，蓄热少，不易发生事故，同时，吸脱速度快，操作简单，易实现自动化控制和操作。
综合比较采用淋洗塔、过滤器、活性炭吸附工艺，活性炭采用现场高温解吸再生工艺，使用焚烧工艺处理解吸出来的VOCs组份。
3.1 分组件制作
涂装棚制作时，移动棚结构在制作时，分为3个组件制作,顶棚组件、左侧棚和右侧棚，连接斜撑件暂不安装，待后续拼装时在安装到位。横梁和纵梁的制作注意控制好开档尺寸在±2mm公差范围之内，构件对角线误差控制在±5mm公差范围内。
3.2 涂装棚拼装
移动工棚安装关键点是左右两个侧壁与下横梁的吊装，侧壁重量轻，垂直度要求高，才可以保证与顶棚的拼接，控制好垂直度，与上下口的开档，才可以保证前后卷帘门的安装。侧壁安装时里外加防倾覆支撑，并用徕卡测量垂直度在10mm以内，然后将顶棚安装到位，最后安装其他电气附属件并调试。
移动涂装工棚适合应用在不便于转运的异形大型钢结构制作项目中，这种构件转运风险高，摆放、绑扎困难，这种钢构件如果直接在外场露天冲砂喷涂，对厂区周围环境影响大，不符合环保的法律法规要求，而通过涂装工棚的移动，使其达到构件在室内喷涂的效果，通过定制VOCs处理装置，移动涂装工棚喷涂时产生的有害物质如苯类、甲苯、二甲苯、甲醛等VOCs有害气体，通过抽风机输送到外侧连接的VOCs处置装置进行无害化处理，使其涂装排放的气体达到环评标准，港口卸船机设备的大漏斗结构、堆取料机的门座架、回转平台等转运风险高，摆放、绑扎困难的构件均无需二次转运到涂装房喷涂作业。在涂装结束后，直接将移动涂装棚移开即可，用门机吊装部件进入总装或发运状态，避免了高风险，且耗时费力的结构件转运。
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