0 引言
近年来，随着我国国民经济产业结构的调整和物流发展的日益成熟，集装箱运输进入了一个崭新的发展阶段和持续高速增长的时期，显示出强大的生命力。环境保护、节能减排已被确定为国家工作的重点和我国发展国民经济的国策，是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措之一。本文以某集装箱制造有限公司集装箱涂装生产线为例，剖析其涂装工艺布局以及设备结构，期望为集装箱涂装生产线在提高涂层质量、节能减排、降低工人劳动强度等方面提供一定的技术支持。该涂装生产线布置在总装车间内，占地面积约2 528 m2，设计年产量125 000 TEU（标准集装箱），20’箱节拍为5 min/TEU。

1 涂装工艺
1.1 工艺设计理念
改进工艺、顺畅物流、负荷均衡、合理组织、保证节拍、节能减排、降低劳动强度，并将汽车涂装部分先进工艺应用到集装箱涂装中，优化集装箱工艺。
1.2 主要工艺
涂装生产线主要由15 个工位组成，工艺流程见表1。

1.3 工艺优化
1.3.1 改善涂装的工作环境
以往集装箱涂装工艺落后，设备简陋，排放不达标，劳动强度大，工作环境差。针对集装箱的特点对涂装工艺以及非标设备进行改进：对3 个需要大量喷涂的工位配置了自动喷涂机（三工位每班减少工人12人），自动喷涂后进行手工小面积补漆；喷砂也由手工操作改为自动喷砂（二工位每班减少工人8 人），然后手工小面积补喷砂，既降低了劳动强度，改善了工作环境，又确保了集装箱的涂装质量。
1.3.2 改善物流
该涂装生产线的占地面积小，涂装设备和辅助设备多，所有设备均串联（联体）。集装箱在涂装过程中不暴露在车间内，无溶剂挥发等因素造成的车间环境污染，避免集装箱再次污染。但串联设备的气流容易互相干扰，这就要求各设备的气流组织合理，如喷漆室为微负压，增加了非标设计及调试难度。底漆、中涂漆的喷漆采用先进的湿碰湿工艺，从而减少了1 道烘干工艺，降低了设备投资。对非标设备进行优化，充分利用辅助房屋顶布置大量辅助设备（如有37 个离心风机布置在辅助房屋顶上），一部分辅助设备布置在非标设备顶上（如5 套加热机组布置在烘干室上）。
通过以上优化使整个涂装生产线的物流畅通，工艺平面布置简洁合理。
1.3.3 满足消防规范
按照消防设计规范的要求，总装车间内的涂装生产线区域需用消防墙隔离，该涂装线归类为甲类生产厂房，并需配置相应的消防设施。总成车间涂装生产线区域长度约400 m，宽度约8 m，常规设计消防墙两侧均需设置安全、物流通道，给生产管理带来极大不便，并且增加了工厂建筑的投资。通过研究消防规范、查询相关资料，并与当地消防局共同研究探讨，优化非标设备设计，采用封闭式的喷漆室结构并保持负压，设置可燃气体浓度报警装置，涂装区域占所在防火区域面积＜ 20％。通过以上优化，涂装生产线等级降为丁、戊类，在确保满足消防规范条件下，同时解决了设备布局、物流通道、安全通道、生产管理等一系列问题，减少了3 条400 m 消防隔离墙的投资和占地面积1 200 m2。
1.3.4 增加强冷工位
常规集装箱涂料烘干（100℃）后自然冷却，冷却时间长，到下一操作工位时集装箱表面温度高，不利工人操作，集装箱滞留时间长，影响生产节拍，冷却散发的热量积聚在车间内，污染工作环境，尤其是夏季涂装车间特别闷热。集装箱涂料烘干后，需要快速冷却，下道工序才能够快速进行，相应缩短集装箱滞留时间。该涂装工艺增加了强冷工位，经过干燥后强制冷却的涂层，具有更好的硬度和强度，提高涂膜的柔韧性。经多家生产厂使用，效果良好。

2 涂装设备
2.1 喷漆室选型
该涂装生产线共有8 个喷漆室，喷漆室选型成功与否关系重大。在喷漆室设计前，首先对各类大型喷漆室进行分析对比。常见大型喷漆室的类型有：干式喷漆室、倒置水幕式喷漆室、文氏喷漆室、水旋式喷漆室等。
干式喷漆室一般用于有特殊要求的场合。倒置水幕式喷漆室是将水幕板水平横向倾斜放置，由于水幕板的结构问题，且与地坪间的风口调节困难，漆雾的捕捉性能差。因此，一般倒置水幕式喷漆室在水汽分离室前需加装喷淋装置，进一步捕捉漆雾。由于喷淋装置易堵塞，大型喷漆室的水幕板制造难度较大，漆雾捕捉效率差等原因，目前已基本淘汰，只用于简易、投资少的场合。文氏喷漆室是以文丘里管将水雾化来处理漆雾，其原理是在抽风的作用下将空气和漆雾在文丘里管内扩散，使水在间隙里雾化成水滴，将漆雾吸附。因此，文丘里管之间的间隙越小，雾化水的效果越好，捕捉漆雾的效率越高。但间隙太小往往引起啸叫声，并且大型喷漆室文丘里管的刚性较差，支撑较困难，在长度方向淌水板及间隙调整很困难，地坑较深，用水量较大。
综合以上喷漆室的情况，该涂装生产线采用水旋式喷漆室，其主要特点在于捕捉漆雾效率高，而其用水量却比一般文氏喷漆室低，再加上除渣容易，操作方便，因其良好的性能及经济性，在大型喷漆室中得到广泛应用。
2.2 优化气流分配室结构
所有喷漆室均按国标GB 14444—93《涂装作业安全规程 喷漆室安全技术规定》设计。按国标计算每个喷漆室送排风风量均为120 000 m3/h，喷漆室排放属于大风量、低浓度。含漆空气经漆雾捕捉系统充分捕捉洗净后达标对外高空排放。在符合国家相应规范的条件下，根据集装箱工艺的特殊要求，该喷漆室的送风系统进行了优化设计。由于集装箱涂料的喷涂量大及过喷量大，操作室顶部不宜铺设无纺布。为了使操作室内送风尽可能均匀，喷漆室设置了特殊的气流分配室。喷漆室的气流分配室是送风系统进入喷漆室的第1 道门户，喷漆室内的气流是否能达到层流下压，气流分配室起了重要作用。该气流分配室的下方设置双层多孔调节板，用此结构形成层流气流对漆雾起抑制作用。由于孔之间距离小，孔间风速误差减至低程度，另外小孔风向始终保持垂直向下，气流透过小孔，不发生其间气流的强烈影响，使各气流束间无涡流存在，因而层流基础牢固。上、下2 层多孔板轴线方向重合，借助位移，调节进风孔的大小以及风向。多孔板的孔距在操作区较密集，其余区域较稀疏，优化后既有利于改善操作环境，又有效降低了总送风风量（降低投资和使用成本）。通过此结构改良，减少了送风的阻力，降低送风的压头，即降低风机配置电机的功率（8 套喷漆室降低耗电180 kW），减少了能源的消耗和废气排放量。
2.3 优化集渣结构形式
由于集装箱生产节拍快，喷涂时涂料的过喷量大。该喷漆室采用了“水旋式+ 集中集水坑”的结构。此结构延长了含漆雾水在集水坑内的滞留时间，使之有充分的时间与水中的漆雾凝聚剂反应，使水中的漆雾尽可能相互凝聚，便于漆渣的形成及处理，延长了喷漆室内循环水的使用周期（以往喷漆室2 天必需更换循环水，优化后7 天更换1 次，充分利用周末休息时间），提高了生产效率，降低了劳动强度（每周减少16 人次清理漆渣），且集水坑集中布置在车间外通道下，改善了工作环境。
2.4 优化操作、维修环境
按照集装箱的特殊要求，集装箱前后两端端面都需手工喷漆。为方便操作，在喷涂集装箱前后端工位处安装可上下升降的操作平台。在喷漆室室体内两侧各设一折叠式检修平台（维修自动喷漆机），为了安全，检修平台设置安全栏杆。在室体内两侧各设自动门式喷漆机的轨道。喷漆室长度方向的一侧设2 扇人员进出门，门上装有自动关闭器。喷漆室的进出两端均有门洞，在出口端门洞上安装上下移动门，喷涂时关闭移动门，减少漆雾对环境的污染。移动门上安装射灯，使灯光能射入集装箱内，方便操作。
2.5 烘干室
烘干室按国标GB 14443—1993《涂装作业安全规程 涂层烘干室安全技术规定》设计。中涂漆烘干室、面漆烘干室的废气经处理后达标排放。烘干室采用热风循环系统的加热方式，能源为蒸汽，空气经热交换器间接热交换后加热工件。热风循环机组布置在烘干室室体的上部平台上，以减少占地面积。热风循环方式为上送风下吸风，充分利用烘房内腔空间，保证工件区炉温的温差达到要求。室体采用骨架和保温壁板所构成的拼装式结构。拼装式结构采用钢板沿烘房长度折成槽轨形式，将预先制作好的保温壁板进行现场拼插、安装。其优点是整体性好、结构简单、运输及安装均很方便，也有利于设备将来的改造扩建。烘干室进出口采用气动启闭门，以利于烘干室的保温，同时也减少热量的消耗及热空气污染环境，相比同类烘干室节能20%。

3 结语
近年来，随着中国经贸的崛起以及中国航运市场的蓬勃发展，集装箱行业进入了大变革、大发展的时代。涂装设备在集装箱中的应用应朝着高效、高质、低耗、节能、减少或消除环境污染、提高车间有效利用率、改善操作条件等方向发展。针对集装箱产品的特性，制定先进合理的涂装工艺流程，设定正确的工艺参数，合理巧妙地规划涂装车间布局，选择合适的设备，节省能源消耗，减少污染排放，降低建设以及运行成本。