工业涂装领域中烟气余热回收利用的工艺原理和利用方式

在工业涂装领域（如汽车、家电、金属制品等行业的喷涂和烘干环节），生产过程中会产生大量高温有机废气和热空气，尤其是在烘干炉、流平炉、前处理加热段等设备排放的烟气中蕴含大量余热资源。通过对这些烟气余热的回收利用，可以显著降低能源消耗，提高热效率，并减少碳排放。

下面从工艺原理与利用方式两个方面详细介绍：

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一、烟气余热回收的工艺原理

1. 烟气来源及特点

• 来源：

  • 烘干炉（如电泳烘干、喷粉烘干）

  • 高温流平炉

  • 前处理烘干段

• 特点：

  • 温度一般为120°C～250°C；

  • 含一定浓度的有机挥发物（VOCs）和少量粉尘；

  • 通常为连续排放，流量稳定。

2. 工艺原理

工业涂装烟气余热回收主要采用间接换热原理：
利用专用换热设备将高温废气热量传递给空气或水介质，而不与污染物直接接触。

主要技术路线：

• 热管换热器：通过热管高效导热实现两侧介质间热交换，适用于高温、低压差的涂装烟气。

• 翅片管换热器：增强换热面积，常用于加热空气。

• 热风回收系统：将回收的热空气用于新风预热，减少燃烧能耗。

• 间接水加热系统：烟气加热循环水，用于喷淋水、清洗槽水预热等。

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二、余热利用方式

1. 预热进风（热风回收）

• 应用环节：烘干炉的进风系统；

• 方式：通过换热器将回收的热量加热冷空气，作为燃烧机或热风机的预热风；

• 效果：可减少20%～40%的燃气消耗，缩短升温时间。

2. 预热工艺用水

• 应用环节：涂装前处理线中的脱脂液、清洗液、磷化液等；

• 方式：烟气余热加热循环水或储水罐，用于维持工艺槽液温度；

• 效果：提升前处理稳定性，节省蒸汽或电加热能耗。

3. 厂房供暖或热水供应

• 方式：将余热加热水，通过换热器与暖通系统或热水系统连接；

• 效果：冬季可节省独立供暖系统运行费用。

4. 吸附浓缩转轮预热

• 方式：部分系统中，需对VOCs浓缩转轮加热，利用烟气热源作为能量供应，减少电加热负荷；

• 效果：提高浓缩效率，降低处理系统能耗。

5. 余热发电（少见）

• 在大型、集中化的涂装车间中，温度较高的烟气可用于有机朗肯循环（ORC）低温发电，但成本高，通常用于超大型涂装系统。

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三、典型系统组成

1. 废气采集系统：风管、引风机；

2. 余热回收换热器：热管、翅片管或板式结构；

3. 中介热循环系统：循环水泵、风机等；

4. 热利用终端系统：进风预热器、水箱加热器、工艺加热槽等；

5. 智能控制系统：根据负荷自动调节换热效率和热量分配。