涂料固化新技术—燃气催化红外加热

涂料的固化是伴随涂装技术诞生的传统工序，其对能源、能耗、环保、安全等各方面的影响演变诞生了多种新的技术，如早期的油加热、后来的电加热、燃气时代的天然气加热，等等。最近几年，集合红外、催化、燃气技术优点的燃气催化红外加热技术开始在粉末和其他喷涂烘干领域得到应用发展。

预混燃烧红外加热技术

预混燃烧红外加热技术也称红外辐射燃烧技术，采用完全一次预混空气燃烧方式，由引射风机通过空气的压力自然引射燃气（空气过剩系数为1.03-1.06）进入燃烧器腔体内，并经完全充分的混合，在具有多孔金属纤维辐射板的表面进行燃烧，燃烧火焰短甚至不可见，因此又称为“无焰燃烧”。

Gas（燃气）+O₂（氧气）=CO₂（二氧化碳）+H₂O（水蒸气）+IR heat（红外热能）

预混燃烧红外加热技术预先将燃气与空气完全混合后，在多孔的金属纤维燃烧板上燃烧，能有效的抑制CO及 NOX的排放。NOX的排放低于40mg/m³（3%含氧量下）。

红外加热技术的优点：

* 红外辐射加热时不需要任何媒介，热损失小；

* 红外辐射加热的辐射能量与辐射温度的4次方成正比，能提供比对流加热高几十倍的热流密度，提高了生产率，适用于流水线大规模快速干燥；

* 红外辐射加热的红外线光子能量低，在加热过程中生物组织热分解小，物料化学性质不易改变，加热后的产品质量高;

* 红外辐射加热的热惯性小，停机后能迅速冷却，可以有效避免因意外停电导致的火灾事故。

粉末静电涂装中的燃气催化加热技术

涂料的变化也导致加热方式不断变革，如随着国家对环保的要求越来越高，近几年粉末静电喷涂受广大涂装行业客户追捧。

以液化气罐体粉末喷涂的技术与应用为例，在现有的罐体涂装生产线主要采用天然气热风循环固化技术，该技术一般采用间接加热，能耗高，热量从工件的表面缓慢传递到涂层内部，热效率比较低，一般在30%~40%。热风固化是有表向里的传导加热，在固化过程中所产生的气体易留在涂层中形成气泡，同时由于热风循环空气流动，固化过程中容易造成灰尘形成二次污染，从而影响涂层质量。

由于液化气罐体形状规则，罐体的材质薄厚一致，可采用燃气催化加热技术对罐体喷粉进行全固化：将喷完粉末的罐体送入到燃气催化红外炉中，同时对罐体进行自动旋转，以保证罐体表面温度均匀，加热时间8分钟，温度200℃，罐体涂层达到客户所需的固化效果。

燃气催化红外的几点优势：

1、节能：燃气催化红外固化以辐射的形式直接作用于涂层，减少热量在传递过程中的损失，效率可达60%~80%；

2、固化效果好：红外加热过程中不需要循环风，减少空气中粉尘对涂层表面的影响；

3、占地面积小：红外加热固化时间短，所需的烘箱长度小，节约占地面积；

4、环保：燃气催化红外加热为无焰加热技术，无NOX及CO产生。

燃气催化红外加热技术是一种无明火的加热技术，基于可燃气体（天然气、液化气）在催化氧化反应的基础上工作，并通过红外波释放热量。

燃气（天然气或液化石油气）与空气中的氧气接触，通过适当预热的铂催化剂（＞200°C）， 产生燃气氧化反应，同时产生热能，热能通过红外线放热。

Gas（燃气）+O₂（氧气）+Platinum Catalyst（铂催化剂）=CO₂（二氧化碳） +H₂O（水蒸气）+IR heat（红外热能）

燃气在加热器内流动，并与周围空气中的氧气通过催化反应在完全没有火焰的情况下实现天然气完全氧化，因为催化反应发生的温度低于天然气的燃点。因此，燃气催化红外加热技术可以安全的应用于潜在的爆炸性环境中。

燃气催化红外加热技术在排放上优势明显，主要产生CO₂和H₂O，不排放CO、NOX和未燃烧的碳氢化合物（UHC）。因此，燃气催化红外加热技术在排放上大大降低了对环境污染。同时燃气催化红外加热技术相对于燃气加热、燃油加热、电加热所产生的CO₂排放较低。

100KW所产生的CO2含量（注：数据分析来源北欧实验室）

燃气催化红外加热技术通过红外线（IR）发射热能。红外加热是电磁波（红外线）能量传输的一种形式。电磁波以直线传播，不被空气吸收，因此红外线不加热空气，只有当红外线被暴露在空气中的工件吸收时，红外线才会转化为热量。这一加热原理可以在短时间内获得显着的节能和高质量的加热处理。

燃气催化红外的热源温度决定了光源的波长:如果温度升高，波长就会缩短。

燃气催化红外加热技术主要通过调节催化板表面温度来实现不同的波长。因此，燃气催化红外加热适用于不同基材的加热应用，一般适用于2-10μm之间的中长波。

燃气催化红外辐射加热面板发出的2-10μm的红外波被大部分有机产品吸收。例如，在粉末涂料，油性或水性涂料，水分，橡胶，胶水等，红外能量在聚合阶段被完全吸收，而且在传统溶剂性涂料、水性涂料的处理中，红外辐射波长能够使水和溶剂快速蒸发，不会在处理后的基体中产生热应力，从而实现高质量的均匀加热。

快速固化粉末与燃气触媒红外炉搭配，相比常规粉末涂料搭配传统热风烘道设备，以50mm厚钢板喷粉为例，采用传统热风固化方式固化时间一般在50min以上。而快速固化粉末与燃气触媒红外炉搭配使用，其进出炉时间仅需11min左右，冷却速度更快，能耗下降50％左右，各方面效益都十分可观。

综上所述，快速固化粉末在红外涂装设备中应用以粉末快速固化，配合红外升温快、节能、高效的特点为涂装企业大大降低了生产成本，提高了生产效率。同时也扩大了粉末涂装的喷涂范围和应用领域，传统的粉末喷涂烘烤工艺因为时间长、能耗高，固化困难，不利于对一些重型工程机械、厚重设备工件漆改粉。使用快速固化粉末涂料搭配红外涂装设备，为目前方兴未艾的重型设备工件漆改粉发展方向提供了有效解决办法，汽车补漆也能大大提升效率，目前国内外多个厂家在积极研究、引进、国产和应用此项技术。