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電加熱油漆固化爐中的可燃?xì)怏w超濃度時的自動控制

2020/12/11

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  電加熱油漆固化爐中的可燃?xì)怏w超濃度時的自動控制
  承德環(huán)宇輸送機(jī)械制造有限公司趙輝
  在生產(chǎn)過程中,固化爐產(chǎn)生的一些諸如爆炸、爆燃等安全問題可能會影響生產(chǎn),甚至可能會影響到人身安全,本文設(shè)計(jì)了一種全新的自動控制方案,以保證電加熱油漆固化爐內(nèi)置遠(yuǎn)紅外電加熱方式的運(yùn)行既節(jié)約能源,又安全可靠。
  關(guān)鍵詞:電加熱油漆固化爐;可燃?xì)怏w;自動控制
  固化是指物質(zhì)從低分子轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿拥倪^程。電加熱油漆固化一般是指需要用紫外線固化的涂料(油漆)、膠粘劑(膠水)或其它灌封密封劑的固化條件或要求,其區(qū)別于加溫固化、膠聯(lián)劑(固化劑)固化、自然固化等。這是是通過一種單體/低聚物的混合物的快速聚合而獲得一種也可交聯(lián)的涂膜的一種技術(shù)。
  一、前言
  當(dāng)前先進(jìn)的油漆涂裝生產(chǎn)線,大多采用固化爐內(nèi)置遠(yuǎn)紅外電加熱方式,由于沒有外加熱系統(tǒng)熱風(fēng)循環(huán),故沒有外熱風(fēng)加熱工件時帶來的粉塵,工作表現(xiàn)漆膜光亮。此外,遠(yuǎn)紅外加熱的加熱速度較快、產(chǎn)品的品質(zhì)較高、同時設(shè)備的占地面積也較小、在低的成本條件下保持較高的加熱效率,這些都是遠(yuǎn)紅外加熱較于傳統(tǒng)的加熱方式,如蒸汽、電阻等加熱方式的優(yōu)點(diǎn)。此外,這種加熱方式還有控制溫度精確,穩(wěn)定性好,屬于烤漆等優(yōu)點(diǎn)。
  目前若采用燃油燃?xì)獾确绞郊訜?,存在成本日漸升高和不易控制的特點(diǎn),而易燃易爆物的運(yùn)輸管理風(fēng)險(xiǎn)較大,程序繁瑣。當(dāng)前我國電價較低,比較穩(wěn)定,利用低谷時間用電,成本更為實(shí)惠。比較而言,電加熱方式運(yùn)行成本低于油、氣加熱方式,屬于環(huán)保低碳工作運(yùn)行,符合國際潮流。
  二、電加熱油漆固化爐的安全隱患
  固化爐的安全問題與溫度等密切相關(guān),主要是可燃物的爆炸等情況尤其危險(xiǎn),所以在正常操作中要注意這個問題。
 ?。?)可燃物的爆炸與爆炸濃度極限
  可燃物質(zhì)(包括可燃?xì)怏w、粉塵等)與助燃物質(zhì)混合后的濃度達(dá)到一定范圍內(nèi)時,并且混合均勻,一旦遇到火源,就有可能發(fā)生爆炸,這個濃度即為所說的爆炸極限,或稱之為爆炸濃度極限??扇嘉锏谋O限也分為爆炸上限和下限,即可燃物與助燃物混合后可能發(fā)生爆炸的最高濃度和最低濃度,二者也被稱爆炸上限濃度和爆炸下限濃度。當(dāng)可燃物與助燃物的混合濃度高于爆炸上限時,不會發(fā)生爆炸,這是因?yàn)橹嘉镔|(zhì)不足,燃燒的火焰因?yàn)橹嘉锏南拗贫鴤鞑ナ芟蓿划?dāng)其混合濃度低于爆炸下限濃度時,由于可燃物質(zhì)的濃度不足以引起爆炸或者是燃燒,大量的助燃物質(zhì)同時也起到了一定的冷卻作用,也阻止了火焰的傳播。只有當(dāng)可燃物的濃度與反應(yīng)時的當(dāng)量濃度相當(dāng)時,才可能發(fā)生爆炸。
 ?。?)固化爐的安全隱患
  固化爐上發(fā)生的安全事故諸如爆炸、爆燃等,大都都是因?yàn)閷υO(shè)備的缺乏了解,對油漆安全生產(chǎn)工藝的不認(rèn)識不了解,這也是涂裝生產(chǎn)線上可能會產(chǎn)生嚴(yán)重影響到生產(chǎn),危及人身安全的事故。因?yàn)橥苛现泻杏袡C(jī)溶劑,有機(jī)溶劑可能會在固化爐中釋放,而留在了高溫的爐中,導(dǎo)致了固化爐可能存在爆炸的安全隱患,因?yàn)橹灰袡C(jī)溶劑的釋放濃度在高溫爐中達(dá)到了極限濃度,隨時就又可能產(chǎn)生爆炸。所以常采用的避免的方法是往爐內(nèi)補(bǔ)充新鮮的空氣,排除溶有溶劑的空氣,以稀釋有機(jī)溶劑,保持爐內(nèi)的濃度在爆炸極限以下。
  三、固化爐中可燃?xì)怏w超濃度時的自動控制
 ?。?)問題描述
  雖然采用固化爐內(nèi)置遠(yuǎn)紅外電加熱方式相比于其它加熱方式具有多種優(yōu)勢,但并不完美。不足之處是加熱固化時爐內(nèi)溫度升高,汽體揮發(fā)加劇,造成可燃性氣體苯、二甲苯濃度升高,易達(dá)到閃點(diǎn)濃度,此時如遇上加熱元件電極與導(dǎo)線接觸不實(shí)而產(chǎn)生電火,就會發(fā)生爆炸,造成安全事故。國內(nèi)此類事件時有發(fā)生,給人身安全及財(cái)產(chǎn)帶來損失。加大管道的氣體排放量是解決這一問題的通行做法,但這種做法難以控制,又造成熱能的大量浪費(fèi)。因而,有必要研制出一套自動控制系統(tǒng),解決上述矛盾。
 ?。?)解決方案
  得益于多年的工作經(jīng)驗(yàn)及深入思考與研究,筆者成功設(shè)計(jì)出了電加熱油漆固化爐中的可燃?xì)怏w超濃度時的自動控制系統(tǒng)。
  整套系統(tǒng)的工作原理為:首先利用可燃?xì)怏w檢測儀檢測氣體濃度,國產(chǎn)的可燃?xì)怏w探頭工作溫度均不高于70℃,而油漆固化爐內(nèi)溫度集中在130-180℃范圍內(nèi),特殊涂料甚至高達(dá)280℃。所以探頭不能直接進(jìn)行爐內(nèi)探測。解決辦法將高溫氣體管道引出,引出后系統(tǒng)容器中氣體濃度基本不變。將引出的氣體冷卻至70℃以下時,進(jìn)行檢測。第二步,在系統(tǒng)中設(shè)置微型中間繼電器??紤]到節(jié)能效果,微型中間繼電器平時不啟動。一旦管道中檢測點(diǎn)的氣體濃度超過爆炸閃點(diǎn),控制系統(tǒng)中微型中間繼電器閉合,帶動執(zhí)行繼電器閉合,此時排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)啟動,加大排風(fēng)量,可降低爐內(nèi)氣體濃度。此時爐內(nèi)即便因線路接觸不實(shí)產(chǎn)生放電現(xiàn)象,也不會引發(fā)爆炸,從而確保運(yùn)行安全。
  為使集氣冷卻,管道下部輸入端應(yīng)略高于爐內(nèi)加熱件接觸電極的最高端5-10公分。由于可燃?xì)怏w受熱后的浮力的作用,上部濃度略高于下部,這就使得加熱元件最高點(diǎn)的濃度不大于輸入端的濃度,集氣管上部與系統(tǒng)排風(fēng)管道相連接,以保證車間環(huán)境中不受影響。為了加快冷卻速度,可在冷卻管外安裝散熱片。
  (3)應(yīng)用實(shí)例
  筆者基于此課題,設(shè)計(jì)研制出了一套自動控制裝置,應(yīng)用于中石化湖北某制桶廠,投入運(yùn)行兩年以來,應(yīng)用良好,達(dá)到了即節(jié)約能源,又安全可靠的研制目的。其中尤其注意了涂裝作業(yè)場所應(yīng)布置在廠區(qū)常年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè),與廠前區(qū)、人流密集處、潔凈度要求高的廠房之間留出足夠的安全距離,原則上宜按獨(dú)立廠房設(shè)置,同時需按GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定設(shè)消防通道,保證2個以上暢通的出入口。超大廠房內(nèi)的涂裝操作工位與出入口安全門的緊急撤離距離一般不超過25m。當(dāng)涂裝作業(yè)采用封閉噴漆工藝并使封閉噴漆空間內(nèi)保持負(fù)壓,同時設(shè)置可燃?xì)怏w濃度報(bào)警系統(tǒng)或自動抑爆系統(tǒng)(包括合格泄爆裝置),且噴漆工段防火分區(qū)占涂裝車間面積不到20%時,廠房可按生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類中的丁、戊類生產(chǎn)廠房確定防火要求。噴涂設(shè)備和其他移動電氣設(shè)備應(yīng)配防塵罩,其電源電纜要采用支架撐托;松弛敷設(shè),防止絕緣保護(hù)層的磨損和接插端口松脫。粉末涂裝作業(yè)區(qū)所使用的照明設(shè)備及開關(guān)必須滿足防爆防塵要求。必須定期測試,檢查動力源與供粉系統(tǒng)及通風(fēng)機(jī)之間的電氣連鎖系統(tǒng)。位于涂裝作業(yè)區(qū)的設(shè)備導(dǎo)體,包括傳輸鏈、噴粉艙、風(fēng)管、回收裝置等,必須牢固接地,以防靜電噴槍附近的對地電絕緣導(dǎo)體上積累能產(chǎn)生電弧放電的電荷。
  綜合所述,保證固化爐的安全是保證涂裝線安全的重中之重。本文所提出的電加熱油漆固化爐中的可燃?xì)怏w超濃度時的自動控制方案,能夠達(dá)到安全節(jié)能的目的。但技術(shù)的進(jìn)步?jīng)]有終點(diǎn),希望本文對固化爐的安全高效控制,提供一些借鑒。

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