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。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。
　　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，而易燃易爆物的運輸管理風(fēng)險較大，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，成本更為實惠。比較而言，電加熱方式運行成本低于油、氣加熱方式，屬于環(huán)保低碳工作運行，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，所以在正常操作中要注意這個問題。
　　（1）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，這是因為助燃物質(zhì)不足，燃燒的火焰因為助燃物的限制而傳播受限；當(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，大都都是因為對設(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。因為涂料中含有有機溶劑，有機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，因為只要有機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)補充新鮮的空氣，排除溶有溶劑的空氣，以稀釋有機溶劑，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)到閃點濃度，此時如遇上加熱元件電極與導(dǎo)線接觸不實而產(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。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)驗及深入思考與研究，筆者成功設(shè)計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。一旦管道中檢測點的氣體濃度超過爆炸閃點，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產(chǎn)生放電現(xiàn)象，也不會引發(fā)爆炸，從而確保運行安全。
　　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。
　?。?）應(yīng)用實例
　　筆者基于此課題，設(shè)計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，原則上宜按獨立廠房設(shè)置，同時需按GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(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)的進步?jīng)]有終點，希望本文對固化爐的安全高效控制，提供一些借鑒。