電烘爐在燃爆環(huán)境的安全性能提升改造

張逍 胡燕強

摘 要：電加熱干燥爐具有干燥速率快、產(chǎn)量高及加熱均勻等特點，已被廣泛應(yīng)用于機械、電氣、食品、服裝等各行業(yè)并充當(dāng)著不可或缺的重要角色。烘爐工作溫度較高，當(dāng)干燥產(chǎn)品中含有易燃有機成分時，干燥過程中可燃?xì)怏w積累，其濃度達到爆炸濃度下限時，極易產(chǎn)生爆炸危險[1]。為了防止熱風(fēng)循壞改造事故發(fā)生，GB 14443-2007等標(biāo)準(zhǔn)要求烘干室工作時應(yīng)不斷排除廢氣并補充新鮮空氣，以滿足室內(nèi)可燃?xì)怏w不發(fā)生積聚的要求[2]。在烘爐應(yīng)用過程中已經(jīng)逐步完善電接點溫度表、強排風(fēng)機聯(lián)鎖等安全保護功能，并結(jié)合密集型的人員巡檢等方式確保設(shè)備安全運行，但仍存在不穩(wěn)定因素與較大的提升空間。本文將對電烘爐存在的安全風(fēng)險進行分析，重點對絕緣漆烘焙烘爐的安全性能提升改造，對絕緣漆烘焙烘爐存在的安全隱患進行系統(tǒng)分析，對各安全控制要點相對應(yīng)的物理特征量進行分析，提出安全改造措施及方案。

關(guān)鍵詞：電烘爐;燃爆壞境;安全性能

1引言

本文主要對電阻熱風(fēng)干燥爐進行探討，其工作原理是利用通風(fēng)機吸入空氣送至加熱器，經(jīng)過加熱的空氣送入箱內(nèi)，把熱量傳給涂漆的產(chǎn)品，再被風(fēng)機吸入，如此反復(fù)循環(huán)使用。產(chǎn)品烘焙時使用的絕緣漆為易燃、易爆、易揮發(fā)的苯乙烯等危險化學(xué)品，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等有毒有害氣體，基于此種易燃易爆環(huán)境工作下的設(shè)備對安全性能的要求高，為提高烘爐設(shè)備使用的安全性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)對設(shè)備運行安全重點監(jiān)控部位進行安全監(jiān)控、連鎖保護，自動停止設(shè)備運行并發(fā)出安全報警的功能，必須對設(shè)備進行改造增加相應(yīng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。

2絕緣漆烘焙烘爐安全風(fēng)險分析

本文討論的干燥爐主要用于產(chǎn)品浸漆后烘焙干燥。熱風(fēng)循環(huán)干燥爐的結(jié)構(gòu)由爐體、循環(huán)風(fēng)機及排煙管道、電熱元件及電控柜四部分組成。根據(jù)熱風(fēng)循環(huán)干燥爐的結(jié)構(gòu)組成及工作環(huán)境等進行考慮，目前熱風(fēng)循環(huán)干燥爐存在的主要風(fēng)險在以下幾個方面：

2.1烘焙產(chǎn)品特殊性

目前使用的絕緣漆中有機溶劑的主要成分時丙烯酸酯類，含量占絕緣漆的30-40%，揮發(fā)量在10%左右。烘爐設(shè)備生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機揮發(fā)物通過排煙管道進行排放，保證爐內(nèi)有機揮發(fā)物處于燃爆濃度以下[3]。

2.2烘爐安全聯(lián)鎖特點及風(fēng)險

烘爐現(xiàn)有的安全聯(lián)鎖保護功能有加熱超溫報警斷電保護功能;強排風(fēng)機啟動后才能啟動烘爐加熱聯(lián)鎖保護功能;爐門關(guān)閉與加熱聯(lián)鎖保護功能。除開現(xiàn)有安全聯(lián)鎖保護功能外，電烘爐目前存在的安全缺陷有：

2.2.1、該烘爐對強排風(fēng)機沒有過載和過流監(jiān)測控制保護功能，存在當(dāng)強排風(fēng)機故障時，加熱仍繼續(xù)運行導(dǎo)致爐內(nèi)燃爆氣體濃度上升，爐體有爆炸風(fēng)險;

2.2.2、烘爐排煙管道沒有排風(fēng)流量監(jiān)測控制保護功能，存在當(dāng)排煙管堵塞導(dǎo)致排風(fēng)不暢，烘爐仍然進行進行加熱，有爆炸風(fēng)險;

2.2.3、烘爐加熱控制繼電器上沒有3相電流和電壓監(jiān)測控制保護功能，存在加熱管路過燒，引起線路起火的隱患;

2.2.4、未安裝機械式防爆電接點溫度表過溫度、監(jiān)測控制保護功能，存在測溫探頭損壞使加熱失去超溫控制保護風(fēng)險;

2.2.5、爐頂循壞風(fēng)機無故障監(jiān)測控制保護功能，存在因爐頂某個循環(huán)風(fēng)機故障停止運行導(dǎo)致爐內(nèi)溫度不均勻失去超溫控制保護的風(fēng)險。

2.3超溫風(fēng)險

當(dāng)烘爐爐內(nèi)溫度超過設(shè)定最高工作溫度時，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保障，目前控制方式采取島電溫控儀控溫、超溫聯(lián)鎖切斷控制（溫度傳感器電信號反饋通過PLC控制、電接點溫度表直接驅(qū)動加熱接觸器切斷），這種方式在絕大多數(shù)情況下時有效的，但也存在電信號丟失（電纜損壞、接頭松動、PLC內(nèi)部故障等），電接點溫度表失效的風(fēng)險。

2.4參數(shù)劣化趨勢的風(fēng)險。

烘爐設(shè)備使用年限較長后設(shè)備本身性能參數(shù)逐年劣化，比如超溫幅度逐漸上升，但是未到達警戒溫度，意味著設(shè)備溫度控制可靠性是在降低、存在劣化（電氣部件老化、傳感器精確度、設(shè)備線路老化、設(shè)備控制部件老化存在關(guān)聯(lián)的），如果不及時發(fā)現(xiàn)并檢查處理的話，存在突發(fā)的失效安全風(fēng)險。

3烘爐安全性能提升改造方案

針對電烘爐現(xiàn)存的問題，對現(xiàn)有控制柜內(nèi)增加PLC擴展模塊和加熱調(diào)功器的通訊功能及其他元器件等，增加烘爐安全監(jiān)測與控制點，實現(xiàn)在巡檢間隔周期延長的情況下能夠?qū)υO(shè)備運行安全重點監(jiān)控部位進行安全監(jiān)控、連鎖保護，自動停止設(shè)備運行并發(fā)出安全報警。

3.1、針對排煙風(fēng)機和排煙管道，增加排煙風(fēng)機用變頻器監(jiān)測控制，監(jiān)測排煙風(fēng)機過載保護和電流信號，并在控制屏上顯示及異常報警切斷加熱控制。同時增加排煙管道流量檢測，在烘爐運行中時當(dāng)排煙管內(nèi)流量低于設(shè)定下限時切斷烘爐加熱控制，隨后進行人工檢修。

3.2、針對爐內(nèi)超溫風(fēng)險采取以下措施：改造控制柜集成調(diào)功器，顯示加熱管中實時電流和電壓及運行功率，以掌握烘爐的運行情況;在爐體上每區(qū)控溫增加機械式防爆電接點溫度表，在烘爐加熱電路中在調(diào)功器前端增加加熱接觸器，當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度時，電接點溫度表常閉點動作，直接切斷加熱接觸器，防止?fàn)t內(nèi)溫度機械上升;在爐頂循環(huán)風(fēng)機散熱葉尾部可增加光電開關(guān)，采用脈沖式控制，判斷風(fēng)機是否正常運轉(zhuǎn)，保證爐內(nèi)溫度均勻性。

3.3、針對安全聯(lián)鎖功能不完善的問題，對加熱與控制系統(tǒng)增加必要的聯(lián)鎖控制：

3.3.1、強排風(fēng)機未啟動時或者在開路或拆除情況下，加熱管不能通電;強排風(fēng)機在過載和短路的故障狀態(tài)下，加熱管能效切斷加熱。

3.3.2、測定正常工作時排煙管道的流量范圍，對排煙管道加裝流量計，并與加熱管控制回路聯(lián)鎖。

3.3.3、將爐內(nèi)循環(huán)風(fēng)機與加熱電源聯(lián)鎖，風(fēng)機未開啟或故障時，加熱電源不能開啟或自動斷電，并同時發(fā)出聲光報警。

3.3.4、工作溫度不能超過最高設(shè)計工作溫度，當(dāng)爐內(nèi)溫度超過設(shè)定最高溫度時自動斷電進行保護。

3.3.5、所有的溫度傳感器必須處于完好狀態(tài)下，加熱系統(tǒng)才能加熱。在工作中，當(dāng)某一溫度傳感器出現(xiàn)故障，加熱系統(tǒng)立即有效斷電，并報警。

3.3.6、烘爐爐門設(shè)置聯(lián)鎖裝置（即爐門開，主系統(tǒng)斷電）。臺車與爐門聯(lián)鎖：只有到爐門開啟到位時才能起動臺車，防止?fàn)t門被臺車碰撞。

3.4、記錄相應(yīng)的控制參數(shù)，爐內(nèi)溫度、時間、升溫速率等采用電腦控制和記錄，同時實時監(jiān)控爐內(nèi)溫度并將爐溫監(jiān)控結(jié)果反饋到控溫儀表進行調(diào)節(jié)，確保爐溫準(zhǔn)確和均勻。采用無紙記錄儀記錄爐內(nèi)所有控溫點的溫度，并參與控溫和聯(lián)鎖，控制爐內(nèi)兩個區(qū)的溫度，任一區(qū)超過設(shè)定溫度時，加熱電源自動切斷。并能儲存實時顯示和記錄爐內(nèi)所有溫度曲線。

3.5、加裝過載、短路和漏電保護裝置，烘爐必須具有過載、短路和漏電保護功能，確保在過載、短路和漏電的故障狀態(tài)下能有效截斷電源。同時對爐體與控制臺進行漏電保護。爐體應(yīng)有可靠接地，接地電阻小于4Ω，保證烘爐及控制柜均可靠接地。

作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的一環(huán)，保證電烘爐安全運行是一項十分重要的工作。本文中探討的電烘爐處于一個易燃易爆的作業(yè)環(huán)境中，其控制與監(jiān)控功能無法滿足目前安全生產(chǎn)的需求，因此對其進行安全性能提升改造是一件十分迫切的事情。本文中針對電烘爐現(xiàn)存的問題入手，對烘爐控制系統(tǒng)進行了升級，同時增加了必要的監(jiān)控點實現(xiàn)了對排煙風(fēng)機、管道流量、烘爐運行情況的實時監(jiān)控，此外還增加了必要的連鎖控制，實現(xiàn)了電烘爐安全性能的提升，實現(xiàn)了部分故障的檢測、保證了設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]楊志舟.易燃液體火災(zāi)機制及危險性控制技術(shù)研究[D].天津：天津理工大學(xué)，2008

[2]古國偉.涂層烘干設(shè)備安全評價研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

[3]田震 戴卓 宋博達 熱風(fēng)循環(huán)干燥設(shè)備安全節(jié)能改進技術(shù)[J] 化工機械 2017年

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