干燥箱的防爆探索
瀏覽次數(shù):2868發(fā)布日期:2010-05-08
干燥箱的防爆探索
一、概述
普通干燥箱和防爆型的干燥箱就安全規(guī)范而言是*不同的兩種設(shè)備。研究普通型干燥箱的防爆問題,原因在于有些用戶提出了對這些干燥箱的防爆要求。一些用戶在烘干經(jīng)汽油和有機溶劑清潔或者浸漬的零部件時,這些汽油、有機溶劑和油漆的揮發(fā)物均有易燃特性。另外一些單位還有可能利用烘箱用分餾方法少量提取重質(zhì)餾分,被分離出的輕質(zhì)餾分如是易燃物質(zhì),則同樣存在防爆問題。這里探索的內(nèi)容,僅在于正確認(rèn)識普通干燥箱存在的安全問題及提高其安全使用的可能性。
爆炸的物理解釋是氣體在短時間內(nèi)體積發(fā)生急劇膨脹,膨脹產(chǎn)生的瞬間高壓超過了容器的強度極限,爆炸就發(fā)生了。伴隨爆炸通常還會發(fā)生光、火、氣浪、容器碎片或射線沖擊,因而構(gòu)成了爆炸對環(huán)境的危害。為了達(dá)到防止發(fā)生爆炸而僅僅在加強干燥箱的殼體強度上做文章是不現(xiàn)實的。有關(guān)文章就電工產(chǎn)品的各種防爆型式進(jìn)行過介紹。本文想以易燃物質(zhì)的構(gòu)成和性質(zhì)方面作為切入點,進(jìn)而對普通型干燥箱的安全措施和使用提出意見。
二、有機化合物的易燃特性分析
無論是汽油、酒精、甲苯還是油漆,它們均屬于有機化合物。區(qū)別在于酒精、甲苯的構(gòu)成是以一種烴為主,物理性質(zhì)比較單純。而汽油、油漆往往是多種烴的正構(gòu)物,異構(gòu)物和其他非烴類雜質(zhì)構(gòu)成,物理性質(zhì)相對比較復(fù)雜,但它們具有以下共性:
1、易燃。
2、能夠溶解其它有關(guān)有機物。
3、易揮發(fā)。
4、大部分有機化合物揮發(fā)出的蒸汽比重大于空氣比重。
汽油和油漆由于是多種烴的混合物,在干餾點(溫度)以前,隨著溫度的升高,其蒸發(fā)溫度比較低的成分將首先被蒸發(fā)成氣體,直至干餾點。因此對于這類有機化合物,在烘箱溫度未達(dá)干餾點前,箱內(nèi)始終存在著危險氣氛。而不像單純的酒精、甲苯,一旦到達(dá)蒸發(fā)溫度,只要恒溫一段時間即可蒸發(fā)干凈。
有機化合物的易燃特性可以從以下三點來說明:
1、自燃。在無明火狀態(tài)下,環(huán)境溫度升高到有機化合物的自燃溫度,這些有機化合物即自行發(fā)生燃燒。
2、閃點低。烘箱溫度在閃點以上時,有機化合物蒸汽即使遇上一點星火也可以引起燃燒。有機化合物的閃點一般都很低,甚至在零度以下。說明在通常溫度條件下,這些有機化合物蒸汽一遇上明火即可發(fā)生閃火現(xiàn)象,由閃火而引起有機物的燃燒。
3、爆炸極限低。爆炸極限是以體積百分比的形式給出的。以甲苯為例,容器中的甲苯蒸汽體積只要達(dá)到1.2 %即具備了發(fā)生爆炸的必要條件。汽油的爆炸極限也只有1.4 %
三、干燥箱的防爆措施及附加操作意見
通過以上分析可見,干燥箱的防爆措施需要服從以下規(guī)律:
1、箱內(nèi)嚴(yán)禁用明火發(fā)熱元件進(jìn)行加熱,防止由閃火而引起爆炸。加熱管表面流經(jīng)有機蒸汽情況下,其表面zui高溫度不得超過有機蒸汽的自燃溫度。
電氣控制系統(tǒng)不得有引起跳火的元器件。如不得不用時必須布置于箱體外并對此部分電器加以正壓通風(fēng)。
2、箱體的控溫和超溫控制系統(tǒng)必須可靠,確保箱內(nèi)溫度不會超過有機蒸汽的自燃溫度。必要時應(yīng)采用連鎖設(shè)計、雙重獨立超溫保護(hù)和超溫噴淋降溫系統(tǒng)等。
3、箱體結(jié)構(gòu)必須有能量釋放部分(如安全門等)。這是控制爆炸對環(huán)境危害的一種辨證方法。只要結(jié)構(gòu)設(shè)計許可,其開啟壓力應(yīng)盡可能小而開啟面積盡可能大。
4 根據(jù)有機蒸汽爆炸極限下限的體積百分比及蒸發(fā)量設(shè)計換氣通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng),防止箱內(nèi)有機蒸汽的積累超過爆炸極限下限。能測出工作室內(nèi)有機蒸汽的(體積百分比)濃度,以使設(shè)備及時作出保護(hù)反應(yīng)。但目前還沒有這種可以應(yīng)用于各種有機蒸汽濃度測量的傳感器。
被烘物體在擱板上的位置應(yīng)作出專門規(guī)定,以便被烘物體均勻受熱并使蒸發(fā)出的有機蒸汽及時被帶離物體表面。
5、如果有機蒸汽的比重大于空氣比重時,風(fēng)道設(shè)計應(yīng)有效地防止有機蒸汽下沉于烘箱底部或死角內(nèi)。因此箱體內(nèi)壁應(yīng)光滑,也便于清潔。設(shè)計加熱部分位置時,還需要考慮熱輻射對被烘物體可能產(chǎn)生的影響。
6、活動的機械部分應(yīng)采取防磨擦起火星的安全措施。高速運轉(zhuǎn)部件有可能發(fā)生磨擦的部位應(yīng)采納安全間隙設(shè)計和軟金屬結(jié)構(gòu)。有可能積蓄靜電的部位應(yīng)考慮接地問題。
采納以上措施的干燥箱在操作程序中應(yīng)附加以下要求:
1、首先打開風(fēng)機,在箱內(nèi)空氣處于抽風(fēng)狀態(tài)下放入被烘物體。
2、關(guān)上箱門后先循環(huán)抽風(fēng)(4倍工作室容積以上)再接通加熱開關(guān),使大量在常溫下蒸發(fā)的有機蒸汽先行排出箱外。
3、加熱功率逐步上升,避免溫度過沖使加熱管表面溫度或箱內(nèi)溫度超過有機蒸汽的自燃溫度。以汽油為例,根據(jù)不同有機物的餾出溫度,加熱功率至少分四檔。*檔以65℃為zui高點加熱,恒溫一段時間,使低蒸發(fā)溫度有機蒸汽排出箱外(約占總量10%)。第二檔以130℃為zui高點加熱,使累計總量50%的有機蒸汽被排出箱外,第三檔以200℃溫度加熱,使累計總量90%的有機蒸汽排出箱外。第四檔以205℃加熱,使所有有機蒸汽排出箱外。每一檔之間的溫度切換應(yīng)保持較小的升溫速率,并均應(yīng)根據(jù)被烘物體的形狀和布置密度保持一定的恒溫時間,以便使所有有機蒸汽在各自的蒸發(fā)溫度區(qū)域內(nèi)蒸發(fā)遺盡。
以上僅以汽油為例。對于各種不同性能的有機化合物,升溫恒溫方法均應(yīng)建立在對其物理性能有足夠了解的基礎(chǔ)上才能確定。
4、用戶設(shè)定加熱溫度時,需根據(jù)箱體的溫度均勻度指標(biāo)的上限和溫度波動度的上限設(shè)定。因為箱內(nèi)有些部位的實際溫度由于以上兩個指標(biāo)有正負(fù)幅度范圍的關(guān)系很可能高于設(shè)定的名義溫度。同時由于傳感器安裝位置的差異和被烘物體安放位置的不同,儀表反映的溫度不一定與工作室中心點的實際溫度相一致。這些都需要在設(shè)定加熱溫度時根據(jù)實際情況加以考慮和修正。用戶在選購和使用干燥箱時,也必須注意設(shè)備的這些技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點。
5、盛放被烘物體的托盤推入擱板時,速度不宜過快。托盤內(nèi)不應(yīng)殘留有液態(tài)溶劑。嚴(yán)禁液態(tài)溶劑流滴至工作室底部的傳熱部位。
6、干燥箱安裝定位時,墻壁離烘箱距離可考慮以下公式推算,小于3m3的,間距不小于0.6m。
s=0.6(v/3)1/3
式中
s—間距,m
v—干燥箱容積,m3
干燥箱的進(jìn)風(fēng)口保證無其它障礙物,排出的有機蒸汽應(yīng)被可靠地引出室外。
干燥箱周圍安裝保護(hù)欄桿,防止其它物體堆放到干燥箱周圍而影響安全門動作。
四、控制系統(tǒng)
這類干燥箱的控制系統(tǒng)的設(shè)計與一般干燥箱相比有其特殊的要求。
首先儀表的控制精度和可靠性要高,漂移要小。不允許出現(xiàn)大的溫度過沖現(xiàn)象。感溫元件不能采用裸露的玻璃鉑電阻,必須要有鎧裝或金屬套管封裝。設(shè)定的起始升溫速率不能太大,至少應(yīng)考慮逐級升溫的方式,以免蒸發(fā)溫度比較低的成分因急劇蒸發(fā)而達(dá)到爆炸極限。在控制可靠的前提下,還必須考慮有保險系數(shù)較大的報警系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)必須保證加熱前先有一定時間的預(yù)通風(fēng)程序。運行過程中,通風(fēng)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,控制系統(tǒng)應(yīng)能及時發(fā)出報警信號。
控制系統(tǒng)應(yīng)對壓力進(jìn)行檢測。壓力是產(chǎn)生爆炸的一個直接因數(shù),當(dāng)壓力出現(xiàn)異常時控制系統(tǒng)應(yīng)能及時發(fā)出報警信號。
設(shè)置報警系統(tǒng)的目的就是為了延緩被烘物體的蒸發(fā)速度,避免箱內(nèi)壓力和濃度的劇增。所以無論是溫度、壓力、濃度、通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)單一或組合的臨界信號,干燥箱的報警系統(tǒng)都要做到自動切斷加熱熱源、打開排氣孔或安全門、保持風(fēng)機的循環(huán)抽風(fēng)狀態(tài)。
盡管設(shè)想了一個安全的保護(hù)系統(tǒng),但要特別注意,保護(hù)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,那將比沒有保護(hù)更加危險,為此應(yīng)當(dāng)考慮故障的自檢和自動保險問題。
防爆型的干燥箱,其控制系統(tǒng)決非是一個單一的溫度控制。由于各種有機蒸汽的易燃易爆特性、蒸發(fā)溫度及其壓力和濃度的報警范圍、預(yù)通風(fēng)時間等都不盡相同,諸多因素綜合在一起,用一般的控制規(guī)律就較難實現(xiàn),采用模糊、加權(quán)等新的控制算法值得探討。