干燥箱的防爆探索
瀏覽次數(shù)：3894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(wèn)題，原因在于有些用戶提出了對(duì)這些干燥箱的防爆要求。一些用戶在烘干經(jīng)汽油和有機(jī)溶劑清潔或者浸漬的零部件時(shí)，這些汽油、有機(jī)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(wèn)題。這里探索的內(nèi)容，僅在于正確認(rèn)識(shí)普通干燥箱存在的安全問(wèn)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(shí)間內(nèi)體積發(fā)生急劇膨脹，膨脹產(chǎn)生的瞬間高壓超過(guò)了容器的強(qiáng)度極限，爆炸就發(fā)生了。伴隨爆炸通常還會(huì)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(duì)環(huán)境的危害。為了達(dá)到防止發(fā)生爆炸而僅僅在加強(qiáng)干燥箱的殼體強(qiáng)度上做文章是不現(xiàn)實(shí)的。有關(guān)文章就電工產(chǎn)品的各種防爆型式進(jìn)行過(guò)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(diǎn)，進(jìn)而對(duì)普通型干燥箱的安全措施和使用提出意見(jiàn)。
二、有機(jī)化合物的易燃特性分析
無(wú)論是汽油、酒精、甲苯還是油漆，它們均屬于有機(jī)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(lèi)雜質(zhì)構(gòu)成，物理性質(zhì)相對(duì)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(jī)物。
3、易揮發(fā)。
4、大部分有機(jī)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(diǎn)（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(diǎn)。因此對(duì)于這類(lèi)有機(jī)化合物，在烘箱溫度未達(dá)干餾點(diǎn)前，箱內(nèi)始終存在著危險(xiǎn)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(shí)間即可蒸發(fā)干凈。
有機(jī)化合物的易燃特性可以從以下三點(diǎn)來(lái)說(shuō)明：
1、自燃。在無(wú)明火狀態(tài)下，環(huán)境溫度升高到有機(jī)化合物的自燃溫度，這些有機(jī)化合物即自行發(fā)生燃燒。
2、閃點(diǎn)低。烘箱溫度在閃點(diǎn)以上時(shí)，有機(jī)化合物蒸汽即使遇上一點(diǎn)星火也可以引起燃燒。有機(jī)化合物的閃點(diǎn)一般都很低，甚至在零度以下。說(shuō)明在通常溫度條件下，這些有機(jī)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(jī)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(jiàn)
通過(guò)以上分析可見(jiàn)，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(jī)蒸汽情況下，其表面zui高溫度不得超過(guò)有機(jī)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(shí)必須布置于箱體外并對(duì)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(huì)超過(guò)有機(jī)蒸汽的自燃溫度。必要時(shí)應(yīng)采用連鎖設(shè)計(jì)、雙重獨(dú)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(mén)等）。這是控制爆炸對(duì)環(huán)境危害的一種辨證方法。只要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)許可，其開(kāi)啟壓力應(yīng)盡可能小而開(kāi)啟面積盡可能大。
4 根據(jù)有機(jī)蒸汽爆炸極限下限的體積百分比及蒸發(fā)量設(shè)計(jì)換氣通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，防止箱內(nèi)有機(jī)蒸汽的積累超過(guò)爆炸極限下限。能測(cè)出工作室內(nèi)有機(jī)蒸汽的（體積百分比）濃度，以使設(shè)備及時(shí)作出保護(hù)反應(yīng)。但目前還沒(méi)有這種可以應(yīng)用于各種有機(jī)蒸汽濃度測(cè)量的傳感器。
被烘物體在擱板上的位置應(yīng)作出專門(mén)規(guī)定，以便被烘物體均勻受熱并使蒸發(fā)出的有機(jī)蒸汽及時(shí)被帶離物體表面。
5、如果有機(jī)蒸汽的比重大于空氣比重時(shí)，風(fēng)道設(shè)計(jì)應(yīng)有效地防止有機(jī)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(jì)加熱部分位置時(shí)，還需要考慮熱輻射對(duì)被烘物體可能產(chǎn)生的影響。
6、活動(dòng)的機(jī)械部分應(yīng)采取防磨擦起火星的安全措施。高速運(yùn)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(jì)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(wèn)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(kāi)風(fēng)機(jī)，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(mén)后先循環(huán)抽風(fēng)（4倍工作室容積以上）再接通加熱開(kāi)關(guān)，使大量在常溫下蒸發(fā)的有機(jī)蒸汽先行排出箱外。
3、加熱功率逐步上升，避免溫度過(guò)沖使加熱管表面溫度或箱內(nèi)溫度超過(guò)有機(jī)蒸汽的自燃溫度。以汽油為例，根據(jù)不同有機(jī)物的餾出溫度，加熱功率至少分四檔。*檔以65℃為zui高點(diǎn)加熱，恒溫一段時(shí)間，使低蒸發(fā)溫度有機(jī)蒸汽排出箱外（約占總量10％）。第二檔以130℃為zui高點(diǎn)加熱，使累計(jì)總量50％的有機(jī)蒸汽被排出箱外，第三檔以200℃溫度加熱，使累計(jì)總量90％的有機(jī)蒸汽排出箱外。第四檔以205℃加熱，使所有有機(jī)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(shí)間，以便使所有有機(jī)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(duì)于各種不同性能的有機(jī)化合物，升溫恒溫方法均應(yīng)建立在對(duì)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(shí)，需根據(jù)箱體的溫度均勻度指標(biāo)的上限和溫度波動(dòng)度的上限設(shè)定。因?yàn)橄鋬?nèi)有些部位的實(shí)際溫度由于以上兩個(gè)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(shí)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(diǎn)的實(shí)際溫度相一致。這些都需要在設(shè)定加熱溫度時(shí)根據(jù)實(shí)際情況加以考慮和修正。用戶在選購(gòu)和使用干燥箱時(shí)，也必須注意設(shè)備的這些技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
5、盛放被烘物體的托盤(pán)推入擱板時(shí)，速度不宜過(guò)快。托盤(pán)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(shí)，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(wú)其它障礙物，排出的有機(jī)蒸汽應(yīng)被可靠地引出室外。
干燥箱周?chē)惭b保護(hù)欄桿，防止其它物體堆放到干燥箱周?chē)绊懓踩T(mén)動(dòng)作。
四、控制系統(tǒng)
這類(lèi)干燥箱的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(guò)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(jí)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(xiǎn)系數(shù)較大的報(bào)警系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)必須保證加熱前先有一定時(shí)間的預(yù)通風(fēng)程序。運(yùn)行過(guò)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(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
控制系統(tǒng)應(yīng)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)。壓力是產(chǎn)生爆炸的一個(gè)直接因數(shù)，當(dāng)壓力出現(xiàn)異常時(shí)控制系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
設(shè)置報(bào)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(wú)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(hào)，干燥箱的報(bào)警系統(tǒng)都要做到自動(dòng)切斷加熱熱源、打開(kāi)排氣孔或安全門(mén)、保持風(fēng)機(jī)的循環(huán)抽風(fēng)狀態(tài)。
盡管設(shè)想了一個(gè)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(méi)有保護(hù)更加危險(xiǎn)，為此應(yīng)當(dāng)考慮故障的自檢和自動(dòng)保險(xiǎn)問(wèn)題。
防爆型的干燥箱，其控制系統(tǒng)決非是一個(gè)單一的溫度控制。由于各種有機(jī)蒸汽的易燃易爆特性、蒸發(fā)溫度及其壓力和濃度的報(bào)警范圍、預(yù)通風(fēng)時(shí)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(shí)現(xiàn)，采用模糊、加權(quán)等新的控制算法值得探討。
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