郭　怡，葉英杰

(1.河南工程學院 機械工程學院， 河南 鄭州 451191；

2.河南工程學院 材料與化學工程學院， 河南 鄭州 450007)

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滌綸浸膠簾子布環(huán)保設備事故的分析與解決

郭怡1，葉英杰2

(1.河南工程學院 機械工程學院， 河南 鄭州 451191；

2.河南工程學院 材料與化學工程學院， 河南 鄭州 450007)

摘要：滌綸簾子布在浸膠過程中所使用的浸膠液由各種化學原料配制而成，這些化學原料大部分有毒有害甚至有劇毒，加之反應生成物可能也是有害的，故必須使用廢氣處理環(huán)保設備對排放的廢氣進行處理，使其達到國家標準.如果廢氣處理環(huán)保設備發(fā)生事故，就會影響廢氣的處理.通過分析，找到了廢氣處理環(huán)保設備事故的原因是水噴淋裝置的進水閥門關閉導致沒能噴淋水、溫度傳感器損壞失去了報警功能、過濾網(wǎng)嚴重堵塞致使流通不暢，并提出了解決問題的措施.

關鍵詞：浸膠；廢氣；設備；事故；分析

滌綸浸膠簾子布具有斷裂強度高、斷裂伸長小、尺寸穩(wěn)定性好、耐濕熱和耐磨性好等優(yōu)良性能，已被廣泛應用于要求尺寸穩(wěn)定性好的子午線輪胎、飛機輪胎、乘用車輪胎和輕卡輪胎上[1].浸膠是滌綸簾子線重要的后加工過程，由于滌綸與橡膠的結合力差，普通滌綸簾子線采用與浸錦綸相同的膠乳浸膠但達不到浸膠的目的，故采用雙浴浸膠，即第一階段先用含有環(huán)氧樹脂的封閉異氰酸酯的膠乳對滌綸簾子線進行預處理，第二階段再用傳統(tǒng)的與錦綸完全一樣的丁吡膠等混合乳液浸膠，以達到良好的浸膠目的，工藝流程見圖1.

1-生布架； 2-第一儲布架； 3-第一干燥區(qū)； 4-牽伸區(qū)；5-第二干燥區(qū)；6-熱定型區(qū)；7-卷繞機； 8-第二儲布架；9-第四張力架； 10-第二浸膠槽；11-第三張力架；12-第二張力架；13-第二浸膠槽；14-第一張力架 圖1　滌綸簾子布浸膠工藝流程Fig.1　Technological process of polyester dipped tire cord fabrics

1黏合劑的選用

由于滌綸纖維簾子線的固有特性，其熱塑性變形和熱收縮較大，會影響橡膠制品特別是輪胎在制造和使用過程中尺寸的穩(wěn)定性，故滌綸簾子線在后浸膠加工過程中要在一定的溫度和張力條件下，經(jīng)一定時間的熱處理以減少負荷伸長率和熱收縮率[2]，這樣可以提高產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性，延長產(chǎn)品的使用壽命.滌綸簾子線浸膠的化學作用是改善滌綸纖維簾線與橡膠的黏合性能，主要作用是促使滌綸簾子線與膠乳間甲基、間甲基與膠乳、膠乳與橡膠結合，最終使滌綸簾子線與橡膠獲得良好的黏合效果.

對簾子布進行浸膠的過程為白坯簾子布在RFL液浸膠后，經(jīng)過干燥、牽伸、定型、冷卻4個工序，使簾子布的性狀得到穩(wěn)定.干燥的目的是蒸發(fā)浸膠布大部分的水分，使浸膠液進行縮合反應；牽伸是在高溫下熱定型，促進膠液酚醛樹脂化，提高其與橡膠的黏結力；定型是在外力作用下，使分子排列趨于定向、纖維趨于緊密，它可以消除牽伸中產(chǎn)生的內應力、穩(wěn)定簾子布的品質；冷卻是在高溫下使簾子布急冷到常溫，使布有一定的收縮.以上熱處理過程可以提高簾子布動態(tài)下的耐疲勞性，避免布在干燥過程中因熱塑而收縮.

滌綸簾子線浸膠的熱處理過程分為浸漬區(qū)、干燥區(qū)、拉伸區(qū)、定型區(qū)和冷卻區(qū)，工藝過程如下：

浸膠各區(qū)段的主要作用如下：

浸膠區(qū)是將簾布表面浸漬上黏合層，使簾布與橡膠有良好的黏合力；干燥區(qū)是將簾布浸漬層予以干燥；拉伸區(qū)是將簾布在高溫下給予較大的張力拉伸，使簾布的大分子沿施加外力的方向整齊排列、提高大分子的取向度及結晶度，從而減少簾布的變形；定型區(qū)的作用主要是保持熱拉伸區(qū)處理簾布的效果，消除內應力，保持大分子的高度取向；冷卻區(qū)是使簾布在張力作用下，溫度降至簾布的玻璃化溫度以下，分子被凍結在已取向的狀態(tài)，內應力消失，熱拉伸區(qū)處理的簾布性能得到了保持.

滌綸與橡膠的結合力差，普通滌綸簾子線采用與浸錦綸相同的膠乳浸膠時達不到浸膠的目的，故采用雙浴浸膠,即第一階段先用含有環(huán)氧樹脂的封閉異氰酸酯的膠乳對滌綸簾子線進行預處理，第二階段再用傳統(tǒng)的與錦綸完全一樣的丁吡膠等混合乳液浸膠，以達到良好的浸膠目的.

2廢氣的成分及處理

滌綸浸膠簾子布后處理的供熱介質是由天然氣與空氣按照一定比例混合后經(jīng)充分燃燒所提供的.干燥一區(qū)和干燥二區(qū)的干燥噴嘴分上下兩排，上排25個，下排24個，雙面都有.為了保證干燥效果，干燥噴嘴噴出的干熱空氣的風速不低于18 m/s.滌綸簾子布采用雙浴浸膠，浸膠液成分的種類多，各種成分之間會發(fā)生復雜的化學反應，生成的物質在熱處理過程中進一步進行化學反應，故生成的縮聚物為分子量大小不等、鏈長不一的化合物，一些固體顆粒物在熱處理過程中由于受到多個羅拉的剪切與擠壓而破碎，隨著干熱空氣的流動而流動.

固體顆粒物的主要成分是間苯二酚與甲醛進行縮聚反應生成的分子量較小的線型分子、黏合劑渣滓、乳膠成分、棉屑、灰塵等組成的有害混合物.浸膠爐中氣體的成分主要有甲醛、氨、一氧化碳、天然氣和各成分相互反應生成的氣體等.由于浸膠液由各種化學原料配制而成，這些化學原料本身有毒甚至是劇毒，加之反應生成物可能也是有害的，故必須對排放的廢氣進行處理，使其達到國家排放標準，這對保護環(huán)境、改善空氣質量、提高人民的健康水平至關重要.廢氣處理環(huán)保設備如圖2和圖3所示[3].

（3）創(chuàng)新培訓。學校近年來不斷豐富和優(yōu)化教師培訓形式，如采用工作坊的形式開展教學研討，借助高清視頻進行異地同步集體備課，凸顯分享與反思為主題的學習交流等，通過培訓，教師的專業(yè)素養(yǎng)不斷提升。

進入廢氣處理環(huán)保設備入口清潔罐的干熱廢氣溫度可達205 ℃，風速為15 m/s，廢氣中的固體顆粒物在清潔罐中被沉淀.清潔罐中布置有水噴淋裝置(如圖3所示)，放有多層多孔的波爾球，波爾球能使噴淋水充分、均勻地沉淀廢氣中的固體顆粒物和溶于水的氣體，噴淋后的廢水集中到廢水處理池中集中處理，達標后成為中水，循環(huán)使用.不溶于水的有毒氣體通過活性炭箱被充分吸附后，剩余氣體排出室外.

1-排氣風道； 2-排氣風機； 3-活性炭箱； 4-過濾器；5-氣體管道； 6-溫度傳感器； 7-清潔罐圖2　廢氣處理環(huán)保設備Fig.2　Processing equipment of environmental waste gas

1-第四區(qū)排氣風機； 2-第五區(qū)排氣風機； 3-水噴淋箱； 4-沉積箱圖3　固體顆粒物處理裝置Fig.3　Processing equipment of solid particles

3事故原因分析

3.1事故現(xiàn)象描述

2012年5月某一天凌晨2點，廢氣處理環(huán)保設備排氣風道處有明亮的火光，在黑暗的夜空格外刺眼，經(jīng)過消防車的撲救，火光消失.

3.2事故原因分析

通過嚴格認真的檢查，排氣風機運轉完好；活性炭箱中的活性炭已燒得通紅，達到燃點；溫度傳感器損壞，失去了報警功能；清潔罐中布置的水噴淋裝置的閥門關閉，沒有水噴出；活性炭箱進出口處的過濾網(wǎng)被嚴重堵塞[4].

3.2.1水噴淋裝置進水閥門關閉

由上述可知，進入廢氣處理環(huán)保設備入口清潔罐的干熱廢氣溫度可達205 ℃，風速為15 m/s.廢氣中的固體顆粒物和氣體在噴淋水充分、均勻的冷卻下，無論產(chǎn)生的是水蒸氣還是其他原有成分，溫度一定不會超過100 ℃.在生產(chǎn)中，水噴淋裝置進水閥門處于關閉狀態(tài)是管理和操作中的嚴重失誤，為后面火災的發(fā)生埋下了隱患.

溫度傳感器是檢測從清潔罐里面出來的氣體和小固體顆粒物的溫度的，設定溫度為105 ℃，略高于水的沸點[5].正常情況下，當從清潔罐里面出來的氣體和小固體顆粒物的溫度超過105 ℃時，溫度傳感器會發(fā)出報警信號，從而避免前道工序可能的失誤[6].由于溫度傳感器被損壞，失去了報警功能，最后一道安全屏障洞開，為事故的發(fā)生埋下隱患。

3.2.3過濾網(wǎng)嚴重堵塞

過濾網(wǎng)是防止固體顆粒物進入活性炭箱堵塞活性炭層的，須定期清掃和更換.過濾網(wǎng)嚴重堵塞會造成氣體流通不暢、活性炭箱的壓強升高和熱量集聚，過濾網(wǎng)的目數(shù)影響氣體的流通.

3.2.4活性炭箱損壞導致活性炭失去活性

活性炭的燃點為400～500 ℃，而進入廢氣處理環(huán)保設備入口清潔罐的干熱廢氣的溫度為205 ℃左右，風速為15 m/s.由分析可知，由于進出活性炭箱的過濾網(wǎng)被嚴重堵塞，活性炭箱近似于一個封閉的空間，由于干熱廢氣的溫度可達205 ℃，風速為15 m/s，熱量不斷集聚，活性炭箱的壓強升高，導致活性炭箱的溫度升高.假設活性炭箱是一個封閉的空間，體積為V，壓強為p，干熱廢氣近似于理想氣體加以考慮，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

pV=nRT，

式中：p為氣體壓強，Pa；V為氣體體積，m3；n為氣體的物質的量，mol；T為體系溫度，K； R為比例系數(shù)，不同狀況下數(shù)值有所不同，J/(mol·K).

由上述公式可知，當活性炭箱內壓強升高時，活性炭箱的溫度也升高，達到一定程度時活性炭就達到了燃點.

4結論

從以上事故的原因分析可知，排出的廢氣中可燃性氣體的濃度極低甚至為0，排氣管道及輔助設備沒有燃燒，疑為失火原因的明亮火光實際是溫度可達400～500 ℃活性炭的高溫顆粒被排氣風機排出后在黑暗的夜空中發(fā)出的光，大量的光聚集在一起，在黑夜里被人們誤認為是失火.由于事故的直接損失和間接損失都很大，所以為了避免事故再次發(fā)生，采取以下措施：

(1)保證水噴淋裝置進水閥門和附屬管道的通暢

為確保生產(chǎn)的順利進行，在生產(chǎn)前應對水噴淋裝置的進水閥門、排水閥門和附屬管道及時檢查，保證噴淋水進出的通暢.

(2) 確保檢測及報警裝置工作正常

檢測及報警裝置是安全生產(chǎn)的最后一道保障，如果它們不能正常工作，事故發(fā)生在所難免.必須增強責任意識，確保檢測和報警裝置正常工作.

(3)定期清掃、更換過濾網(wǎng)

過濾網(wǎng)的堵塞是造成事故的直接原因，應定期清掃過濾網(wǎng)，保證氣體順暢流通，避免渣滓和破碎簾線纏繞堵塞氣路，需要更換的過濾網(wǎng)應及時更換.

參考文獻：

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[5]王愛民.環(huán)保設備及應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011：101-125.

[6]羅輝.環(huán)保設備設計及應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，1997：87-123.

Analysis and solution of equipment accident of environmental protection in polyester dipped tire cord fabric production

GUO Yi1, YE Yingjie2

(1.CollegeofMechanicalEngineering,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou451191,China;2.CollegeofMaterialsandChemicalEngineering,HenanUniversityofEngineering,

Zhengzhou450007,China)

Abstract:Polyester cord fabric used in the process of rubber liquid is made from a variety of chemical raw materials. Such chemical raw materials are poisonous and harmful or even highly poisonous, and the chemicals combined with the reaction product, could be harmful. So the emissions of waste gas should be processed, so as to meet the national discharge standard. Waste gas treatment and environmental protection equipment accident will affect gas processing. Through the analysis of exhaust gas treatment and environmental protection equipment, it is found that the accident is due to the water spray device inlet valve closing and no spray water, the damaged temperature sensor, and the severe filter clogging alarm. The countermeasures are proposed.

Key words:dipped；waste gas；equipment；accident；analysis

中圖分類號：TH132.3

文獻標志碼：A

文章編號：1674-330X(2016)01-0023-04

作者簡介：郭怡(1971-),男,河南社旗人，副教授，研究方向為浸膠簾子布工藝與設備.

基金項目：河南工程學院與東莞市廣升精密五金機械有限公司校企合作項目(H2014009)；鄭州市2015年科技發(fā)展計劃(20150239)

收稿日期：2015-01-20