張逍 胡燕強

摘 要：電加熱干燥爐具有干燥速率快、產量高及加熱均勻等特點，已被廣泛應用于機械、電氣、食品、服裝等各行業(yè)并充當著不可或缺的重要角色。烘爐工作溫度較高，當干燥產品中含有易燃有機成分時，干燥過程中可燃氣體積累，其濃度達到爆炸濃度下限時，極易產生爆炸危險[1]。為了防止熱風循壞改造事故發(fā)生，GB 14443-2007等標準要求烘干室工作時應不斷排除廢氣并補充新鮮空氣，以滿足室內可燃氣體不發(fā)生積聚的要求[2]。在烘爐應用過程中已經逐步完善電接點溫度表、強排風機聯鎖等安全保護功能，并結合密集型的人員巡檢等方式確保設備安全運行，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的物理特征量進行分析，提出安全改造措施及方案。

關鍵詞：電烘爐;燃爆壞境;安全性能

1引言

本文主要對電阻熱風干燥爐進行探討，其工作原理是利用通風機吸入空氣送至加熱器，經過加熱的空氣送入箱內，把熱量傳給涂漆的產品，再被風機吸入，如此反復循環(huán)使用。產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品，生產過程中產生苯、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)境工作下的設備對安全性能的要求高，為提高烘爐設備使用的安全性和穩(wěn)定性，實現對設備運行安全重點監(jiān)控部位進行安全監(jiān)控、連鎖保護，自動停止設備運行并發(fā)出安全報警的功能，必須對設備進行改造增加相應的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。

2絕緣漆烘焙烘爐安全風險分析

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

2.1烘焙產品特殊性

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。烘爐設備生產過程中產生的有機揮發(fā)物通過排煙管道進行排放，保證爐內有機揮發(fā)物處于燃爆濃度以下[3]。

2.2烘爐安全聯鎖特點及風險

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

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

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

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險;

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

2.3超溫風險

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

2.4參數劣化趨勢的風險。

烘爐設備使用年限較長后設備本身性能參數逐年劣化，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、設備線路老化、設備控制部件老化存在關聯的），如果不及時發(fā)現并檢查處理的話，存在突發(fā)的失效安全風險。

3烘爐安全性能提升改造方案

針對電烘爐現存的問題，對現有控制柜內增加PLC擴展模塊和加熱調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，實現在巡檢間隔周期延長的情況下能夠對設備運行安全重點監(jiān)控部位進行安全監(jiān)控、連鎖保護，自動停止設備運行并發(fā)出安全報警。

3.1、針對排煙風機和排煙管道，增加排煙風機用變頻器監(jiān)測控制，監(jiān)測排煙風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，在烘爐運行中時當排煙管內流量低于設定下限時切斷烘爐加熱控制，隨后進行人工檢修。

3.2、針對爐內超溫風險采取以下措施：改造控制柜集成調功器，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功器前端增加加熱接觸器，當溫度超過設定溫度時，電接點溫度表常閉點動作，直接切斷加熱接觸器，防止爐內溫度機械上升;在爐頂循環(huán)風機散熱葉尾部可增加光電開關，采用脈沖式控制，判斷風機是否正常運轉，保證爐內溫度均勻性。

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

3.3.1、強排風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鎖。

3.3.3、將爐內循環(huán)風機與加熱電源聯鎖，風機未開啟或故障時，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計工作溫度，當爐內溫度超過設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，當某一溫度傳感器出現故障，加熱系統(tǒng)立即有效斷電，并報警。

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

3.4、記錄相應的控制參數，爐內溫度、時間、升溫速率等采用電腦控制和記錄，同時實時監(jiān)控爐內溫度并將爐溫監(jiān)控結果反饋到控溫儀表進行調節(jié)，確保爐溫準確和均勻。采用無紙記錄儀記錄爐內所有控溫點的溫度，并參與控溫和聯鎖，控制爐內兩個區(qū)的溫度，任一區(qū)超過設定溫度時，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。

作為現代工業(yè)生產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)控點實現了對排煙風機、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，實現了電烘爐安全性能的提升，實現了部分故障的檢測、保證了設備的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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

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

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

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