干燥过程安全控制.doc

干燥过程安全控制一、物料控制(1)物料的性质和形状湿物料的化学组成、物理结构、形状和大小、物料层的厚薄，以及与物料的结合方式等，都会影响干燥速率。在干燥第一阶段，尽管物料的性质对干燥速率影响很小，但物料的形状、大小、物料层的厚薄等将影响物料的临界含水量。在干燥第二阶段，物料的性质和形状对干燥速率有决定性的影响。(2)物料的温度物料的温度越高，干燥速率越大。但干燥过程中，物料的温度与干燥介质的温度和湿度有关。(3)物料的含水量物料的最初、最终和临界含水量决定干燥各阶段所需时间的长短。(4)干燥介质的温度和湿度干燥介质温度越高、湿度越低，则干燥第一阶段的干燥速率越大，但应以不损坏物料为原则，特别是对热敏性物料，更应注意控制干燥介质的温度。有些干燥设备采用分段中间加热的方式，可以避免介质温度过高。(5)干燥介质的流速与流向在干燥第一阶段，提高气速可以提高干燥速率。介质的流动方向垂直于物料表面时的干燥速率比平行时要大。在干燥第二阶段，气速和流向对干燥速率影响很小。(6)干燥器的构造上述各项因素很多都与干燥器的构造有关。许多新型干燥器就是针对于某些因素而设计的。由于影响干燥速率的因素很复杂，目前还没有统一而较准确的计算方法来求取干燥速率和确定干燥器的尺寸大小，通常是在小型实验装置中测定有关数据作为设计和生产的依据。二、安全运行操作条件有了合适的干燥器，还必须确定最佳的工艺条件，在操作中注意安全控制和调节，才能完成干燥任务。工业生产中的对流干燥，由于所采用的干燥介质不一，所干燥的物料多种多样，且干燥设备类型很多，加之干燥机理复杂，因此，至今仍主要以实验手段和经验来确定干燥过程的最佳条件。在此仅介绍人们通过长期生产实践总结出来的对干燥过程进行调节和控制的一般原则。对于一个特定的干燥过程，干燥器一定，干燥塔介质一定，同时湿物料的含水量、水分性质、温度以及要求的干燥质量也一定。这样，能调节的参数只有干燥介质的流量，进出干燥器的温度t1和t2，出干燥器时废气的湿度H2。但这4个参数是相互关联和影响的，当任意规定其中的两个参数时，另外两个参数也就确定了，即在对流干燥操作中，只有两个参数可以作为自变量而加以调节。在实际操作中，主要调节的参数是进入干燥器的干燥介质的温度t1和流量L。为强化干燥过程，提高其经济性，干燥介质预热后的温度应尽可能高一些，但要注意保持在物料允许的最高温度范围内，以避免物料发生质变。同一物料在不同类型的干燥器中干燥时，允许的介质进口温度不同。例如，在厢式干燥器中，由于物料静止，只与物料表面直接接触，容易过热，因此，应控制介质的进口温度不能太高；而在转筒、沸腾、气流等干燥器中，由于物料在不断翻动，表面更新快，干燥过程均匀、速率快、时间短，因此，介质的进口温度可较高。增加空气的流量可以增加干燥过程的推动力，提高干燥速率。但空气流量的增加，会造成热损失增加，热量利用率下降，同时还会使动力消耗增加；气速的增加，会造成产品回收负荷增加。生产中，要综合考虑温度和流量的影响，合理选择。当干燥介质的出口温度增加时，废气带走的热量多，热损失大；如果介质的出口温度太低，则含有相当多水汽的废气可能在出口处或后面的设备中析出水滴(达到露点)，这将破坏正常的干燥操作。实践证明，对于气流干燥器，要求介质的出口温度较物料的出口温度高lo30C或较其进口时的绝热饱和温度高20、50C，否则，可能会导致干燥产品的返潮，并造成设备的堵塞和腐蚀。干燥介质出口时的相对湿度增加，可使一定量的于燥介质带走的水汽量增加，降低操作费用。但相对湿度增加，会导致过程推动力减小，完成相同干燥任务所需的干燥时间增加或干燥器尺寸增大，可能使总的费用增加。因此，必须全面考虑，并根据具体情况，分别对待。对气流干燥器，由于物料在设备内的停留时间短，为完成干燥任务，要求有较大的推动力以提高干燥速率，因此，一般控制出口介质中的水汽分压低于出口物料表面水汽分压的50；对转筒干燥器，则出口介质中的水汽分压可高些，可达与之接触的物料表面水汽分压的50一80。对于一台干燥设备，干燥介质的最佳出口温度和湿度应通过操作实践来确定，并根据生产调节的饱和及时进行调节。生产上控制、调节介质的出口温度和湿度主要是通过控制、调节介质的预热温度和流量来实现。例如，对同样的干燥任务，加大介质的流量或提高其预热温度，可使介质的相对湿度降低，出口温度上升。在有废气循环使用的干燥装置中，通常将循环的废气与新鲜空气混合后进入预热器加热，再送人干燥器，以提高传热和传质系数，减少热损失，提高热能的利用率。但空气量大时，使进入干燥器的湿度增加，将使过程的传质推动力下降。因此，采用循环废气操作时，应根据实际情况，在保证产品质量和产量的前提下，调节适宜的循环比。干燥操作的目的是将物料中的含水量降至规定的指标以下，且不出现龟裂、焦化、变色、氧化和分解等物理和化学性质上的变化；干燥过程的经济性主要取决于热能消耗及热能的利用率。因此，生产中应从实际出发，综合考虑，选择适宜的操作条件，以达到优质、高产、低耗的目标。三、烘干过程安全措施一般涂料的干燥是用烘干温度与烘干时间来表示。但有些涂料的树脂聚合要求在一定温度下进行，在低于这温度下烘干时，涂膜的性能就不能充分发挥。涂有溶剂型涂料的被涂物进入烘干室时，涂层表面急速固化，就易产生针孔，但为了不产生色相变化，又希望在较短的时间(一般为5一lOmin)达到所需的温度。当烘干水性涂料时，在低温保温后，又希望在短时间内(一般5min)移至高温。烘干室的这个区域称为“升温区，随后在被涂物涂膜所需温度下保持一定时间，这区域称为“保温区”。在升温区和保温区供给热量差异。在大型烘干室的烘炉上，热源装置和热风循环系统分开设置较好。另外分配给各区的热量与运转时的所需热量有关系。一般在保温区供给被涂物的热量用温度下降5IOC换算。为缩短升温时间，在一般升温区采用较高的炉内温度设计，对溶剂型涂料则与后述的远红外辐射元件并用的烘干室是有效的。在涂装溶剂型涂料时，在各工序上都有溶剂的挥发，其比例见表121。为了防止在烘干室内引起火灾和爆炸的危险，必须进行排气，在循环系统内溶剂的浓度必须控制在爆炸下限值(LEL)以下。一般排气浓度应在爆炸下限值的14110。从溶剂的相对分子质量来判断保持溶剂浓度在安全限值以下所必需的排气量为W(224/相对分子质量)xm(100LEL)x安全率式中W烘干室内的排气量，标准m3h；m炉内蒸发溶剂的质量，kgL。烘干室内的溶剂，大部分将在烘干的初期蒸发出来，这时间大约是5一lOmin，故排气装置应设置在溶剂蒸气浓度高的部位。烘烤是生产过程中的一项重要工艺。由于机件上涂有大量的有机溶剂和高分子材料，在干燥温度条件下很容易聚积或高温而引起燃烧爆炸。因此，烘烤的火灾爆炸危险性比较大。烘烤的热源有蒸汽、电热、燃气和油加热等。不同的热源和烘烤形式有不同的防火要求。燃气燃烧时发热量大，温度高，与空气?昆合有较大的爆炸极限。(1)燃气管道的敷设应保证安全可靠，总管上要有总开关，支管亦须采用金属管，不得采用橡皮管；所有燃气管道应有明显的色标。(2)燃气管接头和开关必须定期用嗅敏仪或肥皂水探漏，严禁用明火探漏。接头要密封，防止燃气泄漏发生燃烧爆炸。(3)点燃气时应严格按照点火程序操作，以防止发生爆炸。烘房应单独设置或以防火墙与其他房间隔离；耐火等级不应低于三级；对室内的可燃构件要用石棉板或钢丝网抹灰做成防火保护层。(1)每座烘房(箱)应装温度控制装置，严格控制烘房温度。(2)烘房(箱)上应装自动报警装置，以防超温。(3)烘房的电气设备必须符合防火要求。应该充分考虑到高温和潮湿条件对烘房电气设备的不利影响。烘烤温度和时间控制的好坏对涂膜的硬度、耐腐蚀性能、耐冲击性能均有很大的影响。高温长时间烘烤可能导致涂膜泛黄、变脆等；烘烤温度太低，树脂没有充分交联，耐腐蚀性变差。一般烘烤温度为165180C，烘烤时间2030min。刚漆好的物件，油漆中溶剂较多，油漆还会下滴，如果滴在加热装置上，有引起燃烧的危险。同时溶剂遇热挥发迅速，当其蒸气达到一定浓度后，遇火就会发生爆炸。因此，漆好的工件应在通风处放置一段时间，使溶剂大部分挥发掉，然后再加热干燥。加热干燥宜采用非明火热源，如蒸汽、热水、热风等，如用红外线干燥，应把红外线灯装在干燥箱(房)外面，红外线通过隔离玻璃照射进去。干燥箱的排风出口应远离红外线灯而通至安全地带。不宜采用电热丝烘箱，如生产上一定要用，应先在非明火热源的烘箱内烘到基本干燥后，再移人电热烘箱。烘箱必须保持良好的通风，排风应一次排出，不予循环。烘烤时必须控制温度和时间，该项目烘烤温度为165180C。以防温度过高，增加油漆分解燃烧的危险。升温应慢，以防蒸气挥发太快。烘烤时间应根据温度和油漆颜色的不同而定。根据经验：一般温度提高14C，时间相应缩短30min，在同样的温度下，深色的漆件吸热量大，时间可以适当缩短。烘箱应设自动控温，报警、超温自动切断电源装置。烘箱门应装弹子门，不得用插销，便于弹开，以利泄爆。烘烤设备应有良好的接地，以防静电积聚。并应经常清除设备内的油漆沉积物，以防长烘烤分解致自燃。被烘物件，应在随箱冷却后才能出箱。生产批量大，连续性强采用烘道干燥(隧道式烘箱)。烘道大多与喷涂装置在同一建筑内，因此，防火要求同喷涂车间。此外，烘烤时，漆件必须先沥干，然后再进入烘道，烘道内通风必须良好；传动装置应与加热元件联动，一旦传动发生故障，能自动切断热源，避免物件长期烘烤致燃。烘烤设备上的温度计和报警装置宜设两套，设备应经常维护保养，保证安全可靠。自然干燥虽然比加热烘烤安全，但溶剂同样大量挥发，因此，自然干燥应在通风较好的环境下进行，防火要求与喷涂相同。除了空气喷涂和静电喷涂外，还有传统的刷、揩、擦、浸等方法，虽然操作比喷涂简单安全，但容器敞口，仍需注意安全生产。有许多机件需要特殊处理才能进行喷涂，这些处理的过程中同样存在燃烧、爆炸或中毒的危险，因此也应采取相应的安全措施。第 7 页 共 7 页