電烘爐在燃爆環境的安全性能提升改造

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，如此反復循環使用。產品烘焙時使用的絕緣漆為易燃、易爆、易揮發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定性，實現對設備運行安全重點監控部位進行安全監控、連鎖保護，自動停止設備運行并發出安全報警的功能，必須對設備進行改造增加相應的控制系統和監控系統。

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。熱風循環干燥爐的結構由爐體、循環風機及排煙管道、電熱元件及電控柜四部分組成。根據熱風循環干燥爐的結構組成及工作環境等進行考慮，目前熱風循環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%，揮發量在10%左右。烘爐設備生產過程中產生的有機揮發物通過排煙管道進行排放，保證爐內有機揮發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測控制保護功能，存在當強排風機故障時，加熱仍繼續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測控制保護功能，存在因爐頂某個循環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），如果不及時發現并檢查處理的話，存在突發的失效安全風險。

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控部位進行安全監控、連鎖保護，自動停止設備運行并發出安全報警。

3.1、針對排煙風機和排煙管道，增加排煙風機用變頻器監測控制，監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下，加熱系統才能加熱。在工作中，當某一溫度傳感器出現故障，加熱系統立即有效斷電，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，同時實時監控爐內溫度并將爐溫監控結果反饋到控溫儀表進行調節，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，控制爐內兩個區的溫度，任一區超過設定溫度時，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。

作為現代工業生產過程中必不可少的一環，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環境中，其控制與監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，對烘爐控制系統進行了升級，同時增加了必要的監控點實現了對排煙風機、管道流量、烘爐運行情況的實時監控，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 熱風循環干燥設備安全節能改進技術[J] 化工機械 2017年

（中車株洲電機有限公司，湖南 株洲 412001）