沸腾干燥设备的防爆安全知识浅析

摘  要：对粉体沸腾所伴有静电和粉尘爆炸的二个问题作理论探讨，从而阐明了沸腾干燥设备防爆安全的重要性，同时插入此方面在此类设备的运用。 　　关键词：沸腾干燥设备，静电，粉尘爆炸，防爆安全 　　对沸腾干燥设备，基本都是以流化床工作原理为基础的，其物料干燥过程的基础就是粉体的沸腾。同时，在排风作用下，容器内细微粉体经捕集袋过滤后排向室外，其捕集的过程就有大量的超细粉的产生，不管是在流态沸腾还是在捕集运行中，沸腾干燥的整个过程均伴有超细的粉体运动。然而，粉体运动存在的过程常伴有静电和粉尘爆炸的二个问题，在某些因素引导下会引起爆炸现象。目前国内在处理此类问题时，认为只要安置防爆电机就可行了，实属考虑欠妥。本文从粉体沸腾的静电和粉尘爆炸问题作理论的探讨，针对沸腾干燥设备的防爆安全性提出自己的观点，目的是为了此类设备制造和应用得更完整、更可靠和更安全。 　　1.沸腾干燥设备中粉体的不安全因素浅析 　　1.1沸腾干燥设备粉体沸腾中静电产生的因素探讨 　　物料在沸腾干燥设备沸腾干过程中，由于干燥气体与物料颗粒表面产生剧烈的摩擦，干燥固体粒子之间也会产生剧烈的碰撞与摩擦，同时固体粒子还与筒体壁面、捕集袋及管路壁面发生剧烈的碰撞与摩擦，使得固体粒子表面带有大量的静电；另一方面，随着固体粒子的不断细化，产生了大量的新生表面，原粒子的表面电荷平衡状态被破坏，使新生粒子表面带上大量电荷。由于聚集、粘附管壁等原因，一旦当整机接地状态不良时，可使积累的静电电荷形成相当高的电压，其在一定条件下会导致静电释放产生的电火花。如果被干燥物料是易燃易爆物，这种静电火花极易引起干燥物料的突然燃烧或爆炸。 　　文献研究认为“静电最高处在于捕集袋内”，这是由于风机运行抽去大量容器内细小粉尘，这样在捕集袋内大量积累带电粉尘。而产生火花放电的最危险点可认为在捕集袋、分离小管道内。 　　1.2沸腾干燥设备中粉尘爆炸产生的因素探讨 　　粉尘爆炸的定义为悬浮于空气中的粉尘颗粒与空气中的氧气充分接触，在特定条件下瞬时完成氧化反应，反应中放出大量热，从而产生高温、高压的现象。一般来说，可燃固体在空气中燃烧时会释放出能量，并产生大量的气体，而释放出能量的快慢既燃烧速度的大小在固体（粉尘）暴露在空气中的面积有关。因此，对于同一种固体物质的粉体，其粒度越小，比面积越大，燃烧扩散就越快。若固体的粒度很细，以至可悬浮起来，一旦有点火源使之引燃，则可在极短的时间内释放出大量的能量，这些能量来不及散逸到周围的环境中去，致使该空间内气体受到加热并绝对膨胀，而另一方面粉体燃烧时产生大量的气体，会使体系形成局部高压，以至产生爆炸及传播。 　　任何粉尘爆炸要具备三个要素，即①点火源；②可燃细粉尘；③粉尘浮悬于空气中，形成在爆炸浓度范围内的粉尘云。其中，三个要素同时存在才会发出爆炸，因此只要消除其中一个要素，就可有效防止粉尘爆炸。 　　1.3沸腾干燥设备中粉体不安全因素的探讨 　　由于不管是在流态沸腾还是在捕集运行中，物料在沸腾干燥设备沸腾极易产生大量粉尘，粉尘沸腾极易造成上述的静电火花，即可能造成点火源要素。对于“粉尘云”而言，正如文献所述的“可燃物粉体颗粒大于400μm时，所形成的粉尘云不再具有可爆性。”而当“粉体颗粒度在10μm以下时，则具有较大的危险性”，对沸腾干燥设备的捕集袋与排出管道之间的粉体粒度极细的情况下，极有可能上述的“粉尘云”。故对一般物料就极有可能存在着粉尘爆炸的因素，倘如物料中含有可燃细粉组分的话，就意味着具备粉尘爆炸的三个要素，粉尘爆炸的可能性极大。 　　如果只在沸腾干燥设备中设有防爆电机的话，只是基础上防止“点火源”，其也是此类设备所必须配置的。上述可知，静电和粉尘爆炸是此类设备防爆安全的关键所在，其常被人们所忘却，而药品生产的实际是确保生产设备的安全、可靠和符合相应工艺要求。人们不能只凭“过去没有发生此类事故，对此不必太认真”的概念去生产制造此类设备，应科学性和安全性去考虑。 　　2.沸腾干燥设备中粉体安全的预防措施 　　对沸腾干燥设备中粉体沸腾的所引起安全隐患，有文献对粉体易产生此二类隐患的预防作了一定阐述，作为沸腾干燥设备可作如下的借鉴。 　　2.1沸腾干燥设备防静电的措施 　　对沸腾干燥设备中粉体沸腾防止静电可借鉴的措施如下： 　　1)捕集袋采用防静电纤维材料制成，及时消除进入袋中的粉体上的静电，避免粉体聚集成块脱落时产生的剥离起电。 　　2)采用导体材料作送风管道及各连接部件的连接件，并将整个系统仔细接电，使粉体上的静电能及时地导走。 　　3)其它方法，如增大管道直径、减少弯头、定期清灰和出料、操作工人穿戴防静电服操作等，对抑制、减少和消除粉体沸腾过程中的静电也是有效的。 　　2.2沸腾干燥设备防粉尘爆炸的措施 　　对沸腾干燥设备中粉体沸腾防止防粉尘爆炸可借鉴的措施如下： 　　1)清除点火源，对于可能产生火源的设备和装置应安装有抑爆系统，在除尘或滤尘设备和管道中设置防爆膜或泄压阀。 　　2)经常清除管道和捕集袋内的粉尘，不得有粉尘堆积。 　　3)电器设备要采用防爆装置，如防爆电机、加装地线等。 　　4)厂房设计要符合预防粉尘爆炸的要求，按抗爆设计，并要有足够的防爆泄压面积。 　　3.防爆安全性在沸腾干燥设备的应用 　　针对国内有些沸腾干燥设备防爆意识不完善性，只是采取简单的防爆措施，不能确保操作人员、厂房的安全，在生产中存在一定的隐患。常固定在“过去没有发生此类事故，对此不必太认真”的概念中去制造设备，随着人们对安全意识的加强及日后干燥物料组分的复杂话，此类设备的防爆要求已提到急切的等级。 　　根据多年来生产沸腾制粒机的生产经验并结合国外同类设备的特点，特别是沸腾干燥设备在结构上采取了必要的防止措施。 　　4.小结 　　以上对粉体沸腾所伴有静电和粉尘爆炸的二个问题作理论探讨，从而重申了沸腾干燥设备的防爆安全重要性。 · 行业聚焦： 国内干燥设备企业没有一个技术人员，设备生产过程中甚至没有图纸，仅凭机械加工人员的估算和经验来生产价值几十万、上百万元的设备———这种现象在干燥设备行业并不鲜见。专家提醒，提高管理和技术水平是该行业头等大事。 　　随着中国经济的迅速发展，干燥设备生产企业如雨后春笋般蓬勃发展，干燥设备在中国市场也逐步占据了一定的地位。据统计，目前国内干燥设备生产企业达500 余家，年市场需求量超过30亿元。但多数干燥设备生产企业技术水平不高，有的甚至没有技术可言。一批投资少、技术含量低的“杂当前干燥设备企业都非常重视新产品的开发。应当看到，我国的干燥设备工业发展到今天，虽然与国际先进水平尚有差距，但已经超越了简单地照搬吸收的阶段。寻求进一步发展的技术途径，应当在分析借鉴国外先进产品的同时，从更深的层次上对干燥设备技术发展的趋势和产品开发的走向进行综合的分析和思考，努力开发具有自主知识产权的新产品。 　　以人为本，树立人性化的产品设计理念 　　通常我们在干燥设备产品设计中主要考虑的是它的材质、结构、机械强度、工作性能、使用寿命等要素，在评价干燥设备的优劣据有关权威机构测算，全球能耗为3．09×1020J，其中1．36×1020J为工业能耗，而工业能耗的20％是用于干燥操作。由于干燥的能源几乎全部由矿物燃烧产生，这就导致大气中的CO2浓度不断提高，从而加剧地球的温室效应。所以我们需要不断创新我们的干燥技术，以适应环境需要。 　　我们的方向是采用低能耗干燥技术，可通过改进旧的干燥技术，采用新的干燥技术来降低能耗。特别是过热蒸汽干燥是一种可从多角度降低能耗的技术，通过蒸汽循环，蒸发1千克水的单位热耗可低于2．5×106J（典型的空气干燥其单位热耗可高达2．5×106～8×106J），如再利用分段组合干燥技术，合理利用其他过程的冷、热蒸汽于干燥 　　干燥设备在碳酸钙业的应用总体要求是热效率高、能耗低、配置简单、控制方便、占地面积孝操作环境安全卫生。目前，无机盐行业使用较普遍的干燥设备有：旋转列管干燥机、回转间接加热干燥机、盘式连续干燥机、气流干燥机（又分脉冲气流、气流旋转、正负压二级气流干燥）、旋转闪蒸干燥机、回转滚筒干燥机、喷雾干燥机（又分造粒、粉状、离心式、压力式）、振动流化床干燥机、静态真空干燥机、热风循环烘箱、耙式、浆叶式真空干燥机、沸腾干燥机（卧式、立式）等。 　　这些干燥设备为产品质量提供了保证，但是，都存在尾气收“尘”问题。由于纳米级产品的不断增加，原是国外进口产品6/1。 　　4、烘干机筒体自我保温热效率高达80%以上(传统单筒烘干机热效率仅为35%)提高热效率45%。 　　5、物料终水份确保0.5%以下，是干混沙浆及矿渣粉生产线首选产品。 　　6、比单筒烘干机减少占地面积50%左右，土建投资降低50%左右，电耗低于60%。7、燃料可适应煤、油、汽。能烘20mm以下的块料、粒料、粉状物料。 　　8、烘干机可根据用户要求轻松调控所要的终水份指标。 　　9、出气温度低，除尘设备使用时间长。

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