电烘炉在燃爆环境的安全性能提升改造

张逍 胡燕强

摘 要：电加热干燥炉具有干燥速率快、产量高及加热均匀等特点，已被广泛应用于机械、电气、食品、服装等各行业并充当着不可或缺的重要角色。烘炉工作温度较高，当干燥产品中含有易燃有机成分时，干燥过程中可燃气体积累，其浓度达到爆炸浓度下限时，极易产生爆炸危险[1]。为了防止热风循坏改造事故发生，GB 14443-2007等标准要求烘干室工作时应不断排除废气并补充新鲜空气，以满足室内可燃气体不发生积聚的要求[2]。在烘炉应用过程中已经逐步完善电接点温度表、强排风机联锁等安全保护功能，并结合密集型的人员巡检等方式确保设备安全运行，但仍存在不稳定因素与较大的提升空间。本文将对电烘炉存在的安全风险进行分析，重点对绝缘漆烘焙烘炉的安全性能提升改造，对绝缘漆烘焙烘炉存在的安全隐患进行系统分析，对各安全控制要点相对应的物理特征量进行分析，提出安全改造措施及方案。

关键词：电烘炉;燃爆坏境;安全性能

1引言

本文主要对电阻热风干燥炉进行探讨，其工作原理是利用通风机吸入空气送至加热器，经过加热的空气送入箱内，把热量传给涂漆的产品，再被风机吸入，如此反复循环使用。产品烘焙时使用的绝缘漆为易燃、易爆、易挥发的苯乙烯等危险化学品，生产过程中产生苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等有毒有害气体，基于此种易燃易爆环境工作下的设备对安全性能的要求高，为提高烘炉设备使用的安全性和稳定性，实现对设备运行安全重点监控部位进行安全监控、连锁保护，自动停止设备运行并发出安全报警的功能，必须对设备进行改造增加相应的控制系统和监控系统。

2绝缘漆烘焙烘炉安全风险分析

本文讨论的干燥炉主要用于产品浸漆后烘焙干燥。热风循环干燥炉的结构由炉体、循环风机及排烟管道、电热元件及电控柜四部分组成。根据热风循环干燥炉的结构组成及工作环境等进行考虑，目前热风循环干燥炉存在的主要风险在以下几个方面：

2.1烘焙产品特殊性

目前使用的绝缘漆中有机溶剂的主要成分时丙烯酸酯类，含量占绝缘漆的30-40%，挥发量在10%左右。烘炉设备生产过程中产生的有机挥发物通过排烟管道进行排放，保证炉内有机挥发物处于燃爆浓度以下[3]。

2.2烘炉安全联锁特点及风险

烘炉现有的安全联锁保护功能有加热超温报警断电保护功能;强排风机启动后才能启动烘炉加热联锁保护功能;炉门关闭与加热联锁保护功能。除开现有安全联锁保护功能外，电烘炉目前存在的安全缺陷有：

2.2.1、该烘炉对强排风机没有过载和过流监测控制保护功能，存在当强排风机故障时，加热仍继续运行导致炉内燃爆气体浓度上升，炉体有爆炸风险;

2.2.2、烘炉排烟管道没有排风流量监测控制保护功能，存在当排烟管堵塞导致排风不畅，烘炉仍然进行进行加热，有爆炸风险;

2.2.3、烘炉加热控制继电器上没有3相电流和电压监测控制保护功能，存在加热管路过烧，引起线路起火的隐患;

2.2.4、未安裝机械式防爆电接点温度表过温度、监测控制保护功能，存在测温探头损坏使加热失去超温控制保护风险;

2.2.5、炉顶循坏风机无故障监测控制保护功能，存在因炉顶某个循环风机故障停止运行导致炉内温度不均匀失去超温控制保护的风险。

2.3超温风险

当烘炉炉内温度超过设定最高工作温度时，产品质量得不到保障，目前控制方式采取岛电温控仪控温、超温联锁切断控制（温度传感器电信号反馈通过PLC控制、电接点温度表直接驱动加热接触器切断），这种方式在绝大多数情况下时有效的，但也存在电信号丢失（电缆损坏、接头松动、PLC内部故障等），电接点温度表失效的风险。

2.4参数劣化趋势的风险。

烘炉设备使用年限较长后设备本身性能参数逐年劣化，比如超温幅度逐渐上升，但是未到达警戒温度，意味着设备温度控制可靠性是在降低、存在劣化（电气部件老化、传感器精确度、设备线路老化、设备控制部件老化存在关联的），如果不及时发现并检查处理的话，存在突发的失效安全风险。

3烘炉安全性能提升改造方案

针对电烘炉现存的问题，对现有控制柜内增加PLC扩展模块和加热调功器的通讯功能及其他元器件等，增加烘炉安全监测与控制点，实现在巡检间隔周期延长的情况下能够对设备运行安全重点监控部位进行安全监控、连锁保护，自动停止设备运行并发出安全报警。

3.1、针对排烟风机和排烟管道，增加排烟风机用变频器监测控制，监测排烟风机过载保护和电流信号，并在控制屏上显示及异常报警切断加热控制。同时增加排烟管道流量检测，在烘炉运行中时当排烟管内流量低于设定下限时切断烘炉加热控制，随后进行人工检修。

3.2、针对炉内超温风险采取以下措施：改造控制柜集成调功器，显示加热管中实时电流和电压及运行功率，以掌握烘炉的运行情况;在炉体上每区控温增加机械式防爆电接点温度表，在烘炉加热电路中在调功器前端增加加热接触器，当温度超过设定温度时，电接点温度表常闭点动作，直接切断加热接触器，防止炉内温度机械上升;在炉顶循环风机散热叶尾部可增加光电开关，采用脉冲式控制，判断风机是否正常运转，保证炉内温度均匀性。

3.3、针对安全联锁功能不完善的问题，对加热与控制系统增加必要的联锁控制：

3.3.1、强排风机未启动时或者在开路或拆除情况下，加热管不能通电;强排风机在过载和短路的故障状态下，加热管能效切断加热。

3.3.2、测定正常工作时排烟管道的流量范围，对排烟管道加装流量计，并与加热管控制回路联锁。

3.3.3、将炉内循环风机与加热电源联锁，风机未开启或故障时，加热电源不能开启或自动断电，并同时发出声光报警。

3.3.4、工作温度不能超过最高设计工作温度，当炉内温度超过设定最高温度时自动断电进行保护。

3.3.5、所有的温度传感器必须处于完好状态下，加热系统才能加热。在工作中，当某一温度传感器出现故障，加热系统立即有效断电，并报警。

3.3.6、烘炉炉门设置联锁装置（即炉门开，主系统断电）。台车与炉门联锁：只有到炉门开启到位时才能起动台车，防止炉门被台车碰撞。

3.4、记录相应的控制参数，炉内温度、时间、升温速率等采用电脑控制和记录，同时实时监控炉内温度并将炉温监控结果反馈到控温仪表进行调节，确保炉温准确和均匀。采用无纸记录仪记录炉内所有控温点的温度，并参与控温和联锁，控制炉内两个区的温度，任一区超过设定温度时，加热电源自动切断。并能储存实时显示和记录炉内所有温度曲线。

3.5、加装过载、短路和漏电保护装置，烘炉必须具有过载、短路和漏电保护功能，确保在过载、短路和漏电的故障状态下能有效截断电源。同时对炉体与控制台进行漏电保护。炉体应有可靠接地，接地电阻小于4Ω，保证烘炉及控制柜均可靠接地。

作为现代工业生产过程中必不可少的一环，保证电烘炉安全运行是一项十分重要的工作。本文中探讨的电烘炉处于一个易燃易爆的作业环境中，其控制与监控功能无法满足目前安全生产的需求，因此对其进行安全性能提升改造是一件十分迫切的事情。本文中针对电烘炉现存的问题入手，对烘炉控制系统进行了升级，同时增加了必要的监控点实现了对排烟风机、管道流量、烘炉运行情况的实时监控，此外还增加了必要的连锁控制，实现了电烘炉安全性能的提升，实现了部分故障的检测、保证了设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1]杨志舟.易燃液体火灾机制及危险性控制技术研究[D].天津：天津理工大学，2008

[2]古国伟.涂层烘干设备安全评价研究[D].广州：华南理工大学，2012.

[3]田震 戴卓 宋博达 热风循环干燥设备安全节能改进技术[J] 化工机械 2017年

（中车株洲电机有限公司，湖南 株洲 412001）