钢桶涂装烘干炉的安全误区辛巧娟.docx
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钢桶涂装烘干炉的安全误区辛巧娟
钢桶涂装烘干炉的安全误区
辛巧娟
前不久有缘与西安机械研究所的候斌和马润刚两位同行在一起探讨了关于钢桶涂装烘干炉的一些问题，受到了不少启发。
西安机械研究所近年来一直致力于研究和开发钢桶燃煤烘干炉，并在这一领域不断创新和发展，已经取得了非常好的成绩，得到了业内的好评。
这种新型的燃煤烘干炉，不仅达到了有效的节省能源，降低生产成本的目的，而且在环保方面也有所突破。
对于很多制桶企业来说，这是一个不错的选择。
我们发现目前国内钢桶行业仍在钢桶涂装生产中常出现的一些认识上的误区，这正是安全事故频发的主要原因。
我在钢桶行业工作二十多年，曾经三次亲历钢桶烘干炉爆炸事故，耳听的事故就更多了，几乎每年都有企业发生这样的事故，不得不引起行业企业广泛的重视。
在安全问题上，任何不科学的态度和侥幸心里，都将是事故发生的导火索。
根据国家安全生产管理部门的统计，最近四年中，我国涂装生产的火灾事故约3000起，其中特大火灾事故55起，重大火灾事故420起；烧毁厂房等建筑物25万平方米，设备1000套以上，伤亡200人以上，直接经济损失4亿元以上。
其实烘干炉着火和爆炸主要有两个方面的原因，一个是炉内温度（或钢桶表面温度）达到可燃性气体的自燃点，在可燃气体浓度达到爆炸极限范围的情况下，可以自行燃烧；其次是炉内温度虽然没有达到可燃气体的自燃点，但炉内可燃气体浓度达到了一定程度后，温度达到闪点，遇见明火，即可产生爆炸。
这两种事故从根本上说，就是个可燃性气体的浓度问题，只要在生产中有效降低烘内可燃性气体的浓度，即可防止爆炸和燃烧的事故发生。
一般降低炉内可燃性气体浓度的办法主要是通过通风机引风来解决，但引风又会抽走炉内热量，浪费能源，从而可能影响炉内温度的保持，这是一个矛盾。
要解决这个矛盾，就要掌握一个平衡点，既要保持炉内温度不降低，从而影响烘干质量，浪费热量，又不能使炉内可燃气体浓度超标。
几年前，我曾在上海与意大利FMI公司的一位钢桶涂装设备的专家讨论过这个问题，他们的解决办法是在炉内安装一个可燃气体浓度检测仪，随时检测炉内可燃气体的浓度，并以此自动控制引风装置的开停和风门的大小。
当浓度接近某个危险点时，引风机自动开启或增大抽风，当浓度降低到某个安全点时，引风机就会关闭或关小风门。
最近，西安机械研究所也正在这一领域投入研究和改进，我们视目以待。
目前国内制桶企业在涂装烘干生产安全上有不少错误认识，主要有以下几点误区：
1、认为只要炉内没有明火产生，就不会燃烧爆炸，所以不重视烘干炉的引风。
这是忽视了可燃性气体有自燃点的物理特性，是非常危险的。
虽然有的可燃性气体的自燃点比较高，但是要知道，炉内气氛温度和钢桶的表面温度是完全不同的两个概念，通常情况上，钢桶的表面温度是炉内气氛温度的两倍甚至三倍以上。
2、为了提高炉内温度，应该减少引风，这样才能有效烘干钢桶。
这种想法的人，忽视炉内可燃气体浓度升高，会产生燃烧爆炸危险，这一点暂仅不说。
减少引风，炉内可燃性气体浓度极高，不仅不能有效烘干钢桶，反而因蒸汽浓度过高，钢桶上的稀释剂不易溢出，烘出的钢桶往往温度很高，但表面发黏不干。
这种情况就跟蒸笼里的馍馍一样，虽然温度很高，也可能蒸了很多时间，但馍馍总是湿的，因为笼内的水蒸汽浓度很高，馍馍内的水分是不能放出来的。
3、不要用引风机抽风，只要留有通风口，炉内气体会通过内外气压差自动排出，不仅可减少热量浪费，还能降低炉内可燃性气体的浓度。
这种想法是严重的错误，我们知道，炉内外气体要自然流动，只能靠压力差，但实际上，炉内产生的可燃性气体的总量，不足以提高炉内压力，再加上炉子两端进出钢桶，与外界常通，炉内外的压力差微乎其微，基本上不产生自然排放。
在炉内外气压相平衡的情况下，炉外气体是空气，但炉内气体是高浓度的可燃性气体。
去年新疆某厂的新烘干炉在生产一个小时后发生的爆炸事故，就是这种原因产生的。
4、认为烘干炉的安全与采用的加热能源关系很大，不科学地认为采用某种能源的烘干炉就容易发生事故。
其实不论采用何种能源加热烘干炉，只要烘干炉设计和制造合理，都不会出现容易产生危险这种情况。
根据实际发生的火灾事故情况分析，各种能源的烘干炉都有可能发生火灾或爆炸事故，主要的是要看烘干炉使用者是否合理科学的操作烘干炉。
再安全的加热能源、再好的烘干炉，如果在生产中不进行引风排气、不杜绝着火源，事故是时时都有可以发生的。
为了澄清在钢桶烘干生产中的一些错误认识，我们有必要学习一些最基本的涂装安全知识，以有效避免事故的发生。
一、涂装烘干炉发生燃烧的基本条件
燃烧是一种放热发光的化学反应。
燃烧必须同时具备以下三个基本条件，缺少其中任何一个条件都不能燃烧。
其一，有可燃物质存在，并达到一定浓度。
例如涂装烘干炉内涂料稀释剂蒸气就属于可燃性气体。
其二，有助燃物质存在，助燃物质数量不够也不会发生燃烧。
正常空气中含氧量很高，是常见的助燃物质。
钢桶涂装烘干炉内的空气是无法隔绝的，因为钢桶进出口是畅开的，炉内不可能没有空气。
其三，有着火源存在，即有引起可燃物质燃烧的热能源。
着火源须具有足够的温度和热量。
常见的着火源有两种，一种是明火，如能源燃烧的火星、电气接头的放电打火等，另一种是高温，如炉内其它高温源，如加热后的钢桶本身、热电阻发热体、炉内可燃性气体高温达到自燃温度，都可能因起燃烧。
由此可以看出，只要控制这三个条件，使其中一个条件达不到，就不能发生燃烧事故。
杜绝空气进入是不可能的，所以，通常我们是通过控制炉内的可燃气体的浓度和着火源两个条件来防止燃烧事故。
但有时候火源很难控制，比如偶尔的电气打火，静电火花、碰撞火花、钢桶高温自燃等等，虽然涂装车间内严禁烟火，但那怕是万分之一的可能，产生的着火源，都会产生难以预料的麻烦。
所以，控制炉内可燃气体的浓度，已成为最可控的安全措施。
只要控制好炉内可燃性气何的浓度不超标，其它两个条件即使出现，也不会产生危险。
二、烘干炉爆炸与燃烧相互的联系
爆炸与燃烧有着密切的联系。
凡是发生瞬间的燃烧，同时生成大量的热和气体，并以很大压力向四周扩散的现象，都叫做爆炸。
钢桶烘干炉的爆炸一般属于化学性爆炸。
化学性爆炸是指爆炸性物质本身发生了化学反应，由于产生大量气体和较高温度而发生的爆炸，其爆炸过程伴有化学变化过程，如可燃气体、可燃蒸气、粉尘与空气形成混合的爆炸都属于化学性爆炸。
化学爆炸就是可燃物质事先与氧化剂混合成爆炸性混合物，遇到着火源而发生的在极短时间内的燃烧。
这种燃烧速度极快，燃烧产生大量的热和气相物质，爆炸时产生很高的温度和很大的压力，发出巨大的声响。
这不同于一般可燃物的燃烧，一般可燃物质的燃烧是在燃烧过程中逐渐形成与氧化剂的混合物，燃烧平稳而缓慢，没有爆炸现象。
所以，燃烧与爆炸具有如下几点联系。
1、可燃物质的燃烧与爆炸，本质上都是可燃物质的氧化反应。
2、燃烧与爆炸的区别，在于氧化速度的不同。
3、决定氧化速度的因素是在点火前可燃物质与助燃物质是否均匀混合。
4、同一物质，在一种条件下可以燃烧，在另一种条件下可以爆炸。
由此看出，在钢桶涂装烘干炉内的可燃性蒸气始终是和空气相混合的，所以一旦遇到着火源，最容易发生的就是爆炸事故。
三、闪点、燃点和自燃点
在烘干炉内进行涂装烘干时，炉内都有一定的可燃气体与空气的混合物，此种混合物迎火源会发生燃烧。
如果可燃气体挥发速度低，一经燃烧，新的蒸气来不及补充，则此种燃烧一闪即灭，称为闪燃。
能引起闪燃的温度叫闪点。
闪点越低，危险性越大。
闪点是可能引起火灾的最低温度。
影响闪点的因素很多。
对于同类可燃物质，相对分子质量越大，则闪点越高，混合可燃性物质的闪点一般低于每种可燃物质的闪点的平均值。
涂料中常用的很多溶剂的闪点，都是低于室温的，所以在涂装中必须严格控制炉内的可燃性蒸气的浓度，同时严禁火源的产生。
可燃液体在空气中达到某一温度时，接触火源即发生燃烧，若移去火源仍能继续燃烧，这种现象叫做着火，能引起着火的最低温度叫做燃点或着火点。
在燃点温度下能形成连续燃烧。
因为此时的液体蒸发速度比闪点温度时稍快，蒸气量足以供给连续不断的燃烧。
在连续燃烧的最初瞬间，火焰周围的液体温度可能刚刚达到燃点；但随后温度会不升高，促使液体蒸发进一步加快，火势逐渐扩大，形成稳定的连续燃烧。
自燃，是指可燃物质在没有明火作用的情况下发生的燃烧，发生自燃的最低温度叫做自燃温度。
在生产过程中，任何部位的可燃物质的温度必须远低于其自燃温度。
对于易燃和可燃物质的火灾危险性，可通过其化学性质和物理性质表示。
物理化学性质与危险性有如下关系：
1、易燃和可燃物质的沸点越低，其闪点也越低，发生火灾的危险性就越大。
2、易燃和可燃物质的密度越大，其蒸发速度越快，闪点也越低，发生火灾的危险性就越大。
3、同一类有机化合物中，一般是分子量越小的，发生火灾的危险性越大。
4、在脂肪类碳氧化合物中，醚的火灾危险性最大，醛、酮、酯类次之，醇类又次之，酸类的火灾危险性较小。
5、大部分易燃和可燃物质，如汽油、煤油、苯、醚、酯等是高电阻率的电介质，所以都有摩擦产生静电放电发生火灾的危险，醇类、醛类不是电介质，电阻率低，产生静电火灾的危险性很小。
四、爆炸极限和爆炸危险度
易燃易爆气体或蒸气与空气的混合物，当其易燃易爆物质浓度达到一定的量值范围，同时，在上述物质充斥空间存在着火源，就有可能发生爆炸。
这个浓度范围叫做爆炸浓度极限，简称爆炸极限。
能发生爆炸的最低浓度叫爆炸下限，能发生爆炸的最高浓度叫爆炸上限。
由于浓度在爆炸下限以下或爆炸上限以上，或不存在着火源，或氧气量不够，都不能发生燃烧和爆炸。
只有在爆炸下限和爆炸上限这个浓度区间可以发生爆炸，这个区间称为爆炸范围。
可燃气体和可燃蒸气的爆炸极限常以体积百分比浓度表示，也可以用质量表示，单位是mg/m3。
影响爆炸极限的主要因素有：
1、环境温度增高，爆炸范围扩大。
2、含氧量增高，爆炸范围扩大，反之则缩小。
3、爆炸性混合气体中有惰性气体存在时，爆炸范围缩小，惰性气体增加到一定数量则不能爆炸。
4、压力增高时爆炸范围扩大，压力降低时，爆炸范围缩小。
爆炸范围缩小到零时的压力称为起爆临界压力。
易燃和可燃物质的蒸气的爆炸危险性可以用爆炸危险度即爆炸浓度范围与爆炸下限浓度之比值来表示：
爆炸危险度＝（爆炸上限值－标准下限值）/标准下限浓度
上式说明，爆炸下限浓度低而爆炸上限浓度高，即爆炸范围宽时，出现爆炸条件的机会就多，爆炸危险度就高。
六、涂料的爆炸危险性
钢桶涂装用的国产涂料中90%以上为含有机溶剂。
由于有机溶剂（包括稀释剂）有易燃和易爆特性，所以涂料多用闪点这个物理参数来确定危险等级。
但是，在涂料的贮存、涂装和成膜的干燥过程中，都不同程度存在有机溶剂、稀释剂的蒸气（挥发气体）与空气形成易燃易爆混合气体。
此种混合气体的闪点、爆炸极限等，标志着爆炸危险程度的特性，在国外，通常由生产或研制涂料的单位提供MSDS（物料安全特性说明书）。
目前国产涂料一般还不为用户提供涂料的安全特性说明。
涂料除以闪点作为衡量爆炸危险等级的主要参量以外，爆炸极限也是衡量危险程度的一个指标。
此外，还有传爆能力、自燃温度性能指标等。
常用的有机溶剂和稀释剂的爆炸极限数值如下表所示。
常用有机溶剂和稀释剂的爆炸极限
有机物名称
应用形式
闪点/℃
爆炸极限/%
上限
下限
甲苯
二甲苯
乙醇
异丙醇
丁醇
丙醇
乙酸乙酯
乙酸丙酯
乙酸丁酯
200号溶剂
汽油
溶剂，稀释剂
6-30
29
9-32
12
21-34
-20
-10
10
22
19
-
1.0
1.0
2.6
2
1.7
1.6
2.1
11.7
1.2
1.0
-
7
7.6
19
12
8
13
11.5
8
7.6
6
-
有机溶剂的爆炸危险性概括如下：
1、易燃性高，大部分有机溶剂的闪点在常温以下；
2、爆炸下限一般在1%－3%，爆炸极限范围较宽；
3、极易挥发，有可能引起火焰扩散式燃烧；
4、所需着火源能量很小，很小的火星就可能引爆；
5、有带电性，有静电可燃危险。
七、钢桶涂装场所防火防爆的最基本要求
从以上分析，我们能够明确的知道，在钢桶涂装场所产生爆炸必须同时具备以下三个条件：
1、涂料中所用溶剂或稀释剂为易燃液体，在涂装过程中，存在易燃物质蒸气，或以雾状形式悬浮于空气中；
2、上述物质与空气相混合，其混合浓度在爆炸极限范围以内；
3、存在足以点燃爆炸性混合物的火花、电弧或过热能量（温度太高）。
为了有效防火防爆，在钢桶涂装喷漆室和烘干炉中，通常配置机械通风装置，其通风量，要求足以使喷漆室或烘干炉内爆炸性混合气体的最大体积浓度限制在爆炸下限的50%以下。
如果喷漆室和烘干炉配置有机械通风，且达到足够的通风量，则只有在机械通风出现故障时（即在不正常情况下），才有可能短时间积聚形成爆炸混合气体。
需要突出强调的是，涂装场所必须设置有效的强制通风装置，以提高涂装作业场所的安全性。
这是最基本的防火防爆要求！
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