沸騰干燥設(shè)備的防爆安全性淺析

摘  要：對粉體沸騰所伴有靜電和粉塵爆炸的二個問題作理論探討，從而闡明了沸騰干燥設(shè)備防爆安全的重要性，同時插入此方面在此類設(shè)備的運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：沸騰干燥設(shè)備，靜電，粉塵爆炸，防爆安全

    對沸騰干燥設(shè)備，基本都是以流化床工作原理為基礎(chǔ)的，其物料干燥過程的基礎(chǔ)就是粉體的沸騰。同時，在排風(fēng)作用下，容器內(nèi)細(xì)微粉體經(jīng)捕集袋過濾后排向室外，其捕集的過程就有大量的超細(xì)粉的產(chǎn)生，不管是在流態(tài)沸騰還是在捕集運(yùn)行中，沸騰干燥的整個過程均伴有超細(xì)的粉體運(yùn)動。然而，粉體運(yùn)動存在的過程常伴有靜電和粉塵爆炸的二個問題，在某些因素引導(dǎo)下會引起爆炸現(xiàn)象。目前國內(nèi)在處理此類問題時，認(rèn)為只要安置防爆電機(jī)就可行了，實屬考慮欠妥。本文從粉體沸騰的靜電和粉塵爆炸問題作理論的探討，針對沸騰干燥設(shè)備的防爆安全性提出自己的觀點(diǎn)，目的是為了此類設(shè)備制造和應(yīng)用得更完整、更可靠和更安全。

1.沸騰干燥設(shè)備中粉體的不安全因素淺析
1.1沸騰干燥設(shè)備粉體沸騰中靜電產(chǎn)生的因素探討
物料在沸騰干燥設(shè)備沸騰干過程中，由于干燥氣體與物料顆粒表面產(chǎn)生劇烈的摩擦，干燥固體粒子之間也會產(chǎn)生劇烈的碰撞與摩擦，同時固體粒子還與筒體壁面、捕集袋及管路壁面發(fā)生劇烈的碰撞與摩擦，使得固體粒子表面帶有大量的靜電；另一方面，隨著固體粒子的不斷細(xì)化，產(chǎn)生了大量的新生表面，原粒子的表面電荷平衡狀態(tài)被破壞，使新生粒子表面帶上大量電荷。由于聚集、粘附管壁等原因，一旦當(dāng)整機(jī)接地狀態(tài)不良時，可使積累的靜電電荷形成相當(dāng)高的電壓，其在一定條件下會導(dǎo)致靜電釋放產(chǎn)生的電火花。如果被干燥物料是易燃易爆物，這種靜電火花極易引起干燥物料的突然燃燒或爆炸。
文獻(xiàn)研究認(rèn)為“靜電最高處在于捕集袋內(nèi)”，這是由于風(fēng)機(jī)運(yùn)行抽去大量容器內(nèi)細(xì)小粉塵，這樣在捕集袋內(nèi)大量積累帶電粉塵。而產(chǎn)生火花放電的最危險點(diǎn)可認(rèn)為在捕集袋、分離小管道內(nèi)。

1.2沸騰干燥設(shè)備中粉塵爆炸產(chǎn)生的因素探討
    粉塵爆炸的定義為懸浮于空氣中的粉塵顆粒與空氣中的氧氣充分接觸，在特定條件下瞬時完成氧化反應(yīng)，反應(yīng)中放出大量熱，從而產(chǎn)生高溫、高壓的現(xiàn)象。一般來說，可燃固體在空氣中燃燒時會釋放出能量，并產(chǎn)生大量的氣體，而釋放出能量的快慢既燃燒速度的大小在固體（粉塵）暴露在空氣中的面積有關(guān)。因此，對于同一種固體物質(zhì)的粉體，其粒度越小，比面積越大，燃燒擴(kuò)散就越快。若固體的粒度很細(xì)，以至可懸浮起來，一旦有點(diǎn)火源使之引燃，則可在極短的時間內(nèi)釋放出大量的能量，這些能量來不及散逸到周圍的環(huán)境中去，致使該空間內(nèi)氣體受到加熱并絕對膨脹，而另一方面粉體燃燒時產(chǎn)生大量的氣體，會使體系形成局部高壓，以至產(chǎn)生爆炸及傳播。
文獻(xiàn)認(rèn)為，任何粉塵爆炸要具備三個要素，即①點(diǎn)火源；②可燃細(xì)粉塵；③粉塵浮懸于空氣中，形成在爆炸濃度范圍內(nèi)的粉塵云。其中，三個要素同時存在才會發(fā)出爆炸，因此只要消除其中一個要素，就可有效防止粉塵爆炸。

1.3沸騰干燥設(shè)備中粉體不安全因素的探討
    由于不管是在流態(tài)沸騰還是在捕集運(yùn)行中，物料在沸騰干燥設(shè)備沸騰極易產(chǎn)生大量粉塵，粉塵沸騰極易造成上述的靜電火花，即可能造成點(diǎn)火源要素。對于“粉塵云”而言，正如文獻(xiàn)所述的“可燃物粉體顆粒大于400μm時，所形成的粉塵云不再具有可爆性。”而當(dāng)“粉體顆粒度在10μm以下時，則具有較大的危險性”，對沸騰干燥設(shè)備的捕集袋與排出管道之間的粉體粒度極細(xì)的情況下，極有可能上述的“粉塵云”。故對一般物料就極有可能存在著粉塵爆炸的因素，倘如物料中含有可燃細(xì)粉組分的話，就意味著具備粉塵爆炸的三個要素，粉塵爆炸的可能性極大。
如果只在沸騰干燥設(shè)備中設(shè)有防爆電機(jī)的話，只是基礎(chǔ)上防止“點(diǎn)火源”，其也是此類設(shè)備所必須配置的。上述可知，靜電和粉塵爆炸是此類設(shè)備防爆安全的關(guān)鍵所在，其常被人們所忘卻，而藥品生產(chǎn)的實際是確保生產(chǎn)設(shè)備的安全、可靠和符合相應(yīng)工藝要求。人們不能只憑“過去沒有發(fā)生此類事故，對此不必太認(rèn)真”的概念去生產(chǎn)制造此類設(shè)備，應(yīng)科學(xué)性和安全性去考慮。

2.沸騰干燥設(shè)備中粉體安全的預(yù)防措施
    對沸騰干燥設(shè)備中粉體沸騰的所引起安全隱患，有文獻(xiàn)對粉體易產(chǎn)生此二類隱患的預(yù)防作了一定闡述，作為沸騰干燥設(shè)備可作如下的借鑒。

2.1沸騰干燥設(shè)備防靜電的措施
對沸騰干燥設(shè)備中粉體沸騰防止靜電可借鑒的措施如下：
1)捕集袋采用防靜電纖維材料制成，及時消除進(jìn)入袋中的粉體上的靜電，避免粉體聚集成塊脫落時產(chǎn)生的剝離起電。
2)采用導(dǎo)體材料作送風(fēng)管道及各連接部件的連接件，并將整個系統(tǒng)仔細(xì)接電，使粉體上的靜電能及時地導(dǎo)走。
3)其它方法，如增大管道直徑、減少彎頭、定期清灰和出料、操作工人穿戴防靜電服操作等，對抑制、減少和消除粉體沸騰過程中的靜電也是有效的。

2.2沸騰干燥設(shè)備防粉塵爆炸的措施
對沸騰干燥設(shè)備中粉體沸騰防止防粉塵爆炸可借鑒的措施如下：
1)清除點(diǎn)火源，對于可能產(chǎn)生火源的設(shè)備和裝置應(yīng)安裝有抑爆系統(tǒng)，在除塵或濾塵設(shè)備和管道中設(shè)置防爆膜或泄壓閥。
2)經(jīng)常清除管道和捕集袋內(nèi)的粉塵，不得有粉塵堆積。
3)電器設(shè)備要采用防爆裝置，如防爆電機(jī)、加裝地線等。
4)廠房設(shè)計要符合預(yù)防粉塵爆炸的要求，按抗爆設(shè)計，并要有足夠的防爆泄壓面積。

3.防爆安全性在本公司沸騰干燥設(shè)備的應(yīng)用
針對國內(nèi)有些沸騰干燥設(shè)備防爆意識不完善性，只是采取簡單的防爆措施，不能確保操作人員、廠房的安全，在生產(chǎn)中存在一定的隱患。常固定在“過去沒有發(fā)生此類事故，對此不必太認(rèn)真”的概念中去制造設(shè)備，隨著人們對安全意識的加強(qiáng)及日后干燥物料組分的復(fù)雜話，此類設(shè)備的防爆要求已提到急切的等級。故常州市常虹干燥設(shè)備有限公司根據(jù)多年來生產(chǎn)沸騰制粒機(jī)的生產(chǎn)經(jīng)驗并結(jié)合國外同類設(shè)備的特點(diǎn)，特別是沸騰干燥設(shè)備在結(jié)構(gòu)上采取了必要的防止措施。現(xiàn)以本公司研發(fā)的防爆沸騰干燥設(shè)備之一為例，說明防爆結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
新型防爆制粒包衣機(jī)如圖所示，其進(jìn)風(fēng)有二至三級過濾，引風(fēng)機(jī)帶有消音裝置，整個制粒、包衣工藝過程從進(jìn)風(fēng)、霧化、排風(fēng)都處于個封閉狀態(tài)，達(dá)到高效節(jié)能效果。除捕集袋采用防靜電纖維材料外，防塵布袋過濾器的兩端壓差能自動測量并可控，使床內(nèi)保持最佳流化狀態(tài)。其中，設(shè)備分左右捕集室，共2個捕集布袋，每個捕集布袋下面邊緣部分采用氣囊結(jié)構(gòu)與布袋底邊固定，當(dāng)布袋架和氣囊結(jié)構(gòu)拉到適當(dāng)位置，氣囊充氣、膨脹把布袋的下邊邊緣與上筒體內(nèi)壁密封。此結(jié)構(gòu)形式操作方便，操作人員不需爬至高處裝拆布袋。
主機(jī)上部設(shè)有防爆裝置，當(dāng)主機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生正壓時，防爆門F中的壓力預(yù)警機(jī)構(gòu)發(fā)出氣信號，經(jīng)氣電轉(zhuǎn)換使整個系統(tǒng)斷電，快速閥門a、b迅速關(guān)閉，如筒體壓力繼續(xù)升高，迫使防爆門F自動打開，爆炸氣體由泄爆通道排出主機(jī)，以確保人員和設(shè)備的安全。泄爆試驗經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)委天津制藥機(jī)械檢測中心的檢測，當(dāng)主機(jī)筒體內(nèi)部正壓＞0.8kg/cm2時，泄爆門自動打開。
此外，設(shè)備電器部分應(yīng)有防爆措施，風(fēng)機(jī)防爆，觀察燈防爆。另在使用說明書和電氣安裝方面都強(qiáng)調(diào)了安全接地等安裝要求，這些都與設(shè)備使用廠的總接地設(shè)施有關(guān)。
具備上述結(jié)構(gòu)的防爆制粒包衣機(jī)已推向市場，該設(shè)備具有制粒、包衣、干燥功能和防爆性能，適用于中、西藥、食品、化工等行業(yè)的粉體制粒及粉、粒、丸劑的表面涂層包衣。

4.小結(jié)
    以上對粉體沸騰所伴有靜電和粉塵爆炸的二個問題作理論探討，從而重申了沸騰干燥設(shè)備的防爆安全重要性。