1.前言
甩干机在国民经济许多领域如化工、制药等行业中应用极广,其仍是当前化工中间体、医药原料药等生产工艺中固液分离的主要设备。由于这些行业甩干机所应用的场合、工艺、介质的物理和化学性质的不同,对甩干机也有不同的要求,比如,材质要求、结构要求、防腐要求、防爆要求等。
2.防爆要求
我们知道,产生爆炸的三个要素为温度、火源、氧气,防止产生化学性爆炸的三个基本条件的同时存在,是预防可燃物质化学性爆炸的基本理论。换句话说,防止可燃物质化学性爆炸全部技术措施的实质,就是制止化学性爆炸三个基本条件的同时存在。其中:(1)温度,对于具体的某一介质,无论是液相还是气相,在进行工艺设计时应考虑甩干机工作温度,这主要取决于工艺条件,在此不作详析;(2)火源,在甩干机设计时,对于运动件应用足够的安全空间,以消除可能产生的机械摩擦和撞击,同时,机器必须有消除静电的措施。对于制动装置,不得采用机械摩擦式制动装置,一般均采用电器能耗制动的形式(非接触式制动,缺点是制动时间要比接触式要长一点,尤其是在满载时转动惯量较大的情况下更是如此)。另外,对于传动带,则选用防静电带,以消除或减少静电产生的可能;(3)氧气,一般采用惰性气体保护,通过向甩干机内部充入氮气置换里面的空气,从而使氧气浓度维持在安全范围之内。
3.防爆措施
目前普遍采用的甩干机的氮气保护,实际上只是在机壳上设置了一个氮气进气管,一个氮气出气管,甩干机在工作时,对内腔中充入氮气。至于氮气浓度能否达到安全范围则没有定量的控制,因此,其氮气保护的可靠性很差。一种改进的氮气保护系统设计中设置在线氧气检测装置和压力变送传感器,对运行过程中的甩干机内腔的氧气浓度进行检测,实行定量的控制,控制其氧气含量在安全范围以内(也即保证机内的氧气浓度在易燃易爆介质的爆炸极限之外)。
4.氮气保护防爆系统设计
4.1氮气气源要求
(1)氮气的纯度要求达到防爆要求(纯度达到≥99%);
(2)氮气压力达到进行压力过滤所要求的压力(如果甩干机需要进行压力过滤);
(3)氮气须经除湿、除尘处理;要求氮气无水分、无杂质粉尘。如含湿量高,将影响甩干机轴承座内、轴承及电器元件的腐蚀;如含有杂质粉尘将影响传动效果及电器元件的寿命,并且影响甩干机生产产品的杂质含量。含湿量要求:氮气露点达到-20℃;氮气杂质要求:氮气需要经过1微米过滤器精度;
(4)氮气温度:常温(特殊情况需要加热或冷却);
(5)氮气中:不含有油气,如含有油气将影响电器元件正常工作;
(6)氮气中不含有H2S、SO2等有害气体,否则测氧仪传感器中毒,影响氧含量检测。
4.2氮气保护系统设计
氮气动力气源达到上述要求,根据氮气与氧气密度差别,每一处的氮气入口都设在顶部,而出气口设在底部,这样能够达到密闭腔体内的空气完全置换,达到防爆要求。由于用户工作现场需要防爆要求,因此甩干机及现场控制柜的使用必须达到防爆要求。为此,针对现场工作防爆要求设计如下氮气保护系统。氮气保护基本流程是:氮气首先经过氮气过滤器、减压阀,进入现场控制柜,将控制柜内空气置换出控制柜体然后进入甩干机内各个腔体,将甩干机各个腔体内空气置换出,通过氧含量测定仪检测氧气浓度。如氧气浓度满足防爆要求的浓度,可以启动甩干机进行运转。
4.4具体操作步骤
确保氮气气源达到规定的要求,氮气系统所有阀门都处于关闭状态。
(1)首先对水吸收装置G113进行加水,打开V114,由液位示镜观察水位并通过V114、V112控制水位高度,水位高度确保氮气在压力低限时能够通过水吸收装置进入氧含量测定仪;水位确定完毕后,关闭V112、V114。
(2)对氧含量测定仪进行标定,打开V116,微启V110,压缩空气首先经过水吸收装置G113,除去压缩空气中有毒、有害气体及杂质颗粒,通过氮气过滤器G115进一步除去压缩空气中水分、油气及杂质颗粒,然后净化的压缩空气通入氧含量测定以内并放空,进行氧含量测定仪标定;标定完毕后,关闭V110。
(3)打开V100,氮气通过氮气过滤器G101到减压阀V103;调整减压阀V103的压力,使输出压力达到所要求的压力;调整完毕,减压阀不要随意调整。
(4)打开V104,微启V106、V107,氮气通过控制柜及压力变送器进入主轴承箱体将空气通过V107顶出放空;调节V106、V107的开启度,使主轴承箱体内有氮气,确保空气不得进入;但通气量要求控制很小,以免影响轴承润滑。这样,既达到防爆要求,又节约氮气的用量。
(5)打开V111、V108、V109,氮气将甩干机卸料腔体及滤液腔体内空气通过V111放空,几分钟后,氮气置换甩干机内空气将近完毕,关闭V111。
(6)关闭V111后,氮气通过控制柜、甩干机、V108、V109、水吸收装置G113、氮气过滤器G115、氧含量测定仪、V116放空。氧气浓度通过氧含量测定仪检测出,并以数字显示在面板上,氧气浓度是实时在线检测的。氧气浓度的控制通过氧含量测定仪设定并输出报警及控制。例如:设定氧气浓度上限为4%,当系统氧气浓度达到4%时,氧含量测定仪发出报警并输出控制信号进行系统控制。
(7)调节V116开启度达到最小,确保氧含量测定仪能够检测氧气的浓度。调整V104开启度的大小,使系统内氮气压力保持在压力的上下限之间。氮气压力检测,由压力传感器PIC105控制及显示,压力传感器上、下限根据需要进行设定,例如:上限为180mmH2O;下限为50mmH2O。上、下限有输出功能进行报警及控制,压力并有随机在线显示功能。