一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備及工藝的製作方法
2023-06-08 17:44:11 1
一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備及工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備及工藝，該設備用以乾燥有機塗層；設備包括：乾燥罐、安全檢測系統、自動控制系統、洩壓裝置、循環風機、氣體加熱裝置、充氮系統、抽真空系統、氣體循環迴路；所述密閉循環乾燥設備的各組成部分密閉連接，氮氣循環使用；本發明乾燥前抽真空排去乾燥罐內的空氣，通過充入氮氣，控制乾燥罐內的氧氣濃度低於最小需氧濃度，運行時乾燥罐內氣流處於保持微正壓，密閉，全循環狀態等方法，使乾燥設備系統內可燃氣體濃度不再受限於（GB14443-2007）第4.3.2.2規定，運行時乾燥罐內含高溫、高濃度的可燃氣體不外排，乾燥完畢抽真空排去乾燥罐內的混合氣體，從而實現了有機塗層乾燥過程中安全性提高，節能效果明顯，乾燥效率極大提高。
【專利說明】一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備及工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及循環乾燥的【技術領域】，特別涉及一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備及工藝。
【背景技術】
[0002]一般熱風循環乾燥設備用於乾燥中藥片、包裝瓶、瓜果脫水等在技術上是可行的，因為物料在乾燥過程中揮發的可燃氣體很少。但在有可燃氣體揮發的物料乾燥過程中，如塗料、皮革、塑料、布料和紙品乾燥過程中，因物料中含有有機溶劑，有機溶劑在乾燥過程中揮發、釋放，導致了烘乾罐可燃氣體濃度一直增加，只要有機溶劑的濃度達到了爆炸濃度下限，因高溫、設備接地接觸不良引起靜電積聚、或設備防爆缺陷產生火花，就可能產生爆炸。為防止乾燥罐內可燃氣體發生爆炸事故，現有熱風循環乾燥設備的技術原理主要包括:一方面控制一切可能的點火源，包括靜電接地、設備防爆、控制乾燥溫度等，另一方面，通過防止可燃氣體濃度達到爆炸濃度極限。主要措施有:設置專用通風系統以保證烘乾室內任何部位在任何工作狀態下可燃氣體的濃度都低於爆炸下限。安全通風包括:供給新鮮空氣；將廢氣排至適當區域；組織合理的空氣循環氣流等；同時在烘乾設備內設置可燃氣體濃度檢測報警裝置、電氣安全連鎖裝置和洩壓設施。但是，上述方法在乾燥罐內可燃氣體的量達到一定的濃度的條件下也可能發生爆炸，存在著較大的風險。同時，因為乾燥過程中熱風排出，耗能高；且需要加熱補充的新鮮空氣導致乾燥時間長，乾燥效率低。
【發明內容】
[0003]根據GB14443-2007《塗裝作業安全規程塗層烘乾室安全技術規定》，烘乾室根據工藝需要設置空氣循環系統，其氣流布置應同時滿足使室內的可燃氣體不產生積聚的要求。烘乾室的安全通風系統應使用有組織氣流通風，以保證烘乾室內揮發性溶劑或懸浮粉末的濃度低於爆炸下限，並且烘乾室內可燃氣體最高體積濃度不應超過爆炸下限值的25%。
[0004]現有熱風循環乾燥設備由於需要將含有可燃氣體的高溫氣體排走，同時供給大量的新鮮空氣，一方面因加熱新鮮空氣導塗層烘乾時間也較長，乾燥效率降低，另一方面，因為乾燥過程中大量的含有可燃氣體的高溫氣體排走，造成能量損失或新增餘熱利用設施引起投資過大。
[0005]為了克服現有的熱風循環乾燥設備節能效果差，安全性能低，本發明專利提供一種新型熱風循環乾燥設備，通過控制或降低乾燥罐內的氧氣濃度，即使乾燥設備系統內可燃氣體濃度達到爆炸濃度極限也不能爆炸。
[0006]本發明的另有目的在於，提供一種上述乾燥設備的乾燥工藝。
[0007]為了達到上述第一目的，本發明採用以下技術方案:
[0008]一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，所述充氮控氧密閉循環乾燥設備用以乾燥有機塗層；乾燥設備包括:乾燥罐、安全檢測系統、自動控制系統、洩壓裝置、循環風機、氣體加熱裝置、充氮系統、抽真空系統、氣體循環迴路；所述密閉循環乾燥設備的各組成部分密閉連接，氮氣循環使用；
[0009]所述乾燥罐底端設置有圓盤，圓盤上均勻設置氣孔，熱風穿過氣孔乾燥圓盤上方的被乾燥物品表面塗層；
[0010]所述被乾燥物品在乾燥前先放在乾燥罐圓盤上，被乾燥物品表面塗層被140-160°C的熱風乾燥；
[0011]所述氣體加熱裝置加熱氮氣至140-160°c，風力驅動單元將氮氣送入乾燥罐；
[0012]所述被乾燥物品在乾燥完畢，先打開乾燥罐罐蓋，從所述乾燥罐上方取出。
[0013]優選的，在乾燥罐底設置氮氣進氣管路，氮氣進氣管路接入2個充氮管路，一個充氮管路在快速充氮和應急充氮時使用，另一個為微充氮管路，在保障系統處於微正壓狀態時使用。
[0014]優選的，所述乾燥罐洩壓面積按照立方米容積0.05~0.22m2進行設計，洩壓裝置朝向非操作區域。
[0015]優選的，所述乾燥罐內部電氣導線設置耐高溫絕緣層，乾燥罐外部電氣連接端設置防護罩；烘乾罐金屬外殼保護接地並保證接地電阻小於10 Ω，乾燥罐靜電保護接地電阻小於100 Ω，電加熱器與金屬支架間設置電氣絕緣，絕緣電阻≥IMΩ。
[0016]優選的，乾燥罐罐頂裝設雙排氣管路，一個排氣管路裝設重力閥，當設備內壓力超標自動洩壓，另一排氣管路上裝設排氣閥，總排氣管路安裝防止氣體回流的止回閥。
[0017]優選的，安全檢測系統包括溫度計、壓力表以及氧濃度計，所述溫度計實時檢測氣體溫度，所述壓力表實時檢測乾燥罐內氣體壓力，所述氧濃度計檢測乾燥罐內氧氣濃度。
[0018]為了達到上述第二目的，本發明採用以下技術方案:
[0019]一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備的乾燥工藝，包括下述步驟:
[0020]步驟1、放入待烘乾的工件，關閉罐蓋，密閉系統；
[0021]步驟2、乾燥罐抽真空後，打開充氮閥門；
[0022]步驟3、乾燥罐內處於常壓狀態時關閉充氮閥門，打開微充氮閥門保持系統微正壓狀態；
[0023]步驟4、確保氧氣濃度低於5%，啟動循環風機；
[0024]步驟5、啟動電加熱器，進行烘乾作業；
[0025]步驟6、烘乾完成後，關閉電加熱器，使設備冷卻；
[0026]步驟7、關閉循環風機；
[0027]步驟8、關閉充氮閥門，乾燥罐抽真空；
[0028]步驟9、確定可燃氣體濃度低於爆炸濃度下限；
[0029]步驟10、打開罐蓋，取出烘乾後的工件。
[0030]優選的，通過控制乾燥罐內的氧氣濃度低於最小需氧濃度，乾燥過程中含高溫、高濃度的可燃氣體不外排。
[0031]優選的，自動控制系統應保證開機時先抽真空，再啟動氮氣循環風機，然後啟動加熱系統；停機時先關閉加熱系統，乾燥罐再抽真空；將氧濃度與充氮控制系統、排氣系統進行安全聯鎖，當氧氣濃度高於設定值時，充氮管路自動打開，充入氮氣，排氣系統自動排出部分氣體，直至氧氣濃度低於限值。
[0032]優選的，在放入工件後，應先對整個設備內部環境進行氮氣置換，當氧濃度低於安全標準後再開啟加熱系統進行烘乾作業；在乾燥罐頂部、底部、中部安裝若干氧濃度計用於實時監測設備內氧氣濃度，氧濃度安全限值為體積濃度5%，氧濃度計應與自動控制、監測報警裝置進行聯鎖；乾燥為密閉循環狀態，不能有外界空氣進入。
[0033]本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果:
[0034]1、相比傳統邊排氣、邊補充新鮮空氣的乾燥工藝，本發明通過抽真空技術排去空氣，充入氮氣，運行時乾燥罐內含高溫、高濃度的可燃氣體不外排，環保需要處理有機揮發性氣體的量大在縮小。
[0035]2、因為補充氮氣的量減小，氮氣加熱時間縮小，因此在同等乾燥質量條件下，乾燥所需要時間減少，乾燥效率提高，極大地改善節能效果。
[0036]3、乾燥設備系統內可燃氣體濃度不再受限於(GB14443-2007)第4.3.2.2規定，在循環系統中充入氮氣，通過控制乾燥罐內的氧氣濃度低於最小需氧濃度，即使乾燥罐內可燃氣體濃度達到爆炸濃度極限，遇點火源也不會發生爆炸。【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本發明充氮控氧熱風循環乾燥設備示意圖；
[0038]圖2為本發明充氮控氧熱風循環乾燥工藝流程圖。
[0039]附圖標記說明:1、氧濃度計；2、壓力表；3、最小壓力閥；4、安全照明燈；5、溫度計；
6、洩壓裝置；7、循環風機；8、電加熱器；9、減壓閥；10、充氮閥；11、微充氮閥；12、止回閥。
【具體實施方式】
[0040]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
[0041]實施例
[0042]如圖1所示，本實施例的有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，用以乾燥有機塗層；所述充氮控氧密閉循環乾燥設備包括:乾燥罐、安全檢測系統、自動控制系統、洩壓裝置6、循環風機7、氣體加熱裝置、充氮系統、抽真空系統、氣體循環迴路；所述密閉循環乾燥設備的各組成部分密閉連接，氮氣循環使用；所述乾燥罐底端設置有圓盤，圓盤上均勻設置氣孔，熱風穿過氣孔乾燥圓盤上方的被乾燥工件表面塗層；所述被乾燥物品在乾燥前先放在乾燥罐圓盤上，被乾燥物品表面塗層被140-160°C的熱風乾燥；所述氣體加熱裝置加熱氮氣至140-160°C，風力驅動單元將氮氣送入乾燥罐；所述被乾燥物品在乾燥完畢，先打開乾燥罐罐蓋，從所述乾燥罐上方取出。
[0043]在乾燥罐底設置氮氣進氣管路，氮氣進氣管路接入2個充氮管路，一個充氮管路在快速充氮和應急充氮時使用，另一個為微充氮管路，在保障系統處於微正壓狀態時使用。
[0044]所述乾燥罐洩壓面積按照立方米容積0.05~0.22m2進行設計，洩壓裝置朝向非操作區域。
[0045]所述乾燥罐內部電氣導線設置耐高溫絕緣層，乾燥罐外部電氣連接端設置防護罩。烘乾罐金屬外殼保護接地並保證接地電阻小於10 Ω，乾燥罐靜電保護接地電阻小於100 Ω，電加熱器8與金屬支架間設置電氣絕緣，絕緣電阻≥IM Ω。
[0046]乾燥罐罐頂裝設雙排氣管路，一個排氣管路裝設重力閥，當設備內壓力超標自動洩壓，另一排氣管路上裝設排氣閥，總排氣管路安裝防止氣體回流的止回閥12。所述乾燥罐的頂部還設有安全照明燈4。在乾燥罐的輸出迴路上，還設置有一最小壓力閥3。
[0047]安全檢測系統包括溫度計5、壓力表2以及氧濃度計1，所述溫度計實時檢測氣體溫度，所述壓力表實時檢測乾燥罐內氣體壓力，所述氧濃度計檢測乾燥罐內氧氣濃度。
[0048]在圖1所示實施例中，熱風循環乾燥設備以氮氣代替空氣作為循環介質進行烘乾，乾燥工作為電機繞組表面聚丙乙烯塗層。在放入工件後，應先對整個設備內部環境進行氮氣置換，當氧濃度低於安全限制後再打開電加熱器8進行烘乾作業。通入置換空氣和保持微正壓狀態的氮氣，設兩個支路，分別安裝充氣閥和微充氣閥，並在氮氣總進氣端裝設減壓閥9用於緩衝氮氣氣壓。由於整個乾燥過程中設備內的氧濃度需要嚴格控制，因此在設備、管路等內部應安裝若干氧濃度計用於實時監測設備內氧氣濃度，氧濃度計應與自動控制、監測報警裝置進行聯鎖。
[0049]在放入待烘乾工件後，首先對整個系統進行氮氣置換，關閉圖中所示微充氮閥11，打開減壓閥9、充氮閥10以及排氣風機和排氣閥門，對設備進行充氮排氣，並從圖中氧濃度計I讀取氧濃度的實時數值。當氧濃度計I的讀數達到工作氧濃度(該濃度需低於氧濃度限值)後，關閉充氮閥10、排氣風機和排氣閥門，打開微充氮閥11和循環風機7，保持對系統充入微量氮氣維持系統微正壓循環狀態，當氧濃度低於最小需氧濃度時，可以打開電加熱器8開始烘乾作業。
[0050]如圖2所示，有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備的乾燥工藝，包括下述步驟:
[0051]步驟1、放入待烘乾的工件，關閉罐蓋，密閉系統；
[0052]步驟2、乾燥罐抽真空後，打開充氮閥門；
[0053]步驟3、乾燥罐內處於常壓狀態時關閉充氮閥門，打開微充氮閥門保持系統微正壓狀態；
[0054]步驟4、確保氧氣濃度低於5%，啟動循環風機；
[0055]步驟5、啟動電加熱器，進行烘乾作業；
[0056]步驟6、烘乾完成後，關閉電加熱器，使設備冷卻；
[0057]步驟7、關閉循環風機；
[0058]步驟8、關閉充氮閥門，乾燥罐抽真空；
[0059]步驟9、確定可燃氣體濃度低於爆炸濃度下限；
[0060]步驟10、打開罐蓋，取出烘乾後的工件。
[0061]該工藝中，通過控制乾燥罐內的氧氣濃度低於最小需氧濃度，乾燥過程中含高溫、高濃度的可燃氣體不外排。
[0062]自動控制系統應保證開機時先抽真空，再啟動氮氣循環風機，然後啟動加熱系統；停機時先關閉加熱系統，乾燥罐再抽真空；將氧濃度與充氮控制系統、排氣系統進行安全聯鎖，當氧氣濃度高於設定值時，充氮管路自動打開，充入氮氣，排氣系統自動排出部分氣體，直至氧氣濃度低於限值。
[0063]在放入工件後，應先對整個設備內部環境進行氮氣置換，當氧濃度低於安全標準後再開啟加熱系統進行烘乾作業；在乾燥罐頂部、底部、中部安裝若干氧濃度計用於實時監測設備內氧氣濃度，氧濃度安全限值為體積濃度5%，氧濃度計應與自動控制、監測報警裝置進行聯鎖；乾燥為密閉循環狀態，不能有外界空氣進入。[0064]在該工藝過程中，符合GB14443-2007《塗裝作業安全規程塗層烘乾室安全技術規定》的密閉循環乾燥設備乾燥過程需要10-12小時，耗電量約為8.7千瓦時/臺，通過改造後的充氮控氧密閉循環乾燥設備完成乾燥只需要3-4小時，耗電量為3.1千瓦時/臺。充氮控氧密閉循環乾燥設備安全性提高、能耗極大降低，生產效率極大提高，達到預期效果。
[0065]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，其特徵在於，所述充氮控氧密閉循環乾燥設備用以乾燥有機塗層； 所述充氮控氧密閉循環乾燥設備包括:乾燥罐、安全檢測系統、自動控制系統、洩壓裝置、循環風機、氣體加熱裝置、充氮系統、抽真空系統、氣體循環迴路；所述密閉循環乾燥設備的各組成部分密閉連接，氮氣循環使用； 所述乾燥罐底端設置有圓盤，圓盤上均勻設置氣孔，熱風穿過氣孔乾燥圓盤上方的被乾燥物品表面塗層； 所述被乾燥物品在乾燥前先放在乾燥罐圓盤上，被乾燥物品表面塗層被140-160°c的熱風乾燥； 所述氣體加熱裝置加熱氮氣至140-160°C，風力驅動單元將氮氣送入乾燥罐； 所述被乾燥物品在乾燥完畢，打開乾燥罐罐蓋，從所述乾燥罐上方取出。
2.根據權利要求1所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，其特徵在於，在乾燥罐底設置氮氣進氣管路，氮氣進氣管路接入2個充氮管路，一個充氮管路在快速充氮和應急充氮時使用，另一個為微充氮管路，在保障系統處於微正壓狀態時使用。
3.根據權利要求1所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，其特徵在於，所述乾燥罐洩壓面積按照立方米容積0.05~0.22m2進行設計，洩壓裝置朝向非操作區域。
4.根據權利要求1所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，其特徵在於，所述乾燥罐內部電氣導線設置耐高溫絕緣層，乾燥罐外部電氣連接端設置防護罩；烘乾罐金屬外殼保護接地並保證接地電阻小於10 Ω，乾燥罐靜電保護接地電阻小於100 Ω，電加熱器與金屬支架間設置電氣絕緣，絕緣電阻≥1ΜΩ。
5.根據權利要求1所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，其特徵在於，乾燥罐罐頂裝設雙排氣管路，一個排氣管路裝設重力閥，當設備內壓力超標自動洩壓，另一排氣管路上裝設排氣閥，總排氣管路安裝防止氣體回流的止回閥。
6.根據權利要求1所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備，其特徵在於，安全檢測系統包括溫度計、壓力表以及氧濃度計，所述溫度計實時檢測氣體溫度，所述壓力表實時檢測乾燥罐內氣體壓力，所述氧濃度計檢測乾燥罐內氧氣濃度。
7.一種基於權要求1-6中任一項所述有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備的乾燥工藝，其特徵在於，包括下述步驟: 步驟1、放入待烘乾的工件，關閉罐蓋，密閉系統； 步驟2、乾燥罐抽真空後，打開充氮閥門； 步驟3、乾燥罐內處於常壓狀態時關閉充氮閥門，打開微充氮閥門保持系統微正壓狀態； 步驟4、確保氧氣濃度低於5%，啟動循環風機； 步驟5、啟動電加熱器，進行烘乾作業； 步驟6、烘乾完成後，關閉電加熱器，使設備冷卻； 步驟7、關閉循環風機； 步驟8、關閉充氮閥門，乾燥罐抽真空； 步驟9、確定可燃氣體濃度低於爆炸濃度下限； 步驟10、打開罐蓋，取出烘乾後的工件。
8.根據權利要求7所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備的乾燥工藝，其特徵在於，通過控制乾燥罐內的氧氣濃度低於最小需氧濃度，乾燥過程中含高溫、高濃度的可燃氣體不外排。
9.根據權利要求7所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備的乾燥工藝，其特徵在於，自動控制系統應保證開機時先抽真空，再啟動氮氣循環風機，然後啟動加熱系統；停機時先關閉加熱系統，乾燥罐再抽真空；將氧濃度與充氮控制系統、排氣系統進行安全聯鎖，當氧氣濃度高於設定值時，充氮管路自動打開，充入氮氣，排氣系統自動排出部分氣體，直至氧氣濃度低於限值。
10.根據權利要求7所述的一種有機塗層充氮控氧密閉循環乾燥設備的乾燥工藝，其特徵在於，在放入工件後，應在乾燥罐乾燥前抽真空排去乾燥罐內空氣；乾燥過程中不管幹燥罐內氮氣溫度如何變化，乾燥罐內部壓力始終處於微正壓狀態；乾燥完畢乾燥罐再次抽真空排去乾燥罐內混合氣體。在乾燥罐頂部、底部、中部安裝若干氧濃度計用於實時監測設備內氧氣濃度，氧濃度安全限值為體積濃度5%，氧濃度計應與自動控制、監測報警裝置進行聯鎖；乾燥過程為密閉循環狀態，不能有外界空氣進入。
【文檔編號】B05D3/04GK103920630SQ201310642684
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】田震, 劉興家 申請人:華南理工大學, 瀋陽維科真空技術有限公司