一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备及工艺，该设备用以干燥有机涂层；设备包括：干燥罐、安全检测系统、自动控制系统、泄压装置、循环风机、气体加热装置、充氮系统、抽真空系统、气体循环回路；所述密闭循环干燥设备的各组成部分密闭连接，氮气循环使用；本发明干燥前抽真空排去干燥罐内的空气，通过充入氮气，控制干燥罐内的氧气浓度低于最小需氧浓度，运行时干燥罐内气流处于保持微正压，密闭，全循环状态等方法，使干燥设备系统内可燃气体浓度不再受限于（GB14443-2007）第4.3.2.2规定，运行时干燥罐内含高温、高浓度的可燃气体不外排，干燥完毕抽真空排去干燥罐内的混合气体，从而实现了有机涂层干燥过程中安全性提高，节能效果明显，干燥效率极大提高。
【专利说明】一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备及工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及循环干燥的【技术领域】，特别涉及一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备及工艺。
【背景技术】
[0002]一般热风循环干燥设备用于干燥中药片、包装瓶、瓜果脱水等在技术上是可行的，因为物料在干燥过程中挥发的可燃气体很少。但在有可燃气体挥发的物料干燥过程中，如涂料、皮革、塑料、布料和纸品干燥过程中，因物料中含有有机溶剂，有机溶剂在干燥过程中挥发、释放，导致了烘干罐可燃气体浓度一直增加，只要有机溶剂的浓度达到了爆炸浓度下限，因高温、设备接地接触不良引起静电积聚、或设备防爆缺陷产生火花，就可能产生爆炸。为防止干燥罐内可燃气体发生爆炸事故，现有热风循环干燥设备的技术原理主要包括:一方面控制一切可能的点火源，包括静电接地、设备防爆、控制干燥温度等，另一方面，通过防止可燃气体浓度达到爆炸浓度极限。主要措施有:设置专用通风系统以保证烘干室内任何部位在任何工作状态下可燃气体的浓度都低于爆炸下限。安全通风包括:供给新鲜空气；将废气排至适当区域；组织合理的空气循环气流等；同时在烘干设备内设置可燃气体浓度检测报警装置、电气安全连锁装置和泄压设施。但是，上述方法在干燥罐内可燃气体的量达到一定的浓度的条件下也可能发生爆炸，存在着较大的风险。同时，因为干燥过程中热风排出，耗能高；且需要加热补充的新鲜空气导致干燥时间长，干燥效率低。
【发明内容】
[0003]根据GB14443-2007《涂装作业安全规程涂层烘干室安全技术规定》，烘干室根据工艺需要设置空气循环系统，其气流布置应同时满足使室内的可燃气体不产生积聚的要求。烘干室的安全通风系统应使用有组织气流通风，以保证烘干室内挥发性溶剂或悬浮粉末的浓度低于爆炸下限，并且烘干室内可燃气体最高体积浓度不应超过爆炸下限值的25%。
[0004]现有热风循环干燥设备由于需要将含有可燃气体的高温气体排走，同时供给大量的新鲜空气，一方面因加热新鲜空气导涂层烘干时间也较长，干燥效率降低，另一方面，因为干燥过程中大量的含有可燃气体的高温气体排走，造成能量损失或新增余热利用设施引起投资过大。
[0005]为了克服现有的热风循环干燥设备节能效果差，安全性能低，本发明专利提供一种新型热风循环干燥设备，通过控制或降低干燥罐内的氧气浓度，即使干燥设备系统内可燃气体浓度达到爆炸浓度极限也不能爆炸。
[0006]本发明的另有目的在于，提供一种上述干燥设备的干燥工艺。
[0007]为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，所述充氮控氧密闭循环干燥设备用以干燥有机涂层；干燥设备包括:干燥罐、安全检测系统、自动控制系统、泄压装置、循环风机、气体加热装置、充氮系统、抽真空系统、气体循环回路；所述密闭循环干燥设备的各组成部分密闭连接，氮气循环使用；
[0009]所述干燥罐底端设置有圆盘，圆盘上均匀设置气孔，热风穿过气孔干燥圆盘上方的被干燥物品表面涂层；
[0010]所述被干燥物品在干燥前先放在干燥罐圆盘上，被干燥物品表面涂层被140-160°C的热风干燥；
[0011]所述气体加热装置加热氮气至140-160°c，风力驱动单元将氮气送入干燥罐；
[0012]所述被干燥物品在干燥完毕，先打开干燥罐罐盖，从所述干燥罐上方取出。
[0013]优选的，在干燥罐底设置氮气进气管路，氮气进气管路接入2个充氮管路，一个充氮管路在快速充氮和应急充氮时使用，另一个为微充氮管路，在保障系统处于微正压状态时使用。
[0014]优选的，所述干燥罐泄压面积按照立方米容积0.05~0.22m2进行设计，泄压装置朝向非操作区域。
[0015]优选的，所述干燥罐内部电气导线设置耐高温绝缘层，干燥罐外部电气连接端设置防护罩；烘干罐金属外壳保护接地并保证接地电阻小于10 Ω，干燥罐静电保护接地电阻小于100 Ω，电加热器与金属支架间设置电气绝缘，绝缘电阻≥IMΩ。
[0016]优选的，干燥罐罐顶装设双排气管路，一个排气管路装设重力阀，当设备内压力超标自动泄压，另一排气管路上装设排气阀，总排气管路安装防止气体回流的止回阀。
[0017]优选的，安全检测系统包括温度计、压力表以及氧浓度计，所述温度计实时检测气体温度，所述压力表实时检测干燥罐内气体压力，所述氧浓度计检测干燥罐内氧气浓度。
[0018]为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案:
[0019]一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备的干燥工艺，包括下述步骤:
[0020]步骤1、放入待烘干的工件，关闭罐盖，密闭系统；
[0021]步骤2、干燥罐抽真空后，打开充氮阀门；
[0022]步骤3、干燥罐内处于常压状态时关闭充氮阀门，打开微充氮阀门保持系统微正压状态；
[0023]步骤4、确保氧气浓度低于5%，启动循环风机；
[0024]步骤5、启动电加热器，进行烘干作业；
[0025]步骤6、烘干完成后，关闭电加热器，使设备冷却；
[0026]步骤7、关闭循环风机；
[0027]步骤8、关闭充氮阀门，干燥罐抽真空；
[0028]步骤9、确定可燃气体浓度低于爆炸浓度下限；
[0029]步骤10、打开罐盖，取出烘干后的工件。
[0030]优选的，通过控制干燥罐内的氧气浓度低于最小需氧浓度，干燥过程中含高温、高浓度的可燃气体不外排。
[0031]优选的，自动控制系统应保证开机时先抽真空，再启动氮气循环风机，然后启动加热系统；停机时先关闭加热系统，干燥罐再抽真空；将氧浓度与充氮控制系统、排气系统进行安全联锁，当氧气浓度高于设定值时，充氮管路自动打开，充入氮气，排气系统自动排出部分气体，直至氧气浓度低于限值。
[0032]优选的，在放入工件后，应先对整个设备内部环境进行氮气置换，当氧浓度低于安全标准后再开启加热系统进行烘干作业；在干燥罐顶部、底部、中部安装若干氧浓度计用于实时监测设备内氧气浓度，氧浓度安全限值为体积浓度5%，氧浓度计应与自动控制、监测报警装置进行联锁；干燥为密闭循环状态，不能有外界空气进入。
[0033]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0034]1、相比传统边排气、边补充新鲜空气的干燥工艺，本发明通过抽真空技术排去空气，充入氮气，运行时干燥罐内含高温、高浓度的可燃气体不外排，环保需要处理有机挥发性气体的量大在缩小。
[0035]2、因为补充氮气的量减小，氮气加热时间缩小，因此在同等干燥质量条件下，干燥所需要时间减少，干燥效率提高，极大地改善节能效果。
[0036]3、干燥设备系统内可燃气体浓度不再受限于(GB14443-2007)第4.3.2.2规定，在循环系统中充入氮气，通过控制干燥罐内的氧气浓度低于最小需氧浓度，即使干燥罐内可燃气体浓度达到爆炸浓度极限，遇点火源也不会发生爆炸。【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明充氮控氧热风循环干燥设备示意图；
[0038]图2为本发明充氮控氧热风循环干燥工艺流程图。
[0039]附图标记说明:1、氧浓度计；2、压力表；3、最小压力阀；4、安全照明灯；5、温度计；
6、泄压装置；7、循环风机；8、电加热器；9、减压阀；10、充氮阀；11、微充氮阀；12、止回阀。
【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0041]实施例
[0042]如图1所示，本实施例的有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，用以干燥有机涂层；所述充氮控氧密闭循环干燥设备包括:干燥罐、安全检测系统、自动控制系统、泄压装置6、循环风机7、气体加热装置、充氮系统、抽真空系统、气体循环回路；所述密闭循环干燥设备的各组成部分密闭连接，氮气循环使用；所述干燥罐底端设置有圆盘，圆盘上均匀设置气孔，热风穿过气孔干燥圆盘上方的被干燥工件表面涂层；所述被干燥物品在干燥前先放在干燥罐圆盘上，被干燥物品表面涂层被140-160°C的热风干燥；所述气体加热装置加热氮气至140-160°C，风力驱动单元将氮气送入干燥罐；所述被干燥物品在干燥完毕，先打开干燥罐罐盖，从所述干燥罐上方取出。
[0043]在干燥罐底设置氮气进气管路，氮气进气管路接入2个充氮管路，一个充氮管路在快速充氮和应急充氮时使用，另一个为微充氮管路，在保障系统处于微正压状态时使用。
[0044]所述干燥罐泄压面积按照立方米容积0.05~0.22m2进行设计，泄压装置朝向非操作区域。
[0045]所述干燥罐内部电气导线设置耐高温绝缘层，干燥罐外部电气连接端设置防护罩。烘干罐金属外壳保护接地并保证接地电阻小于10 Ω，干燥罐静电保护接地电阻小于100 Ω，电加热器8与金属支架间设置电气绝缘，绝缘电阻≥IM Ω。
[0046]干燥罐罐顶装设双排气管路，一个排气管路装设重力阀，当设备内压力超标自动泄压，另一排气管路上装设排气阀，总排气管路安装防止气体回流的止回阀12。所述干燥罐的顶部还设有安全照明灯4。在干燥罐的输出回路上，还设置有一最小压力阀3。
[0047]安全检测系统包括温度计5、压力表2以及氧浓度计1，所述温度计实时检测气体温度，所述压力表实时检测干燥罐内气体压力，所述氧浓度计检测干燥罐内氧气浓度。
[0048]在图1所示实施例中，热风循环干燥设备以氮气代替空气作为循环介质进行烘干，干燥工作为电机绕组表面聚丙乙烯涂层。在放入工件后，应先对整个设备内部环境进行氮气置换，当氧浓度低于安全限制后再打开电加热器8进行烘干作业。通入置换空气和保持微正压状态的氮气，设两个支路，分别安装充气阀和微充气阀，并在氮气总进气端装设减压阀9用于缓冲氮气气压。由于整个干燥过程中设备内的氧浓度需要严格控制，因此在设备、管路等内部应安装若干氧浓度计用于实时监测设备内氧气浓度，氧浓度计应与自动控制、监测报警装置进行联锁。
[0049]在放入待烘干工件后，首先对整个系统进行氮气置换，关闭图中所示微充氮阀11，打开减压阀9、充氮阀10以及排气风机和排气阀门，对设备进行充氮排气，并从图中氧浓度计I读取氧浓度的实时数值。当氧浓度计I的读数达到工作氧浓度(该浓度需低于氧浓度限值)后，关闭充氮阀10、排气风机和排气阀门，打开微充氮阀11和循环风机7，保持对系统充入微量氮气维持系统微正压循环状态，当氧浓度低于最小需氧浓度时，可以打开电加热器8开始烘干作业。
[0050]如图2所示，有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备的干燥工艺，包括下述步骤:
[0051]步骤1、放入待烘干的工件，关闭罐盖，密闭系统；
[0052]步骤2、干燥罐抽真空后，打开充氮阀门；
[0053]步骤3、干燥罐内处于常压状态时关闭充氮阀门，打开微充氮阀门保持系统微正压状态；
[0054]步骤4、确保氧气浓度低于5%，启动循环风机；
[0055]步骤5、启动电加热器，进行烘干作业；
[0056]步骤6、烘干完成后，关闭电加热器，使设备冷却；
[0057]步骤7、关闭循环风机；
[0058]步骤8、关闭充氮阀门，干燥罐抽真空；
[0059]步骤9、确定可燃气体浓度低于爆炸浓度下限；
[0060]步骤10、打开罐盖，取出烘干后的工件。
[0061]该工艺中，通过控制干燥罐内的氧气浓度低于最小需氧浓度，干燥过程中含高温、高浓度的可燃气体不外排。
[0062]自动控制系统应保证开机时先抽真空，再启动氮气循环风机，然后启动加热系统；停机时先关闭加热系统，干燥罐再抽真空；将氧浓度与充氮控制系统、排气系统进行安全联锁，当氧气浓度高于设定值时，充氮管路自动打开，充入氮气，排气系统自动排出部分气体，直至氧气浓度低于限值。
[0063]在放入工件后，应先对整个设备内部环境进行氮气置换，当氧浓度低于安全标准后再开启加热系统进行烘干作业；在干燥罐顶部、底部、中部安装若干氧浓度计用于实时监测设备内氧气浓度，氧浓度安全限值为体积浓度5%，氧浓度计应与自动控制、监测报警装置进行联锁；干燥为密闭循环状态，不能有外界空气进入。[0064]在该工艺过程中，符合GB14443-2007《涂装作业安全规程涂层烘干室安全技术规定》的密闭循环干燥设备干燥过程需要10-12小时，耗电量约为8.7千瓦时/台，通过改造后的充氮控氧密闭循环干燥设备完成干燥只需要3-4小时，耗电量为3.1千瓦时/台。充氮控氧密闭循环干燥设备安全性提高、能耗极大降低，生产效率极大提高，达到预期效果。
[0065]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，其特征在于，所述充氮控氧密闭循环干燥设备用以干燥有机涂层； 所述充氮控氧密闭循环干燥设备包括:干燥罐、安全检测系统、自动控制系统、泄压装置、循环风机、气体加热装置、充氮系统、抽真空系统、气体循环回路；所述密闭循环干燥设备的各组成部分密闭连接，氮气循环使用； 所述干燥罐底端设置有圆盘，圆盘上均匀设置气孔，热风穿过气孔干燥圆盘上方的被干燥物品表面涂层； 所述被干燥物品在干燥前先放在干燥罐圆盘上，被干燥物品表面涂层被140-160°c的热风干燥； 所述气体加热装置加热氮气至140-160°C，风力驱动单元将氮气送入干燥罐； 所述被干燥物品在干燥完毕，打开干燥罐罐盖，从所述干燥罐上方取出。
2.根据权利要求1所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，其特征在于，在干燥罐底设置氮气进气管路，氮气进气管路接入2个充氮管路，一个充氮管路在快速充氮和应急充氮时使用，另一个为微充氮管路，在保障系统处于微正压状态时使用。
3.根据权利要求1所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，其特征在于，所述干燥罐泄压面积按照立方米容积0.05~0.22m2进行设计，泄压装置朝向非操作区域。
4.根据权利要求1所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，其特征在于，所述干燥罐内部电气导线设置耐高温绝缘层，干燥罐外部电气连接端设置防护罩；烘干罐金属外壳保护接地并保证接地电阻小于10 Ω，干燥罐静电保护接地电阻小于100 Ω，电加热器与金属支架间设置电气绝缘，绝缘电阻≥1ΜΩ。
5.根据权利要求1所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，其特征在于，干燥罐罐顶装设双排气管路，一个排气管路装设重力阀，当设备内压力超标自动泄压，另一排气管路上装设排气阀，总排气管路安装防止气体回流的止回阀。
6.根据权利要求1所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备，其特征在于，安全检测系统包括温度计、压力表以及氧浓度计，所述温度计实时检测气体温度，所述压力表实时检测干燥罐内气体压力，所述氧浓度计检测干燥罐内氧气浓度。
7.一种基于权要求1-6中任一项所述有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备的干燥工艺，其特征在于，包括下述步骤: 步骤1、放入待烘干的工件，关闭罐盖，密闭系统； 步骤2、干燥罐抽真空后，打开充氮阀门； 步骤3、干燥罐内处于常压状态时关闭充氮阀门，打开微充氮阀门保持系统微正压状态； 步骤4、确保氧气浓度低于5%，启动循环风机； 步骤5、启动电加热器，进行烘干作业； 步骤6、烘干完成后，关闭电加热器，使设备冷却； 步骤7、关闭循环风机； 步骤8、关闭充氮阀门，干燥罐抽真空； 步骤9、确定可燃气体浓度低于爆炸浓度下限； 步骤10、打开罐盖，取出烘干后的工件。
8.根据权利要求7所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备的干燥工艺，其特征在于，通过控制干燥罐内的氧气浓度低于最小需氧浓度，干燥过程中含高温、高浓度的可燃气体不外排。
9.根据权利要求7所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备的干燥工艺，其特征在于，自动控制系统应保证开机时先抽真空，再启动氮气循环风机，然后启动加热系统；停机时先关闭加热系统，干燥罐再抽真空；将氧浓度与充氮控制系统、排气系统进行安全联锁，当氧气浓度高于设定值时，充氮管路自动打开，充入氮气，排气系统自动排出部分气体，直至氧气浓度低于限值。
10.根据权利要求7所述的一种有机涂层充氮控氧密闭循环干燥设备的干燥工艺，其特征在于，在放入工件后，应在干燥罐干燥前抽真空排去干燥罐内空气；干燥过程中不管干燥罐内氮气温度如何变化，干燥罐内部压力始终处于微正压状态；干燥完毕干燥罐再次抽真空排去干燥罐内混合气体。在干燥罐顶部、底部、中部安装若干氧浓度计用于实时监测设备内氧气浓度，氧浓度安全限值为体积浓度5%，氧浓度计应与自动控制、监测报警装置进行联锁；干燥过程为密闭循环状态，不能有外界空气进入。
【文档编号】B05D3/04GK103920630SQ201310642684
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】田震, 刘兴家 申请人:华南理工大学, 沈阳维科真空技术有限公司