解决梗丝膨化系统自燃起火问题

时间：2021-01-20 08:07:34　来源：柠檬阅读网本文已影响人

     内容提要
    在市场经济体制下，“推广技术创新，提高产品质量，降低原材料消耗，增加效益”是每个生产企业追求的目标。而安全生产是保障各项目标完成的重中之重。安全生产管理必须坚持“安全第一，预防为主”的方针。为了确保安全生产，防止和减少安全事故，促进经济的发展，提高企业的经济效益，必须完善安全生产条件。
    赣南卷烟厂于2000年元月份对原豪尼公司生产的梗丝膨化系统进行了技术改造，选用了洗梗、SH82闪蒸膨化和塔式干燥的梗丝膨化系统。该系统是在COMAS梗丝膨化塔基础上优化开发的新一代产品，采用SH82闪蒸膨化梗丝，膨化后梗丝与蒸汽分离，蒸汽由排潮管排走，梗丝由热空气送入膨化塔，使膨化塔成为纯干燥塔。整个系统由微机控制，具有膨化效果好（填充值≥5.5cm3/g），生产能力强，出口水分易控制，操作简单等特点，是目前卷烟行业中较为理想的膨化设备。但是，由于该膨化系统是处于高温（150℃）状态下进行梗丝膨化和干燥的，易发生自燃起火事故，严重影响到安全生产和产品质量。
    作者就SH82闪蒸膨化、塔式干燥梗丝膨化系统发生自燃起火问题，通过对自燃起火的条件和该系统结构、原理的调查分析，根据风送原理，运用统计分析技术，找到了造成产生自燃起火的主要原因，即该系统加热器支架设计存在缺陷。采取了相应的改进措施，消除了自燃起火的可燃物质（烟末粉尘）发生自燃起火的三个必备条件之一，彻底解决了该系统自燃起火问题，保证了设备正常运行、安全生产，稳定了产品质量，取得了一定的效益。

     梗丝膨化系统工作原理
    整个膨化系统由闪蒸膨化装置及干燥系统组成。
    闪蒸膨化装置由进料罩、进料气锁、汽室、文氏管、扩张管、分料器、出料罩及控制管路组成。其工作原理是：待处理的梗丝由进料罩落入进料气锁，送入膨胀室，同时饱和蒸汽经喷嘴将梗丝喷射到文氏管中，蒸汽瞬时使梗丝压缩并使梗丝温度、湿度提高到接近膨胀室压力下的饱和状态，梗丝从文氏管喷入扩张管，由于压力的突然下降，使梗丝中所含水分被瞬间闪蒸出来，膨化后的梗丝经分料器分离，由出料气锁落入热风管道，残余蒸汽由排潮管道排走。
    干燥系统由热风混合器、1#塔、2#塔、3#塔、切向分料器、落料器、旋风除尘器、风机、管道系统、热交换器及蒸汽、水和压缩空气管道等部分组成。热风混合器由内外风室、内外层管道、左右旋风片等组成。热交换器是整个系统中的主要热源，它主要由进风腔、散热器和出风腔等组成。从热交换器出来的热风，经热风混合器，形成内外两股旋转方向相反的热气流，将膨化后成团的梗丝吹散，以便和热风充分混合，从而使梗丝在旋转气流的裹携下通过第一级塔的内管道抛向塔顶，落下后又经外管道进入第二级塔，继而第三级塔，历经一个干燥冷却过程。从3#塔出来的梗丝以16m/s的速度进入切向分离落料器，实现空气与梗丝分离。由分离器排出的空气进入旋风除尘器后，其中的烟末及粉尘因惯性沿内壁旋转落入下面的集尘箱，净化后的空气由风机送入加热器加热后重新回到系统内使用，也有一部分（约10%）由排潮口排出室外，并由室内补充一部分新鲜空气，从而使系统内循环的空气保持在要求的湿度内。进入加热器的空气由电控系统控制温度值操作风门，随时有一部分从旁路直接到加热器的出口与加热后的空气混合，从而使进入混合箱的热空气保持在要求的温度值上。

梗丝膨化系统自燃起火原因分析

    从自燃起火现象进行分析

    燃烧是一种复杂的化学反应，是一种剧烈的氧化反应。要发生燃烧，必须具备三个条件：（1）要有可燃物质；
（2）要有助燃物；
（3）要达到物质的燃点。而自燃是指物质不用明火点燃就能够自发着火燃烧的现象。包括受热自燃和自热燃烧两种类型。受热自燃是指可燃物质在外部热源的作用下，温度升高，当达到自燃点时发生燃烧的现象。在该膨化系统中，梗丝中含有大量的烟末及粉尘，梗丝膨化系统是在高温的条件下进行工作的，而且又有20%为补充的室内新鲜空气，发生受热自燃起火的三个条件都具备了，必然会导致自燃起火。从此三个条件分析，根据其工作原理，该系统中热空气的温度和湿度必须保持在要求的控制值内，以保证膨化后的梗丝水分和膨化效果，可见助燃物（补充空气）和着火点（高温150℃）是不可避免的，是无法消除的。因为自燃是物质不用明火点燃就能自发燃烧的现象，而烟末自燃是受热自燃。由此可知，解决该系统自燃起火的关键问题是消除可燃物，即该系统加热箱体内存在的烟末粉尘积尘。而系统内存在烟末受热自燃起火的安全隐患，主要是其除尘效果差或者加热箱内部结构存在设计缺陷，导致了自燃起火事故的发生。

     从该系统的除尘效果进行分析

    从该系统的除尘效果来分析，之所以会产生自燃起火的安全事故，其原因可能是：（1）蝶阀操作失误；
（2）集尘筒容积过小；
（3）清灰活门密封不严。针对以上三个因素进行分析：（1）蝶阀操作失误不是主要原因，因为即使蝶阀操作失误，也是可以进行纠正，或者说蝶阀没有明确的开度标识，也可以进行试验和探索，找准其开度位，并加以标识；
（2）集尘筒容积过小的因素，只要我们能够及时清除集尘箱中的积灰，就可以达到使用要求，原来规定的是每班一次，如果改为每80箱一次，用时也不多，从而剔除了容积小的因素；
（3）关于清灰活门密封的因素，如果活门密封不严，势必会造成系统内循环风中严重含尘，但是只要进行细致的工作，对活门进行密封，就可以解决因密封不严造成的循环风中含尘问题。因此，为了减轻操作难度和劳动强度，保证活门密封，消除蝶阀操作失误的问题，我厂于2002年11月设计了增容集尘箱。增容量为：1.1573m3－0.2064m3=0.9509m3，替换下了原集尘筒，拆除了蝶阀，使集尘箱体中剩余1/6的空间（每班清除集尘箱中积尘一次）。由以上分析可知，该系统的除尘效果能够达到工作要求，不是产生积尘多的主要原因。该系统发生自燃起火的主要原因在于热交换器中加热器支架设计不合理。

      防止梗丝膨化系统自燃起火改进方案
    针对热交换器中加热器支架设计不合理引起自燃的问题，根据设备现状，拟定了以下三种解决方案：
    方案一：加设喷水灭火装置。在控制活门的热风管道处增设一组喷水装置，当发现自燃起火时，立即打开喷水装置进行灭火。此方案可达到灭火的效果，但只是补救措施，不能从根本上消除自燃起火，待发现起火时，也许部分零部件早已被烧坏。而且喷入的水与粉尘混合形成烟垢，将使工作环境和设备受到影响。
    方案二：堵掉支架通风孔或更换支架。堵掉通风孔最有效的方法是添加挡板进行焊接密封。但支架是薄板结构，受到焊接应力后容易变形，且里面空间较小，施工非常困难。支架与箱体是一体的，要更换支架就需切割焊接，同样存在焊接变形和难以施工的缺陷。
    方案三：安装隔离方管。根据加热器支架结构，设计两件与支架尺寸相配合的空心方管，分别安装在支架左、右两侧，与左、右两侧门相联，堵掉进入加热器左、右两侧和顶部空间的含尘循环风，防止粉尘聚集在加热器四周，从而达到消除自燃起火的目的。
    经过对比论证，可以得知：方案一不能消除自燃起火的起因，只是事后补救措施；
方案二虽可消除自燃起火，但存在施工困难和焊接变形的缺陷；
而方案三只需加工两件方形方管，就可以防止可燃物质的进入，消除自燃起火，解决了支架设计不合理的缺陷，简单易行。因此，相比之下，方案三最为可行。

       改进方案实施小结
    根据方案三，我们加工了两根方管，并于2002年12月20日进行了实施。实施后，进行跟踪检查。集尘箱中的烟末或粉尘每班清除一次，集尘箱仍有1/6的空间，风管中无积尘。并于2003年3月6日拆卸左侧门和方管后，加热器四周无积尘，达到预期效果。
    方案经过实施后，设备性能稳定，工作正常，产品质量稳定，至今该系统没有发生过一次自燃起火的事故，彻底解决了梗丝膨化系统自燃起火问题，每年为国家挽回经济损失达六百多万元。

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