充氮控氧热风循环干燥工艺安全改进研究

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1、工程硕士学位论文充氮控氧热风循环干燥工艺安全改进研究作者姓名杨自华工程领域安全工程校内指导教师田震副教授校外指导教师石铮高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2013年01月StudyonSafetyImprovementofTheHot-airRecirculationDryingProcessBasedonNitrogen-OxygenCntrolADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangZihuaSupervisor：Prof.TianZhenSouthChinaUnive

2、rsityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X931学校代号：10561学号：201221003096华南理工大学硕士学位论文充氮控氧热风循环干燥工艺安全改进研究作者姓名：杨自华指导教师姓名、职称：田震副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：安全工程论文形式：□产品研发□工程设计█应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：工业安全风险评价技术论文提交日期：2015年01月13日论文答辩日期：2015年03月15日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：王新华委员：陈国华、梁基照、姜立春、郭崇志书幽理

3、工大节学位论文股创性声明KSV；:-/系汝辟ru:;〇.:••"UV学位论文版权使川授权丨5FI*将本人f也论又陡爻屮丨丨二孚术》丨代版i.，广<中浓灯如八SKI{中传»予位论又2M.!fR»«帅签K摘要热风循环干燥工艺因其高效、节能等优点，在农产品、制药、化工等领域得到广泛的应用。但在一些化工涂料烘干过程中，挥发产生的可燃性气体可能在烘罐内积聚，达到爆炸浓度，同时一旦泄露，同样容易与空气形成爆炸物，遇到合适的点火源，就有发生爆炸的危险性，造成人员伤害和设备的损坏。特别近年来热风循环干燥设备爆炸事故频发，更需要加强对该工艺的安全改进。本文以一套实际运行的烘干

4、电机绕组的热风循环干燥设备作为研究对象，通过探讨苯乙烯-氮气爆炸极限与氧气浓度的关系，模拟分析苯乙烯-氮气混合物泄漏事故后果，利用弱化、替换等本质安全原理，对该热风循环干燥工艺进行安全性改进，结果表明：（1）控制氧气浓度是降低苯乙烯爆炸危险性的一种可靠方式。通过实验分析和计算绝热火焰温度预测法探讨了在不同温度条件下苯乙烯-氮气混合物的爆炸极限与氧气浓度的关系，提出了干燥工艺的最大允许氧气浓度应控制在5%以内。（2）利用CFD数值模拟分析了苯乙烯-氮气泄漏扩散的事故后果，着重分析了在有无应急通风及窗户开启或者关闭的泄漏情形下苯乙烯-氮气浓度随时间的扩散分布规律

5、，提出了以抽真空为关键的应急处理手段，辅以加强应急通风等安全对策，保障干燥过程的安全性。（3）利用系统工程的方法辨识了干燥工艺存在的危险因素，并从控制氧气浓度和降低泄漏风险两个方面对干燥工艺进行改进，提出了抽真空的充氮控氧热风循环干燥工艺。（4）对改进工艺的本质安全程度采取IBI法进行了评价，发现在安全性指数方面得到有效提高（下降了1.41），健康性指数方面也得到有效控制（下降了0.5）。同时运行改进工艺发现，在节能（降低到3.8kw.h/台）和干燥效率（缩短到3~4小时）上也得到明显提升。关键词：热风循环干燥；爆炸极限；数值模拟；安全性；充氮控氧IABST

6、RACTHotaircirculationdryingprocessbecauseofitshighefficiency,energysavingandotheradvantages,iswidelyusedinagriculturalproducts,pharmaceutical,chemicalandotherfields.Butinsomechemicalpaintdryingprocess,thecombustiblegasvolatileproducedmayaccumulateinthebakingtank,onceexplosionmixtur

7、esarereleasedorleakedtotheworkshop,whichmayleadtoanexplosionwhenmeettherightsourceandcausepersonnelinjuryandequipmentdamageEspeciallyinrecentyears,hotaircirculationdryingequipmentexplosionaccidentsoftenoccurred,itisnecessarytostrengthentheimprovementofsecurityoftheprocess.Inthispap

8、er,asetofhotaircirculation