物料输送与加工类单元操作一般可以忽略操作中热量与物质的传递。
(一)物料输送操作简介
化工生产中,经常需将各种原材料、中间体、产品、副产品和废弃物由前一工序输往后一工序,或由一个车间输往另一个车间,或输往储运点。现代化工企业中,这些输送过程借助于各种输送机械设备来实现。
物料输送又可分为固体物料输送、液体物料输送和气体物料输送。由于所输送的物料形态不同(块状、粉态、液态、气态等),采用的输送设备也各有不同。但不论何种形式的输送,保证它的安全运行都十分重要,因为若一处受阻,不仅影响整条生产线的正常运行,还可能引发各种事故。
1.固体物料输送的危险性分析和安全技术
固体物料分为块状物料和粉状物料,生产中采用皮带输送机、螺旋输送机、刮板输送机、链斗输送机、斗式提升机以及气力输送(风送)等多种形式进行输送,有时还利用位差,采用密闭溜槽等简单方式进行输送。
1)皮带、刮板、链斗、螺旋、斗式提升机等输送设备的危险性分析和安全技术
这类输送设备连续往返运转,可连续加料与卸料。运行中除设备本身故障外,也可能造成人身伤害。
(1)传动机构。
①皮带传动。皮带规格与形式应根据输送物料的性质、负荷情况进行合理选择。皮带要有足够的强度,胶接平滑,根据负荷调整松紧度。要防止运行中因物料高温而烧坏皮带,或因斜偏刮挡撕裂皮带等而发生事故。
皮带同皮带轮接触的部位对操作者而言是极其危险的部位,可造成断肢甚至危及生命。正常生产时,该部位应安装防护罩。因检修拆卸下的防护罩,事后应立即复原。
②齿轮传动。齿轮传动的安全运行,在于齿轮同齿轮以及齿轮同齿条、链带的良好啮合,以及齿轮本身具有足够的强度。此外,要注意负荷的均匀情况、物料的粒度以及混入其中的杂物,防止因卡料而拉断链条、链板,甚至拉毁整个输送设备机架。
同样,齿轮与齿轮、齿条、链带相啮合的部位也极其危险,该处连同它的端面均应采取防护措施,以防发生重大人身伤亡事故。
斗式提升机应有防链带拉断而坠落的防护装置。链式输送机还应注意下料器的操作,防止下料过多、料面过高造成链带拉断。
螺旋输送器,要注意螺旋导叶与壳体间隙大小、物料粒度变化和混入杂物(如铁筋、铁块等),以防止挤坏螺旋导叶与壳体。
③轴、联轴节、联轴器、键及固定螺钉。这些部件表面光滑程度有限,易有突起。特别是固定螺钉不准超长,否则高速旋转中易将人刮到。这些部位要安装防护罩,并不得随意拆卸。
(2)输送设备的开、停车。在生产中,物料输送设备有自动开/停系统和手动开/停系统,有因故障而装设的事故自动停车和就地手动事故按钮停车系统。为保证输送设备本身的安全,还应安装超负荷、超行程停车保护装置。紧急事故停车开关应设在操作者经常停留的部位。停车检修时,开关应上锁或撤掉电源。
对于长距离输送系统,应安装开停车连锁信号装置,以及给料、输送、中转系统的自动连锁装置或程序控制系统。
(3)输送设备的日常维护。在输送设备的日常维护中,润滑、加油和清扫工作是操作者致伤的主要原因,减少这类工作的次数就能够减少操作者发生危险的概率。所以,应安装自动注油和清扫装置。
2)粉料气力输送的危险性分析和安全技术
气力输送指凭借真空泵或风机产生的气流动力将物料吹走而实现物料输送。与其他输送方式相比,气力输送系统密闭性好、物料损失少、构造简单、粉尘少、劳动条件好,易实现自动化且输送距离远(达数百米)。但气力输送能量消耗大、管道磨损严重,不适于输送湿度大、易黏结的物料。
从安全技术考虑,使用气力输送系统输送固体物料时,除设备本身会产生故障之外,最大的问题是系统的堵塞和内静电引起的粉尘爆炸。
(1)堵塞。易发生堵塞的有下述几种情况。
①具有黏性或湿度过高的物料易在供料处、转弯处黏附管壁堵塞。
②管道连接不同心时,有错偏或焊渣突起等障碍处易堵塞。
③大管径长距离输送管比小管径短距离输送管更易发生堵塞。
④输料管径突然扩大,或物料在输送状态中突然停车时,易造成堵塞。最易堵塞的部位是弯管和供料处附近的加速段,如由水平向垂直过渡的弯管易堵塞。为避免堵塞,设计时应确定合适的输送速度,选择合理的管道结构和布置形式,尽量减少弯管数量。
输料管壁厚通常为3~8 mm,输送磨削性较强的物料时,应采用管壁较厚的管道,管内表面要求光滑、没有褶皱或凸起。
此外,气力输送系统应保持良好的密闭性。否则,吸送式系统的漏风会导致管道堵塞,而系统漏风会将物料带出而污染环境。
(2)静电。粉料在气力输送系统中,会同管壁发生摩擦而使系统产生静电,这是导致粉尘爆炸的重要原因之一。因此,必须采取以下措施加以消除。
①输送粉料的管道应选用导电性较好的材料,并良好接地。若采用绝缘材料管道,且能产生静电时,管外应采取可靠的接地措施。
②输送管道直径要尽量大些。管路弯曲和变径应平缓、弯曲和变径处要少。管内壁应平滑、不许装设网格之类的部件。
③管道内风速不应超过规定值,输送量应平稳,不应有急剧的变化。
④粉料不要堆积管内,要定期使用空气进行管壁清扫。
2.液态物料输送的危险性分析和安全技术
化工生产中,液态物料可用管道输送,高处物料可以由高处自流至低处。将液态物料由低处输往高处,或由一地输往另一地(水平输送),或由低压处输往高压处,以及为保证一定流量而克服阻力所需要的压头,都要物料输送泵来完成。
用各种泵类输送易燃、可燃液体时,流速过快会产生静电积累,故其管内流速不应超过安全速度。
化工生产中需输送的液体物料种类繁多、性质各异(如高黏度溶液、悬浮液、腐蚀性溶液等),且温度、压强不同,因此,所需要输送泵的种类也较多。生产中常用的有往复泵、离心泵、旋转泵、酸蛋和空气升液器。
1)往复泵
往复泵主要由泵体、活塞(或活柱)和两个单向活门构成。它依靠活塞的往复运动将外能以静压形式直接传给液态物料借以输送。往复泵按其吸入液体动作可分为单动、双动及差动三类。
蒸汽往复泵以蒸汽为驱动力,可以避免电和其他动力会产生的火花,故而适用于输送易燃液体。输送酸性和悬浮液时,选用隔膜往复泵较为安全。
往复泵开动前,须对各运动部件进行检查。观察其活塞、缸套是否磨损,吸液管垫片大小是否适合法兰,以防泄漏。各注油处应适当加油润滑。
开车时,将泵体内充满水,排除缸中空气。若在出口装有阀门时,须将出口阀门打开。
需要特别注意的是,对于往复泵等正位移泵,严禁用出口阀门调节流量,否则将造成设备或管道的损坏。
2)离心泵
离心泵启动前,泵内和吸入管段必须充满液体。在吸液管侧装单向阀,可使泵停止工作时,泵内液体不致流空,或将泵置于吸入液面之下,或采用自灌式离心泵,都可将泵内空气排尽。
操作前应压紧填料函,不要过紧或过松,以防磨损轴部或使物料喷出。停车时,先关闭泵出口阀,使泵进入空转。使用后放净泵与管道内积液,以防冬季冻坏设备和管道。
输送可燃液体时,管内流速不超过安全流速,且管道应有可靠的接地措施以防静电。同时避免吸入口产生负压,使空气进入系统而引起爆炸。
安装离心泵时,混凝土基础须稳固,基础不与墙壁、设备或房柱基础相连接,以免产生共振。为防止杂物进入泵体,吸入口加滤网。泵与电动机的联轴节加防护罩以防绞伤。
对于连续生产过程,考虑配置备用泵和备用电源。
3)旋转泵
旋转泵同往复泵一样属于正位移泵。它同往复泵的主要区别是泵中没有活门,只有在泵中旋转着的转子。旋转泵依靠转子旋转排送液体,排液后形成低压空间又将液体吸入,从而实现液体的连续吸入和排出。
旋转泵属正位移泵,流量也不能用出口管道上的阀门进行调节,而采用改变转子转速或装回流支路的方式调节流量。
4)酸蛋和空气升液器
酸蛋、空气升液器等是以空气为动力的压力设备,应有足够的耐压强度。输送有爆炸性或燃烧性物料时,要采用氮、二氧化碳等惰性气体代替空气,以防造成燃烧或爆炸。
对于易燃液体,不能采用压缩空气压送。因为空气与易燃液体蒸气混合,可形成爆炸性混合物,且可能产生静电。
对于闪点很低的易燃液体,用氮或二氧化碳等惰性气体压送。闪点较高及沸点在130℃以上的可燃液体,如有良好的接地措施,可用空气压送。
输送易燃液体采用蒸汽往复泵较为安全。如采用离心泵,则泵的叶轮应采用有色金属或塑料制造,以防撞击发生火花。设备和管道应良好接地,以防静电引起火灾。另外,虹吸和自流的输送方法比较安全,在工厂中应尽量采用。
3.气体物料输送的危险性分析和安全技术
输送可燃气体,采用液环泵比较安全。抽送或压送可燃性气体时,吸入口需要经常保持一定余压,以免造成负压吸入空气而形成爆炸性混合物(雾化的润滑油或其分解产物与压缩空气混合,同样会产生爆炸性混合物)。
为避免压缩机气缸、储气罐以及输送管路因压力增高而引起爆炸,这些部分应有足够强度。此外,要安装经校验的压力表和安全阀(或爆破片)。安全阀泄压应能将危险气体导至安全地带。可安装压力超高报警器、自动调节装置或压力超高自动停车装置。
压缩机运行时,冷却水不能进入气缸,以防发生水锤。氧压机严禁与油类接触,一般采用含10%以下甘油的蒸馏水作为润滑剂。水的含量以气缸壁充分润滑而不产生水锤为准(80~100滴/min)。(www.xing528.com)
气体抽送、压缩设备上的垫圈易损坏漏气,需经常检查和及时更换。
对于特殊压缩机,根据压送气体物料化学性质的不同,有不同的安全要求。如乙炔压缩机同乙炔接触的部件不允许用铜来制造,以防产生比较危险的乙炔铜等。
可燃气体输送管道应经常保持正压。根据实际需要安装止逆阀、水封和阻火器等安全装置。易燃气体、液体管道不允许同电缆一起敷设。可燃气体管道同氧气管道一同敷设时,氧气管道应设在旁边,并保持250 mm净距。
管内可燃气体流速不应过高。管道应良好接地以防静电引起事故。
对于易燃、易爆气体或蒸气抽送、压缩设备的电动机部分须全部采用防爆型,否则须穿墙隔离设置。
(二)物料破碎、混合操作
1.物料破(粉)碎操作简介
化工生产中,为满足工艺要求,常常需将固体物料粉碎或研磨成粉末以增加表面积,进而缩短化学反应时间。将大块物料变成小块物料的操作称为粉碎或破碎,而将小块变成粉末的操作称为研磨。
2.物料破(粉)碎危险性分析和安全技术
物料破碎过程中,关键部分是破碎机。破碎机必须符合下列安全条件:
(1)加料、出料最好连续化、自动化;
(2)具有防止破碎机损坏的安全装置;
(3)产生粉末尽可能少;
(4)发生事故能迅速停车。
对各类破碎机,必须有紧急制动装置,必要时可迅速停车。严禁检查、清理、调节和检修运转中的破碎机。
3.混合操作简介
使两种以上物料相互分散,达到浓度及组成一致的操作,均称为混合。混合分液态物料与液态物料的混合、固态物料与液态物料的混合和固态物料与固态物料的混合。混合操作是用机械搅拌、气流搅拌或其他混合方法完成的。
4.混合操作危险性分析和安全技术
混合操作是比较危险的过程,需要根据物料性质(如腐蚀性、易燃易爆性、粒度、黏度等)正确选用设备。
利用机械搅拌进行混合的操作过程,桨叶强度非常重要。桨叶制造要符合强度要求,安装要牢固,不允许产生摆动。修理或改造桨叶时,应重新计算其强度。加长桨叶时,应重新计算所需功率。因为桨叶消耗的能量与其长度的5次方成正比,若忽视这一点,可能发生电动机超负荷及桨叶折断等事故。
搅拌器不可随意提高转速,尤其当搅拌非常黏稠的物质时。提高转速也可造成电动机超负荷、桨叶断裂以及物料飞溅等。
对于黏稠物料的搅拌,最好采用推进式及透平式搅拌机。为防止超负荷造成事故,应安装超负荷停车装置。对于混合操作的加料、出料,应实现机械化、自动化。
对于能产生易燃、易爆或有毒物质的混合,混合设备应密闭良好,并充入惰性气体加以保护。
搅拌中物料产热,如因故停止搅拌,会导致物料局部过热。因此,在安装机械搅拌的同时,还要辅以气流搅拌,或增设冷却装置。若气流搅拌的气体有危险,尾气应回收处理。
混合可燃粉料,设备应良好接地以除静电,并应在设备上安装爆破片。
混合设备中不允许落入金属物件,以防卡住叶片,烧毁电动机。
(三)筛分、过滤操作
1.筛分操作简介
化工生产中,为满足生产要求,常常将固体原材料、产品进行颗粒分组。通常用筛子将固体颗粒度(块度)分级,选取符合工艺要求的粒度,这一操作称为筛分。
物料粒度是通过筛网孔眼尺寸控制的。根据工艺要求可进行多次筛分,去掉颗粒较大和较小部分而留取中间部分。
2.筛分操作危险性分析和安全技术
从安全技术角度出发,筛分操作要注意以下几个方面。
(1)筛分操作中,如粉尘具有可燃性,须注意避免因碰撞和静电而引起粉尘燃烧、爆炸。如粉尘具有毒性、吸水性或腐蚀性,须注意呼吸器官及皮肤的保护,以防引起中毒或皮肤伤害。
(2)筛分操作是大量扬尘过程,在不妨碍操作、检查的前提下,应将筛分设备最大限度地进行密闭。
(3)要注意筛网磨损和筛孔堵塞、卡料,以防筛网损坏和混料,或降低筛分效率。
(4)筛分设备的运转部分应加防护罩以防绞伤人体。
(5)振动筛会产生高强度噪声,严重时应采用隔离等消声措施。
3.过滤操作简介
化工生产中,欲将悬浮液中的液体与固体分离,常采取过滤的方法。过滤是使悬浮液中的液体在重力、真空、加压或离心力作用下,通过多孔性材料,将固体截留下来的操作。
工业上应用的过滤装置称为过滤机。过滤机按操作方法的不同分为间歇式过滤机和连续式过滤机。按过滤推动力的不同分为重力过滤机、真空过滤机、加压过滤机和离心过滤机。
过滤设备种类繁多,生产中应根据过滤目的、滤饼与悬浮液性质和生产规模等因素进行选用。
4.过滤操作危险性分析和安全技术
过滤设备种类较多,从操作方式来看,连续式过滤较间歇式过滤更安全。连续式过滤机循环周期短,能自动洗涤和自动卸料,过滤速度较间歇式过滤机高,操作人员脱离了与有毒物料的接触,比较安全。
间歇过滤由于洗涤、卸料、组装过滤机阶段不过滤物料,所以过滤周期长,且人工操作、劳动强度大、直接接触毒物,不够安全。
对于加压过滤机,当过滤中能散发有害或有爆炸性气体时,要采用密闭式过滤机,并以压缩空气或惰性气体保持压力。取滤渣时,应先泄压,否则会发生事故。
对于离心过滤机,应注意选材和焊接质量,限制转鼓直径与转速,以防转鼓承受高压而引起爆炸。有爆炸危险生产中,最好不使用离心过滤机而采用转鼓式、带式等真空过滤机。
离心过滤机超负荷、运转时间过长、转鼓磨损或腐蚀、转动速度过高等均有可能导致事故的发生。
对于上悬式离心过滤机,负荷不均匀时会发生剧烈振动,不仅磨损轴承,而且能使转鼓因撞击外壳而发生事故。高速运转的转鼓也可能从外壳中飞出,造成重大事故。
离心过滤机无盖或防护装置不良,工具或其他杂物有可能落入其中,并以很大速度飞出伤人。即使杂物留在转鼓边缘,也可能引起转鼓振动而造成其他危险。
不停车或未停稳即清理器壁时,铲勺等会从手中飞脱,使人受伤。因此,开、停离心机时,操作人员不要帮助启动或帮助停止,以防发生事故。
处理腐蚀性物料时,应采用钢质衬铅或衬硬橡胶的转鼓,经常检查衬里有无裂缝,以防腐蚀性物料由裂缝进入而腐蚀转鼓。
镀锌转鼓、陶瓷转鼓或铝制转鼓,只适用于速度较慢、负荷较低的情况,还应设置特殊外壳加以保护。
此外,操作过程中加料不匀,也会导致剧烈振动,对此应加以注意。
综上所述,离心过滤机操作应注意以下安全问题。
(1)转鼓、盖子、外壳及底座应用韧性金属制造。可用铜制造,并要符合质量要求。
(2)处理腐蚀性物料,转鼓需有耐腐蚀衬里。
(3)盖子应与离心过滤机启动连锁,盖子打开时,离心过滤机不能启动。
(4)离心过滤机转鼓应有限速装置,在有爆炸危险的厂房中,其限速装置不得因摩擦撞击而发热或产生火花。同时,不要选择临界速度操作。
(5)离心过滤机开关应安装在近旁,并应有闭锁装置。
(6)在楼上安装离心过滤机,应用工字钢或槽钢做成金属骨架,并在其上装设减振装置;注意内、外壁间隙,转鼓与刮刀间隙,还应防止离心过滤机与建筑物产生共振。
(7)对离心过滤机的内部及外部应定期进行检查。
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