涤纶浸胶帘子布环保设备事故的分析与解决

郭　怡，叶英杰

(1.河南工程学院 机械工程学院， 河南 郑州 451191；

2.河南工程学院 材料与化学工程学院， 河南 郑州 450007)



涤纶浸胶帘子布环保设备事故的分析与解决

郭怡1，叶英杰2

(1.河南工程学院 机械工程学院， 河南 郑州 451191；

2.河南工程学院 材料与化学工程学院， 河南 郑州 450007)

摘要：涤纶帘子布在浸胶过程中所使用的浸胶液由各种化学原料配制而成，这些化学原料大部分有毒有害甚至有剧毒，加之反应生成物可能也是有害的，故必须使用废气处理环保设备对排放的废气进行处理，使其达到国家标准.如果废气处理环保设备发生事故，就会影响废气的处理.通过分析，找到了废气处理环保设备事故的原因是水喷淋装置的进水阀门关闭导致没能喷淋水、温度传感器损坏失去了报警功能、过滤网严重堵塞致使流通不畅，并提出了解决问题的措施.

关键词：浸胶；废气；设备；事故；分析

涤纶浸胶帘子布具有断裂强度高、断裂伸长小、尺寸稳定性好、耐湿热和耐磨性好等优良性能，已被广泛应用于要求尺寸稳定性好的子午线轮胎、飞机轮胎、乘用车轮胎和轻卡轮胎上[1].浸胶是涤纶帘子线重要的后加工过程，由于涤纶与橡胶的结合力差，普通涤纶帘子线采用与浸锦纶相同的胶乳浸胶但达不到浸胶的目的，故采用双浴浸胶，即第一阶段先用含有环氧树脂的封闭异氰酸酯的胶乳对涤纶帘子线进行预处理，第二阶段再用传统的与锦纶完全一样的丁吡胶等混合乳液浸胶，以达到良好的浸胶目的，工艺流程见图1.

1-生布架； 2-第一储布架； 3-第一干燥区； 4-牵伸区；5-第二干燥区；6-热定型区；7-卷绕机； 8-第二储布架；9-第四张力架； 10-第二浸胶槽；11-第三张力架；12-第二张力架；13-第二浸胶槽；14-第一张力架 图1　涤纶帘子布浸胶工艺流程Fig.1　Technological process of polyester dipped tire cord fabrics

1黏合剂的选用

由于涤纶纤维帘子线的固有特性，其热塑性变形和热收缩较大，会影响橡胶制品特别是轮胎在制造和使用过程中尺寸的稳定性，故涤纶帘子线在后浸胶加工过程中要在一定的温度和张力条件下，经一定时间的热处理以减少负荷伸长率和热收缩率[2]，这样可以提高产品的尺寸稳定性，延长产品的使用寿命.涤纶帘子线浸胶的化学作用是改善涤纶纤维帘线与橡胶的黏合性能，主要作用是促使涤纶帘子线与胶乳间甲基、间甲基与胶乳、胶乳与橡胶结合，最终使涤纶帘子线与橡胶获得良好的黏合效果.

对帘子布进行浸胶的过程为白坯帘子布在RFL液浸胶后，经过干燥、牵伸、定型、冷却4个工序，使帘子布的性状得到稳定.干燥的目的是蒸发浸胶布大部分的水分，使浸胶液进行缩合反应；牵伸是在高温下热定型，促进胶液酚醛树脂化，提高其与橡胶的黏结力；定型是在外力作用下，使分子排列趋于定向、纤维趋于紧密，它可以消除牵伸中产生的内应力、稳定帘子布的品质；冷却是在高温下使帘子布急冷到常温，使布有一定的收缩.以上热处理过程可以提高帘子布动态下的耐疲劳性，避免布在干燥过程中因热塑而收缩.

涤纶帘子线浸胶的热处理过程分为浸渍区、干燥区、拉伸区、定型区和冷却区，工艺过程如下：

浸胶各区段的主要作用如下：

浸胶区是将帘布表面浸渍上黏合层，使帘布与橡胶有良好的黏合力；干燥区是将帘布浸渍层予以干燥；拉伸区是将帘布在高温下给予较大的张力拉伸，使帘布的大分子沿施加外力的方向整齐排列、提高大分子的取向度及结晶度，从而减少帘布的变形；定型区的作用主要是保持热拉伸区处理帘布的效果，消除内应力，保持大分子的高度取向；冷却区是使帘布在张力作用下，温度降至帘布的玻璃化温度以下，分子被冻结在已取向的状态，内应力消失，热拉伸区处理的帘布性能得到了保持.

涤纶与橡胶的结合力差，普通涤纶帘子线采用与浸锦纶相同的胶乳浸胶时达不到浸胶的目的，故采用双浴浸胶,即第一阶段先用含有环氧树脂的封闭异氰酸酯的胶乳对涤纶帘子线进行预处理，第二阶段再用传统的与锦纶完全一样的丁吡胶等混合乳液浸胶，以达到良好的浸胶目的.

2废气的成分及处理

涤纶浸胶帘子布后处理的供热介质是由天然气与空气按照一定比例混合后经充分燃烧所提供的.干燥一区和干燥二区的干燥喷嘴分上下两排，上排25个，下排24个，双面都有.为了保证干燥效果，干燥喷嘴喷出的干热空气的风速不低于18 m/s.涤纶帘子布采用双浴浸胶，浸胶液成分的种类多，各种成分之间会发生复杂的化学反应，生成的物质在热处理过程中进一步进行化学反应，故生成的缩聚物为分子量大小不等、链长不一的化合物，一些固体颗粒物在热处理过程中由于受到多个罗拉的剪切与挤压而破碎，随着干热空气的流动而流动.

固体颗粒物的主要成分是间苯二酚与甲醛进行缩聚反应生成的分子量较小的线型分子、黏合剂渣滓、乳胶成分、棉屑、灰尘等组成的有害混合物.浸胶炉中气体的成分主要有甲醛、氨、一氧化碳、天然气和各成分相互反应生成的气体等.由于浸胶液由各种化学原料配制而成，这些化学原料本身有毒甚至是剧毒，加之反应生成物可能也是有害的，故必须对排放的废气进行处理，使其达到国家排放标准，这对保护环境、改善空气质量、提高人民的健康水平至关重要.废气处理环保设备如图2和图3所示[3].

（3）创新培训。学校近年来不断丰富和优化教师培训形式，如采用工作坊的形式开展教学研讨，借助高清视频进行异地同步集体备课，凸显分享与反思为主题的学习交流等，通过培训，教师的专业素养不断提升。

进入废气处理环保设备入口清洁罐的干热废气温度可达205 ℃，风速为15 m/s，废气中的固体颗粒物在清洁罐中被沉淀.清洁罐中布置有水喷淋装置(如图3所示)，放有多层多孔的波尔球，波尔球能使喷淋水充分、均匀地沉淀废气中的固体颗粒物和溶于水的气体，喷淋后的废水集中到废水处理池中集中处理，达标后成为中水，循环使用.不溶于水的有毒气体通过活性炭箱被充分吸附后，剩余气体排出室外.

1-排气风道； 2-排气风机； 3-活性炭箱； 4-过滤器；5-气体管道； 6-温度传感器； 7-清洁罐图2　废气处理环保设备Fig.2　Processing equipment of environmental waste gas

1-第四区排气风机； 2-第五区排气风机； 3-水喷淋箱； 4-沉积箱图3　固体颗粒物处理装置Fig.3　Processing equipment of solid particles

3事故原因分析

3.1事故现象描述

2012年5月某一天凌晨2点，废气处理环保设备排气风道处有明亮的火光，在黑暗的夜空格外刺眼，经过消防车的扑救，火光消失.

3.2事故原因分析

通过严格认真的检查，排气风机运转完好；活性炭箱中的活性炭已烧得通红，达到燃点；温度传感器损坏，失去了报警功能；清洁罐中布置的水喷淋装置的阀门关闭，没有水喷出；活性炭箱进出口处的过滤网被严重堵塞[4].

3.2.1水喷淋装置进水阀门关闭

由上述可知，进入废气处理环保设备入口清洁罐的干热废气温度可达205 ℃，风速为15 m/s.废气中的固体颗粒物和气体在喷淋水充分、均匀的冷却下，无论产生的是水蒸气还是其他原有成分，温度一定不会超过100 ℃.在生产中，水喷淋装置进水阀门处于关闭状态是管理和操作中的严重失误，为后面火灾的发生埋下了隐患.

温度传感器是检测从清洁罐里面出来的气体和小固体颗粒物的温度的，设定温度为105 ℃，略高于水的沸点[5].正常情况下，当从清洁罐里面出来的气体和小固体颗粒物的温度超过105 ℃时，温度传感器会发出报警信号，从而避免前道工序可能的失误[6].由于温度传感器被损坏，失去了报警功能，最后一道安全屏障洞开，为事故的发生埋下隐患。

3.2.3过滤网严重堵塞

过滤网是防止固体颗粒物进入活性炭箱堵塞活性炭层的，须定期清扫和更换.过滤网严重堵塞会造成气体流通不畅、活性炭箱的压强升高和热量集聚，过滤网的目数影响气体的流通.

3.2.4活性炭箱损坏导致活性炭失去活性

活性炭的燃点为400～500 ℃，而进入废气处理环保设备入口清洁罐的干热废气的温度为205 ℃左右，风速为15 m/s.由分析可知，由于进出活性炭箱的过滤网被严重堵塞，活性炭箱近似于一个封闭的空间，由于干热废气的温度可达205 ℃，风速为15 m/s，热量不断集聚，活性炭箱的压强升高，导致活性炭箱的温度升高.假设活性炭箱是一个封闭的空间，体积为V，压强为p，干热废气近似于理想气体加以考虑，根据理想气体状态方程：

pV=nRT，

式中：p为气体压强，Pa；V为气体体积，m3；n为气体的物质的量，mol；T为体系温度，K； R为比例系数，不同状况下数值有所不同，J/(mol·K).

由上述公式可知，当活性炭箱内压强升高时，活性炭箱的温度也升高，达到一定程度时活性炭就达到了燃点.

4结论

从以上事故的原因分析可知，排出的废气中可燃性气体的浓度极低甚至为0，排气管道及辅助设备没有燃烧，疑为失火原因的明亮火光实际是温度可达400～500 ℃活性炭的高温颗粒被排气风机排出后在黑暗的夜空中发出的光，大量的光聚集在一起，在黑夜里被人们误认为是失火.由于事故的直接损失和间接损失都很大，所以为了避免事故再次发生，采取以下措施：

(1)保证水喷淋装置进水阀门和附属管道的通畅

为确保生产的顺利进行，在生产前应对水喷淋装置的进水阀门、排水阀门和附属管道及时检查，保证喷淋水进出的通畅.

(2) 确保检测及报警装置工作正常

检测及报警装置是安全生产的最后一道保障，如果它们不能正常工作，事故发生在所难免.必须增强责任意识，确保检测和报警装置正常工作.

(3)定期清扫、更换过滤网

过滤网的堵塞是造成事故的直接原因，应定期清扫过滤网，保证气体顺畅流通，避免渣滓和破碎帘线缠绕堵塞气路，需要更换的过滤网应及时更换.

参考文献：

[1]董纪震，孙桐，古大治，等.合成纤维生产工艺学[M].2版.北京：纺织工业出版社，1993：110-278.

[2]胡强升.高分子化学及工艺学[M].北京：化学工业出版社，1994：128-139.

[3]高雨生，张瑞志，李穗探，等.化纤设备[M].北京：纺织工业出版社，1991：123-179.

[4]王继斌，宋来洲，孙颖.环保设备选择、运行与维护[M].北京：化学工业出版社，2011：78-150.

[5]王爱民.环保设备及应用[M].北京：化学工业出版社，2011：101-125.

[6]罗辉.环保设备设计及应用[M].北京：化学工业出版社，1997：87-123.

Analysis and solution of equipment accident of environmental protection in polyester dipped tire cord fabric production

GUO Yi1, YE Yingjie2

(1.CollegeofMechanicalEngineering,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou451191,China;2.CollegeofMaterialsandChemicalEngineering,HenanUniversityofEngineering,

Zhengzhou450007,China)

Abstract:Polyester cord fabric used in the process of rubber liquid is made from a variety of chemical raw materials. Such chemical raw materials are poisonous and harmful or even highly poisonous, and the chemicals combined with the reaction product, could be harmful. So the emissions of waste gas should be processed, so as to meet the national discharge standard. Waste gas treatment and environmental protection equipment accident will affect gas processing. Through the analysis of exhaust gas treatment and environmental protection equipment, it is found that the accident is due to the water spray device inlet valve closing and no spray water, the damaged temperature sensor, and the severe filter clogging alarm. The countermeasures are proposed.

Key words:dipped；waste gas；equipment；accident；analysis

中图分类号：TH132.3

文献标志码：A

文章编号：1674-330X(2016)01-0023-04

作者简介：郭怡(1971-),男,河南社旗人，副教授，研究方向为浸胶帘子布工艺与设备.

基金项目：河南工程学院与东莞市广升精密五金机械有限公司校企合作项目(H2014009)；郑州市2015年科技发展计划(20150239)

收稿日期：2015-01-20