Специальное — Сушильные шкафы

Взрывозащищённый сушильный шкаф: для работы с горючими растворителями

Сушка образцов с горючими растворителями (этанол, ацетон, толуол, эфир, бензин) в обычном лабораторном шкафу — прямой риск взрыва. Это основная причина пожаров в химических лабораториях. Для безопасной работы с растворителями нужен специальный взрывозащищённый сушильный шкаф с искробезопасными нагревателями, принудительной вентиляцией и сертификацией по ГОСТ Р 31610.0–2014. В статье разбираем устройство, классы взрывозащиты, применения и требования к установке.

Если коротко

В обычном шкафу СШ нельзя сушить образцы с горючими растворителями (этанол, ацетон, толуол, эфир, бензин). Высокий риск взрыва от искры на контактах нагревателей.

Взрывозащищённый шкаф имеет искробезопасные нагреватели, принудительную вентиляцию, разрывные мембраны, контроль концентрации паров.

Главные применения: фармацевтика (сушка субстанций), аналитическая химия (после экстракции), лакокрасочная промышленность, криминалистика, нефтехимия.

Зачем нужна взрывозащита

В обычном лабораторном сушильном шкафу контакты электрических нагревательных элементов, реле, термостатов и выключателей образуют искры в момент включения и выключения. Это нормальная и неизбежная часть работы электротехники. В обычной лаборатории искры безопасны — в воздухе нет горючих паров.

Но если в шкафу сушится образец с летучим горючим растворителем — этанолом, ацетоном, толуолом, эфиром, бензином, — пары растворителя выделяются в воздух камеры. При определённой концентрации (выше нижнего предела взрываемости, или НПВ) пары становятся взрывоопасной смесью с кислородом. Любая искра — и происходит взрыв.

Это основная причина пожаров в химических лабораториях. По статистике — около 30 % всех лабораторных пожаров связаны именно со взрывами в обычных сушильных шкафах при работе с растворителями.

Категорически нельзя сушить в обычном лабораторном шкафу СШ образцы с любыми горючими растворителями. Даже если их содержание небольшое, даже если шкаф работает на низкой температуре, даже если планируется короткий цикл — риск взрыва есть всегда. Для работы с горючими растворителями нужен взрывозащищённый сушильный шкаф со специальной конструкцией.

Что такое горючие растворители

Горючими считаются жидкости, способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Основные характеристики — температура вспышки и нижний предел взрываемости (НПВ):

Растворитель	Температура вспышки	НПВ в воздухе	Класс опасности
Диэтиловый эфир	−45 °C	1,9 %	Особо опасный
Ацетон	−18 °C	2,2 %	Особо опасный
Этанол	+13 °C	3,3 %	Опасный
Метанол	+11 °C	6,7 %	Опасный
Изопропанол	+12 °C	2,0 %	Опасный
Толуол	+4 °C	1,2 %	Особо опасный
Бензол	−11 °C	1,2 %	Особо опасный + канцероген
Ксилол	+27 °C	1,1 %	Опасный
Бензин (петролейный эфир)	−20 °C	1,1 %	Особо опасный

Температура вспышки — минимальная температура, при которой пары растворителя могут воспламениться. Если она ниже температуры в шкафу (а в большинстве случаев это так), пары загорятся при первой искре.

Принцип работы взрывозащищённого шкафа

Взрывозащищённый сушильный шкаф устроен так, чтобы в камере не было источников воспламенения:

Искробезопасные нагреватели

ТЭНы вынесены за пределы рабочей камеры, либо изолированы от внутреннего пространства герметичными металлическими экранами. Воздух в камере нагревается не контактно от ТЭНа, а через горячие поверхности теплообменника. В самой камере нет открытых нагревательных элементов и контактов.

Принудительная вытяжная вентиляция

Шкаф непрерывно вытягивает воздух из камеры через специальную вытяжку. Это предотвращает накопление паров до взрывоопасной концентрации. Свежий воздух поступает через клапаны компенсации. Пары растворителей удаляются наружу — в вытяжную систему здания или в скруббер для нейтрализации.

Контроль концентрации паров

Современные модели имеют датчики концентрации паров (газоанализаторы). При приближении к нижнему пределу взрываемости автоматически усиливается вентиляция, при превышении критического значения — срабатывает блокировка и шкаф автоматически отключается.

Взрывозащищённое электрооборудование

Все электрические компоненты внутри камеры (датчики, разъёмы, маркировочные пластины) сертифицированы по ГОСТ Р 31610.0–2014 (МЭК 60079-0:2011) или европейскому стандарту ATEX. Маркировка вида «Ex d IIC T3» означает уровень защиты от взрыва.

Аварийный сброс давления

На случай возможного локального возгорания внутри камеры в верхней части устанавливаются разрывные мембраны — ослабленные участки корпуса. При резком росте давления (например, мгновенном вспыхивании паров) мембрана разрывается, сбрасывая давление вверх — камера не превращается в осколочную бомбу.

Какие задачи закрывает взрывозащищённый шкаф

Фармацевтика

Сушка субстанций после кристаллизации из спиртовых, ацетоновых, толуольных растворов
Удаление органических растворителей с гранулятов и таблеточных масс
Сушка лекарственных форм после нанесения покрытий
Контроль качества с применением экстрагентов

Аналитическая химия

Сушка проб после экстракции органическими растворителями
Удаление растворителя из ТСХ-пластин после разделения
Подготовка проб для масс-спектрометрии и газовой хроматографии
Сушка фильтр-бумаг для гравиметрического анализа

Лакокрасочная промышленность

Отверждение покрытий на основе органических растворителей
Испытания лаков и красок на скорость высыхания
Удаление растворителей с образцов краски при подготовке к анализу

Криминалистика

Сушка вещественных доказательств с органическими растворителями
Подготовка следов наркотических веществ к анализу
Обработка проб взрывчатых веществ

Нефтехимия

Сушка проб нефтепродуктов
Подготовка катализаторов
Анализ присадок к топливу

Полупроводниковая промышленность

Сушка пластин после промывки спиртами
Удаление органических растворителей с печатных плат

Серии взрывозащищённых шкафов в каталоге Kadamm

В каталоге Kadamm взрывозащищённые сушильные шкафы представлены серией СШВз в широком диапазоне объёмов — от 43 л до 4100 л. Подсерии отличаются температурным диапазоном (до +250 или +300 °C), типом конвекции (принудительная или естественная) и форматом (лабораторный, расширенный или промышленный).

Подсерия	Объёмы	Категория	Особенности
СШВз-Б	43 / 71 / 136 / 225 л	Базовая	До +250 °C, принудительная конвекция	Открыть
СШВз-БН	43 / 71 / 136 / 225 л	Базовая, естественная конвекция	До +250 °C, тихая работа	Открыть
СШВз-С	65 / 125 / 230 / 625 л	Расширенная	До +300 °C, принудительная конвекция	Открыть
СШВз-СН	65 / 125 л	Расширенная, естественная конвекция	До +300 °C, тихая работа	Открыть
СШВз-И	1000 / 1700 / 3100 / 4100 л	Промышленная	Для крупного производства, опытных партий, серийной обработки	Открыть

Ключевые модели

Шесть популярных моделей разного объёма — от лабораторных 43 л до промышленных 1000 л. Полный список доступен в разделе взрывозащищённых сушильных шкафов.

СШВз-43Б-ЛБ

Взрывозащищённый шкаф 43 л

Базовый, до +250 °C, принудительная конвекция. Малый формат для лабораторных задач.

Смотреть модель

СШВз-65С-ЛБ

Взрывозащищённый шкаф 65 л

Расширенный, до +300 °C, принудительная конвекция. Для регулярной работы с растворителями.

Смотреть модель

СШВз-125С-ЛБ

Взрывозащищённый шкаф 125 л

Средний объём, до +300 °C. Для фарм-разработки и серийных лабораторных задач.

Смотреть модель

СШВз-230С-ЛБ

Взрывозащищённый шкаф 230 л

Большой объём, до +300 °C. Для серийной работы и опытного производства.

Смотреть модель

СШВз-625С-ЛБ

Взрывозащищённый шкаф 625 л

Производственный формат, до +300 °C. Для крупных партий и опытного производства.

Смотреть модель

СШВз-1000И-ЛБ

Взрывозащищённый шкаф 1000 л

Промышленный формат для серийной обработки крупных партий продукции с растворителями.

Смотреть модель

На что обратить внимание при выборе

Класс взрывозащиты — проверьте, чтобы он соответствовал вашему классу растворителей. Для большинства лабораторных задач достаточно класса Ex d IIC T3. Для эфиров и бензина может потребоваться более высокий класс.
Тип вентиляции — с отводом в вытяжную систему здания (стандарт для химических лабораторий) или со встроенным конденсатором (если нет возможности подключиться к вытяжке).
Производительность вытяжки — зависит от объёма камеры и допустимой нагрузки растворителями. Уточняйте при заказе.
Конструкция камеры — стенки из нержавеющей стали с антикоррозионной обработкой (растворители часто агрессивные).
Документы — сертификат соответствия ГОСТ Р 31610.0–2014, разрешение Ростехнадзора (для опасных производственных объектов), сертификат пожарной безопасности.
Температурный диапазон — для большинства задач достаточно +50…+200 °C. Высокие температуры (+250–300 °C) могут не понадобиться — чаще растворители сушат при умеренных температурах.

Установка взрывозащищённого шкафа требует подготовки помещения по правилам ПУЭ глава 7.3 (Правила устройства электроустановок «Электроустановки во взрывоопасных зонах»): отдельный взрывозащищённый ввод электропитания, защитное заземление, противопожарная сигнализация, вытяжная система с искробезопасным вентилятором. Перед заказом обязательна консультация по техническим требованиям к помещению.

Альтернативы взрывозащищённому шкафу

Если объёмы работы с горючими растворителями небольшие, иногда есть альтернативы:

Вакуумный шкаф СШВ — пары растворителей удаляются вакуумным насосом без попадания в обычную атмосферу. Безопасен для летучих веществ при условии использования специального мембранного насоса.
Ротационный испаритель — для удаления растворителей в жидких пробах под вакуумом с конденсацией паров
Вытяжной шкаф ВШ с электронагревом во взрывозащищённом исполнении — для небольших партий и эпизодических задач
Лабораторный сушильный шкаф вне помещения (на улице, в навесе) — для регулярных задач без капитальных вложений в подготовку помещения

Для серийной работы с горючими растворителями альтернативы не работают — нужен именно специализированный взрывозащищённый шкаф. Подробнее — в разделе взрывозащищённых сушильных шкафов.

Если у вас задача с регулярной сушкой образцов с горючими растворителями (см. каталог СШВз) — напишите перечень растворителей и предполагаемый объём загрузки. Подберём подходящий взрывозащищённый шкаф с правильным классом защиты, обоснуем выбор по нормативам и подготовим коммерческое предложение с сертификатами Ростехнадзора и пожарной безопасности. Сроки уточняйте у менеджера.

Частые вопросы

Большая вероятность взрыва или возгорания при первой искре от контактов нагревательных элементов. Тяжесть последствий зависит от: количества растворителя (даже 50 мл этанола могут дать взрывоопасную смесь в камере 60 л), типа растворителя (эфир особо опасен, метанол менее), времени работы (чем дольше, тем больше испарилось). При обнаружении такой ситуации — немедленно отключите шкаф от сети, оставьте дверцу закрытой, проветрите лабораторию, дайте растворителю испариться через 4–6 часов. Не пытайтесь открыть шкаф во время цикла.

Нет, для водных растворов обычный шкаф полностью подходит. Вода не горит, не образует взрывоопасных смесей. Взрывозащита нужна только при работе с растворителями, имеющими температуру вспышки ниже температуры в шкафу (что справедливо для большинства органических растворителей). Если растворитель водорастворимый и в смеси содержится менее 5–10 % органического компонента — обычный шкаф с хорошей вентиляцией может быть достаточен, но проконсультируйтесь со специалистом по пожарной безопасности.

Для опасных производственных объектов (ОПО) нужны: сертификат взрывозащиты по ГОСТ Р 31610.0–2014 (МЭК 60079-0:2011), разрешение Ростехнадзора на применение, сертификат пожарной безопасности, экспертиза промышленной безопасности (для категории объекта). Также: проект подключения к электропитанию через взрывозащищённый ввод, акт допуска электроустановки. Все шкафы Kadamm взрывозащищённого исполнения поставляются с полным пакетом первичных документов; экспертиза промышленной безопасности проводится отдельно специализированной организацией.

В 2–4 раза дороже сопоставимого обычного шкафа. Основные удорожающие факторы: специальные нагреватели, искробезопасное электрооборудование, разрывные мембраны, сертифицированные датчики и контроллеры, более прочный корпус, документация Ростехнадзора. Также увеличивается стоимость установки (требования к подключению, помещению, заземлению). При работе с регулярными партиями горючих растворителей эти затраты окупаются — альтернативы (расширение лаборатории, площадка под открытым небом) обычно стоят дороже.

Нет. Понятие «взрывозащищённое исполнение» включает несколько разных классов и категорий. Для конкретного типа растворителей нужен соответствующий класс взрывозащиты. Например, для эфира (класс взрывоопасности IIC) шкаф с защитой класса IIA или IIB не подходит. Перед заказом всегда указывайте полный перечень используемых растворителей — подберём правильный класс защиты.

Технически — да, если позволяет планировка помещения и есть согласование с архнадзором. На практике: вытяжку обычно подключают к системе вытяжной вентиляции здания (если она есть с искробезопасным вентилятором) или к индивидуальному вытяжному воздуховоду с выводом на крышу или внешнюю стену. Прямой вывод «в форточку» работает плохо: при изменении атмосферного давления и ветре могут возникать обратные потоки, в холодное время года образуется конденсат, рассеивание паров недостаточное. Перед организацией вытяжки — проект от вентиляционной компании.

Иногда — да, но не всегда. Если задача — удалить растворитель с твёрдого образца, вакуумный шкаф СШВ с мембранным насосом часто справляется без рисков взрыва. Но: пары растворителей попадают в насос (нужен специальный масляный или мембранный), возможны проблемы при высокой концентрации, лимит на скорость сушки. Для регулярной работы с большими объёмами горючих растворителей надёжнее именно взрывозащищённый шкаф — он рассчитан на серийную работу и имеет все необходимые системы безопасности.