Анализ возможности образования ВОК в аппаратах с твердыми горючими материалами и способы обеспечения

Пожарной безопасности

При хранении, переработке или обработке в аппаратах различного типа твердых горючих материалов образуются горючие пыли (волокна), которые в зависимости от размеров, формы и материала частиц, а также от вида и скорости движущегося газа над ними могут находиться во взвешенном состоянии (аэрозоли) или в виде осевшего слоя (аэрогели). При изменении внешних условий аэрозоль легко переходит в аэрогель и наоборот. В связи с этим взрывоопасность технологического оборудования определяется не только количеством пыли, находящейся в данный момент во взвешенном состоянии, но и количеством осевшей пыли, способной перейти во взвешенное состояние. Критерием перехода взвешенной пыли в осевшее состояние является скорость витания ω_о, под которой понимают минимальную скорость движения среды, при которой частицы пыли данного размера еще не оседают. Условие перехода осевшей пыли во взвешенное состояние:

ω_р ω_о, (1.18)

где ω_р – рабочая (действительная) скорость движения газа.

Размеры частиц пыли, обращающихся в технологическом процессе, колеблются в диапазоне от долей микрометра до долей миллиметра, скорость витания которых также изменяется в широких пределах.

При оценке возможности образования взрывоопасной смеси в аппарате практическое значение имеет только нижний концентрационный предел распространения пламени пыли, так как в производственных условиях верхний концентрационный предел распространения пламени не достигается. Условие образования ВОК в аппаратах с горючими пылями (волокнами):

, (1.19)

где j_р – рабочая концентрация пыли в аппарате (с учетом осевшей пыли); j_н – нижний концентрационный предел распространения пламени пыли.

Следует иметь в виду, что в образовании ВОК участвует не весь горючий пылевидный материал, а только часть его с частицами пыли определенного размера, долю которых надо учитывать при определении рабочей концентрации. Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) также зависит от размеров частиц пыли: сначала по мере уменьшения размеров частиц он растет, а затем снижается. Поэтому в выражение (1.19) подставляют минимальное значение НКПР пыли.

Взрывобезопасное условие эксплуатации аппаратов любого типа с горючими пылями имеет вид:

, (1.20)

где K _б.н – коэффициент безопасности; обычно принимают K _б.н 2.

Основные способы обеспечения взрывобезопасности оборудования с горючими пылями (волокнами):

1. Предотвращение пылеобразования при обработке и переработке твердых горючих материалов путем:

- использования менее пылящих технологических процессов (например, вибрационного размола);

- увлажнения материалов;

- ограничения скорости движения среды ниже предельно допустимой скорости витания частиц пыли наименьшего размера, еще способных взрываться.

2. Устройство систем аспирации.

3. Создание и поддержание безопасной концентрации флегматизатора в аппарате.

4. Разбавление горючих пылевидных веществ и материалов негорючими (минеральными) веществами (например, хлористыми натрием или кальцием, мелом, жженой магнезией и др.) с образованием негорючих смесей либо смесей, для которых при рабочих условиях эксплуатации выполняется условие безопасности (1.20).

5. Рациональное конструирование оборудования, в котором в зависимости от его назначения предотвращается осаждение взвешенных частиц пыли на стенках (например, для предотвращения образования застойных зон у воздуховодов делают плавные повороты, равномерно распределяют подачу воздуха по сечению сушилок и т. д.) или предотвращается взвихрение уловленной пыли (например, в бункерах циклонов, отстойников, фильтров и в тому подобных аппаратах).

6. Предотвращение конденсации влаги на стенках аппаратов и трубопроводов.

7. Предотвращение электризации пыли или отвод образующихся электрических зарядов путем:

- ионизации среды;

- увлажнения пыли;

- введения добавок, обладающих высокой электропроводностью (например, сажи);

- надежного заземления оборудования.