|
|
Найбільшу руйнівну силу мають вибухи пилу, що виникають у виробничих приміщеннях. Відомо, що в цих умовах вибухи дуже часто мають „естафетний” характер: невеликий хлопок приводить до завихрення відкладень пилу на будівельних конструкціях, апаратах, технологічних комунікаціях. При цьому утворюються хмари пилу великого об’єму, що й при згорянні створюють ударні хвилі, від яких руйнуються несучі конструкції будівель.
Перші систематичні дослідження пожежовибухонебезпеки виробництв, що пов’язані з виходом пилу в приміщення, виконані М.Г. Годжелло. Його дослідження присвячені вивченню пожежовибухонебезпечних властивостей промислового пилу (аерозависі та аерогелю), розробці методики оцінки пожежовибухонебезпеки виробництв, що пов’язані з пилоутворенням та з виготовленням порошкової продукції. За даними М.Г.Годжелло, вибухонебезпечними виробництвами є борошномельні, комбікормові, цукрові та пробкові заводи, виробництва полімерних матеріалів, подрібнювальні, сушильні, змішувальні відділення харчової, фармацевтичної та хімічної промисловості, пилоприготувальні установки, що переробляють тверде паливо і руду та інш. Серед технологічного обладнання, що характеризується обертанням великої кількості пилу, навіть за нормальних умов роботи, слід виділити стрічкові транспортери, норії, подрібнювальні (дробарки, кульові млини), сушильні установки.
При вивченні питання щодо виходу горючого пилу у виробниче приміщення основну увагу необхідно приділяти оцінці запилення приміщення з врахуванням осілого пилу (аерогелю), що може тліти та горіти, створюючи при цьому пожежну небезпеку, а за визначених умов переходити у завислий стан, утворюючи з повітрям вибухонебезпечні суміші.
Для визначення запилення приміщень можна використати наступний спосіб: на поверхнях з відкладеннями пилу (обладнання, будівельні конструкції, підлоги) вимірюють товщину шару осілого пилу та площу запиленої поверхні; загальну площу поверхонь з відкладеннями пилу множать на середню товщину шару і одержують загальний об’єм пилу; відбирають проби пилу і визначають об’ємну або насипну вагу; множать об’єм відкладеного пилу на його вагу і, таким чином, одержують його загальну масу; визначають максимально можливу концентрацію пилу в об’ємі всього приміщення або максимальний об’єм вибухонебезпечної пилоповітряної суміші.
Розглянемо на наступному прикладі один із способів оцінки рівня запилення виробничого приміщення.
На одному із об’єктів, в місцях, що недоступні для прибирання (в нішах високо розміщених вікон), було виявлено шар відкладень пилу товщиною 15 мм. Таких вікон в приміщенні було 23 загальною площею поверхні 14 м2. Насипна вага пилу – 0,19. Підрахунки показали, що залягання цього пилу перевищують 40 кг, і при переході у завислий стан в об’ємі всього приміщення (близько 1400 м3) можуть утворити концентрацію до 28 г/м3, що майже у два рази перевищує нижню концентраційну межу поширення полум’я для цього пилу ( =15 г/м3 ).
Пожежовибухонебезпеку технологічного обладнання, що пов’язане з підвищеним пилоутворенням, можна оцінити на прикладі стрічкового транспортера (табл.3.2), при огляді якого виявлено пилоутворення під стрічкою. З даних таблиці видно, що запилення в декілька разів перевищує величину нижньої концентраційної межі поширення полум’я .
Таблиця 3.2 - Оцінка пожежовибухонебезпеки стрічкового транспортера
Найменування
пиловидної продукції |
Знайдена
концентрація
пилу в осередку, г/м3 |
Нижня межа
поширення
полум’я, г/м3 |
Шрот соняшниковий |
101,0 |
22,7 |
Сіно |
78,0 |
22,7 |
Просяні відходи |
40,9 |
30,2 |
Готова брикетна продукція |
57,7 |
7,6 |
Пил від млина |
86,0 |
10,1 |
Кількість пилу, що виділяється із технологічного обладнання та накопичується у виробничих приміщеннях, залежить від особливостей технологічного процесу (виду та кількості працюючого обладнання, середньої тривалості його роботи, властивостей матеріалу, що обробляється, його кількості), а також від ефективності поточних та капітальних пилоприбиральних робіт. Ефективність цих робіт оцінюється коефіцієнтом Кп (табл.3.3).
Таблиця 3.3 - Значення коефіцієнта ефективності пилоприбирання
Вид прибирання |
Кп |
Сухе |
0,6 |
Мокре |
0,7 |
Механізоване пересувними пилоприбиральними засобами для підлоги |
0,8 |
Централізоване пневматичне за допомогою стаціонарного пилососного апарата |
0,9 |
Масу відкладеного у виробничому приміщенні горючого пилу можна визначити за форму  (3.45)
де  - частка горючого пилу у загальній масі відкладеного пилу. За відсутністю експериментальних даних можна приймати = 0,9;
 – коефіцієнт ефективності пилоприбирання;
m1 – маса пилу, який осідає на важкодоступних для прибирання поверхнях у приміщенні за період між капітальними прибираннями, кг;
m2 - маса пилу, що осідає на доступних для прибирання поверхнях в приміщенні за період між поточними
прибираннями, кг.
Масу осілого пилу  =(1,2) можна визначити з наступного ви
 (3.47)
де  = - маса пилу, що виділяється в об’єм приміщення за період між капітальними прибираннями, кг;
 – маса пилу, що виділяється одиницею обладнання, кг;
 = - маса пилу, що виділяється в об’єм приміщення за період між поточними прибираннями, кг;
 - маса пилу, що виділяється одиницею обладнання за вказаний період, кг;
 – частка пилу, що видаляється з приміщення витяжною вентиляційною системою. Допускається приймати = 0;
 , – частки пилу, що виділяється в приміщення і осідає відповідно на важкодоступних та доступних для прибирання поверхнях (+=1). Якщо відсутні дані про числові значення коефіцієнтів ,, допускається приймати =1,=2, [5].
Дані формули дають можливість визначити періодичність капітальних прибирань, що запобігають накопиченню пилу в приміщенні, а також використовуються для розрахункового обґрунтування категорії приміщень з обертанням горючого пилу за вибухопожежною та пожежною небезпекою.
Основні профілактичні заходи щодо зниження пожежовибухонебезпеки запилених виробничих приміщень:
- перехід на технологічні процеси з меншим виділенням пилу;
- використання знепилюючих пристроїв;
- регулярне прибирання приміщень від пилу.
Найбільш кардинально проблема знепилення вирішується створенням герметичного обладнання, експлуатація якого в нормальних умовах технологічного процесу виключає виділення пилу у виробничі приміщення. Але за тривалої експлуатації обладнання або за наявності операцій розвантаження, завантаження уникнути виходу дрібнодисперсних (найбільш небезпечних) частинок з обладнання в приміщення не вдається. Відомо, що для приміщення об’ємом, наприклад, 1000 м3 небезпечним є накопичення 2,0-2,5 кг пилу органічних речовин [6]. В цих випадках необхідно вживати заходів для своєчасного видалення пилу, не допускаючи накопичення його в небезпечній кількості.
Зменшенню накопичень пилу сприяє влаштування внутрішніх конструкцій будівель (підлог, стель та стін) максимально гладкими, вилучення з приміщень балок, ферм та інших виступаючих конструкцій. Накопиченню значної кількості пилу можуть також сприяти його адгезійні властивості. Тому при розробці пожежно-профілактичних заходів необхідно оцінити можливість проявлення цих властивостей і розробити способи, що запобігають налипанню частинок на поверхні технологічного обладнання та на будівельні конструкції.
Для запобігання накопичень значної кількості відкладень пилу використовують промислову вентиляцію, за допомогою якої забезпечують видалення пилу з виробничих приміщень у спеціальні пилоуловлювачі.
Пил уловлюється в фільтрах, циклонах, пилоуловлювачах та іншому обладнанні.
Установка для пилоуловлювання складається із наступних елементів:
- пристрою для уловлення пилу, який може складатися з одного або декількох приймальників;
- мережі трубопроводів;
- вентилятора, що відсмоктує пил по трубопроводах до пилоочисної установки.
Ефективність запилення газових потоків, особливо з високодисперсним пилом, можна значно підвищити фільтрацією газів через пористі перегородки або інші фільтрувальні матеріали, що складаються насамперед із волокнистих або зернистих елементів.
В промисловості використовуються тканинні, зернисті фільтри, електрофільтри. Вхідна концентрація пилу в таких фільтрах до 100 г/м3 і більше. Для пилоуловлення частіше використовують тканинні фільтри, що мають високий ступінь очистки, середні капітальні та експлуатаційні витрати. За формою фільтрувальних елементів тканинні фільтри розподіляють на рукавні, плоскі, дискові та інші; за способом регенерації тканини – з механічним струшуванням, віброструшуванням.
Тканинні фільтри частіше працюють під розрідженням (всмоктуючі). В них вентилятор встановлений після фільтра, що дозволяє зменшити ерозійний знос вентилятора і на випадок витоку – запобігти попаданню пилу у приміщення. В якості матеріалу для тканин використовуються як природні, так і штучні волокна. Сьогодні широке використання знайшли синтетичні волокна завдяки їх високій тривкості, стійкості до агресивних середовищ та низькій вартості.
Рисунок 3.12 - Багатосекційний рукавний фільтр
1- вхідний газохід; 2- механізм струшування при регенерації; 3- вихідний газохід; 4- секційний клапан; 5 – рама підвісу рукавів; 6- шнек видалення пилу з електроприводом
На рис.3.12 показаний багатосекційний рукавний фільтр з регенерацією струшуванням та зворотною продувкою. В кожній секції є декілька рукавів. Запилене повітря або газ поступає з низу секцій в рукав, проходить через тканину, очищається і через відкритий випускний клапан виходить в газохід. Пил поступово осідає на внутрішній поверхні рукавів, збільшуючи при цьому втрати тиску на фільтрі. Коли товщина шару пилу досягне граничного значення, подачу повітря зупиняють, механізмом струшування пил обсипається з рукавів в бункер. При зворотній продувці чисте повітря направляють через продувочний клапан, при цьому випускний клапан автоматично закривається.
Найбільш ефективним засобом боротьби з пилоутворенням на технологічному обладнанні є місцеве знепилення, що здійснюється за допомогою циклонів (рис. 3.13). В цих апаратах використовується відцентрова сила, що розвивається при обертально-поступальному руху газового потоку. Під дією цієї сили частинки пилу підводяться до стінки циклона і разом з частиною газів (повітря) попадають в бункер. Частина газів, що попала до бункеру, звільняється від пилу під дією сил інерції при зміні напрямку руху газів на 1800 і повертається до циклону.
Рисунок 3.13 - Циклон
Так, наприклад, для влаштування місцевого знепилення стрічкового транспортера окремі ділянки стрічки, де виділяється велика кількість пилу, розміщують в герметизовані кожухи, до яких підключають індивідуальні вентилятори, що відсмоктують надлишкове повітря, а разом з ним і найбільш дрібні фракції пилу. Пил поступає до циклона і там осідає. Осілий в циклоні пил може знову повернутися на стрічку, але вже в тому місці, де немає виділення пилу.
На рис.3.14 показана схема знепилення вертикальних транспортерів, тобто норій. Відсмоктування пилу здійснюється від башмака норії через розширену коробку з відбивачем.
Рисунок 3.14 - Принципова схема індивідуального
знепилення норії
1- живильник; 2- відсмоктування пилу; 3 – розширена коробка; 4 – вентилятор; 5- циклон; 6- вихлопна труба циклона;
7- повертання пилу в трубу норії
Для зменшення запилення виробничих приміщень при транспортуванні порошкоподібних матеріалів використовують частіше закриті транспортери та елеватори з відсмоктуванням запиленого повітря з-під укриття.
Значно пізніше циклонів були розроблені вихрові пилоуловлювачі, що відрізняються від останніх наявністю в апараті двох закручених потоків – нижнього (первинного) та верхнього (вторинного), що рухаються назустріч один одному. Варіанти конструкцій вихрових пилоуловлювачів показані на рис.3.15, 3.16.
При подачі запиленого повітря одночасно по обох каналах частинки пилу, що поступають до верхнього пилоуловлювача по верхньому каналу, відкидаються відцентровими силами до стінки апарата, рухаються вздовж неї вниз по спіралі і попадають в бункер пилу; частинки пилу, що поступають в апарат по нижньому каналу, спочатку з потоками повітря піднімаються по спіралі наверх, а потім під дією відцентрових сил відкидаються до стінки і з вторинним, верхнім потоком повітря рухаються вниз і також попадають до бункеру пилу.
Рисунок 3.15 - Конічний вихровий пилоуловлювач
До основних переваг вихрових пилоуловлювачів відносяться: більш інтенсивна, ніж у циклонів, сепарація частинок по всій висоті; більш ефективне пилоуловлювання дрібнодисперсного пилу (менше 5 мкм); широкий діапазон навантаження по газу (повітря) та дисперсній фазі.
Рисунок 3.16 - Циліндричний вихровий пилоуловлювач
Таким чином, для запобігання пилоутворенню у виробничому приміщенні умовно можна прийняти наступну технологічну схему: вихідна сировина транспортом направляється на склад і вивантажується на відкриту технологічну площадку або в бункери складу механізованим способом; з бункерів живниками подається до млинів; з млинів продукти пневмотранспортом через сепаратори направляються до топок казанів, сушильних агрегатів, бункерів та циклонів; з сушильних агрегатів висушені продукти пневмотранспортом через систему сепарації направляються на подальшу переробку; з сушильних агрегатів, осаджувальних камер, бункерів, проміжних ємностей, механізмів завантаження та вивантаження сировини та продуктів пилоповітряна суміш відсмоктується вентиляторами і направляється в систему пилоочищення (циклони, фільтри, пилоуловлювачі тощо), а потім викидається у навколишнє середовище. Але, як правило, обладнання, що уловлює та накопичує в собі велику кількість горючого пилу, має високу пожежовибухонебезпеку. Тому доцільно розміщати його назовні виробничих приміщень, наприклад, на даху будівель. У всіх випадках пилоуловлювачі повинні мати запобіжні мембрани для скидання тиску при вибуху усередині них або установки активного вибухоподавлення. Інколи для забезпечення вибухобезпеки необхідно ізолювати систему пневмотранспорту від інших технологічних операцій, що пов’язані з виділенням пилу.
Фільтри, що призначені для уловлення пилу, повинні мати пристрої для безперервного його видалення.
Для запобігання можливості завихрення горючого пилу під впливом збуджуючих імпульсів використовують його зволоження. З метою покращення зволожуючих властивостей води, до неї добавляють поверхнево-активні речовини. Такі заходи часто використовують (якщо це можливо за технологічними міркуваннями) для зниження вибухонебезпеки пилоутворюючих стадій виробництв.
Таким чином, в даній главі ми розглянули технологічне обладнання, що завдяки своїм конструктивним особливостям, представляє небезпеку навіть за нормальних умов його експлуатації, яка пов’язана з виходом горючих речовин назовні, що здатні з киснем повітря утворювати пожежовибухонебезпечні суміші.
Контрольні питання
1. Умови утворення ВНК над поверхнею відкритих апаратів з ЛЗР та ГР.
2. Від яких факторів залежить кількість рідини, що випаровується з вільної поверхні?
3. Як визначити кількість горючої рідини, що випаровується з відкритої поверхні випаровування в нерухоме середовище?
4. Як визначити висоту небезпечної зони парів над поверхнею випаровування горючих рідин?
5. Особливості визначення кількості горючої рідини, що випаровується з відкритої поверхні в рухоме середовище.
6. Інженерно-технічні рішення по запобіганню пожежовибухонебезпеки виробництв за наявністю апаратів з відкритою поверхнею випаровування.
7. Дати визначення поняття „велике” та „мале” дихання апаратів. Яке дихання апаратів є найбільш пожежонебезпечним?
8. Як визначити кількість горючої рідини, що викидається назовні за один цикл „великого” дихання?
9. Як визначити кількість горючої рідини, що викидається назовні за один цикл „малого” дихання?
10. Назвати основні типи, влаштування та принцип дії дихальних клапанів.
11. Основні напрямки забезпечення пожежної безпеки апаратів з дихальними пристроями.
12. Визначення кількості парів рідини, що виходять з апарата періодичної дії в залежності від характеру операції, що виконується (завантаження, відкривання, розвантаження).
13. Інженерно-технічні рішення щодо забезпечення пожежної безпеки апаратів періодичної дії.
14. Пожежна небезпека апаратів, що працюють під тиском.
15. Технічні рішення щодо забезпечення герметичності технологічного обладнання.
16. Методика оцінки рівня запилення виробничих приміщень.
17. Пожежно-профілактичні заходи, що направлені на зменшення пожежовибухонебезпеки запилених приміщень.
18. Фільтри, циклони, пилоуловлювачі. Класифікація, призначення, принцип дії.
|