Способ взрывозащиты при эксплуатации систем транспортировки газов и пылегазовых смесей

Союз СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУ БЛИН 4561 Ю 01 А 2 С 304 34 т.,НИЯ ЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ лоя определяют словия ледовабезопас енности е е Р юцкий,азной В.ф ели. - М. Т 2. Спщ и й сслой оргпортируецентрацирационно ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗО(53) 614.843 (088.8) (56) Стрижевский И,И., За Промышленные огнепрегради Химия, 1974, с. 264,(54) (57) 1. СПОСОБ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗОВ И ПЫЛЕГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, включающий перемещение газов и пылегазовых смесей через огнепреграждающий элемент с зернистым слоем, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения гидравлических потерь, зернистый слой приводят в псевдоожиженное состояние, причем зернистый слой образуют из зерен, масса которых больше массы частиц транспортируемого газа или пылегазовой смеси, а ско рость их прокачки меньше скорости начала уноса зерен псевдоожиженного, слоя, при этом порозность и размер ерен псевдоожиженно критерий, Пекле;скорость пламени на пределе;средний диаметр зерен впсевдоожиженном слое;- температуропроводность;- критерий Нуссельта;- порозность псевдоожиженноГо слояЕ - параметр Франка-Каменецкого;Е - газовая постоянная;- термодинамическая температура адиабатического пламени;Е - энергия активации; - отношение объемных теплоемкостей газа и зеренпсевдоожиженного слоя.особ по п,1, о т л и ч а юя тем, что псевдоожиженныйанизуют из материала трансмой пылегазовой смеси с кон"ей больше верхнего концентго предела воспламенения.2845 б 1 2если для обеспечения гашения пламени быстрогорящих смесей уменьшаютразмер зерен, то солротивление слоя,определяемое выражением ьР = 1 а(1-Е,) Ьо же врем н в огнепрегта иона ным 61 - кри и - ско где Р терии Пекле;рость пламени;дний диаметр зеренсевдоожиженном слое;2пературопроводность;терий Нуссельта;озность псевдоожиного слоя;аметр Франка-Камекого;овая постоянная; ср же- па неО= КТ К а Т - термодинамическая температура адиабатического пламени; 30Е - энергия активации;- отношение объемных теплоемкостей газа и зерен псевдоожиженногослоя, 35 причем для гашения пламени газо- взвеси псевдоожиженный слой организуют из зерен, масса которых больше. ,массы частиц транспортируемого газа или пылегазовой смеси, а скорость их 4 р гранспортировки в огнепреграждающем элементе поддерживают выше скорости начала уноса частиц пылегазовой смеси, но ниже скорости начала уноса зерен псевдоожиженного слоя, Если загрязнение газодисперсного потока посторонними частицами недопустимо, псевдоожиженный слой огнепреграждающего элемента организуют из материала транспортируемой пылегазовой смеО си с размером зерен большее 300 мкм и их концентрацией больше верхнего концентрационного предела воспламенения. Локализация пламени в огне- преграждающем элементе с псевдоожи женным слоем позволяет обеспечить его проницаемость как для газовых, так и пылегазовых сред в широком диапазоне скоростей горения. При этом,о отака. 8 Ке.+ 0 ЗбКег оДщт- в ее.еще)Аг Ер= 3) 1Изобретение относится к взрывозащите систем транспортирующих средств преимущественно взрывоопасных сред.Цель изобретения - снижение гидравлических потерь.Способ реализуется следующим образом,Огнепреграждающий зернистый элемент образуют посредством псевдоожижения зернистого слоя, размер зерен и порозность в котором определяют из условия плотность материала зерен вслое;ускорение силы тяжести;порозность слоя до псевдоожижения,высота слоя до псевдоожижеуменьшение размера зерераждающем элементе со с ц р слоем приводит к увеличению его сопротивления,Уменьшение размера частиц при неизменной их весовой концентрации при.водит к увеличению поверхности теплообмена в единице объема горючей среды и повышает эффективность гашения. Это, в соответствии с условием (1), позволяет обеспечить локализацию пламени либо более быстрогорящей смеси, либо той же самой смеси, но в более широком диапазоне значений порозности псевдоожиженного слоя, При этом более легкие частицы газодисперсного потока выносятся на поверхность псевдоожиженного слоя и транспортируются дальше, В то же время в стационарном слое неподвижность зерен прив дит к забиванию каналов пылью П р и м е р 1. Ацетилен от генератора с расходом 3 мэ /ч поступает вгазовую горелку, где, смешиваясь скислородом, используется для газопламенной обработки металлов, например,при газосварочных работах, Для предотвращения распределения пламенипо трубопроводу к генератору ацетилена и взрыва в последнем выходящийиз генератора ацетилен пропускаютчерез псевдоожиженный слой кварцевогопеска, причем параметры псевдоожиженкого слоя, при которых происходит локализация и гашение пламени, определяют, используя условие (1),Скорость потока, при которой порозность слоя становится равной критической, определяемой из условияИ 19 Ьсгде Ке = ---- критерий РейнольдсаТУ р - скорость газа, прикоторой порозностьслоя равна критической;6 - средний диаметр зерен в псевдоожиженном слое;д - вязкость газа;10А = 8 /д- критерий Архимеда;8 - ускорение силы тяжести;Т - плотность зеренпсевдоожиженногослоя;1 - плотность газа.Результаты расчета параметровпсевдоожиженного слой кварцевогопеска, при которых обеспечиваетсялокализация и гашение пламени ацетиленокислородной смеси, .приведены втабл.1,где 6 - средний диаметр зерен впсевдоожиженном слое;Р р - критерий Пекле, соответствующий пределу распространения пламени;р- критическая порозностьпсевдоожиженного слоя,30при которой еще обеспечивается гашение пламени;Ур - скорость потока, при которой порозность слоя равна критической. 35 Таблица 1 Показатели при среднем диаметре зерен в псевдо- Параметр ожиженном слое, Ю ;мкм 50 100 150 20045 1,5 29 4,4 5,9 акр,скр 0,96 0,86 0,68 0,43 50 У, см/с 11, 3 26в 10,8 4,1 Гашение пламени ацетиленокислородной смеси обеспечивается при порозности слоя и скоростях потока в огнепреграждающем элементе, меньших критических, При этом для наибольшей скорости потока И = 26 см/с внутренний диаметр огнепреграждающего элемента при расходе газа 3 м /ч равен 6,4 см. Сопротивление псевдоожиженного слоя при высоте Ь = 10 см составляет 97 мм вод.ст, В то же время сопротивление стационарного слоя кварцевого песка той же высоты с диаметром зерен, обеспечивающим гашение пламени и равным 210 мкм, составляет 350 мм вод.ст.П р и м е р 2, При переработке твердых материалов выделяющаяся через неплотности оборудования горючая пыль (как правило со средним размером частиц 20-30 мкм) оседает на поверхностях оборудования и в производственном здании, Для создания здоровых условий труда., уменьшения концентрации токсичной пыли в воздухе рабочей зоны и предотвращения загорания и взрывов пыли в помещении производится пылеуборка при помощи централизованной системы отсоса.Система пылеуборки состоит иэ гибкого шланга с насадком, трубопроводов, пылесборника с пылеотделением, фильтра и воздухоотсасывающего устройства, При работе системы пылеуборки в результате нарушения обслуживающим персоналом правил техники безопасности местного воспламенения горючих материалов перед насадком всасывающего шланга или воспламенения аэро- взвеси в циклоне (пылесборнике) при выделении энергии заряда статического электричества пламя распространяется по всей разводке трубопроводов, приводя к его разрушению и возникновенню вторичных взрывов пыли в объеме здания.Для локализации очага воспламенения и гашения пламени в месте подсоединения гибкого шланга к трубопроводу и на входе в пылесборник и фильтр устанавливают огнепреграждающий элемент с зернистым слоем, который псевдоожижается потоком просасываемого вместе с пылью воздуха. Причем, поскольку отсасываемая пыль является некондиционным продуктом, псевдоожиженный слой организуют из кварцевого песка.В качестве примера рассматривается защита предлагаемым способом системы12845 61 681/)8 пылеуборки в производствах полиэтилена, адипиновой кислоты, ксилита икрахмала. В табл.2 приведены результаты расчета параметров псевдоожиженного слоя, обеспечивающих гашениепламени аэровзвеси и условия проницаемости псевдоожиженного слоя дляпылевого потока. Причем скорость начала уноса частиц слоя и потока определяется по уравнению критерий Архимеда;ускорение силытяжести;плотность материала частиц;плотность газа,А 2Кеу18 + 0,614 Аг(5) 15 где Ке = Ч Р Я - критерий РейнольдУса (Яу - скорость начала уноса частиц);о - средний диаметр .частиц;д - вязкость газа; Таблица 2 Параметры газодисперсного потока в системепылеуборки Материалпыли в поМатериалзерен вслое токе И см/с.Ксилит 116,5 0,85 20 1,87 Кварцевый 200песок Крахмал средний размер частиц пыли в газодисперсномпотоке,скорость начала уноса частиц газодисперсногопотока;средний размер зерен в псевдоожиженном слое;скорость начала уноса зерен псевдоожиженногослоя;критическая порозность псевдоожиженного слоя,при которой еще происходит гашение пламени;скорость потока, при которой порозность слояравна критической.13 Екр14 кр Полиэтилен 20 1,5 Примечание. РКак видно из табл,2, во всех случаях Ы ( Ир( И . При этом в диапазоне скоростей потока У ЯЪр обеспечиваются гашение пламени аэро+ взвеси и проницаемость псевдоожижен ного слоя для частиц потока. Частицы отсасываемой пыли вместе с йотоком воздуха, попадая в псевдоожиженный слой огнепреграждающего элемента, выносятся на его поверхность, а с поверхности потоком газа транспортируются в пылесборник и Фильтр. При этом вследствие непрерывного движения зерен в слое исключается его забивание транспортируемой пылью. Параметры псевдоожиженного слоя вогнепреграждающем элементе1284561 огнепреграждающего элемента выбираюттакими, при которых осушаемый материал не воспламеняется, В качествепримера рассмотрим локализацию и га 5 шение пламени аэровзвеси в псевдоожиженном слое для стадии, сушки полиэтилена, адипиновой кислоты, ксилита и крахмала с размером частицтоварного продукта, для которых экс 70 пернментально определены пределы воспламенения. Результаты экспериментов и расчетов представлены в табл,З.Во всех случаях МИкр 1 зус, В диапазоне скоростей потока У Ъ 1 Мир15 обеспечивается гашение пламени аэровзвеси осушаемого материала и проницаемость псевдоожиженного слоя длячастиц потока, Поскольку размер зерен в псевдоожженном слое таков,20 что распространение пламени по ихвзвеси в воздухе не происходит нипри каких концентрациях (при этом ихконцентрация в слое. значительно больше верхнего концентрационного предела воспламенения для частиц потока), псевдоожиженный слой являетсяинертным для процесса горения и выполняет защитные функции. При этомистирание зерен псевдоожпженного слоя30 и их унос с технологическим потокомне ухудшают качество товарного продукта,Таблица 3 ОсуааемЫ 1продукт раметры гаводисперсн потокад, г мкм кг/м ого сл 8 кпв в Полиэти8 О 08 1 лен Полиэти"лен О 400 0,56 210 24 Адипиноааякислота 180 Адипнно 1,45 вая кис лота 0 0,82 142 275 150 70 025 1,250 Ксил 4 ОО ЗОО О,в 12 Крахмалкукурузныйй 20 0,06 8 Сахар ЭОО 600 0,6 175 250 8 с- средний раэме псевдоокнкенн- скорость нача тока н псевдоч а р частиц в газодисп ом слое соответстве ла уноса частиц газ оаиленного слоя соо ий концентрационный духе соответственно ка, при которой лоро ской. яом ке нодисперсного поаетственно; ИПВ и ВКП пределы восплазность слоя скорость поравна критн П р и м е р 3. Пылевидный горючий материал после сушильной камеры с потоком агента сушки поступает в циклон. Из циклона сыпучий материал через течку поступает в систему пневмотранспортера, где, увлекаемый потоком воздуха, подается в бункер, В случае аварийного прекращения подачи азота, подаваемого на разбавление воздуха, или уменьшения его расхода в трубопроводе на участке от сушильной камеры до циклона и в системе пневмотранспорта, включающая бункер, образуется взрывоопасная аэровзвесь осушаемого сыпучего материала. При воспламенении в каком-либо из аппаратов пламя распространяется по всей системе, что приводит к значительным разрушениям.Для локализации пламени в случае его возникновения в пределах одного аппарата выходящую из каждого аппарата пылегазовую смесь пропускают через огнепреграждающий элемент с псевдоожиженным слоем.,Причем, поскольку в процессах сушки получают товарный продукт и его загрязнение посторонними частицами нежелательно (или недопустимо), псевдоожиженный. слой организуют иэ частиц осушаемого материала. При этом размер зерен и их концентрацию в псевдоожиженном слое Параметры псендоокикенного слоя а огнепрегракдаацем элементе561 Составитель Н.ГолдобинТехред Л. Сердюкова Редактор О.Бугир Корректор М.Самборская Заказ 7593/5 Тираж 430 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изебретений и открытий 113035, Москва, Б, Раушская наб д, 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул, Проектная, 4 91284Поскольку получить, частицы крахмала с размером, большим 20 мкм, невозможно, в качестве материала псевдоожнженного слоя используется сахар, также являющийся пищевым про дуктом. Использование предлагаемого способа гашения пламени обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: воэможность использованиякак для газовых, так и для пылегазовых сред за счет пылепроницаемостипсевдоожиженного слоя; уменьшениегидравлическогосопротивления (пример 1); увеличение длительности использования огнепреграждающего элемента без замены или очистки, так какисключается его забивание частицамипыли технологического потока,