Способ взрывозащиты при эксплуатации систем транспортировки газов и пылегазовых смесей

Способ взрывозащиты при эксплуатации систем транспортировки газов и пылегазовых смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН,„SU„„1284561 А 1 (594 А62 С 304

g prq nqp s д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ре (где Ре и

С:

Ю С

Оа

Ю

«ф

4н.

©Ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3603295/29-12 (22) 01.04.83 (46) 23.01.87, Бюл. ¹ 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт техники безопасности в химической промышленности (72) Э;А.Грановский, В.К.Битюцкий, В.Н.Гудкович, Л.В.Новикова и З.М.Норка (53) 614 ° 843 (088.8) (56) Стрижевский И.И., Заказной В.Ф, Промышленные огнепреградители. — М.:

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 шийся 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 скорость их прокачки меньше скорости начала уноса зерен псевдоожиженного: слоя, при этом порозность и размер зерен псевдоожиженного слоя опреде:ляют из условия — критерий, Пекле; скорость пламени на пределе; средний диаметр зерен в псевдоожиженном слое;

f — температуропроводность;

Nu — критерий Нуссельта; — порозность псевдоожиженноГо слоя

0=КТь/E — параметр Франка-Каменецкого;

Š— газовая постоянная, Т вЂ” термодинамическая температур а адиаба тиче с ко го пламени;

Š— энергия активации; - отношение объемных теплоемкостей газа и зерен псевдоожиженного слоя.

2. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что псевдоожиженный слой организуют из материала транспортируемой пылегазовой смеси с кон центрацией больше верхнего концентрационного предела воспламенения.

2845б1 2 если для обеспечения гашения пламени быстрогорящих смесей уменьшают размер зерен, то солротивление слоя, определяемое выражением Р = 3 g(1-Å,) ° 1,, (2) 10

1-с

Ре(3Nu — — -2 +

8, (1)

15 где Рейд/< — критерий Пекле;

u — скорость пламени;

6 — средний диаметр зерен в псевдоожиженном canoe;Zp

f — температуропроводность;

Nu — критерий Нуссельта;

6 — порозность псевдоожиженного слоя;

0=- ЕТ /E — параметр Франка-Каме- 25 нецкого;

Р— газовая постоянная;

Т вЂ” термодинамическая температура адиабатического пламени; 30 E — энергия активации; - отношение объемных теплоемкостей газа и зерен псевдоожиженного слоя, 35 причем для гашения пламени газовзвеси псевдоожиженный слой организуют из зерен, масса которых больше. ,массы частиц транспортируемого газа

1 или пылегазовой смеси, а скорость их 4р гранспортировки в огнепреграждающем элементе поддерживают выше скорости начала уноса частиц пылегазовой смеси, но ниже скорости начала уноса зерен псевдоожиженного слоя, Если за-45 грязнение газодисперсного потока посторонними частицами недопустимо, псевдоожиженный слой огнепреграждающего элемента организуют из материала транспортируемой пылегазовой сме-5р си с размером зерен большее 300 мкм и их концентрацией больше верхнего концентрационного предела воспламенения. Локализация пламени в огнепреграждающем элементе с псевдоожиженным слоем позволяет обеспечить

его проницаемость как для газовых, так и пылегазовых сред в широком диапазоне скоростей горения. При этом, 1 1

Изобретение 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 где — плотность материала зерен в слое;

g — ускорение силы тяжести; порозность слоя до псевдоожижения, h — высота слоя до псевдоожижения, остается постоянным. В то же время уменьшение размера зерен в огнепреграждающем элементе со стационарным слоем приводит к увеличению его сопротивления.

Уменьшение размера частиц при неизменной их весовой концентрации приводит 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 приводит к забиванию каналов пылью потока.

Пример 1. Ацетилен от генератора с расходом 3 мэ /ч поступает в газовую горелку, где, смешиваясь с кислородом, используется для газопламенной обработки металлов, например, при газосварочных работах, Для предотвращения распределения,, пламени по трубопроводу к генератору ацетилена и взрыва в последнем выходящий из генератора ацетилен пропускают через псевдоожиженный слой кварцевого песка, 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 условия (1), рассчитывают по уравнению

18Re. + 0 363ег îа1 = (— — — —.— — -)

КР А

t (3) г

1284561

Таблица 1

Показатели при среднем диаметре зерен в псевдоПараметр ожиженном слое, 6 ;мкм

50 100 150 200

1,5 2 ° 9

4,4 5,9 акр, 0,96 0,86 0,68 0,43 50 скр

У„, см/с 11, 3 26

10,8 4,1

Гашение пламени ацетиленокислородной смеси обеспечивается при порозности слоя и скоростях потока в огидф 5с где Re = — — — — критерий Рейнольдса

Т

Ф

У вЂ” скорость газа, при которой порозность слоя равна крити- 5 ческой;

6 — средний диаметр зерен в псевдоожиженном слое; — вязкость газа;

f0

A = g f/ 1 — критерий Архимеда;

° g — ускорение силы тяжести; .

Т вЂ” плотность зерен псевдоожиженного слоя; — плотность газа.

Результаты расчета параметров псевдоожиженного слой кварцевого песка, при которых обеспечивается локализация и гашение пламени ацетиленокислородной смеси, приведены в табл.1, где б — средний диаметр зерен в псевдоожиженном слое;

Р „ — критерий Пекле, соответствующий пределу распространения пламени; „р- критическая порозйость псевдоожиженного слоя, 30 при которой еще обеспечивается гашение пламени;

WKð — скорость потока, при которой порозность слоя равна критической. 35 непреграждающем элементе, меньших критических, При этом для наибольшей скорости потока W 26 см/с внутренний диаметр огнепреграждающего элемента при расходе газа 3 м /ч равен 6,4 см. Сопротивление псевдоожиженного слоя при высоте h = 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.

Пример 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 saгорания 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 аэровзвеси 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.

I 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 системы

12845

61 6

A = S> /g

8 пылеуборки в производствах полиэтилена, адипиновой кислоты, ксилита и крахмала. В табл.2 приведены результаты расчета параметров псевдоожиженного слоя, обеспечивающих гашение пламени аэровзвеси и условия проницаемости псевдоожиженного слоя для пылевого потока. Причем скорость начала уноса частиц слоя и потока определяется по уравнению критерий Архимеда; ускорение силы тяжести;. плотность материала частиц, плотность газа, А2

""- Y

18 + 0,614Аг (5}

15 где Re = Ч b /P — критерий Рейнольд9 са (M — скорость начала уноса частиц); о — средний диаметр . частиц; — вязкость газа;

Таблица 2

Параметры газо дисперсного по тока в системе пылеуборки

Материал пыли в по

Материал зерен в слое токе

И см/с

6ñ> мкм

1 у ъ см/с бп уы мкм см/с

Силикагель 300 143

106

0,86

Адипиновая кислота

Кварцевый

20 1,71 песок

200 116 5 0,88

0,91

143

20 1,87 Силикагель 300

127.Ксилит

116,5 0,85

20 1,87 Кварцевый 200 песок

Крахмал средний размер частиц пыли в газодисперсном потоке; скорость начала уноса частиц газодисперсного потока; средний размер зерен в псевдоожиженном слое; скорость начала уноса зерен псевдоожиженного слоя; критическая порозность псевдоожиженного слоя, при которой еще происходит гашение пламени; скорость потока, при которой порозность слоя равна критической.

Екр

1 к

Полиэтилен 20 1,5

Примечание. о.!

Как видно из табл,2, во всех случаях M „(И„ (И . При этом в диапазоне скоростей потока W«<Я„,<4 р 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 в огнепреграждающем элементе

1284561

Таолица 3

Параметрм псевдоокикенного слоя в огнепрегракдаацем элементе

ОсуиаемЫ1 родукт раметры гаводислерсн потока атернал севдокикенсР ° )с Ф см/с см/с

П„, Пр д,лм см/с пламенен кг/и

8с, мкм кг/и

oro сл

8КПВ 8

Полиэти50 8 0 08 1 лен 400 400 0,56 2lO 240

Полиэтилен

Адипиновая кислота 180 85

Адипино0,062 1,45 вая кис- 500 лота

250 0,82 142 275

Ксилит 150 ?О

0>25 1,250 Ксилит 400

300 0,8 125 340

Крахмал кукурузнмй

20 18 0068 18 Сахар 300 600 06 175 250

Примечание. 8» 8, средний размер частиц в газодисперсяом потоке и псевдоокикенном слое соответственно; скорость начала уноса частнц газоднсперсного потока и псевдооаиленного слоя соответственно;

1 никний и верхний концентрационный предегм воспламенения в воздухе соответственно скорость потока, при которой порозность слоя равна критической.

1,»1 нтс

НКПВ и ВКПВПример 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 ocymaeMoro материала. При этом размер зерен и их концентрацию в псевдоожиженном слое

I огнепреграждающего элемента выбирают такими, при которых осушаемый материал не воспламеняется. В качестве примера рассмотрим локализацию и ra5 шение пламени аэровзвеси в псевдоожиженном слое для стадии .сушки полиэтилена, адипиновой кислоты, ксилита и крахмала с размером частиц товарного продукта, для которых экс10 пернментально определены пределы воспламенения. Результаты экспериментов и расчетов представлены в табл.3.

Во всех случаях W>„

15 обеспечивается гашение пламени аэровзвеси осушаемого материала и проницаемость псевдоожиженного слоя для частиц потока, Поскольку размер зерен в псевдоояп1женном слое таков, 20 что распространение пламени по их взвеси в воздухе не происходит ни при каких концентрациях (при этом их концентрация в слое. значительно больше верхнего концентрационного предела воспламенения для частиц потока), псевдоожиженный слой является инертным для процесса горения и выполняет защитные функции, При этом истирание зерен псевдоожпженного слоя

ЗО и их унос с технологическим потоком не ухудшают качество товарного продукта.

561

Составитель Н. Голдобин

Техред Л. Сердюкова

Редактор О. Бугир

Корректор М.Самборская

Заказ 7593/5

Тираж 430

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изебретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул, Проектная, 4

1284

Поскольку получить, частицы крахмала с размером, большим 20 мкм, невозможно, в качестве материала псевдоожнженного слоя используется сахар, также являющийся пищевым про- 5 дуктом.

Использование предлагаемого способа гашения пламени обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: воэможность использования как для газовых, так и для пылегаэовых сред за счет пылепроницаемости псевдоожиженного слоя; уменьшение гидравлического сопротивления (пример 1); увеличение длительности использования огнепреграждающего элемента без замены или очистки, так как исключается его забивание частицами пыли технологического потока.