Пожарная безопасность технологических процессов / Shvyrkov - PB tekhnologicheskikh processov 2012

			8
			7
		6	10
			9
3	4		11
	5
2
1			12
	15	14	13

1716

Рис. 20.4. Однокамерная сушилка «кипящего слоя»:

1, 8 – вентиляторы; 2 – калорифер; 3 – приемный бункер влажного материала; 4 – шнек; 5 – камера; 6 – циклон; 7 – батарейный циклон; 9 – конденсатор; 10 – пенный фильтр для очистки от пыли отработанного газа; 11 – сепаратор; 12 – сборник горючей жидкости; 13 – транспортер; 14 – питатель; 15 – распределительная решетка; 16 – керамический фильтр; 17 – линия инертного газа

Терморадиационные сушилки. В терморадиационных сушилках необходимое для сушки тепло подводят инфракрасными и тепловыми лучами, которые, проникая в материал, превращаются в тепловую энергию и высушивают его. Инфракрасные лучи нагревают только поверхность материала или изделия, при этом воздушная прослойка между излучателем и высушиваемым материалом почти не нагревается. Сушилки используются для поверхностной сушки лакокрасочных покрытий (кузовов автомобилей, вагонов, электродвигателей и т. п.), тонких бумажных и текстильных материалов, сыпучих полимерных материалов и т. д. По конструктивному оформлению терморадиационные сушилки бывают переносными (в виде небольших щитов для местного нагрева), камерными, туннельными; по устройству источников энергии – ламповыми и панельными.

Ламповые сушилки (рис. 20.5) представляют собой камеру, в которой высушиваемое изделие передвигается на конвейере и облучается со всех сторон лампами накаливания (с отражательными рефлекторами), зеркальными лампами или трубчатыми электронагревателями (ТЭНами), температура поверхности излучения которых 350–380 °С. Излучателями в панельных сушилках являются пустотелые панели (стальные, чугунные,

271

керамические трубы или плиты), которые обогреваются открытым пламенем, продуктами горения или электроэнергией. Отбор паров из сушильной камеры, а также продуктов горения из камеры сгорания осуществляют вентиляторами или дымососами.

А	А – А
2	2
1

3

6

5 4

А

Рис. 20.5. Схема ламповой сушилки:

1 – подвижная панель; 2 – каналы для отвода паровоздушной смеси; 3 – рефлекторы; 4 – изоляционный кирпич; 5 – короб для подачи воздуха; 6 – отражательный экран

В современных радиационных сушилках с газовым обогревом для сушки негорючих и трудногорючих материалов эффективно используют беспламенные панельные горелки, в которых горение происходит в керамических туннелях призм, своими торцами обращенных в сушильную камеру. Раскаленные торцы туннелей равномерно излучают лучистую энергию. Средняя температура на поверхности панелей 800–950 °С. Воздух или его смесь с топочными газами в терморадиационных сушилках не является сушильным агентом, так как его роль сводится к вентиляции сушильных камер в целях удаления из них паров.

272

Петролатумные сушилки применяются для сушки древесины на строительных площадках и предприятиях с небольшим объемом высушиваемой древесины. При погружении влажного материала в расплавленный и нагретый до температуры 120–130 °С петролатум происходит его интенсивное нагревание и внутри материала возникает избыточное давление (по сравнению с общим) из-за внутреннего сопротивления движению пара, образующегося в результате быстрого испарения жидкости (воды). В процессе сушки влага под действием градиентов давления и влажности перемещается от внутренних слоев древесины к внешним в виде пара и жидкости. Выйдя из древесины, влага в виде пузырьков перегретого пара поднимается через слой петролатума и попадает в окружающую среду. Сушка в петролатуме дает возможность совмещать ее с пропиткой древесины антисептиками, сокращать продолжительность сушки (в 8–10 раз быстрее камерной сушки), уменьшать гигроскопичность древесины. Недостатками такого способа сушки являются безвозвратный расход петролатума (около 20 кг на 1 м3 высушенной древесины), загрязнение высушиваемого пиломатериала, затрудняющее дальнейшую обработку (склейку, отделку), снижение механических показателей древесины в среднем на 10 %.

20.2.Особенности пожарной опасности сушилок

1.Пожарная опасность сушилок характеризуется наличием горючей среды в виде больших количеств высушиваемых материалов и возможностью образования паро- и пылевоздушных горючих концентраций.

2.Степень опасности сушилок зависит от свойств высушиваемых материалов, конструкции сушилок, места расположения нагревательных приборов, способа подвода тепла, температурного режима и т. д.

3.Наиболее опасными являются сушилки, в которых осуществляют сушку изделий и материалов от паров летучих растворителей или других ЛВЖ и ГЖ (калориферные и терморадиационные сушилки) и сушку измельченных мелкодисперсных материалов.

Количество испаренной из материала горючей жидкости можно найти из уравнения баланса сушки, которое имеет вид:

Gвл G1 G2 ,

(20.1)

где Gвл – количество влаги, удаляемой из материала, кг/c; G1 и G2 – количество материала, поступающего в сушилку и высушенного, кг/c.

Полагая, что количество абсолютно сухого вещества в процессе сушки не изменяется (Gсух = const), можно составить уравнение материального баланса по абсолютно сухому веществу в высушиваемом материале:

273

G	100 w1	G	2	100 w2 G		,	(20.2)
1				100	сух
	100

где w1 и w2 – соответственно начальная и конечная влажность материала, %. Отсюда

G	G	100 w2	и G		G	100 w1 .	(20.3)
1		2 100 w		2	1 100 w
		1				2

Следует отметить, что баланс по высушиваемому материалу является общим для конвективной, контактной и других видов сушки.

Подставляя в уравнение (20.1) вместо G2 его значение из уравнения

(20.3), находим:

G	G	G	100 w1	G	w1 w2	.	(20.4)
вл	1		2 100 w	1 100 w
			2		2

Аналогично определим Gвл при известном количестве материала, поступающего на сушку G1 или высушенного G2 :

G	G	w1 w2	G		w1 w2	.	(20.5)
вл	1 100 w			2 100 w
		2		1

4. Горючие паровоздушные смеси в значительных объемах сушильных камер, предназначенных для сушки материалов и изделий от горючих жидкостей, могут образоваться при грубых нарушениях режима эксплуатации сушилок и возникновении неисправностей. Концентрация паров растворителей в сушильной камере будет возрастать при уменьшении кратности воздухообмена или остановке отсасывающего вентилятора; увеличении интенсивности испарения в случае перегрузки камеры или конвейера; подаче на сушку материала с более развитой поверхностью испарения или материалов с увеличенным содержанием растворителей; повышении температуры в сушилке, а также в случае работы сушилок с большим коэффициентом рециркуляции. Уменьшение кратности воздухообмена наблюдается при снижении производительности вентилятора или увеличении сопротивления линии (засорение фильтров, подогревателей, решеток, уменьшение сечения воздуховодов и т. п.).

5. При сушке измельченных, порошковых материалов с большим содержанием пыли возможно образование пылевоздушных ВОК как при уносе большого количества пыли, так и при взвихрении измельченных материалов и осевшей пыли. Особенно большой унос пылеобразных горючих материалов наблюдается из сушилок кипящего слоя, труб-сушилок, барабанных сушилок и т. д., поэтому в этих сушилках даже при нормальном режиме работы могут образовываться ВОК. Следует иметь в виду,

274

что большинство взрывов при сушке измельченных и пылящих материалов происходит при взвихрении измельченного материала или осевшей пыли, количество которой обычно трудно или даже невозможно учесть.

При известном количестве уносимой из сушилок пыли можно определить ее концентрацию, %, в сушильных камерах и в системе за камерами по формуле

Gп100 ,

пGв

где Gв – количество воздуха, проходящего через камеру, кг/с.

6.Процесс сушки древесины в петролатуме, температуры вспышки и самовоспламенения которого 240 и 340 °С соответственно, не представляет большой пожарной опасности, так как температура расплавленного петро-

латума при сушке (120–130 °С) значительно ниже его tвсп и tсв. Однако следует учесть, что в этих сушилках находится большое количество сгорае-

мых материалов. Например, в одной ванне размерами 7×1,5×2,5 м одновременно может находиться 12–14 м3 петролатума и 3 м3 древесины. Около ванны обычно находится контейнер с древесиной, при выгрузке высушенной древесины происходит загрязнение площадок стекающим с нее петролатумом.

7.Основная опасность петролатумных сушилок связана с интенсивным парообразованием в процессе сушки, которое ведет к вспениванию и выбросу петролатума из ванн (петролатум и вода взаимно нерастворимы) на строительные конструкции и древесину. Выбросы горячего петролатума могут возникать в период пуска установки после загрузки сильно обводненного петролатума (содержание влаги более 3 %) или при погружении высоковлажной древесины в петролатум, нагретый до температуры ниже 100 °С, а также при тушении пожара компактными струями воды. Поступ-

ление в горячий петролатум (tр > 100 °С) влаги из древесины вызывает его вспенивание. При большом количестве влаги, поступившей в петролатум, образуется большое количество пены, которая может переливаться через борт сушильной ванны и заливать площадку, прилегающую к этой ванне.

8.Характерными источниками зажигания в сушилках являются: искры удара и трения, образующиеся при повреждении вентиляторов (повреждение лопастей, неправильная регулировка зазоров между ротором и корпусом и т. д.) и транспортерных устройств; теплота при перегревах трущихся частей вентиляторов, электродвигателей, транспортерных приспособлений

ит. д.; самовозгорание волокнистых материалов при наматывании их на валы барабанов, двигателей, транспортеров и вентиляторов; искровые разряды статического электричества, возникающие при трении, соударении

исоприкосновении зерен (частичек) материалов, при движении

275

транспортерных лент; самовозгорание пыли и отходов нитросоединений (нитрокрасок, кинопленки, целлулоида), осевших на поверхности нагрева калориферов или соприкасающихся с нагревательными элементами камер.

9. Дымогазовые сушилки характеризуются высокими температурами. Для них, кроме рассмотренных источников зажигания, характерными являются перегрев и воспламенение высушиваемых материалов в результате нарушения температурного режима работы сушильной камеры, попадания искр в сушильную камеру при неполном горении в топках, работающих на твердом или жидком топливе. Неисправности или выход из строя вентилятора дымогазовой сушилки, подающего воздух для разбавления топочных газов, способствуют перегреву высушиваемого материала и возникновению пожара. Искры могут проникнуть в сушильную камеру и вызвать загорание высушиваемых материалов при неисправности искроулавливающих устройств, использовании не того вида топлива, на который печь рассчитана, а также при форсировании работы топки. Большую опасность представляет осаждение сажи в каналах (боровах), подающих дымовые газы в сушилку. Сажа загорается от искр, залетающих вместе с топочными газами.

10. Особенность пожарной опасности терморадиационных сушилок состоит в том, что воздействие лучистого тепла может привести к самовоспламенению материалов, подвергаемых сушке, или вызвать развитие процессов теплового самовозгорания отходов и горючих отложений. Перегрев и воспламенение краски и горючих материалов могут произойти в результате применения ламп повышенной мощности или подачи большого количества топлива в газовые горелки панельных сушилок, остановки конвейера при невыключенном питании нагревателей, а также при уменьшении нормального (допустимого) расстояния между излучателями и высушиваемыми материалами (при перекосах конвейера, увеличенных габаритах изделий и т. д.). Источником зажигания, характерным для электроламповых сушилок, могут быть также раскаленные спирали и стекла электроламп, попадающие на высушиваемый материал при повреждении колб ламп. Падение колбы лампы может также вызвать соединение токоведущих проводников и их короткое замыкание.

11.В панельных керамических сушилках источниками зажигания могут явиться раскаленные кусочки керамики при их попадании на высушиваемый горючий материал. Как и при эксплуатации любых топочных устройств с газовым топливом, в панельных газовых нагревателях возможны взрывы при неправильном розжиге горелок и неплотностях газопроводящих систем.

12.Распространению пожара в сушилках способствует наличие большого количества горючих материалов, систем вентиляции, транспортных

276

средств, дверных и технологических проемов. На сравнительно небольших площадях сосредоточивается значительное количество горючих материалов (в камерах и около них), которые нагреты обычно до температуры 40– 150 °С. Из одной сушильной камеры в другую или из основного цеха в сушильные камеры пожар может распространяться по вентиляционным воздуховодам и газоходам, через дверные и технологические проемы. Развитию пожара в сушилках способствует перегрузка сушильных камер горючими материалами, отсутствие противопожарных преград, наличие горючих отложений (пыли, ЛКМ или конденсата) в воздуховодах вентиляции.

20.3. Основные способы и технические решения по противопожарной защите процессов сушки

Для исключения образования ВОК в сушильных камерах устанавливают предельно допустимый температурный режим работы и осуществляют за ним автоматический контроль. Автоматические регуляторы поддерживают заданную температуру за счет изменения количества теплоносителя (топливо или напряжение). Вентиляционная система обеспечивает взрывобезопасную концентрацию паров и газов в сушильной камере.

Для контроля за концентрациями паров в сушилке устанавливают автоматические газоанализаторы, обеспечивающие подачу сигнала при достижении концентрации, равной 20 % от н. При отсутствии серийно вы-

пускаемых газоанализаторов для паров данного растворителя предусматривают лабораторный контроль концентрации паров в сушильной камере, периодически отбирая пробы паровоздушной смеси.

В сушилках, работающих с рециркуляцией, контролируют допустимую величину содержания возврата (рециркулята) воздуха, чтобы в сушильной камере не могла создаться концентрация паров, превышающая 0,5 н. Шиберы на выкидных линиях оборудуют ограничителями с фикса-

торами.

Для сушки материалов, связанных с выделением большого количества растворителей, применяют вакуумные сушилки или сушилки, в которых теплоносителем является инертный газ.

В сушилках с постоянно открытыми проемами следят за тем, чтобы система отсоса обеспечивала скорость движения воздуха в проемах не ниже 1–1,5 м/с для предупреждения попадания паров растворителей в цех.

При сушке измельченных и порошковых материалов количество подаваемого воздуха в сушилку принимают из условия, чтобы концентрация пыли всегда была меньше 0,5 н. Если же это условие выполнить нельзя,

сушку производят в среде инертного газа.

277

Конструктивные элементы сушилок выполняют так, чтобы исключалась возможность отложения на них пыли (гладкие поверхности стен камер, воздуховодов, калориферов, плавные повороты и сопряжения воздуховодов и т. п.). Для тщательной очистки воздуха, выходящего из сушилок, после циклонов устанавливают рукавные фильтры, пенные фильтры или скрубберы.

Работа сушилок непрерывного действия осуществляется при наличии исправно действующей системы блокировки, обеспечивающей автоматическое отключение обогрева при внезапной остановке конвейера или вытяжного вентилятора. Во взрывопожароопасных сушилках применяют взрывобезопасное оборудование, а притворы дверей выполняют из материалов, не высекающих искр при ударах.

При сушке нитросоединений и органических материалов, выделяющих пыль или отходы, калориферы располагают вне сушильных камер. В проектируемых сушилках для сушки твердых непылящих горючих материалов калориферы располагают в верхней части камеры (см. рис. 20.2) или около боковых стен, исключая соприкосновение калориферов с высушиваемым материалом и предохраняя поверхности нагревательных приборов от загрязнения пылью и отходами. При расположении нагревательных элементов в нижней части сушильной камеры над ними устраивают металлические щитки (экраны) или сплошные настилы. При сушке материалов, склонных к самовозгоранию, поддерживают допустимую толщину слоя, следя за тем, чтобы материалы не находились в куче.

Сушильные камеры (помещения, шкафы) для сушки окрашенных изделий, полуфабрикатов, сырья оборудуются автоматикой отключения обогрева при превышении температуры свыше допустимой.

Для отвода статического электричества заземляют металлические элементы сушилок, циклоны, трубопроводы. Если заземление неэффективно ввиду отложения пыли на стенах (сплошной слой), используют сушильный агент, обладающий электропроводностью (вследствие ионизации или достаточного насыщения влагой), или инертные газы (азот, перегретый пар).

Вращающиеся валы при сушке волокнистых материалов защищают от соприкосновения с этими волокнистыми материалами, устанавливают минимальные зазоры между цапфами валов и подшипниками, своевременно производят очистку валов от волокон.

Дымогазовые сушильные камеры оборудуют специальными устройствами, автоматически прекращающими подачу теплоносителя (топочных газов) при внезапной остановке вентилятора или транспортера. Продукты горения выбрасывают из топки в атмосферу.

Конструкция сушильной камеры и способ подачи материалов на сушку должны исключать образование застойных зон. Патрубок для подачи

278

нерегулируемого количества холодного воздуха в смесительную камеру подбирают без задвижек таким сечением, чтобы при форсированном режиме работы топки не превышалась максимально допустимая температура в сушильной камере. Во избежание попадания в сушильные камеры искр из топки систему подачи топочных газов с воздухом оборудуют не менее чем двумя системами искроулавливания (осадочными камерами, циклонами, жалюзийными искроулавливателями) и следят за их исправностью. При включении в работу сушилки и прогреве топки продукты горения сначала выбрасывают через дымовую трубу в атмосферу. Вентилятор располагают перед сушильной камерой, чтобы он мог служить дополнительным искрогасительным устройством. Предусматривают надежную защиту от попадания на горячие поверхности боровов и труб горючих отходов.

Для того чтобы газоходы меньше засорялись сажей, обеспечивают полное сгорание топлива, что достигается горением топлива с высоким коэффициентом избытка воздуха (не менее 1,5). Догорание искр в осадочных камерах и кирпичном циклоне хорошо протекает при нагреве их стенок до температуры не ниже 700–750 °С. Топочно-газовые устройства газовых сушильных камер, работающих на твердом и жидком топливе, осадочные камеры и циклон очищают от уловленных искр, а каналы (борова) – от сажи не реже двух раз в месяц.

Терморадиационные сушилки включают в работу при наличии исправных терморегуляторов, автоматически поддерживающих температуру, не допускают уменьшения предельно допустимых безопасных расстояний от излучателей (ламп и панелей) до высушиваемого материала.

В ламповых сушилках используют только те лампы, на которые сушилки рассчитаны. Монтажные ламповые панели размещают вне камеры. При конструировании радиационных сушилок с ламповыми излучателями предусматривают специальные устройства для охлаждения контактов и цоколей ламп. Осуществляют контроль за состоянием поверхности керамических экранов. При обогреве излучающих панелей топочными газами для продувки системы перед розжигом горелок на газопроводе (перед горелками) устанавливают продувочные свечи. Сушилки оборудуют автоматическими запальниками, а для контроля за утечками используют газоанализаторы, сблокированные с аварийной системой вентиляции.

Для предотвращения перелива пены уровень петролатума в ванне после погружения контейнера с древесиной должен быть не менее чем на 0,6 м ниже ее верхнего края. Ванны рекомендуется устанавливать спаренно, что дает возможность включать их в работу через полцикла сушки, обеспечивая выравнивание уровней петролатума. Целесообразно устанавливать ванны группами, по три в каждой. Для пеногашения в верхней части ванн (по их периметру) укладывают по два ряда паровых труб: пузырьки пены при соприкосновении с горячей трубой разрушаются.

279

Понижение температуры петролатума в ваннах до 100 °С не должно допускаться. В случае загрузки обводненного петролатума в ванну ее разогревают до температуры 95–98 °С, выдерживают 2–3 ч, затем удаляют отстоявшуюся воду через спускную линию в нижней точке ванны. После этого медленно поднимают температуру петролатума до 120–130 °С. При пуске сушилки в эксплуатацию твердую поверхность петролатума в ванне необходимо раздробить. Тушить петролатум следует распыленной водой, пеной или водяным паром. Для хорошего стока петролатума с высушенного материала обратно в ванну выгрузку производят при температуре 130 °С, и после извлечения из ванны контейнера с древесиной его оставляют в наклонном положении на 8–10 мин. Ванны целесообразно оборудовать несгораемыми крышками, которыми закрывают их на период перерыва в работе, крышки также служат средством ограничения пожара.

При обогреве ванны топочными газами топка должна размещаться за пределами сушилки. В процессе работы ванны с огневым обогревом необходим систематический контроль за температурным режимом, работой топок и состоянием теплообменной поверхности. При электрообогреве следует использовать ТЭНы закрытого исполнения и осуществлять контроль за их состоянием.

Сушильные установки (камеры) выполняют из негорючих материалов, размещая их по периметру здания (у наружных стен), отделяя от остальных помещений противопожарными стенами и оборудуя самостоятельной системой вентиляции, не связанной с вентиляцией цехов.

Для каждой сушилки устанавливают предельно допустимую норму загрузки камеры материалом. У сушилок периодического действия загрузку и выгрузку вагонеток, противней и других транспортных приспособлений производят вне сушильной камеры, чтобы не засорять ее. После каждой разгрузки камеры очищают от горючих отходов. Регулярно очищают от пыли и других отложений подогреватели, циклоны и транспортные приспособления.

Во избежание распространения пожара по воздуховодам приточные и вытяжные каналы сушильных и газовых камер оборудуют специальными заслонками (шиберами), автоматически закрывающимися при возникновении пожара.

При сушке материалов от легковоспламеняющихся растворителей или сушке измельченных материалов, пыль которых способна образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, сушильные камеры выполняют с легкосбрасываемым покрытием или оборудуют их взрывными клапанами. Клапаны размещают так, чтобы при их срабатывании не пострадал обслуживающий персонал.

280