Пожарная безопасность технологических процессов / Artemiev -Pozharnaya bezopasnost tekhnologicheskikh processov. Chast-2 2008

воздуха (в подогревателе 7), поступающего в горелки. Удаление паров из сушильной камеры осуществляется вентилятором.

Высокочастотные (диэлектрические) сушилки применяются для сушки материалов, обладающих диэлектрическими свойствами (древесина, пластмассы и другие материалы). Высокочастотная сушилка (рисунок 4.13) состоит из лампового высокочастотного генератора 3 и сушильной камеры 6. Переменный ток из сети поступает в выпрямитель, затем в генератор, где преобразуется в переменный ток частотой 103 Гц...25 106 Гц. Этот ток подводится к пластинам

Рисунок 4.13 – Схема сушилки ТВЧ для измельченных материалов.

конденсаторов 2 и 5, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. Под действием электрического поля высокой частоты, ионы и электроны в материале меняют направление движения синхронно, с изменением знака заряда пластин конденсатора. Дипольные молекулы приобретают вращательное движение, а неполярные поляризуются за счет смещения их зарядов. Эти процессы, сопровождаемые трением, приводят к выделению тепла и нагреванию высушиваемого материала. Меняя напряженность электрического поля, можно регулировать скорость сушки.

В петролатумных сушилках (рисунок 4.14) сушку осуществляют в среде гидрофобной жидкости. В качестве гидрофобной жидкости используют расплав петролатума (смесь парафина, церезина и высоковязких масел). Основные по-

казатели пожаровзрывоопасности петролатума: tпл = 55 − 60 оС, tвсп = 240 оС, tсам = 340 оС.

Подлежащую сушке древесину погружают в расплавленный и нагретый до температуры 120 − 130 оС петролатум, что приводит к интенсивному ее нагреванию и быстрому испарению воды. Нагревание и быстрое испарение воды приводит к возникновению избыточного давления из-за внутреннего сопротивления движению пара. Под действием возникающего градиента давления и влажности, влага перемещается из внутренних слоев древесины к внешним, в виде пара и жидкости. Выйдя из материала, влага в виде пузырьков нагретого пара поднимается через слой петролатума и выходит в окружающую среду.

91

Сушка в петролатуме позволяет сократить время сушки в 8 − 10 раз по сравнению с конвективной сушилкой.

Рисунок 4.14 – Установка для сушки в петролатуме:

1 – разгрузочная эстакада; 2 – расходное хранилище петролатума; 3 – контейнер; 4 – тельфер; 5 – ванна с петролатумом; 6 – паровые трубы для пеногашения; 7 – узкоколейный путь; 8 – глина; 9 – кирпич; 10 – шлак; 11 – паровые трубы.

В контактных сушилках передача тепла от теплоносителя к высушиваемому материалу осуществляется через разделяющую стенку. Простейшими контактными сушилками периодического действия являются вакуумсушильные шкафы (рисунок 4.15). Вакуум − сушильный шкаф представляет собой цилиндрическую камеру, в которой размещены полые греющие плиты, обогреваемые «глухим» паром. Высушиваемый материал помещается в противнях. Выделяющаяся в процессе сушки влага отсасывается из сушилки вакуумным насосом. Вакуум − сушильные шкафы используют для сушки легковоспламеняемых, взрывоопасных и выделяющих горючие пары веществ.

Рисунок 4.15 – Установка с вакуум-сушильным шкафом:

1 – корпус (камера); 2 – противни с высушиваемым материалом; 3 – обогреваемые паром полки; 4 – конденсатор; 5 – вакуумный насос.

92

Разновидностью контактных сушилок непрерывного действия являются одновальцовые (рисунок 4.16, а) и двухвальцовые (рисунок 4.16, б) сушилки которые предназначены для сушки, например, пастообразных и жидких материалов при атмосферном давлении или в вакууме. Основной частью двухвальцовых сушилок, являются пустотелые, медленно вращающиеся навстречу друг другу вальцы 1. Сверху между вальцами непрерывно поступает высушиваемый материал. Греющий пар подают через полую цапфу (рисунок 4.16, в) внутрь каждого из вальцов, а паровой конденсат отводят через специальную сифонную трубку. Вальцы можно также обогревать горячей водой или высокотемпературными органическими теплоносителями. Материал покрывает вальцы тонкой пленкой,

Рисунок 4.16 – Вальцовые сушилки:

а - одновальцовая; б - двухвальцовая, в - схема обогрева вальцов; 1 - вальцы; 2 - корыто; 3 - ножи; 4 - слой материала.

толщина которой определяется величиной зазора между вальцами. Обычно ширина зазора не превышает 0,5 − 1 мм и регулируется путем перемещения ведомого вальца. Высушивание материала происходит интенсивно в тонком слое в течение одного неполного оборота вальцов. Пленка подсушенного материала 4 снимается ножами 3, расположенными вдоль образующей каждого вальца. Чем тоньше слой материала на вальцах, тем быстрее и равномернее он сушится. Однако вследствие малой продолжительности сушки часто требуется дополнительная сушка, осуществляемая в горизонтальных лотках с паровым обогревом (досушивателях), в которых вращаются валы с гребками.

В одновальцовых сушилках (рисунок 4.16, а) в корыте 2 вращается один полый, обогреваемый изнутри барабан (валец) 1. Под ним имеется питающее устройство с мешалкой. Материал тщательно перемешивается в ванне питающего устройства и наносится тонким слоем (1 – 2 мм) на валец. В остальном работа одновальцовой сушилки не отличается от работы двухвальцовой.

Пожарная опасность сушилок характеризуется наличием горючей среды в виде высушиваемых материалов, находящихся в камерах в подогретом состоянии. Характерными источниками зажигания, общими для большинства типов сушилок являются: искры удара и трения, теплота самовозгорания материалов, разряды статического и атмосферного электричества, разложение, окисление, обугливание и воспламенение пыли и отходов горючих материалов, осевших на

93

поверхности нагрева калориферов или соприкасающихся с нагревательными элементами камер, а также нарушение режима работы сушилок. Путями распространения пожара в сушилках могут быть горючие материалы; системы вентиляции; транспортные устройства; технологические проемы.

Причинами образования горючих паро-и пылевоздушных концентраций в сушилках конвективного типа являются: увеличение интенсивности испарения; остановка вентилятора или уменьшение его производительности; работа сушилок с большим коэффициентом рециркуляции; повышение температуры сушки.

Специфическими источниками зажигания в конвекционных сушилках являются: искры удара и трения; самовозгорание высушиваемых материалов и их отходов при контакте с калориферами; разряды статического электричества; искры в дымогазовых сушилках; длительное воздействие температуры на высушиваемый материал (из-за остановки транспортных устройств).

Специфическими источниками зажигания в терморадиационных сушилках являются: лампы большой мощности; подача излишнего количества топлива в газовые горелки; остановка конвейера (при работающих нагревательных элементах); уменьшение предельно допустимого минимального расстояния между излучателями и высушиваемым материалом.

Специфическими источниками зажигания в высокочастотных сушилках могут быть: электрический пробой и искрение между электродами и материалом по причине подачи повышенного напряжения на электроды и местный перегрев высушиваемого материала.

Специфику пожарной опасности петролатумных сушилок обуславливает в первую очередь наличие петролатума. Наиболее опасны сушилки с огневым обогревом. У нагретых до высокой температуры стенок ванны петралатум разлагается, а газы разложения, скапливаясь в рабочей зоне, могут в смеси с воздухом образовывать взрывопожароопасные концентрации. В сушилках с огневым обогревом возможен перегрев ванны, что может привести к воспламенению петролатума. Распространение пожара происходит по разлившемуся петролатуму, отходам древесины.

Пожарная опасность контактных сушилок характеризуется возможностью образования взрывопожароопасных концентраций внутри сушильного шкафа в случае нарушения процесса отсоса горючих паров при остановке вакуум−насоса. Источниками зажигания могут быть перегретые поверхности из-за нарушения режима подогрева вальцов.

4.2.2 Требования пожарной безопасности к применяемым на объектах промышленности процессам тепловой сушки

Специфические требования пожарной безопасности при эксплуатации сушилок конвекционного типа (регламентируют [24, 25]):

−при загрузке и эксплуатации сушилки не допускается превышать установленную предельно допустимую норму загрузки и предельно допустимую температуру сушки;

−в процессе сушки веществ и материалов необходимо осуществлять

94

контроль концентрации паров в объеме сушильных камер газоанализаторами;

−в сушилках с кипящим слоем должны обеспечиваться нормируемые давления и скорости движения газов;

−загрузку тележек горючими материалами в сушилках периодического действия необходимо производить вне камеры;

−при сушке волокнистых материалов не допускается наматывания волокон на валы питателей, транспортеров и вентиляторов и необходимо соблюдать минимальные зазоры между цапфами валов и подшипниками;

−при сушке материалов в виде ленты (каучука, ткани, пропитанной полимерными материалами и др. материалов) необходимо соблюдать установленную технологическим регламентом скорость движения ленты; иметь исправную блокировку, обеспечивающую автоматическое отключение обогрева при остановке или обрыве ленты, следить за тем, чтобы ленты были расправлены;

−при сушке измельченных материалов в виде крошки, волокнистой массы и других материалов, склонных к самовозгоранию, необходимо поддерживать установленную оптимальную толщину слоя;

−для предотвращения возможности попадания горючих паров и пыли в помещение, необходимо контролировать герметичность системы;

−для очистки отработанного воздуха от пыли необходимо устанавливать фильтры, циклоны и другие устройства, не допускать отложения пыли в воздуховодах, на стенках камер, в калориферах и др.;

−необходимо предусматривать автоматическую блокировку для отключения нагревательных устройств, при уменьшении скорости движения или остановке транспортных устройств;

−для исключения разрядов статического электричества металлические элементы сушилок должны быть заземлены;

−сушильные установки должны быть оборудованы обособленными системами вентиляции;

−для защиты сушильных камер от избыточного давления необходимо устанавливать предохранительные клапаны.

Специфические требования пожарной безопасности при эксплуатации терморадиационных типов сушилок (регламентируют [24, 25]):

−сушилки должны включаться в работу только при наличии исправных терморегуляторов, автоматически поддерживающих заданную температуру и отключающих источники теплоизлучения при превышении температуры;

−должно предусматриваться автоматическое регулирование подачи топлива при изменении температуры в сушильных камерах;

−при размещении материалов необходимо соблюдение предельно допустимых минимальных расстояний от ламп и панелей до высушиваемых материалов;

−при эксплуатации сушилок должно исключаться попадание раскаленных спиралей и стекол поврежденных ламп на высушиваемый материал.

95

Специфические требования пожарной безопасности при эксплуатации высокочастотных типов сушилок (регламентируют [24, 25]):

−сушилки должны быть оборудованы блокировками, автоматически отключающими электрическое напряжение при открывании дверей сушильной камеры;

−интенсивность нагрева материала необходимо производить за счет увеличения токов высокой частоты;

−для исключения искрения и местного перегрева отдельных участков высушиваемого материла необходимо соблюдать правила укладки. Материалы должны быть одинаковой длины, сорта, сечения и т.п.;

−должно исключаться попадание капель конденсата (смолы) на пластины конденсаторов путем оклейки верхних пластин конденсаторов негорючими материалами;

−электрическая часть сушилок должна размещаться изолированно от сушильных камер.

Специфические требования пожарной безопасности при эксплуатации контактных сушилок (регламентирует [25]):

−должен осуществляться контроль концентрации горючих паров в кожухе и линиях отсоса, влагосодержания сырья и температурного режима работы вальцов;

−должна предусматриваться блокировка прекращающая подачу сырья в случае остановки вентилятора или вакуум-насоса.

Специфические требования пожарной безопасности при эксплуатации петролатумных сушилок (регламентирует [24]):

−ванны для петролатума должны быть оборудованы крышками и вытяжными зонтами;

−должен осуществляться контроль за температурным режимом, работой топок и состоянием теплообменной поверхности в процессе работы петролатумной ванны с огневым обогревом;

−трубчатые электронагреватели петролатума должны быть закрытого исполнения;

−уровень петролатума после погружения контейнера с древесиной должен быть на 0,5 м ниже верхнего края ванны;

−древесину, после выгрузки из ванны, необходимо выдерживать в наклонном состоянии 8 − 10 минут (для стекания петролатума).

4.3 Пожарная безопасность процессов тепловой сушки, применяемой на объектах сельского хозяйства

В сельском хозяйстве тепловая сушка в основном используется для сушки зерна. Для этих целей применяют зерносушилки шахтного или барабанного типов, работающие на газообразном, жидком или твердом топливе. Сушилки могут быть как стационарными, так и передвижными. Сушильной камерой ста-

96

ционарной шахтной зерносушилки (рисунок 4.17), работающей на твердом топливе, служит вертикальная прямоугольная шахта, теплоносителем является смесь топочных газов с воздухом. Скорость движения зерна регулируют выпускным механизмом, размещаемым в нижней части шахты.

Рисунок 4.17 – Схема стационарной шахтной зерносушилки, работающей на твердом топливе:

1 – топка; 2, 11 – осадочные камеры; 3 – задвижка (шибер); 4 – растопочная труба; 5 – сушильная камера; 6 – камера для охлаждения зерна; 7 – вентилятор; 8 – патрубок

для подачи воздуха; 9 – смесительная камера; 10 – циклон.

В барабанной сушилке (рисунок 4.18) зерно движется вдоль оси вращающегося барабана в потоке теплоносителя (смесь топочных газов с воздухом). Система сжигания жидкого топлива включает топливник, форсунки, шестеренный топливный насос и вентилятор.

Рисунок 4.18 – Схема стационарной барабанной зерносушилки:

1 – скребковый транспортер; 2 – топка; 3 – растопочная труба; 4 – самотечная труба; 5 – барабан, имеющий лопасти и полки; 6 – вентиляторы; 7 – охладительная колонка, состоящая из двух перфорированных вертикальных цилиндров; 8 – шлюзовой затвор.

Основным узлом зерносушилки является тепловой блок. Тепловой блок – это горизонтально расположенная сварная конструкция, состоящая из нескольких металлических обечаек. Внутренняя обечайка с обеих сторон торцов закрыта приваренными крышками. В передней крышке сделано отверстие

97

для установки форсунки. Ограниченное таким образом пространство является камерой сгорания. С помощью отверстий, сделанных в боковых стенках, камера сгорания соединяется с поверхностным кольцевым теплообменником.

Приводами механизмов стационарных зерносушилок являются электродвигатели, а передвижных – электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания.

Пожарная опасность зерносушилок зависит от вида зерна, подаваемого на сушку (овес, просо, ячмень), наличия в нем сорных примесей (соломистые продукты, зерновая пыль, мякина и т.д.), которые загораются легче зерна. Зерновая пыль, выделяющаяся из зерна, кроме того, оседает на конструкциях помещений, элементах оборудования, что значительно повышает пожарную опасность зерносушилок.

Зерносушилки связаны со сжиганием топлива, выделением искр и нагретых продуктов горения. Топливные газы на выходе из топки нагреты до температуры, в пределах 600 − 800 °С. Причинами пожаров в сушилках являются: попадание искр в высушиваемое зерно, подача в сушильные камеры перегретого теплоносителя, нарушение или прекращение подачи зерна в загрузочный бункер, уменьшение скорости или остановка достижения зерна, а также нарушение режима розжига сушилки. Наличие отложений пыли в сушильных камерах, и их длительный нагрев, иногда приводят к самовозгоранию пыли. Температура теплоносителя зависит от начальной влажности, вида зерна (продовольственное, семенное), конструкции зерносушилки и может быть, в пределах 70 − 110 °С. Температура теплоносителя регулируется степенью открывания заслонки на воздуховоде подачи холодного воздуха и поддувальной дверцы. Зерно в сушилках нагревают до температуры, в пределах 40 − 55 °С.

Значительную пожарную опасность представляет начало розжига теплогенераторов. В это время происходит неполное горение топлива с выделением большого количества искр и копоти. Помимо воспламенения зерна в сушильных камерах, пожары в зерносушилках могут возникать от искр, образующихся при ударах ковшей норий о кожух, обрыве ковшей или транспортерных лент норий; теплоты трения при пробуксовке транспортерных лент, перегреве подшипников и т.д.; неисправности электрооборудования, а также искр, вылетающих из дымовых труб сушилок, выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания.

Распространение пожаров из сушилок в зерносклады или другие помещения и наоборот, может происходить через оконные, дверные и технологические проемы, включая проемы в противопожарных стенах, по поверхности разлившегося жидкого топлива при работе сушилок на жидком топливе, транспортным устройствам для перемещения зерна, отложениям пыли и других легкогорючих отходов, воздуховодам систем вентиляции. В сушилках, работающих на жидком топливе, могут происходить взрывы в топках в момент розжига при отсутствии или недостаточном времени продувки их объема перед розжигом, а также при внезапном обрыве факела пламени с последующим воспламенением поступающего топлива.

98

4.3.2 Требования пожарной безопасности к процессам тепловой сушки зерна

Специфические требования пожарной безопасности при эксплуатации зерносушилок (регламентируют [22, 23]):

−зерно, поступающее на сушку, должно быть очищено от сорняков, соломистых продуктов, зерновой пыли и другого мусора;

−сушильные агрегаты должны периодически очищаться от остатков зерна, грубых кормов и пыли (через каждые сутки работы);

−должна соблюдаться предельно допустимая норма запаса твердого топлива в сушилке, которая не должна превышать суточной потребности;

−система подачи топлива из топливопроводов и другой арматуры должна быть герметичной;

−должна осуществляться регулярная смазка подшипников и других трущихся частей механизмов;

−сушильные агрегаты, работающие на жидком топливе, должны быть оборудованы, приборами автоматики безопасности, обеспечивающими отключение подачи топлива при затухании факела в топке, повышении температуры

ипадении давления воздуха перед форсункой, а топочные устройства, использующие жидкое и газообразное топливо – взрывными предохранительными клапанами;

−должен осуществляться контроль за температурой нагрева зерна путем отбора проб через каждые два часа; регулирование температуры теплоносителя должно осуществляться приборами контроля;

−должен соблюдаться режим эксплуатации топки и других устройств и систем безопасности.

Вопросы для самопроверки

1.Нарисуйте общую принципиальную схему сушильной установки.

2.Дайте классификацию сушилок по способу подвода тепла, конструкции

ивеличине давления.

3.Приведите общее устройство конвективных сушилок. Охарактеризуйте их достоинства и недостатки, объясните причины образования паровоздушных горючих концентраций и назовите меры по их предотвращению.

4.Назовите источники зажигания в конвективных сушилках и меры по их предотвращению.

5.Приведите общее устройство и принцип работы камерной и тоннельной калориферных сушилок, охарактеризуйте пожарную опасность и назовите требования пожарной безопасности.

6.Приведите общее устройство и принцип работы сушилки с «кипящим слоем». Охарактеризуйте особенности пожарной опасности и назовите требования пожарной безопасности.

7.Приведите общее устройство и принцип работы дымогазовой сушилки

99

с «кипящим слоем». Охарактеризуйте особенности пожарной опасности и назовите требования пожарной безопасности.

8.Приведите общее устройство и принцип работы терморадиационной сушилки. Охарактеризуйте особенности пожарной опасности и назовите требования пожарной безопасности.

9.Приведите общее устройство и принцип работы высокочастотной сушилки. Охарактеризуйте особенности пожарной опасности и назовите требования пожарной безопасности.

10.Приведите общее устройство и принцип работы контактных сушилок. Охарактеризуйте особенности пожарной опасности и назовите требования пожарной безопасности.

11.Приведите общее устройство и принцип работы петролатумной сушилки. Охарактеризуйте особенности пожарной опасности и назовите требования пожарной безопасности.

12.Приведите общее устройство и принцип работы зерносушилок. Охарактеризуйте особенности пожарной опасности и назовите требования пожарной безопасности.

100