8.1. Предотвращение образования горючих отложений

8.1.1.Характеристика отложений и механизм их образования

В самом общем случае отложения, образующиеся в технологическом оборудовании, классифицируются по составу, агрегатному состоянию, структуре, механической прочности, смачиваемости, горючести, взрывоопасности и склонности к самовозгоранию[8]. Количественные и качественные характеристики этой классификации позволяют на практике разрабатывать эффективные меры борьбы с негативным проявлением образующихся отложений для обеспечения противопожарной защиты производственных коммуникаций.

В основу классификации положена идея о решающем влиянии в процессе образования отложений температуры среды на механизм переноса массы вещества из потока к стенке, на состав, агрегатное состояние и структуру отложений.

По составу отложения, образующиеся в нагретой среде, могут значительно отличаться от исходных веществ и материалов. Это отличие определяется в основном температурным режимом работы аппаратов, где образуются пароаэрозолегазовые смеси. При повышенных температурах образующаяся смесь до поступления в транспортную систему может содержать не только пары исходных веществ, но и продукты их термического пиролиза. Основной движущей силой массопередачи при образовании отложений в этом случае будет молекулярная диффузия паров, которая сопровождается фазовыми превращениями. В связи с этим отложения по молекулярной массе могут значительно отличаться от исходных компонентов смеси, т.к. состоят из более тяжелых продуктов термического пиролиза.

Таким образом, образование отложений в нагретой среде происходит в результате сложного тепломассообмена, когда парогазовая смесь при своем охлаждении по пути транспортирования в трубопроводах системы местных отсосов (СМО) от места ее образования до выброса в атмосферу, участвует в многократно повторяющихся процессах конденсации тяжелых паров и испарения легких фракций конденсата по аналогии с процессом ректификации.

По агрегатному состоянию отложения в нагретой среде на холодной стенке, с учетом сказанного, чаще образуются в виде жидкого конденсата, обладающего различной вязкостью: от подвижной (легкостекающей по стенке) жидкости до дегтеобразной быстротвердеющей при охлаждении массы.

По составу отложения, образующиеся в ненагретой среде, близки к исходным материалам, т.к. в этом случае движущей силой массопередачи при образовании отложений является турбулентная диффузия при отсутствии фазовых превращений. Такие отложения образуются, например, в окрасочном оборудовании. По составу они близки к исходным лакокрасочным материалам (ЛКМ) и отличаются от них меньшим содержанием растворителя.

В ненагретой газовой среде отложения первоначально могут быть жидкими (чаще высоковязкими) или твердыми, что, в конечном счете, будет зависеть от свойств и содержания в них жидкой фазы (например, остаточного растворителя).

Причины такого явления кроются в условиях образования и свойствах аэрозоля (красочного тумана), который в диспергированном состоянии в движущемся потоке воздуха обладает огромной удельной поверхностью испарения, что в турбулизированной среде обеспечивает быструю потерю летучих растворителей, слипание и затвердевание осевших частиц пигмента.

По структуре отложения в ненагретой среде первоначально могут быть монолитными (губчатыми), а затем под воздействием тех же процессов, что и в нагретой среде, приобретать пористую структуру. Дисперсные материалы (волокнистые, порошкообразные) при своем осаждении сразу образуют слой с пористой структурой. По механической прочности отложения, образующиеся в ненагретой среде, за исключением дисперсных, относятся к прочным отложениям.