Вопрос 27

Затворы из измельченных материалов. Защита воздуховодов заслонками и задвижками. Виды мембранных предохранительных устройств.

Затворы из измельченных материалов применяются для защиты коммуникаций, в которых возможно распространение пламени по поверхности сыпучего материала. К таким коммуникациям относятся системы транспорта измельченных материалов (самотечные трубы, шнеки и т.п.). Для создания сплошного по всему проходному сечению трубопровода затвора в виде пробки из транспортируемого измельченного материала применяются различные устройства, например, шнековые питатели аппаратов, механизированные дозаторы системы подачи топлива на сжигание и т.п., которые устанавливаются в конце транспортной системы на самотечной линии бункера циклона.

Сухая пробка из сыпучего материала в самотечной линии системы подачи топлива на сжигание создается с помощью крыльчатки дозатора и прижимных заслонок. Вместо названных устройств могут быть использованы также шлюзовые затворы бункеров или сами бункера сыпучих материалов, если в них остается небольшое количество сыпучего материала, перекрывающее полностью сечение выгрузочного патрубка.

Огнезадерживающие заслонки применяются для защиты трубопроводов от распространения пламени по отложениям различных горючих веществ: лакокрасочных материалов, пылей, волокон, жидких конденсатных пленок, твердых пористых продуктов термического распада и т.п. Характерной особенностью в гашении пламени огнезащитными заслонками является тот факт, что еще до подхода пламени они полностью перекрывают живое сечение воздуховода, создавая препятствие на пути движения пламени. При срабатывании заслонки одновременно происходит остановка движения транспортного потока. Поэтому поступление необходимого для горения количества воздуха и унос дымовых продуктов сгорания нарушается, что способствует гашению пламени за счет флегматизации дымовыми продуктами сгорания. Однако в воздуховодах большого сечения в результате естественной конвекции (обратной тяги) могут создаваться условия притока свежего воздуха и встречного удаления дымовых газов. При таких условиях горение отложений может продолжаться до полного их выгорания по длине воздуховода до заслонки. Поэтому огнезадерживающие заслонки должны обладать достаточным пределом огнестойкости, для чего их делают многослойными из различных материалов.

В отдельных случаях, наряду с автоматическими задвижками, могут применяться задвижки с ручным приводом.. Такой задвижкой можно воспользоваться, например, для предотвращения проскока пламени из горящей ванны в отсасывающую систему с горючими отложениями.

Предохранительные мембраны применяются для защиты аппаратов от разрушения при быстром (взрывном) повышении давления. В зависимости от характера разрушения предохранительные мембраны подразделяют на разрывные, ломающиеся, отрывные, срезные, выщелкивающие и специальные устройства

28.Опасность взрывного повышения давления среды

В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ. Виды мембранных предохранительных устройств

Взрывное повышение давления технологической среды внутри оборудования – одна из наиболее опасных аварийных ситуаций, предшествующих или сопутствующих пожару. Под взрывом понимают широкий круг явлений, связанных с выделением большого количества энергии в ограниченном объеме за очень короткий промежуток времени.

Наиболее опасным внешним проявлением взрывов горючих систем в замкнутом объеме является быстрое повышение давления, причем (не считая детонации) максимальное давление взрыва может превышать начальное в 8–10, реже в 12 раз. Высокая температура продуктов сгорания (до 2000 К и выше), как правило, не представляет серьезной опасности для оборудования, поскольку теплоемкость газов незначительна по сравнению с теплоемкостью материала оборудования, поэтому температура стенок повышается всего на несколько десятков градусов.

Для обеспечения требуемой прочности оборудования необходимо, прежде всего, определить максимальное давление взрыва по формуле

где р_взр и р_р – конечное давление взрыва и начальное рабочее давление в аппарате перед взрывом; T_взр и T_нач – температура продуктов горения при взрыве и начальная температура горючей смеси; m, n – количество молей в продуктах горения и в исходной смеси (по уравнению реакции горения).

При разрушении аппаратов вследствие взрывного повышения давления создаются условия для быстрого распространения пожара в результате выброса горящего содержимого аппарата в производственном цехе или на открытой площадке, повреждения осколками соседнего технологического оборудования, разрушающего действия ударной волны. Разрушение аппаратов при взрывном повышении давления технологической среды часто приводит к гибели людей, оказавшихся в зоне поражения опасными факторами пожара.

При отсутствии эффективных средств защиты взрывное разрушение аппаратов вызывает повреждение зданий, сооружений и оборудования, увеличивает размер ущерба, осложняет обстановку на пожаре, затрудняет действия по ликвидации аварии и пожара. Поэтому защита технологического оборудования от взрыва позволяет обеспечить взрывобезопасность всего производства.

В промышленности для безопасного сброса давления взрыва применяются взрывные клапаны и предохранительные мембранные устройства (предохранительные мембраны).  Предохранительные мембраны в зависимости от принципа срабатывания бывают: 

• - разрывные;

• - ломающиеся;

• - отрывные;

• - срезные;

• - хлопающие;

• - специальные (выщелкивающие) и т.д.

29. Машины для проведения механических процессов. Оборудование для проведения гидродинамических процессов.

Технологические процессы, а также оборудование, в котором эти про­цессы протекают, в зависимости от способов создания движущей силы подразделяются на механические, гидродинамические, тепловые, диффу­зионные и химические.

Механические процессы Связаны с обработкой и перемещением твер­дых кусковых и зернистых материалов (измельчение, рассев, дозирование, транспортировка, прессование, фрезерование и другие процессы). Обору­дование для проведения механических процессов – дробилки, мельницы, классификаторы, дозаторы, элеваторы, транспортеры, прессы, фрезерные станки и пр.

Гидродинамические или гидромеханические процессы Связаны с обра­боткой неоднородных систем, состоящих из двух и большего количества фаз, а также с перемещением и хранением жидкостей, сыпучих и пылевид­ных материалов, сжатием и хранением газов (отстаивание, центрифугиро­вание, фильтрация, перемешивание, транспортировка, компремирование и другие процессы). Оборудование: отстойники, центрифуги, циклоны, фильтры, мешалки, насосы, компрессоры, резервуары и тому подобные аппараты и машины.

Тепловые процессы Связаны с передачей тепла от одной среды к дру­гой (нагрев, охлаждение, испарение, конденсация, плавление, кристалли­зация и другие процессы). Оборудование для проведения тепловых про­цессов: теплообменники (общее название аппаратов для проведения про­цессов нагрева, охлаждения, испарения, конденсации), печи (трубчатые, плавильные и другие печи), котлы и тому подобное оборудование.

Диффузионные, или массообменные, процессы Связаны с переходом вещества из одной фазы в другую за счет диффузии (ректификация, газо­фракционирование, экстракция, абсорбция, адсорбция, сушка и другие процессы). Оборудование для проведения диффузионных процессов: рек­тификационные колонны, экстракторы, абсорберы, адсорберы, сушилки и другие аппараты.

Химические процессы Связаны с химическими превращениями участ­вующих в производстве веществ с получением новых соединений. К этому виду относится большая группа химических процессов в различных отрас­лях народного хозяйства: в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности – крекинг, пиролиз, риформинг, алкилиро-вание, изомеризация, полимеризация, дегидрирование и др.; в энергетиче­ской, топливной и металлургической – окисление, газификация, гидроге-нолиз, коксование, восстановление, электролиз и др.; в пищевой, текстиль­ной и бумажной – гидрогенизация, омыление, ксантогенирование, гидро­лиз и т. д. Номенклатура оборудования для проведения химических про­цессов также разнообразна: реакторы и печи различных видов, колонны синтеза и варочные котлы, автоклавы и электролизеры и другое оборудо­вание.

Приведенная классификация в определенной мере условная, т. к. в технологическом оборудовании может одновременно протекать два и бо­лее процессов. Например, в реакторах наряду с химическими протекают тепловые и диффузионные процессы; в кристаллизаторах – тепловые и гидромеханические и т. д. Практически во всех аппаратах и машинах про­исходит перемещение или смешивание веществ и материалов, то есть осу­ществляются гидромеханические и механические процессы.