Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов сушки

(атмосферные и вакуумные), транспортным устройствам (тележки, вагонетки, конвейеры и т. д.).

По конструктивному устройству сушилки делятся на камерные, туннельные,шахтные,ленточные,полочные,петлевые,барабанные,вальцовые, сушилки с кипящим слоем и др.

Сушильные установки размещают в отдельных зданиях (помещениях) или в самостоятельных цехах. Сушилки в виде одной или нескольких сушильных камер чаще всего являются составной частью технологических линий и размещаются в общих цехах.

20.2. Особенности пожарной опасности конвективных сушилок и основные способы обеспечения пожарной безопасности

Конвективные сушилки получили широкое распространение в промышленности, так как в них высушиваемый материал может находиться в неподвижном или движущемся плотном слое (туннельные, камерные, ленточные и другие сушилки), во взвешенном и полувзвешенном состояниях (сушилки с кипящим слоем, шахтные сушилки, и т. д.). Наиболее распространены калориферные и дымогазовые конвективные сушилки.

К калориферным относятся конвективные сушилки, в которых сушильный агент (газ или воздух) нагревается в подогревателях-калориферах, обогреваемых теплоносителями или электроэнергией. Эти сушилки широко используются для сушки окрашенных изделий, твердых, волокнистых, сыпучих, измельченных материалов, паст и тому подобных материалов.

Принципиальная схема конвективной калориферной сушилки показана на рис. 20.2.

2

Сухой материал

Рис. 20.2. Принципиальная схема калориферной сушилки: 1, 6 – вентиляторы; 2 – подогреватели; 3 – сушильная камера; 4 – транспортные устройства; 5 – шибер; 7 – линия рециркуляции

351

Пожарная безопасность технологических процессов

Подогреватели 2 размещены внутри и вне камеры 3, вентиляторы 1 и 6 – перед камерой, после камеры и (или) внутри нее. При необходимости создания мягких режимов работы для получения материалов высокого качества или в целях экономии тепла сушка проводится с рециркуляцией сушильного агента по линии 7: нагретый воздух не выбрасывают в атмосферу, а вентилятором частично или полностью спомощью шибера5 вновь подают в сушильную камеру.

Камерныеконвективныесушилки–устройствапериодическогодействия с естественной или принудительной циркуляцией воздуха, используемые для сушки небольших количеств высушиваемого материала, который загружают в закрытые камеры на тележках с помощью специальных механизмов.

Туннельные конвективные сушилки (рис. 20.3) выполнены в виде закрытых коридоров (туннелей), в которые через ровные промежутки времени подают тележки или вагонетки с влажным продуктом. Длина туннеля достигает 60 м, ширина – 6 м, высота – 3 м. Эти сушилки применяются для сушки больших количеств длительно сохнущих материалов.

Рис. 20.3. Схема туннельной сушилки:

1 – сушильная камера (туннель); 2, 3 – шиберы для регулирования расхода воздуха; 4 – вытяжная труба; 5 – жалюзийная камера; 6 – осевой вентилятор; 7 – калориферы; 8 – вагонетки с высушиваемым материалом; 9 – двери

Камерные и туннельные сушилки используют для сушки древесины, кожи, пряжи (например, вискозы в бобинах), химических продуктов, различных сыпучих веществ и волокнистых материалов.

В дымогазовыхконвективных сушилках в качестве сушильного агента используются разбавленные воздухом топочные газы. Топочные газы получают в специальных топках при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива. Подобного рода сушилки используют для сушки древесины,

352

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов сушки

древесных отходов, хлопка, льна, зерна, тканей, сена, хвойной и сенной муки, угля и т. д.

Схема установки для сушки в кипящемслоепредставлена на рис. 20.4.

Рис. 20.4. Схема установки для сушки в кипящем слое:

1, 8 – вентиляторы; 2 – калорифер; 3 – приемный бункер влажного материала; 4 – шнек; 5 – сушильная камера; 6 – циклон; 7 – рукавный фильтр; 9 – конденсатор;

10 – пенный фильтр для очистки от пыли отработанного газа; 11 – сепаратор; 12 – сборник конденсата; 13 – транспортер; 14 – питатель; 15 – распределительная решетка; 16 – керамический фильтр;

17 – линия инертного газа

Сушильная камера представляет собой цилиндрический или расширяющийся в верхней части аппарат, внутри которого находится во взвешенномсостоянии,напоминающемкипящуюжидкость,высушиваемыйматериал. Для поддержания равномерного «кипения» частиц в слое горячий воздух или другой сушильный агент подают под распределительную решетку равномерно по всей ее площади и с соответствующей скоростью, при которой материал переходит во взвешенное состояние, не проваливаясь через решетку и не покидая камеру с отработанным сушильным агентом.

Отработанный сушильный агент с парами влаги последовательно очищают от пыли в циклоне, рукавном и пенном фильтрах, после чего сбрасываютватмосферу.Сушилкииспользуютсядлясушкиизмельченных,зернистых материалов, растворов и пастообразных материалов.

353

Пожарная безопасность технологических процессов

Особенности пожарной опасности процессов конвективной сушки

Пожарная опасность процессов конвективной сушки характеризуется наличием больших количеств горючих материалов и возможностью образования паро- и пылевоздушных горючих концентраций. Уровень опасности сушилок зависит от свойств высушиваемых материалов, горючести влаги, конструкции сушилок, места расположения нагревательных приборов, способа подвода тепла, температурного режима, кратность рециркуляции сушильногоагентаидругихфакторов.Наиболееопаснымиявляютсясушилки, в которых осуществляют сушку окрашенных изделий и материалов, сушку паст и измельченных материалов.

Горючие паровоздушные смеси в объемах сушильных камер, предназначенныхдляудаленияизматериаловиизделийгорючихжидкостей,могут образоваться при нарушениях режима эксплуатации сушилок и возникновении неисправностей. Рост концентрации паров горючей влаги в сушильной камере происходит при:

––уменьшении кратности воздухообмена или остановке вытяжного вентилятора;

––увеличении интенсивности испарения в случае перегрузки камеры или конвейера;

––подаче на сушку материала с большей поверхностью испарения или материалов с увеличенным содержанием растворителей;

––повышении температуры в сушилке;

––работе сушилки 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.).

При сушке нагретым воздухом порошковых и измельченных материалов с высоким содержанием взрывоопасной пыли возможно образование горючей пылевоздушной смеси как при уносе большого количества пыли, так и при взвихрении измельченных материалов и осевшей в аппаратах пыли. Особенно большой унос пыли наблюдается из сушилок, где материал находится во взвешенном и полувзвешенном состояниях (в сушилках кипящего слоя, трубах-сушилках, барабанных сушилках и др.). В этих сушилках даже при нормальном режиме работы могут образовываться горючие пылевоздушные смеси. Большинство взрывов при сушке пылевидных и измельченных материалов происходит при взвихрении материала или осевшей пыли, количество которой обычно трудно учесть.

Характерными источниками зажигания в конвективных сушилках являются: искры удара и трения, образующиеся при повреждении вентиляторов

354

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов сушки

(повреждение лопастей, неправильная регулировка зазоров между ротором и корпусом и т. д.) и транспортных устройств; теплота при перегревах трущихся частей вентиляторов, электродвигателей, транспортных приспособлений и т. д.; самовозгорание волокнистых материалов при наматывании их на валы, движущиеся части транспортеров и вентиляторов; разряды статического электричества, возникающие при трении, соударении и соприкосновении зерен (частичек) материалов при сушке в кипящем слое, при движении транспортерных лент; самовозгорание пыли и отходов (особенно при наличии нитросоединений (например, нитрокрасок), целлулоида и др.), осевших на поверхности нагрева калориферов или соприкасающихся с нагревательными элементами камер.

Для дымогазовых сушилок, 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 сгорании твердого или жидкого топлива в топках. Выход из строя вентилятора дымогазовой сушилки, подающего воздух для разбавления топочных газов, приводит к перегреву высушиваемого материала и возникновению пожара. Искры могут проникнуть в сушильную камеру и вызвать загорание высушиваемых материалов при неисправности искроулавливающих устройств. Большую опасность представляют отложения сажи в каналах (боровах), подающих дымовые газы из топки в сушилку. Сажа загорается от искр, залетающих в каналы вместе с топочными газами.

Распространению пожара в сушильных установках способствует скоплениезначительногоколичествагорючихматериаловоколокамер,которые обычно нагреты до температуры 40–150 °С; перегрузка сушильных камер горючими материалами; разветвленные системы вентиляции при наличии в них горючих отложений; транспортные средства; дверные и технологические проемы.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности процессов конвективной сушки твердых горючих материалов и окрашенных изделий

Для исключения образования ВОК в сушильных камерах устанавливают предельно допустимый температурный режим работы и осуществляют за ним контроль. Автоматическими регуляторами поддерживают заданную температуру в камерах за счет изменения количества поступающего тепла путем регулирования расхода и температуры теплоносителя.

Правильно спроектированная и нормально работающая вентиляционная система обеспечивает взрывобезопасную концентрацию паров в

355

Пожарная безопасность технологических процессов

сушильнойкамере.Дляконтроляконцентрациипаровгорючейвлагивсушилке устанавливают автоматические газоанализаторы, обеспечивающие подачу сигнала при достижении концентрации, равной 20 % от НКПР, и включающие

вработу резервный вентилятор. В сушилках, работающих с рециркуляцией, безопасная концентрация паров поддерживается путем регулирования расходов циркулирующей смеси и поступающего свежего воздуха.

Всушилках с постоянно открытыми проемами следят за тем, чтобы система отсоса обеспечивала скорость движения воздуха в проемах не ниже 1,0–1,5 м/с для исключения попадания горючих паров влаги в производственные помещения.

При сушке порошков и измельченных мелкодисперсных материалов расход воздуха в сушилке должен обеспечивать концентрацию взвешенной пылинеболее0,5φн.Еслиэтоусловиереализоватьнельзя,сушкупроизводят

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

Для сушки горючих пылевидных материалов от горючей влаги применяют вакуумные сушилки или сушилки, в которых теплоносителем является инертный газ.

Работа сушилок непрерывного действия осуществляется при наличии исправно действующей системы блокировки, обеспечивающей автоматическое отключение обогрева при внезапной остановке конвейера или вытяжного вентилятора.

При сушке материалов и изделий, содержащих нитросоединения, горючихматериалов,выделяющихпыльилиотходы,калориферырасполагаютвне сушильных камер. В сушилках для сушки твердых непылящих горючих материалов калориферы располагают в верхней части камеры (см. рис. 20.3) или около боковых стен. При расположении нагревательных элементов в нижней части сушильной камеры над ними устраивают металлические щитки (экраны) или сплошные настилы. При сушке материалов, склонных к самовозгоранию, контролируют толщину слоя, которая не должна превышать допустимого значения.

Для отвода статического электричества заземляют металлические элементы сушилок, циклоны, трубопроводы. Если из-за образования отложений неэлектропроводной пыли заземление неэффективно, используют сушильный агент, обладающий электропроводностью, или инертные газы (азот, перегретый пар).

356

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов сушки

Дымогазовые сушильные камеры оборудуют устройствами, автоматически прекращающими подачу теплоносителя (топочных газов) в камеры при внезапной остановке вентилятора или транспортера. Конструкция сушильной камерыиспособподачиматериаловнасушкудолжныисключатьобразование застойных зон. Патрубок для подачи 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 сушильную камеру искр из топки систему подачи смеси топочных газов с воздухом оборудуют не менее чем двумя системами искроулавливания (осадительными камерами, циклонами, жалюзийными искроулавливателями) и следят заих исправностью. При прогреве топки перед включением сушилки в работу продукты горения сначала сбрасывают через дымовую трубу в атмосферу. Вентилятор располагают перед сушильной камерой, чтобы он служил дополнительным искрогасителем. Предусматривают надежную защиту от попадания на горячие поверхности боровов и труб горючих отходов.

Для предотвращения образования отложений сажи в газоходах, обеспечивают полное сгорание топлива с коэффициентом избытка воздуха не менее 1,5. Топочные устройства сушильных камер, работающих на твердом и жидком топливе, осадительные камеры и циклоны должны регулярно очищаться от уловленных искр, а каналы (борова́) – от сажи.

Для каждой сушилки устанавливают предельно допустимую норму загрузки камеры материалом. После каждой разгрузки, камеры очищают от горючих отходов. 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, содержащих горючую влагу, или сушке измельченных материалов, пыль которых способна образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, сушильные камеры оборудуют противовзрывными мембранными устройствами.

Сушильные камеры оборудуют автоматическими установками пожаротушения и первичными средствами пожаротушения.

20.3.Особенности пожарной опасности терморадиационных сушилок

иосновные способы обеспечения пожарной безопасности

Втерморадиационных (инфракрасных) сушилках необходимое для сушки тепло подводится инфракрасными лучами, генерируемыми специальными излучателями. Инфракрасные лучи (ИК-лучи) широко применяются для сушки лакокрасочных покрытий на окрашенных металлических и

357

Пожарная безопасность технологических процессов

деревянных изделиях, а также для сушки электроизоляционных, бумажных и текстильных материалов, пищевых продуктов и т.п. Подвод тепла радиацией обеспечивает быстрый нагрев высушиваемого материала и окрашенных поверхностей.

В зависимости от источника тепловой энергии ИК-сушилки бывают электрическими и газовыми, а в зависимости от источника ИК-лучей – со светлыми и темными излучателями. В качестве светлых ИК-излучателей применяются зеркальные лампы накаливания и галогенные лампы, а в качестве темных – трубчатые, панельные, ленточные и другие устройства с электрическим обогревом и панельные излучатели с газовым обогревом.

Ламповая сушилка(рис. 20.5) представляет собой камеру, в которой высушиваемое изделие передвигается на конвейере и облучается со всех сторон зеркальными лампами накаливания, имеющих мощность 250 Вт или 500 Вт. Вольфрамовая нить в лампах раскалена до 2 200–2 250 °С. Около 70–80 % подводимой электроэнергии преобразуется в энергию инфракрасного излучения.

1

3

5

4

Рис. 20.5. Схема ламповой сушилки:

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

358

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов сушки

Лампырасполагают на расстоянии 50–400 мм от изделия, температура поверхности которого в процессе сушки может достигать 165–170 °С, а отводимой паровоздушной смеси 100–110 °С.

Впанельных сушилках в качестве излучателей применяются пустотелые панели (стальные, чугунные или керамические плиты), которые изнутри обогреваются электроэнергией (элементами сопротивления, запрессованными в керамической массе) или сгорающей газовоздушной смесью (открытым пламенем или продуктами сгорания топлив). Максимальная температура поверхности панелей может достигать 900–950 °С.

Пожарная опасность терморадиационных сушилок обусловлена теми же факторами, которые характеризуют пожарную опасность конвективных сушилок, а также обстоятельствами, указанными ниже.

При сушке ИК-лучами плотность тепловой энергии, передаваемой материалу, и следовательно, температура материала и интенсивность испарения влаги значительно выше, чем при конвективной сушке. Поэтому при умень- шениирасстояниядоИК-излучателей,приостановкеилиперекосеконвейера, приувеличениигабаритовизделийит.д.окрашенныеизделияиливысушиваемый материал быстро перегреваются, что может привести не только к образованию ВОК в камере, но и к самовоспламенению горючих смесей и материалов. Кроме того, воздействие лучистого тепла может инициировать процесс теплового самовозгорания перегретых горючих отложений.

Наличие в сушилках со светлыми ИК-излучателями большого количества электрических контактов, высоко нагретых поверхностей колб и цоколей ламп создает опасность воспламенения горючих смесей и материалов. При разрушении колб ламп образуются высоконагретые осколки стекла и расплавленные частицы вольфрама, способные воспламенить высушиваемый материал, окрашенные изделия и горючие паровоздушные смеси.

Втерморадиационных сушилках воздействие лучистого тепла может привести к самовоспламенению высушиваемых материалов или инициировать процесс теплового самовозгорания отходов и горючих отложений. Перегрев и воспламенение краски и горючих материалов могут произойти: при использовании ламп повышенной мощности или при избыточной подаче топлива в газовые горелки панельных сушилок; при остановке конвейера с включенными в сушилке нагревателями; при уменьшении допустимого расстояния между излучателями и высушиваемым материалом или изделиями (при перекосах конвейера, увеличенных габаритах изделий

ит. д.). В панельных керамических сушилках источниками зажигания часто служат раскаленные кусочки керамики при их попадании на высушиваемый горючий материал.

359

Пожарная безопасность технологических процессов

Распространению пожара в терморадиационных сушилках способствует сосредоточение значительного количества горючих материалов около камер, которые обычно нагреты до температуры 40–150 °С; перегрузка сушильных камер горючими материалами; разветвленные системы вентиляции,особенноприналичиивнихгорючихотложений;транспортныекоммуникации; дверные и технологические проемы.

Пожарную безопасность терморадиационных сушилок обеспечивается такими же способами и техническими решениями, как у конвективных сушилок, а также следующими мероприятиями:

1.  Установкой блокировок, позволяющих включать ИК-излучатели только после включения автоматического терморегулятора, служащего для поддержания заданной температуры, и отключающих ИК-излучатели при опасном повышении температуры или отказе терморегулятора.

2.  Применением специальных устройств, предотвращающих уменьше- ниедопустимыхрасстоянийотИК-излучателейдовысушиваемыхматериалов либо отключающих ИК-излучатели при уменьшении (при сушке окрашенной древесины допустимое расстояние должно быть не менее 0,3 м, при сушке окрашенныхметаллическихизделий–неменее0,2мит.д.).Этотакжепозво- ляет предотвратить разрушение горячих колб ламп при контакте с влажным материалом. Высоконагретые цоколи ламп выносят за пределы сушильных камер и обеспечивают их эффективное охлаждение чистым воздухом.

3.  Установкой приборов контроля наличия пламени в камерах сгора- ниягазовыхпанельныхИК-излучателейспомощьюспециальныхустройств, сблокированных с системой подачи топлива.

4.  Предотвращением попадания на высушиваемый материал частей колбираскаленныхкапельвольфрама,образующихсяприразрушенииламп.

20.4.Особенности пожарной опасности высокочастотных сушилок

иосновные способы обеспечения пожарной безопасности

Материалы,требующиедлительнойсушкиприиспользованииранеерассмотренных способов или имеющие большую толщину и обладающие диэлектрическими свойствами, сушат в поле токов высокой частоты (ТВЧ). Высокочастотные (диэлектрические) сушилки обычно не применяются для удаления из материалов горючей влаги. В высокочастотных сушильных установках сушат древесину, клееные изделия, пластмассу, прессованные волокнистые материа-

лы, порошкообразные и другие материалы от негорючей влаги. Высушиваемый материал помещают между электродами (рис. 20.6),

присоединенными к выходным клеммам генератора ТВЧ, который преобразует электрический ток промышленной частоты (50 Гц) в переменный ток высокого напряжения (до 10 000 В) высокой частоты (10–25 МГц). После

360