Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Аэрология горных предприятий. Пыль и ее опасность в промышленности

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 1912 13 14 15 16 17 18 19 > Следующая >>>

Масса про-

бы,мг

дящаяся

Вид пыли

об-

на 1литр

щая

камеры

25 17,2

20 13,7

15 10,3 То же 0,8

Стандартный питтсбургский каменный уголь

10 7,0 « 0,5

Запал – раскаленное тело

прихо-

объема

Характер

пламени

В 3 случаях

хорошо

распростра-

нялось. В 2

случаях ясно

выраженное

пламя

Ясно вы-

раженное

пламя

при 1200

°С

Среднее

значение

полученного

давления,

фунты на кв.дюйм

1,7

1,1

Часть 3

Запал – вольтова дуга

33В, 5А

Среднее значение

Характер

пламени

В 3 случаях

хорошо рас-

пространялось.

В 4 случаях

ясно выражен-

ное пламя

В 2 случаях

хорошо рас-

пространялось.

В 2 случаях

ясно выра-

женное пламя.

В 1 случае

эффекта нет

В 2 случаях

ясно выра-

женное пламя.

В 2 случаях

эффекта нет

В 2 случаях краткое мерцание. В 1 случае

эффекта нет

давления,

фунты на

кв.дюйм

Продолжение табл. 6.3

Запал – искра от индукцион-

ной катушки 6,5В, 3А

полу-

ченного

1,0 –

0,5 –

0,4 –

0,1 –

Характер

пламени

Средне

значение

полу-

ченного

давления,

фунты на кв.дюйм

7 4,9

Краткое

мерцание

0,2 – – –

111

Продолжение табл. 6.3

Часть 4

Масса про-

бы,мг

прихо-

дящаяся на

Вид пыли

общая

1литр

объема

каме-

75 51,0

50 34,4 – – То же 7,3

Сахар в порошке

35 24,1 – – « 6,1

25 17,2

20 13,7 То же 4,3

15 10,3 « 3,0 То же 2,1 – –

10 7,0

7 4,9 То же 1,2

Сахар в порошке

5 3,4 « 0,8

3 2,1 – 0,4 – – – –

1,5 1,0

Запал – раскаленное тело

Характер пламени

ры

Хорошо распростра-

нялось

Хорошо распростра-

нялось

Ясно выраженное

В 3 случаях краткое

мерцание

при1200

пламя

°С

Среднее

значение

ченного

давления,

фунты на кв.дюйм

Запал – вольтова дуга

33В, 5А

полу-

Характер пламени

Хорошо

11,4

распростра-

нялось

5,0 « 3,7

Ясно вы-

раженное

Краткое

2,2

мерцание

В 1 случае

краткое

мерцание

Эффекта

не дало

0,2 – – – –

давления,

фунты на

пламя

Запал – искра отиндукци-

онной катушки 6,5В, 3А

Среднее значение

полу-

ченного

кв.дюйм

Характер

пламени

В 2 случаях хорошо

9,7

распро-

странялось

В 3 случаях хорошо

распро-

странялось

В 3

случаях

ясно вы-

раженное

пламя

В 1 случае

краткое

мерцание

3,1 – –

1,3 – –

0,6 – –

0,1 – –

Среднее

значение

полученного

давления,

фунты на

кв.дюйм)

11,3

7,1

2,5

0,0

112

Продолжение табл. 6.3

Часть 5

Масса про-

бы,мг

прихо-

дящаяся

Вид пыли

об-

на 1литр

щая

объема камеры

75 51,0

50 34,4 – – То же 10,6 То же 12,0

Порошок алюминия

35 24,1

25 17,2 То же 4,0 « 7,0 « 6,7 20 13,7 « 3,6 « 4,9 « 4,8

15 10,3 « 2,3 « 3,8

10 7,0

7 4,9

Порошок алюминия

5 3,4 Не дало эффекта 0,0

3 2,1 – –

1,5 1,0 – –

Запал – раскаленное тело

Характер

пламени

Хорошо распро-

странялось

Хорошо распро-

странялось

В 2 случаях хорошо распространялось. В 2 случаях краткое

мерцание

В 1 случае хорошо распространялось. В 4 случаях краткое

мерцание

при1200

°С

Среднее

значение

полученного

давления,

фунты на кв.дюйм

13,5

Запал – вольтова дуга

33В, 5А

Среднее

Характер

пламени

Хорошо распространя-

лось

5,7 « 8,2 « 8,5

1,1 « 2,2

Ясно вы-

0,7

раженное

пламя

Краткое

мерцание

В 4 случаях краткое

мерцание

Не дало

эффекта

значение

полученного

давления,

фунты на кв.дюйм

Запал – искра от индукци-

онной катушки 6,5В, 3А

Характер

пламени

Хорошо

11,7

1,2 – –

0,3 – –

0,0 – –

распро-

страня-

лось

Ясно вы-

раженное

пламя

В 1 случае

краткое

мерцание

Среднее значение полученного давле-

ния, фунты на

кв.дюйм

16,7

2,6

0,0

113

Масса пробы,мг

Часть 6

Запал – раскаленное тело

при 1200°С

Продолжение табл. 6.3

Запал – вольтова дуга

33В, 5А

Запал – искра от индукционной катушки

6,5В, 3А

при-

Вид пыли

Пшеничная пыль элеватора

ходяща-

яся на

общая

1литр объема камеры

150 100,0 – – – –

125 84,0 – – – – То же 4,0

75 51,0

35 24,1 - – – – « –

25 17,2

20 13,7 То же 3,5 То же 3,9 – – 15 10,3 « 2,0 « – – –

10 7,9

7 4,9 То же 0,2

5 3,4

3 2,0 – –

Характер

пламени

Хорошо

распространя-

лось

Хорошо

распространя-

лось

В 2 слоях ясно

выраженное

пламя

В 1 слое

краткое

мерцание

Среднее

значение

полученного

давления,

фунты на кв.дюйм

12,2

5,2

0,5

0,0

Характер

пламени

Хорошо

распростра-

нялось

Хорошо

распростра-

нялось

В 1 слое ясно вы-

раженное

пламя

В 3 слоях

ясно вы-

раженное

пламя

В 3 слоях

краткое

мерцание

В 1 слое

краткое мер-

цание(?)

Среднее

значение

полученного

давления,

фунты на кв.дюйм

рактер

пламени

В 1 слое

ясно

выра-

женное

пламя

9,6 « 1,6

4,8 – –

0,7 – –

0,1 – –

0,0 – –

Ха-

Среднее

значение

полученного

давления,

фунты на кв.дюйм

–

114

Окончание табл. 6.3

Часть 7

Запал – раскаленное

Масса пробы,мг

прихо-

Вид пыли

Сера в порошке

дящаяся

общая

на 1литр

объема камеры

75 51,0

35 24,1 – – – – То же 2,2

25 17,2

20 13,7 То же 3,4 То же 1,5

15 10,3 « 2,2

10 7,0 « 1,3 То же 0,2

7 4,9

5 3,4

3 2,0 То же 0,2 – –

тело при 1200

Характер

пламени

Хорошо распро-

странялось

Хорошо распро-

странялось

Ясно вы-

раженное

пламя

Краткое

мерцание

Среднее

значение

полу-

ченного

давления,

фунты на кв.дюйм

10,3

4,3

1,0

0,3

Запал – вольтова дуга

°С

Характер пламени

распространя-

Ясно вы-

раженное

мерцание

эффекта

33В, 5А

Среднее

значение

полу-

ченного

давления,

фунты на

кв.дюйм

Хорошо

лось

Хорошо

лось

пламя

Краткое

Не дало

Запал – искра от индукци-

онной катушки 6,5В, 3А

Среднее

значение

Характер

пламени

Хорошо распро-

10,1

2,6 – –

0,5

0,1

0,0

странялось

Хорошо распро-

странялось В 3 случаях

ясно выражен-

ное пламя

В 3 случаях

ясно выражен-

ное пламя. В 2

случаях краткое

мерцание

В 5 случаях

ясно выражен-

ное пламя. В 1

случае краткое

мерцание

В 1 случае кра-

ткое мерцание

Не дало

эффекта

ченного

давления,

фунты на кв.дюйм

полу-

9,3

1,4

0,7

0,4

0,0

Примечание: «Хорошо распространялось»– большое пламя, распространяющееся от источника воспламенения; длина пламени– от 5см до всего поперечника камеры; «Ясно выраженное пламя»– хорошо видимое короткое пламя, распространяющееся от источника нагревания максимум на4см; «Краткое мерцание»– едва видимая вспышка у самого источника воспламенения; «Не дало эффекта»– не наблюдалось ни воспламенения, ни взрыва.

Определений максимальной концентрации пыли, при

которой еще возможно ее воспламенение, было дано сравни-

115

тельно немного. По данным Бейерсдорфера [14], для сахарной пыли максимальная концентрация составляет 13,5 г на 1 л воздуха. Соответственно, при превышении этого верхнего предела концентрации облако пыли больше не воспламеняется.

6.3. Физическое состояние пыли

Воспламеняемость определенной пыли в значительной степени зависит от размера частиц, их структуры, присутствия на них адсорбированного газа и величины их электрического заряда. Рассмотрим эти параметры подробнее.

Степень дисперсности пыли. При определенной кон- центрации пыли в пылевом облаке того или иного вида, как воспламеняемость, так и быстрота горения повышаются с увеличением степени ее дисперсности. При этом не только увеличивается общая поверхность частиц пыли, а следовательно, и доступность ее для химических реакций, но и более мелкие частицы ее еще и легче нагреваются данным источником тепла до температуры воспламенения, к тому же, будучи более многочисленными, мелкодисперсные частицы расположены ближе одна к другой и, следовательно, легче передают друг другу теплоту. В очень мелкой пыли некоторая доля частиц имеет столь малые размеры, что частицы эти находятся в состоянии броуновского движения, и именно они содействуют распространению воспламенения в пылевом облаке. Чем мельче пыль, тем больше походит она своими свойствами на газовую смесь. Однако ни разу не наблюдалось, чтобы скорость горения пылевого облака сравнялась со скоростью горения газовой смеси, ибо для воспламенения и сгорания даже мельчайшей пылинки требуется гораздо больше времени, чем для воспламенения и сгорания газовой молекулы.

В то же время не следует забывать, что полное сгорание таких органических веществ, как крахмал или сахар, приво-

116

дит к образованию относительно больших объемов газа, так что взрыв крахмальной или сахарной пыли способен создать максимальное давление, не меньшее, а может и большее, чем при взрыве газовой смеси.

В табл. 6.4 приведены значения давления, образуемого при взрыве различных видов пыли, при различных размерах составляющих их пылинок. Во всех случаях, чем меньше размер частиц пыли, тем она легче воспламеняется. Однако в опытах, результаты которых представлены в табл. 6.3, ни один из видов пыли не обладал достаточной дисперсностью, поскольку, если бы частицы пыли имели диаметр 0,001 мм, т.е. соответствовали бы ситу в 300 отверстий на кв. дюйм, то не подлежит сомнению, что давление в результате взрыва оказалось бы гораздо значительнее.

Таблица 6.4

Значения давления, образующегося

при взрыве различных видов пыли, при различных размерах

составляющих их пылинок (частичек)

Давление, английские фунты на кв. дюйм,

Пыль

0,02 0,025 0,03 0,04 0,05 0,06 0,11

Древесная пыль 18,3 – 18,1 – 15,5 – 10,6

при максимальном размере частиц пыли,мм

Овес и маис 15,7 – – 14,2 – – 8,7

Картофельный крахмал

Питтсбургский каменный уголь

Пшеничная мука – 14,9 – 13,9 – 12,5 9,6

Какао – – 7,3 11,3 – 10,7 10,2

14,5 – 14,0 – 12,8 – 11,1

– – 12,5 – 10,3 – 3,9

Строение частиц пыли. Мало что известно о взаимос- вязи между воспламеняемостью определенного вещества во

117

взвешенном состоянии и структурой его частиц, – в частности, характером их поверхности. Уже неоднократно наблюдалось, что мелкодисперсные частицы легко адсорбируют газ, в котором они взвешены. Очевидно, что пористое тело легче адсорбирует газ, чем тело с гладкой поверхностью. Этим объясняется легкость, с которой пирофорные железо и свинец на воздухе самовоспламеняются. П. Бейерсдорфер считает, что горение сахарной пыли облегчается и ускоряется адсорбцией кислорода ее частицами. В одних и тех же условиях менее компактно расположенные частицы легче горят и сгорание их более полное, чем у частиц, расположенных более компактно.

6.4. Химический состав пыли

Горючие вещества сильно отличаются друг от друга по тому, насколько легко они воспламеняются и горят. Быстрое горение может быть связано с высокой степенью готовности веществ к взаимодействию с кислородом (легкостью окисления), с образованием при нагреве горючего газа или пара (содержанием летучих веществ) или с образованием газообразного или пористого продукта сгорания, который не препятствует доступу воздуха к несгоревшей части горючего вещества. Иногда, при отсутствии хорошей тяги, продукты горения, даже газообразные, могут скапливаться на поверхности горящего вещества и, ограничивая таким образом доступ кислорода, тем самым препятствуют горению. Рассмотрим условия, способствующие быстрому горению, более подробно.

Легкость окисления. Температура, при которой тот или иной горючий материал загорается на воздухе, неизбежно зависит от степени химического сродства его к кислороду. Сродство это является специфическим свойством вещества, и величина его для разных веществ весьма различна. Сера на воздухе легко загорается при 280 С, и в облаке серной пыли, содержащем на 1 л воздуха 7 мг пыли, пламя легко

118

переходит от частицы к частице, несмотря на то что теплота сгорания серы относительно мала (2120 кал). С другой стороны, битуминозная каменноугольная пыль, температура горения которой приблизительно равна 900 С, допускает распространение горения лишь тогда, когда на 1 л воздуха приходится по меньшей мере 17,2 мг пыли. Температура воспламенения алюминиевой пудры довольно высокая (925 С), причем алюминий обладает значительной теплопроводностью; вследствие того что алюминиевая пудра выделяет много теплоты при горении и температура ее пламени выше 3000 С, воспламенение и распространение огня в ней может иметь место даже тогда, когда в 1 л воздуха содержится всего 7 мг такой пыли.

Содержание летучих веществ. Многие встречающиеся в промышленности горючие тела содержат некоторое количество вещества, летучего при температурах более низких, чем температура воспламенения этих тел. При нагревании их соответствующим источником теплоты летучая часть горючих тел улетучивается тем полнее, чем частицы мельче. Образующийся газ или пар может быть горючим, причем, воспламеняясь при более низкой температуре, чем пыль, летучее вещество восполняет нагревательный эффект основного источника нагревания, что приводит к нагреванию пыли при более низкой температуре. При воспламенении битуминозной каменноугольной пыли или сахарной пыли следует, вероятно, различать две стадии – собственно возгоранию пыли предшествует возгонка, затем следует воспламенение горючих паров и газов.

Влияние летучего вещества вероятнее всего особенно ярко выражается в случае возгорания битуминозной каменноугольной пыли, так как антрацит и полубитуминозный уголь заметно менее легко воспламеняются. Какого-либо определения количественного соотношения между воспламеняемостью угля и содержанием в нем летучих веществ нет. Химический состав летучих веществ,

119

по-видимому, тоже может являться решающим фактором воспламеняемости. Уиллер (R.V. Wheeler) установил [15], что воспламеняемость различных проб угля пропорциональна количеству получаемого при отгонке из них парафина.

Летучее вещество может оказаться и негорючим – в таких случаях оно сдерживает распространение воспламенения, так как поглощает теплоту в виде скрытой теплоты испарения и, кроме того, своим присутствием затрудняет «сгорание» кислорода вокруг пылевых частиц посредством разбавления кислорода в непосредственной близости от частицы инертным газом.

Данные, касающиеся продуктов распада, получающихся при нагревании целлюлозы, крахмала, битуминозного (питтсбургского) и полубитуминозного (вайомингского) каменного угля приведены в табл. 6.5. Целлюлоза и крахмал при нагревании распадаются легче, чем уголь, но образующиеся в начале процесса разложения газы и пары на 80…90 % являются негорючими. Из табл. 6.5 следует, что общее количество горючих газов, выделяемых крахмалом и целлюлозой, гораздо больше количества горючих газов, выделяемых углями. В первом случае, однако, горючий газ состоит преимущественно из окиси углерода, обладающей более слабой воспламеняемостью по сравнению с метаном и другими низшими углеводородами, которые являются важными составляющими угольного газа.

Заключающуюся в пыли влагу можно отнести к категории негорючих летучих веществ. При нагревании она испаряется и поглощает тепло, в результате чего снижается температура, до которой могла бы быть нагрета сама пыль данным источником тепла. В связи с этим температура воспламенения повышается, и распространение пламени идет труднее. Этот замедляющий эффект прямо пропорционален количеству содержащейся в пыли влаги. При достаточном увеличении содержания влаги в пыли можно сделать многие виды пыли невоспламеняемыми. Случаи,

120

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 1912 13 14 15 16 17 18 19 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]