Быстродействующие устройства для локализации процесса горения

В рассматриваемой схеме аппарата, защищенного от взрыва, предусмотрено исключение возможности распространения пла­мени, возникшего в аппарате, в другие аппараты данного произ­водства по технологическим коммуникациям. С этой целью применяются быстродействующие устройства, называемые огнепреградителями или пламя-отсекателями. Различные конст­рукции огнепреградигелей описаны в работе.

Огнепреградитель состоит из корпуса с присоединительны­ми патрубками, обечайки и крышки, в которой находится взрывчатое вещество. Запирание свободного сечения транспорт­ной коммуникации осуществляется сыпучим материалом, на­пример, песком, размещенным между верхней мембраной и па­кетом, состоящим из нижней мембраны, двух гибких опорных лепестков и защитной пленки. При получении командного элек­трического сигнала от АСУТП или блока управления срабатыва­ет ВВ, продукты взрывчатого превращения которого создают давление. Под действием этого давления сыпучий материал с большой скоростью перемещается вниз и заполняет свободное сечение трубопровода между патрубками. Опорные лепестки под действием потока сыпучего материала отгибаются и пере­крывают оба патрубка устройства. Основная функция опорных лепестков состоит в том, чтобы предотвратить унос сыпучего материала через присоединительные патрубки.

Для эффективной работы огнепреградигелей всех конструк­ций необходимы быстродействующие индикаторы обнаружения пламени в аппаратах и трубных пространствах.

Основное требование, предъявляемое к огнепреградителям, - быстродействие и надежная локализация процесса горения. В мировой практике применение находят различные конструкции быстродействующих устройств для локализации горения с за­порным органом в виде сыпучего материала. Схема одной из конструкций пламя-отсекателя приведена на рис. 7.2,

Рис.7.2. Пламя-отсекатель:

1 - рабочее состояние; 2 - начало срабатывания; 3 - конец срабатывания; 4 - опорные лепестки; 5 - взрывчатое вещество

Индикаторы и блоки управления

Функция индикатора загорания (датчика) заключается в об­наружении очага загорания на ранней стадии его появления и выдачи командного сигнала на блок управления, где сигналы усиливаются и направляются как командные сигналы на сраба­тывание отдельных исполнительных устройств.

Автоматическая система подавления взрыва (АСПВ) дейст­вует в определенном алгоритме для исключения срабатывания всех исполнительных устройств, установленных на различных аппаратах, от сигнала одного датчика. Необходимо, чтобы сра­ботали лишь те устройства, которые локализуют и подавляют очаг загорания в том оборудовании, где он возник. Блок управ­ления также осуществляет электропитание всей^: АСПВ и кон­троль ее исправности, поскольку АСПВ постоянно работает в ждущем режиме и от контроля ее исправности и готовности к срабатыванию зависит конечный эффект.

Загорание горючих материалов в замкнутых объемах сопро­вождается тепловым излучением, повышением температуры и давления среды, ионизацией продуктов сгорания. Поэтому мож­но спроектировать датчики для обнаружения очага загорания или пламени, реагирующие на любой из этих параметров. При этом датчики должны выдавать электрический сигнал.

На практике применяются датчики, использующие сигналы от термопар, термосопротивления и ионизации, для регистрации и измерения параметров пламени. По быстродействию и чувст­вительности эти датчики соответствуют требованиям АСПВ, но очаг загорания или пламя быстро они могут обнаружить лишь при непосредственном контакте с ними, что ограничивает воз­можности их применения в емкостных оборудованиях.

Наиболее универсальными являются оптические датчики, реагирующие на излучение пламени, которые обладают быстро­действием, чувствительностью и обнаруживают пламя на даль­них расстояниях.

Горячие продукты сгорания углеводородных топлив и ЭНМ дают излучение от ультрафиолета до инфракрасной области. Излучением обладают не только продукты сгорания, а все нагре­тые тела. В связи с этим датчики пламени должны реагировать только на характерные особенности спектра излучения пламени. В противном случае остается вероятность ложного срабатывания датчика. Датчики пламени, реагирующие на видимую область спектра излучения, могут применяться в полностью закрытых аппаратах для обнаружения очага загорания.

В условиях производств нагретые аппараты и предметы, имеющие невысокую температуру, излучают в инфракрасной области, а ультрафиолетовая область отсутствует. Поэтому для исключения ложного срабатывания датчика на посторенние из­лучения перспективным является использование датчика, реаги­рующего на ультрафиолетовое излучение при длинах волн порядка 2,6-10 нм. В солнечном спектре эти длины волн практи­чески отсутствуют, поскольку они поглощаются озоновым слоем земной атмосферы. В спектре излучения искусственного осве­щения ультрафиолетовая область поглощается обычными стеклянными баллонами самих источников.

Имеются определенные трудности в обнаружении очага за­горания в аппаратах, перерабатывающих мелкодисперсные ма­териалы. Здесь оптические датчики, реагирующие на излучение пламени, могут оказаться малопригодными: излучение пламени через запыленное пространство может не пройти к датчику.

Кроме того, поверхность датчика, воспринимающая излуче­ние пламени, может покрываться малопрозрачным или даже не­прозрачным слоем пыли. В таких случаях предпринимаются по­пытки использовать датчики, реагирующие на повышение дав­ления. По чувствительности датчики давления существенно ус­тупают оптическим датчикам, поскольку эти датчики начинают чувствовать возникновение загорания только тогда, когда сгора­ет значительная часть материала, и подавлять такой очаг значи­тельно труднее.

Таким образом, подавление дальнейшего развития химиче­ской реакции в аппаратах, работающих с мелкодисперсными материалами, может начинаться тогда, когда в аппарате имеются и исходные дисперсные материалы, и горячие газообразные продукты сгорания. В таких случаях для подавления горения в аппарате применяются АСГ1В, использующие ингибиторы и ох­лаждающие жидкости длительного действия с целью предот­вращения повторных зажиганий материала в аппарате.

Следует отметить, что имеющиеся в настоящее время лите­ратурные данные по ингибированию химической реакции поро­шкообразными ингибиторами недостаточны для объяснения ряда встречающихся на практике явлений, связанных с процес­сами горения и гашения пламени. Большой научный и практиче­ский интерес представляют химические соединения, введение которых в небольших количествах в зону пламени оказывает существенное влияние на химический процесс горения.

Огнетушители с ингибитором и охлаждающей жидкостью устанавливаются на аппарате. В конструкции огнетушителей, как было показано выше, предусматривается взрывчатое вещест­во. В случае загорания перерабатываемого материала в аппарате от командного сигнала АСУТП или блока управления срабатывает ВВ в огнетушителях, под давлением продуктов взрыва ко­торого в аппарат быстро вводятся огнетушители.

Таким образом, действие АСПВ заключается в обнаружении очага загорания или пламени с помощью высокочувствительных датчиков и быстром введении в аппарат огнетушителей.