Въведение

експлозия

Фигура 1. Ефект на експлозия в сушилня.

Принципът на сушене чрез пулверизиране се основава на превръщането на течността в сух прах по време на един производствен процес. Течността се разпада на малки капки посредством въртящ се диск или дюза. Капките влизат в контакт с горещата изсушаваща среда (в случай на хранителни продукти се използва само въздух), което води до бързо изпаряване на водата, присъстваща на повърхността. Тази система позволява използването на въздух при висока температура, без това да повлияе на продукта, дори ако това са материали, които са силно чувствителни към промени в температурата.

Повишаването на повърхностната температура на частиците се случва едва в края на процеса на сушене, когато повърхността не е напълно мокра и капчиците почти са се трансформирали в сухи частици. Времето за сушене при използване на тази технология е по-малко от необходимото при използване на други видове устройства, тъй като отнема няколко секунди. Тъй като това е кратък период от време, не е достатъчно да причини щети на изсушения продукт, поради което този разтвор се използва толкова широко при сушене в хранителната, фармацевтичната или химическата промишленост. След изсушаване частиците се отделят за по-нататъшна обработка.

Свойства на прах, генериран по време на сушене

Както бе отбелязано по-горе, сушенето генерира материали, от които произхождат праховите частици. Поради процеса тези прахови частици са много податливи на образуването на самозапалване, пожар и експлозия.

За да се предотврати появата на тези извънредни събития, винаги е необходимо да се знаят не само условията на работа на всяка част от технологията на сушене като цяло, но и параметрите на пожар и експлозия на ефектите, причинени от прах.

За по-голяма яснота избраните параметри на прах, образуван по време на процеса на сушене, са включени в таблица 1.

Таблицата показва стойности, които представляват подходящите граници за предотвратяване на експлозия. Това са стойностите, необходими за правилното изграждане и систематично проектиране на противоексплозивната защита.

Статистика за опасни събития

През шейсетте години на миналия век в производствените съоръжения за сушене на прах се случиха голям брой инциденти, включително пожари и експлозии.

Задействащите фактори, предизвикали произшествието (пожар и експлозия), включват:

  • Самозапалване в един слой. Според различни доклади се смята за доста често срещана и най-вероятната причина за експлозия. Например, съдържанието на мазнини в млякото играе много важна роля за температурата на самозапалване. „Критичната“ температура на самозапалване намалява с увеличаване на съдържанието на мазнини. Условията на самозапалване се определят от зависимостта на критичната температура на самозапалване от кинетиката на отделяне на топлина, от условията на топлообмен с околната среда и от времето на тези фактори. Това означава, че при определени условия може да възникне спонтанно нагряване при температури по-ниски от първоначалните, а от друга страна, при други условия, високите температури може да не са опасни.

  • Замърсяване на всмукателния (входящия) въздух в сушилнята. Необходимо е да се подчертае значението на степента на чистота на горещия въздух, влизащ в сушилнята. Преди да бъде въведен, въздухът трябва да се освободи от всички механични примеси чрез ефективно филтриране. Това е необходимо, наред с други причини, за да се получи добро качество на продукта, тъй като механичните примеси могат да се овъгляват в системата и доказано са черните частици, които обикновено се появяват в сухото вещество. Лошата филтрация води до продукт с лошо качество.
  • Фрикционни повърхности. Контактът между движещите се части на различните сушилни устройства обикновено е бил други елементи, които предизвикват експлозии. Това са съоръжения като центробежни пръскачки, вентилатори и турникети.
  • Иницииране от електрическа искра. Това се случва, наред с други, върху съществуващи вентилатори, когато съществува риск от отлагане на твърд слой, който може да повреди или блокира лопатките. Втора възможност е появата на искри поради статично електричество или лошо заземяване на проводимите елементи.

В следващите таблици са изброени статистически данни на застрахователната компания (FM Global Insurance Company) за произшествия в сушилни.

От статистическите данни, представени от тази компания, и параметрите на експлозия за сухи вещества, изброени в таблица 1, изглежда, че рискът от пожар и експлозия не може да бъде подценяван в светлината на настоящите параметри. Операторите и/или производителите трябва да обмислят включването на всички технически и организационни мерки в своите съоръжения, за да се гарантира безопасност не само за хората, но и за съоръжението.

Фактори, които трябва да се вземат предвид преди пожар или експлозия на изсъхнал материал вътре в устройствата

Склонност към детонация излагане на всички видове прахообразен материал (например мляко и концентрирани млечни продукти), ако концентрацията на прах в g/m 3 надвишава долната граница на експлозия и ако концентрацията е в среда с достатъчно висок риск започване на експлозия при определена температура и енергия.

Долната граница на експлозия на продуктите варира от 10 до 100 g/m 3. The експлозивност Количеството прах не се обуславя само от размера на праховите частици, но също така и от възбудата в околната среда, съдържанието на кислород и температурата. Колкото по-фин и сух е прахът и колкото по-висока е температурата на околната среда, толкова по-запалим е прахът и толкова по-силна е експлозията му.

Размерът на параметрите на експлозията е следствие от концентрацията на прах и турбулентността. По принцип експлозионното налягане се увеличава с увеличаване на концентрацията до "оптималната" си стойност. След превишаване на тази стойност налягането и динамиката на експлозията отново се намаляват. The турбуленция причинява подобни ефекти на предишните. Ако турбулентността на праховия облак се увеличи и по това време се генерира достатъчно енергия на запалване, параметрите на експлозията се увеличават, особено динамиката на експлозията. Стойностите на максималното експлозивно налягане в праха достигат, при първоначалните барометрични условия на експлозивна смес в херметични контейнери, стойността на 8 kp/cm 2 .

Ако вътре в сушилнята се образуват слоеве отложен прах, които могат да бъдат раздвижени и повдигнати по различни начини, те могат да доведат до увеличаване на концентрацията, която е близка до оптималната стойност (концентрация, при която се постигат най-високите параметри на експлозия). Много по-голяма опасност, отколкото в самата сушилня, по отношение на създаването на концентрация чрез турбуленция, е тази, която може да се генерира в устройства като тръби, сепаратори на циклони и филтри.

Най-голямата опасност от експлозия на прах възниква по време на намаляване на дебита и повишаване на околната температура. Това обикновено се дължи на различни фактори:

  • Прекъсване на потока прахообразна/въздушна смес
  • Спиране на тока
  • Прекъсване в доставката на течен или концентриран продукт
  • Непълно почистване на сушилнята
  • Грешки в процеса на филтриране
  • Създаване на слой прах в транспортните тръби или на повърхностите на топлообменника и др.

Фигури 2 до 4. Снимки на експлозии в сушилни и ефекти от споменатите експлозии.

Опасност, генерирана по време на операциите за филтриране

Ето някои от основните опасности, които могат да възникнат:

  • Опасност от развитие на утайки от изтичащи компоненти
  • Опасност от прегряване
  • Опасност от самозапалване
  • Опасност от искри (електрически, електростатични, триещи)
  • Опасност от пожар
  • Опасност от експлозия.

Въз основа на параметрите на експлозията и пожара операторите трябва да класифицират загражденията и устройствата в зони, като определят различните източници на запалване и предложение за технически и организационни мерки. Тази информация трябва да бъде включена в документацията за защита от експлозия.

Провежданите анализи на риска обикновено предполагат не само прилагане на поредица от специфични мерки, но и технически мерки за защита срещу експлозии от пасивен и/или конструктивен характер.

Превенцията на пасивния тип включва следните методи:

  • Конструктивна защита
  • Освобождаване от експлозия, комбинирано с отделяне на експлозия
  • Потискане на взрива в комбинация с отделяне на взрива

Фигури 5. Видове предотвратяване на експлозия.

Проверката на устойчивостта на налягане трябва да се извърши преди прилагането на антиексплозивните елементи в сушилните системи. На първо място, стойностите на устойчивостта на налягане трябва да бъдат проверени, съгласно EN 14460, в документацията на производителя (доставчика). Ако тези стойности са неизвестни, трябва да се извърши практическа проверка чрез изчисления на MKP на частите от избраната инсталация.

На фигура 6 е представен графичен пример за изчисленията, споменати по-горе, на съпротивлението на налягане на камерата на сушилнята, както и на свързващите тръби между отделните елементи.

Фигура 6: Пример за контрол и оптимизация на изчисленията на MKP на избрани части на сушилнята.

След като проверим устойчивостта на натиск, пристъпваме към инсталирането на компонентите, съставляващи противоексплозивната система.

По-долу са включени различни изображения на основните отделни елементи и оборудване за защита от експлозия.

Фигура 7. Прилагане на система за предпазване от експлозия съгласно EN 14 491 и EN 14 797 върху мантията на пулверизационната сушилня с дефлектора за отвеждане на пламъка и налягането извън сградата.

Фигура 8. Приложение на бариерната система HRD. Оборудван за отделяне на експлозията, в съответствие с EN 15 089 между сушилната камера и сепарационния циклон.

Фигура 9. Инсталиране на оборудване за предотвратяване на експлозия съгласно EN 14373 в сепарационния циклон.

Фигура 10. Монтаж на ротационен подавач под разделящия циклон съгласно EN 15089.

Фигура 11. Прилагане на HRD бариера съгласно EN 15089 между циклон и филтър.

Фигури 12 и 13. Прилагане на релефна система в съответствие с EN 14491 и EN 14797 върху мантия на пулверизационната сушилня с дефлектора за отвеждане на пламъка и налягането извън сградата.

Фигура 14. Монтаж на спирателен вентил под филтърни блокове. Система за взривозащита съгласно EN 15089.

Системата за взривна защита е свързана с централен блок, който управлява не само предпазните устройства, но и механичните елементи, като клапани, подавачи и др. Това устройство управлява комуникацията с превъзходна система за управление, която отговаря за командите за стартиране и спиране на различните елементи на инсталацията.

Заключение

Въпросите за безопасност срещу възможни експлозии, генерирани в сушилни устройства чрез прилагането на пасивни устройства, се превръщат в решаваща стъпка в набора от елементи за безопасност на хората и съоръженията. Операторите трябва да се консултират в тази област на безопасността с експерти или компании, които имат достатъчен опит в тази област и могат да предоставят отговори и особено съвети. Мисията на тези технолози е да насочат изискванията на оператора към система за защита, която освен че е безопасна за работниците, е и безопасна за самата инсталация.

По същия начин настоящото развитие на самите сушилни устройства не може да бъде пренебрегнато. Производителите разполагат с редица законодателни инструменти за намаляване или премахване на риска.