Лекция 7 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЦЕССОВ СУШКИ

Литература: 1. Правила противопожарного режима в Российской Федерации, утвержденные Постановлением Правительства Российской Федерации 390 от г. 2. Корнилов А.В. Учебное пособие по курсу «Пожарная безопасность технологических процессов» Иркутск, ВСИ МВД РФ, – 324 с.

Учебные вопросы 1. Общие сведения о сушке веществ и материалов. 2. Виды сушилок и их конструкции. 3. Пожарная опасность процессов сушки и меры профилактики.

Вопрос 1 Общие сведения о сушке веществ и материалов Способы удаления влаги из материалов: 1. Механический (прессование, фильтрование, центрифугирование, отжим и отсасывание) 2. Физико - химический (поглощение влаги химическими реагентами или гигроскопическими веществами). 3. Тепловой (сушка, выпаривание, вымораживание).

Тепловой сушкой называется термический процесс удаления влаги из влажных материалов путем её испарения и отвода образующихся паров. Этот процесс представляет собой переход влаги из твердого влажного материала в паровую или газовую фазу. Сушке могут подвергаться, как горючие, так и негорючие материалы, из которых могут испаряться, как горючие, так и негорючие жидкости. Все процессы сушки, за исключением сушки негорючих материалов от негорючих жидкостей, являются пожароопасными. Сушку материалов можно производить естественным и искусственным путями.

Естественная сушка обычно производится на открытом воздухе, под навесами или в специальных сараях и представляет собой процесс, при котором сушильный агент (воздух), поглотивший пары влаги, отводится из зоны сушимого материала без искусственных мероприятий (сушка зерна, сена, древесины и т.д.). Искусственная сушка материалов производится в специальных устройствах- сушилках, в которых сушильный, агент, поглотивший пары влаги, отводится искусственным способом: при помощи вентиляторов, вытяжных труб и других устройств.

Вопрос 2 Виды сушилок и их конструкции (классификации сушилок) - по конструкции наиболее распространенными являются следующие типы сушилок: камерные, туннельные, шахтные, ленточные (одно- и многоленточные, полочные и петлевые), барабанные, вальцовые, сушилки с кипящим слоем и др. -по принципу действия (периодические и непрерывные), -по величине давления в сушильной камере (атмосферные и вакуумные), -по транспортным устройствам (тележки, вагонетки, конвейеры и т.д.

- по способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушилок. 1. Конвективные сушилки: сушка происходит путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с теплоносителем. 2. Контактные сушилки: тепло от теплоносителя к высушиваемому материалу передается через разделяющую их стенку. Нагрев греющей поверхности может осуществляться дымовыми газами, водяным паром, электроэнергией. 3. Радиационные сушилки: тепло передается материалу инфракрасными лучами). 4. Диэлектрические сушилки: материал нагревается в поле токов высокой частоты). 5. Комбинированные сушилки: радиационно- конвективные; паро высокочастотные; сушилки, в которых осуществляется несколько тепловых процессов, например, сушка к охлаждение и т.д.),

2.1 Конвективные сушилки В конвективных сушилках, которые очень широко применяются в технике, высушиваемый материал может находиться в неподвижном или движущемся плотном слое (сушка в туннельных, камерных, ленточных и др. сушилках) или во взвешенном или полу взвешенном состоянии (сушка в барабанных, шахтных сушилках, трубах-сушилках, сушилках с кипящим и виброкипящим слоем и т.д.) Теплоносители для конвективных сушилок могут являться: нагретый воздух, смесь топочных газов с воздухом, инертные газы, перегретые пары воды и т.д.

Схема камерной сушилки: 1 камера; 2 полка; 3 калорифер; 4 вентилятор; 5, 6, 7 окна Схема туннельной сушилки: 1 вагонетка; 2 вентилятор; 3 калорифер Схема барабанной сушилки: 1 барабан; 2 бандаж; 3 вентилятор; 4 циклон; 5 приемный бункер; 6 упорный ролик; 7 опорный ролик; 8 топка; 9 питатель; 10 зубчатое колесо Схема ленточной сушилки: 1, 6 бункеры; 2 камера; 3 движущаяся лента; 4 вентилятор; 5 калорифер; 7 газоход

Калориферные – это такие сушилки, в которых теплоноситель (газ или воздух) нагревается в калориферах. Эти сушилки очень широко используются в технике для сушки твердых, волокнистых, сыпучих,, измельченных материалов, паст и т.д. Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем успешно применяются в химической технологии для сушки сильно сыпучих зернистых материалов, материалов подверженных комкованию (поливинилхлорида, полиэтилена), пастообразных материалов (пигментов, анилиновых красителей), растворов, расплавов и суспензий.

Рис. 8. Схема сушилки с псевдоожиженным слоем: 1 решетка; 2 корпус; 3 шнек питателя; 4 разгрузочное устройство Схема распылительной сушилки: 1 форсунка; 2 циклонный аппарат; 3 рукавный фильтр; 4 шнек; 5 камера

2.3 В терморадиационных сушилках необходимое для сушки тепло подводится термоизлучением. Способ сушки инфракрасными лучами широко применяется для поверхностной сушки лакокрасочных покрытий, металлических и деревянных изделий (кузовов вагонов после их окраски, электродвигателей и т.д.), тонких бумажных и текстильных материалов, сыпучих полимерных материалов и т. д. При сушке окрашенных поверхностей инфракрасные лучи, не нагревая почти воздушной прослойки, находящейся между излучателем инфракрасных лучей и изделием, и проникая через лакокрасочное покрытие, поглощаются окрашенным материалом, нагревая его.

По устройству источников энергии радиационные сушилки бывают двух типов: ламповые и панельные и являются обычно сушилками непрерывного действия. Ламповые сушилки представляют собой камеру, в которой окрашенное изделие передвигается на конвейере и облучается со всех сторон обычными лампами накаливания (с отражательными рефлекторами) или зеркальными лампами (верхняя часть колбы изнутри экранизирована серебром). Схема ламповой сушилки: 1 - подвижная панель; 2 - каналы для отвода паровоздушной смеси; 3 - рефлекторы; 4 - изоляционный кирпич; 5 - короб для подачи воздуха; 6 - отражательный экран.

Схема терморадиационной сушилки с газовым обогревом : 1 - камера сгорания; 2 - газовая горелка; 3 - эжектор; 4 - линия горячего воздуха; 5 - рециркуляционная линия; 6 - панель излучения; 7 - воздухоподогреватель; 8 - вентилятор; 9 - транспортер; 10 - высушиваемый материал.

2.4 Диэлектрические сушилки обычно применяют для сушки древесины, клееных изделий, прессованных волокнистых материалов, шелка в куличах, химические порошки и т.д. Все высокочастотные сушилки, кроме сушилок для сушки древесины, обычно являются конвейерными. Сушилки токами высокой частоты состоят из двух основных элементов: высокочастотного генератора и сушильной камеры. В генераторе ток преобразуется в переменный ток частотой 10 к Гц…25 МГц. Этот ток подводится к пластинам конденсаторов, между которыми движется на ленте высушиваемый материал. При этом выделяется тепло и нагревается высушиваемый материал. Меняя напряженность электрического поля, можно регулировать скорость сушки.

Высокочастотная сушилка (токами высокой частоты ТВЧ до 10000В) 1- дисперсный материал; 2, 5 – пластины конденсаторов; 3- генератор ТВЧ, 4 - транспортер

Сушка может быть также произведена в любой гидрофобной жидкости: петролатуме, сере, парафине, различных маслах, креозоте и др. Наиболее широко применяют сушки древесины в петролатуме - отходе нефтяной промышленности, получающемся при депарафинизации авиа масел и состоящем из смеси парафина церезина и высоковязких масел. Температура плавления петролатума 55…60 оС, температура вспышки 240 оС, температура самовоспламенения 340 оС. При погружении влажного материала в расплавленный петролатум происходит его интенсивное нагревание и внутри материала возникает избыточное давление.

Установка для сушки в петролатуме: 1 - разгрузочная эстакада; 2 - расходное хранилище петролатума; 3 - контейнер; 4 - тельфер; 5 - ванна с петролатумом; 6 - паровые трубы для пеногашения; 7 - узкоколейный путь; 8 - глина; 9 - кирпич; 10 - шлак; 11 - паровые трубы.

Сублимационная сушка В основном перед сублимационной сушкой пищевые продукты подвергают быстрому замораживанию ( °C), в результате которого образуются мелкие кристаллы, не разрушающие клеточные мембраны. При определенных условиях (нагревание в вакууме) кристаллы льда испаряются, минуя жидкую фазу. Это позволяет продуктам сохранять не только молекулярную структуру, но и полезные компоненты: жирные кислоты, витамины, незаменимые аминокислоты, минеральные вещества и др. В большинстве случаев также удается сохранить изначальный вкус и запах растений, плодов и трав.

Вопрос 3 Пожарная опасность процессов сушки и меры профилактики 3.1 Пожарная опасность калориферных сушилок зависит от способа обогрева калорифера и места их расположения, от опасности высушиваемых материалов, температурного режима и т.д. Сушилки характерны наличием большого количества сушимых материалов, возможностью образования горючих паро- и пылевоздушных концентраций и специфическими источниками зажигания.

При сушке материалов, содержащих горючие растворители, в сушилках могут создаваться горючие паровоздушные концентрации при нарушении режима их работы в результате: - уменьшения кратности воздухообмена или остановки отсасывающего вентилятора при продолжении поступления материала в камеру; - подачи на сушку материала с более развитой поверхностью испарения (материала, на который сушилка не рассчитана); - увеличения интенсивности испарения при остановке конвейера; - работы с большим коэффициентов рециркуляции; - подачи на сушку материалов с увеличенным содержанием растворителей (например, ввиду увеличения нормальной толщины наносимого слоя лака при сушке эмалированных электропроводов на кабельных заводах); -нарушения температурного режима и т.д.

Чтобы исключить образование горючих концентраций паров в сушильных камерах необходимо для каждой сушилки установить предельно норму загрузки высушиваемого материала и температурный режим работы; вентиляционная система должна обеспечивать взрывобезопасную концентрацию пара. Необходимо предусматривать блокировку, обеспечивающую автоматическое отключение системы обогрева и прекращение подачи материала в сушилку в случае остановки вентилятора Для сушки материалов, связанных с выделением большого количества растворителей, когда при нормальных условиях концентрации будут лежать в пределах воспламенения, следует применять вакуумные сушилки или сушилки с инертной средой.

При эксплуатации конвекционных (воздушных) сушилок необходимо: - следить, чтобы калориферы, расположенные внутри сушильных камер, не соприкасались с высушиваемым материалом и предохранялись от загрязнения пылью и отходами; - загрузку и разгрузку тележек сгораемыми материалами в сушилках периодического действия производить вне камеры. После каждой выгрузки необходимо очищать камеру от сгораемых отходов; - при сушке волокнистых материалов необходимо следить за тем, чтобы не было наматывания волокон на валы питателей, транспортеров и вентиляторов; - при сушке материалов в виде ленты (ленты каучука, ткани, пропитанной полимерными материалами и др.) необходимо соблюдать установленную технологическим регламентом скорость движения ленты; предусматривать блокировку, обеспечивающую автоматическое отключение обогрева при остановке или обрыве ленты; - при сушке измельченных материалов (в виде крошки, волокнистой массы и т.д.), склонных к самовозгоранию, а также веществ и материалов, окрашенных или пропитанных склонными к самовозгоранию составами, поддерживать установленную оптимальную толщину слоя.

Особенности пожарной опасности терморадиационных сушилок Терморадиационные сушилки характерны наличием: - нагретых до 400…900 оС поверхностей излучения, - возможностью образования горючих паровоздушных концентраций и самовоспламенения высушиваемых материалов при нарушении температурного режима работы сушилок. Длительное воздействие лучистой энергии на сгораемые материалы (особенно, на их отложения в камерах) может вызвать развитие процессов теплового самовозгорания, которое нередко заканчивается возникновением пожара.

Перегрев и воспламенение краски и сушимых горючих материалов может быть в результате: - применения ламп повышенной мощности или подачи большого количества топлива в газовые горелки; - остановки конвейера при не выключенном питании нагревателей; -уменьшения нормального расстояния между излуча- телями и высушиваемыми материалами (при перекосах конвейера, увеличенных габаритах изделий и т.д.). При эксплуатации терморадиационных сушилок (панельные сушилки с газовым или электрическим обогревом и ламповые) необходимо: -включать их в работу при наличии исправных терморегуляторов, автоматически поддерживающих заданную температуру; - не допускать уменьшения предельно допустимых расстояний от ламп и панелей до высушиваемых материалов.

Сушилки токами высокой частоты характерны наличием специфических источников зажигания и сложного высокочастотного оборудования. Специфические источники зажигания следующие: 1. Электрические пробои и искрение между электродами или между древесиной и электродами в результате: - подачи повышенного напряжения на электроды; - несоответствия толщины высушиваемого материала (расстояния между электродами) подаваемому напряжению; - наличия сплошной пленки конденсата (очень влажный материал); - наличие воздушных зазоров между древесиной и электродами вследствие неплотного их прижатия, усадки древесины и т. д.; - повреждения электродов, провисания или загибов их отдельных участков. 2. Местный нагрев, обугливание и загорание древесины при наличии: - рыхлых и гнилых включений, а та же мест скопления опилок, стружек; - коры, сучков, смолистых включений, имеющих большое сопротивление; - металлических включений (гвозди, скобы, осколки), что ведет к возникновению вихревых и индукционных токов в сушильном конденсаторе.

При эксплуатации электрических высокочастотных сушилок необходимо: -следить за исправностью системы блокировки, автоматически отключающей электрическое напряжение при открывании дверей сушильной камеры; - иметь исправную систему блокировки, обеспечивающую отключение питания током электродов в случае возникновения пожара, а также автоматическую световую или звуковую сигнализацию для извещения обслуживающего персонала или пожарной охраны о возникновении пожара; - не допускать тушения водой электрической и высокочастотной частей сушильной установки, а использовать в этом случае негорючие газы или другие средства, пригодные для тушения пожаров электрооборудования.

Пожарная опасность петролатумных сушилок В петролатумных сушилках находится большое количество сгораемых материалов. Так, в одной ванне размером 7 х 1,5 х 2,5 м, одновременно находится 12…14 м 3 петролатума, в помещении сушилки на погрузочно-разгрузочной площадке находятся контейнеры (каждые по 3 м 3 ) с высушенной древесиной, подготовленной для сушки. Около ванны обычно скапливаются петролатумные и древесные отходы. При выгрузке высушенной древесины происходит загрязнение площадок, примыкающих к ваннам, стекающим с неё петролатумом. Все это создает условия для интенсивного распространения пожара. Вместе с тем, древесина, высушенная в петролатуме становится более пожароопасной, чем древесина, высушенная другими способами сушки (от спиртовки она воспламеняется в 3,3 раза быстрее, чем древесина воздушной сушки). При этом увеличивается количество выделяющегося тепла (в среднем на 10 %). Основная опасность сушилок связана с интенсивным парообразованием в процессе сушки, которое ведёт к вспениванию и выбросу петролатума из ванны (петролатум и вода взаимно не растворимы) на строительные конструкции и пиломатериалы находящийся в цехе.

Методики для расчетов пожарной опасности процесса сушки 1. определение количества влаги, испаренной из материала: где: G1 – количество материала, поступающего в сушилку и высушенного (после удаления части влаги), кг с -1 ; G2 - количество влаги, удаляемой из материала при сушке, кг с -1. – влажность материала, поступающего в сушилку и высушенного (после удаления части влаги), %;