Анализ возможных путей распространения пожара
В тракте топливоподачи пожар распространяется в первую очередь по торфу и отложениям торфяной пыли на строительных конструкциях и технологическом оборудовании. Наибольшую опасность представляет скопление торфяной пыли на электрических кабелях, так как уборка пыли с них затруднена. На складе торф часто самовозгорается; возможно поверхностное загорание торфа, которое без принятия мер по ликвидации возникшего очага пожара может за несколько часов, при благоприятных обстоятельствах, охватить всю поверхность штабеля. При выгрузке и загрузке бункеров возможен взрыв пыли и распространение пожара по галерее. Активному распространению пламени способствует перемещение очага по движущемуся транспортеру. Небольшие очаги горения могут служить источниками зажигания транспортерной ленты. При движении ленты со скоростью около 2 м.с-1 очаг под воздействием воздуха интенсивно разрастается в геометрических размерах. Этому способствует наличие в торфе торфяной пыли. При горении ленты выделяется большое количество токсичных продуктов горения, что очень затрудняет тушение пожара в галереях не имеющих остекления.
В дробильном бункере при возникновении загорания в молотковой дробилке пожар может распространяться через не плотности соединений системы аспирации. Наибольшую опасность представляет возможность взрыва в дробилке с созданием избыточного давления внутри аппарата. Осевшая не конструкциях и оборудовании пыль может перейти во взвешенное состояние и при благоприятных условиях может произойти серия взрывов с последующими разрушениями и пожарами как в основном корпусе, так и в галереях.
Проанализируем надежность взрывозащиты молотковой мельницы: Найдем объем системы:
(2.37)
где: VCEП- объем сепаратора, м3;
VМЕЛН- объем молотковой мельницы равный 26,8 м3.
Найдем количесвто пыли в аппарате пылеприготовления, зная что:
- производительность молотковой мельницы 19,1 т ч-1;
-VС=24,9+26,8=51,7м3 объем воздуха для сушки равен 50 000 м3 ч-1.
Для этого найдем концентрацию пыли:
Концетрация пыли в аппарате взрывоопасная.
Состав пыли торфа марки В-2 распределен следующим образом: С-43,7%, H-3%, O-13,5%, N-0,6%, S-0,2%.
Определим количество тепла, затраченного на нагрев продуктов горения:
(2.38)
По формуле Д.И. Менделеева найдем низшую теплоту сгорания торфяной пыли:
(2.39)
где: C, H, S, W - содержание углерода, водорода, серы и влаги в горючем веществе, %.
О - сумма кислорода и азота в горючем веществе, %.
Отсюда:
Таким образом, объем, и состав продуктов горения торфяной пыли:
(2.40)
Рассчитаем избыток воздуха:
(2.41)
Определим общий объем продуктов горения при н.у.
(2.42)
Найдем температуру горения, для чего определим среднее теплосодержание единицы объема продуктов горения:
(2.43)
Это значит, что в каждом кубометре продуктов горения будет содержаться 2612,3 кДж с м-3 тепла, учитывая что на 75% продукты горения состоят из азота, следовательно, находим, при какой температуре удельное содержание азота соответствует найденной температуре (2612,3 кДж м-3). Видим, что эта температура находится между 1700 и 1800 К. Принимая во внимание что в состав продуктов горения входят СО2 и Н2О, которые обладают таким теплосодержанием при более низких температурах, задаемся температурой 16000С и определяем при ней теплосодержание продуктов горения:
(2.44)
Так как содержание продуктов горения при температуре 1873 К ниже полученных расчетов, то вновь задаемся температурой 17000С или 1973 К и определяем теплосодержание продуктов горения:
Таким образом температура горения находится в интервале 1873 и 1973 К. Точное значение температуры горения найдем методом интерполяцией, считая, что теплосодержание продуктов горения линейно зависит от температуры:
Так как свободный объем оборудования (51,7 м3) больше 30 м3, то разрушающее давление принимаем равным 0,105 мПа. Для торфяной пыли температура взрыва равна температуре горения. И так как в продуктах горения 75,1% азота, то коэффициент адиабаты принимаем равным 1,35.
Находим критическое давление:
(2.45)
До критического режима истечения, когда давление окружающей среды (Рс) больше критического давления, скорость истечения газов через отверстие, образовавшееся при разрушении мембраны определим по формуле:
(2.46)
где: М - коэффициент скорости для отверстий круглой формы (М=0,7);
Рс - давление окружающей среды в которую происходит истечение газов, обычно принимаем Рс=Рбар=1 105 Па;
R - газовая постоянная Дж кг-1К-1.
(2.47)
где: М - молекулярная масса продуктов сгорания, определяемая по формуле:
(2.48)
где: ji- состав продуктов сгорания, %;
Тогда:
Удельную площадь взрывной мембраны определяем по формуле:
где: - избыточное количество продуктов, образующихся при взрыве 1 м3 горючей смеси которое необходимо отвести из стехиометрического состава м3 м-3
(2.49)
где: - объем газообразных продуктов, образующихся при взрыве 1 м3 горючей смеси стехиометрического состава.
(2.50)
где: - количество молей (соответственно) продуктов сгорания и исходной горючей смеси.
- время достижения максимального давления взрыва, с.
(2.51)
где: Uн - скорость, принимаем 0,35 м с-1;
Тгс - температура горючей среды, принимаем 1000С.
Находим количество молей:
Найдем объем газообразных продуктов:
Общую площадь мембранного устройства определяем по формуле:
(2.52)
На молотковой мельнице установлено два предохранительных клапана диаметром 700 мм. Общая площадь предохранительных мембран 1,4 м2.
На основании расчетов мы видим, что выполненная противовзрывная защита молотковой мельницы с сепаратором не соответствует расчетной и при возникновении взрыва, она будет разрушена.
Общий вывод: Распространение пожара возможно по всем описанным выше направлениям.