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: V_CEП - объем сепаратора, м³;

V_МЕЛН - объем молотковой мельницы равный 26,8 м³.

Найдем количесвто пыли в аппарате пылеприготовления, зная что:

- производительность молотковой мельницы 19,1 т ч^-1;

- V_С=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=Р_бар=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: U_н - скорость, принимаем 0,35 м с^-1;

Т_гс - 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.