§ 10.2. Пожарная профилактика процессов измельчения твердых веществ

Твердые горючие вещества (зерно, уголь, серу, краску и др.) подвергают дроблению, измельчению или размолу. В технологии процессы измельчения условно подразделяют на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое).

Крупное дробление осуществляют в щековых и конусных дробилках. Для среднего и мелкого дробления применяют валковые, молотковые и отражательные дробилки, а также дезинтеграторы и дисмембраторы. Тонкое измельчение производится в шаровых мельницах, сверхтонкое — в вибрационных коллоидных мельницах.

Во всех названных видах машин измельчение материалов осуществляется путем раздавливания, раскалывания, истирания и удара. В большинстве случаев эти виды воздействия на материал используются комбинированно; при этом обычно основное значение имеет один из них, что обусловлено конструкцией машины.

Все машины для дробления и измельчения имеют барабан, в который поступает обрабатываемый материал, и рабочие органы (щеки, валки, молотки, шары, ролики, диски и т. д.), с помощью которых осуществляется раздавливание, раскалывание, истирание материала. На рис. 10.2 приведена схема молотковой дробилки, на рис. 10.3 — барабанной мельницы. В молотковой дробилке основ­ными рабочими элементами являются ротор 4 с молотками (билами) 3 и статор (корпус) /. Материал, подлежащий измельчению, подается через питатель 6 сверху и дробится на лету. Дополнительное измельчение происходит при ударе о корпус, который изнутри покрыт броневыми плитами. Продукт удаляется из машины через отверстия колосниковой решетки 2.

Рис. 10.2. Схема молотковой дробилки: / — корпус; 2—колосниковая решетка; 3 — молотки; 4 — ротор;

5 —вал; 6 — питатель

Рис. 10.3. Схема барабанной мельницы: / — цапфа пита­ния; 2, 4 — торцовые крышки; 3 — барабан;

5 —цапфа вывода продукта; 6 — подшипники; 7 —мелющие тела; 8 — приводная шестерня

Барабанная мельница имеет пустотелый барабан 3 с торцовыми крышками.2.и 4, которые оканчиваются полыми цапфами 1 и 5, устанавливаемыми в подшипниках 6. Барабан на 35—40% объема заполняется мелющими телами (шарами, стержнями и т. д.) и измельчаемым материалом. При вращении барабана мелющие тела поднимаются на некоторую высоту, затем падают или скатываются вниз, измельчая материал.

Процессы измельчения горючих веществ представляют значительную пожарную опасность, поскольку сопровождаются увеличением поверхности твердого вещества, что повышает его реакци­онную способность. Происходит образование взрывоопасной пыли.

В процессе измельчения постоянно создаются две горючие системы: твердое вещество — воздух и аэрозоль. Из них наибольшую пожарную опасность представляет горючая аэровзвесь. Именно поэтому пожарная опасность технологических процессов измельчения определяется свойствами образующихся пылей.

Мельницы и другие машины, предназначенные для измельчения твердых материалов, устраивают закрытыми. Концентрация пыли в мельницах и дробилках в разные периоды их работы может быть различной: oт нулевого значения до значений, превышающих верхний концентрационный предел воспламенения. Внутри работающие молотковых, шаровых, стержневых и вальцовых мельниц, дезинтеграторов и дисмембраторов концентрация пыли достигает больших значений, часто выше верхнего предела воспламенения, что исключает опасность взрыва. При остановке этих машин пыль оседает, концентрация ее снижается, входит в область воспламенения, а затем становится ниже нижнего предела воспламенения, то есть среда в них становится безопасной. При пуске машин в работу концентрация пыли быстро растет. Концентрация пыли в барабане может быть взрывоопасной и при нормальном режиме работы машины, если машина недогружена сырьем. Таким образом, опасность взрыва пыли в мельницах возникает при их пуске и остановке, а также в случае недогрузки машин.

Опасность представляет пыль, выделяющаяся из мельниц в производственные помещения. Она оседает на оборудовании, элементах здания и образует легкогорючую среду (аэрогель), способную воспламениться от незначительного источника тепла, причем пламя распространяется с большой скоростью. Опасность аэрогеля состоит и в том, что он способен легко переходить в аэрозоль, которая очень взрывоопасна. Пыли некоторых горючих веществ способны самовозгораться, вызывая взрыв.

Источники зажигания пыли в машинах для измельчения — прежде всего искры, возникающие при попадании в машины камней или металлических предметов вместе с сырьем, а также при ударе металлических частей машины друг о друга. Искры в машине могут возникнуть при ее поломке, а также при разряде статического электричества.

Источниками зажигания могут быть детали машин, нагретые в результате трения. Обрабатываемый материал может самовозгораться.

Чтобы избежать возникновения пожаров и взрывов в процессе измельчения твердых веществ, следует:

использовать «мокрые» методы измельчения;

предотвратить выход пыли из машин в производственное помещение путем полного или частичного укрытия агрегатов, устройства местных отсосов, а также снижением давления внутри машины;

использовать магнитные улавливатели и сепараторы для исключения попадания в барабаны металлических предметов и камней;

произвести заземление машин для исключения образования искр от статического электричества; увлажнять материал;

исключить возможность самовозгорания пыли. В. дробилках и мельницах не должна залеживаться пыль;

контролировать температуру подшипников;

установить предохранительные взрывные мембранные клапаны. Назначение клапана в случае взрыва пыли в барабане — отвести газы и предотвратить разрушение машины;

широко использовать флегматизаторы, то есть заполнять размольные установки азотом, углекислым газом и т. д. на весь период работы или на время проведения отдельных операций; произво­дить измельчение особо опасных материалов совместно с негорючими веществами (мелом, известью и т. п.).

Отсос запыленного воздуха производится не только из-под кожухов машин, но и непосредственно из производственных помещений, в которых работают эти машины. Запыленный воздух, отсасываемый из машин, аппаратов и помещений, направляется в систему улавливания пыли, в которой происходит разделение пылевоздушной смеси, в результате чего выделяется твердый измельченный материал.

Для разделения пылевоздушных смесей широко используются пылеосадительные камеры и циклоны (см. § 5.2 данного учебника). Осевшая на горизонтальных листах пылеосадительных камер пыль снимается с них специальными скребками. Источником зажигания осевшей на листах пыли, если исключить возможность ее самовозгорания, могут быть только искры, занесенные от машин с пылевоздушной смесью. Взрыв пыли в камере возможен только в период ее очистки при наличии в этот момент источника зажигания.

В процессе работы в циклонах возможно образование местных взрывоопасных концентраций. Источником зажигания могут быть искры, занесенные с пылевоздушной смесью, самовозгорание осевшей пыли или разряды статического электричества. Поэтому циклоны устанавливают на открытых площадках, защищают взрывными предохранительными клапанами и применяют снаружи теплоизоляцию, чтобы не допускать конденсации пара и прилипания пыли к стенкам.

Для улавливания мелкодисперсной ценной пыли (сахарной, табачной) применяют рукавные фильтры, которые представляют значительную пожарную опасность из-за наличия большого количества горючего материала (пыль, ткань). Основной частью такого фильтра являются матерчатые рукава. Источниками зажигания здесь могут быть самовозгорание, разряды статического электричества. Поэтому рукавные фильтры размещают в отдельных изолированных помещениях и защищают взрывными предохранительными клапанами, а также принимают меры против образования отложений пыли на стенках бункеров.

Наибольшая степень очистки воздуха от пыли достигается в электрофильтрах.

Пожарная опасность электрофильтров обусловливается наличием осевшей пыли на осадительном электроде и мощного источника зажигания в виде искровых разрядов. Поэтому электрофильтры размещают в отдельных помещениях, исключают конденсацию влаги в них, проходные изоляторы защищают от загрязнений, устанавливают предохранительные взрывные клапаны.

Важной мерой обеспечения пожарной безопасности производственных помещений, в которых производится измельчение, классификация и переработка твердых горючих веществ, является регулярная уборка пыли (см. главу 2 данного учебника).