§ 11.3. Пожарная профилактика средств перемещения твердых веществ

Устройства транспортировки твердых веществ могут быть непрерывными и периодическими; горизонтальными, вертикальными и смешанными. Повышенную пожарную опасность представляют устройства непрерывной транспортировки сыпучих материалов: транспортеры, элеваторы, самотечные и пневматические трубы.

Транспортеры бывают ленточные, пластинчатые, скребковые, винтовые, вибрационные. Наиболее широко применяются ленточные транспортеры (рис 11.2). Лента 5 приводится в движение ведущим барабаном /.

Рис. 11.2. Схема ленточного транспортера: / — ведущий барабан; 2—ведомый барабан; 3 — загрузочное устройство;

4 — опорные ролики; 5 — лента; 6 — разгрузочное устройство; 7—транспортируемый материал

Перемещаемый материал передается на транспортер через загрузочное устройство 3. Лента движется по опорным роликам 4. Скорость движения ленты принимается от 0,5 до 2 м/с в зависимости от степени измельчения материала.

Элеватор (рис. 11.3) предназначен для вертикального перемещения твердых материалов. Он имеет бесконечную ленту 2 (или цепь), На которой крепятся ковши 4. Ведущий барабан 3, расположенный вверху, приводит в движение ленту с ковшами. Все устройство заключено в кожух /, в нижней части которого устраивается воронка 6, через которую транспортируемый материал подается на элеватор.

Пожарная опасность транспортера и элеваторов обусловлена большим количеством горючего материала, интенсивным пылеобразованием, возможностью появления источников зажигания и быстрого распространения огня по материалу и транспортным коммуникациям.

Количество транспортируемого горючего вещества, величину горючей загрузки и опасность завала в случае нарушения нормальной "работы транспортера (или элеватора) можно оценить исходя из производительности транспортера:

G₀ = Fwρ, (11.7)

где G_o — производительность транспортера;

F — площадь сечения материала на ленте;

w —■ скорость движения ленты; ρ — расчетный вес транспортируемого материала. Если сечение материала на ленте принять полуэллиптическим, то

Рис. 11.3. Схема элеватора: / — кожух; 2 — цепь или лента; 3, 5 — барабаны или цепные блоки; 4 — ковши;

6 — воронка

F = 2/3bh, (11.8)

.Где b — ширина слоя насыпного материала на ленте; h — максимальная высота слоя материала на ленте. Обычно ширину слоя принимают равной 90% ширины ленты, то

есть

b=0,9B, (11.9)

высота слоя h для полуэллипса равна:

. (11.10)

С учетом (11.9) и (11.10)

. (11.11)

Часовая производительность транспортера

G=l62B²wρ. (11.12)

Количество горючего вещества, одновременно находящегося на ленте длиной L, равно:

G_L=FLρ, (11.13)

а величина горючей загрузки q на 1 м² ленты составляет:

. (11.14)

Скопление горючего вещества в месте пересыпки при завале за время т равно:

G_τ = Gτ. (11.15)

Для уменьшения запыленности воздуха при транспортировке сыпучих материалов предусматривается использование закрытых транспортеров (элеваторов) с отсосом запыленного воздуха из укрытий и увлажнением материалов (если это допустимо).

Источником зажигания при использовании транспортеров может быть теплота трения, фрикционные искры и разряды статического электричества, самовозгорание транспортируемых материа­лов и отложений пыли.

Из опыта известно, что основной причиной пожаров на ленточных транспортерах является нагрев ленты вследствие трения о ведущий барабан. Особенно интенсивно повышается температура при заклинивании ленты. Температуру нагрева ленты и барабана при буксовании можно оценить из условия равенства между количеством тепла, выделяющегося от трения, и количеством тепла, отдаваемого нагретыми элементами в окружающую среду, по формуле, аналогичной формуле (5.13):

, (11.16)

где Т_н — максимальная температура нагрева ленты и барабана; Т_в — температура окружающего воздуха; f — коэффициент трения; N — сила натяжения ленты; d₆ — диаметр барабана; п — число оборотов барабана; α—коэффициент теплоотдачи от поверхности ленты и барабана в окружающую среду; F — поверхность теплоотдачи (поверхность ленты на участке контакта с барабаном и поверхность барабана, свободная от ленты).

Меры пожарной профилактики предусматривают:

предотвращение заклинивания ленты (недопустимы перегрузки, перекосы, завалы);

автоблокировку электродвигателей последовательно работающих транспортеров, которая обеспечивает аварийную остановку в случае перегрузки и других опасных ситуаций;

устройство систем, следящих за температурой барабана, останавливающих конвейер при аварийных ситуациях;

использование внутреннего (подача воды внутрь) и внешнего (подача распыленной воды) охлаждения барабана.

Предотвращение возникновения искр удара достигается путем регулирования зазоров между конструктивными элементами элеватора, натяжения цепи, путем контроля за состоянием подвески: ковшей и кожуха.

Самовозгорание материала (пыли) исключается при правильном выборе размера кожуха и регулярной очистке конструкций от пыли.

Повышенная опасность быстрого распространения возникшего пожара при перемещении твердых горючих материалов по транспортеру обусловлена значительной протяженностью коммуникаций, переходом их из помещения в помещение, наличием тяги в галереях или шахтах. Поэтому предусматриваются противопожарные стены с устройствами для перекрывания и защиты технологических проемов (заслонки ручные или автоматические), а также водяные или пенные дренчерные завесы с ручным или автоматическим включением.

Пневматический транспорт — транспортировка измельченных твердых материалов в потоке газа по трубам — это один из перспективных процессов транспорта, широко применяющихся в современной технологии. На рис. 11.4 и 11.5 представлены схемы пневмотранспорта под разрежением и под давлением.

Рис. 11.4. Схема пневматического транспорта под разрежением: 1— приемное устройство;

2— всасывающий трубопровод; 3— циклон; 4, 6 — трубопроводы; 5 — пылеулавливатель;

7 — вентилятор (ва­куум-насос); 8— выброс воздуха; 9 — шлюзовый затвор

Рис. 11.5. Схема пневматического транспорта под давлением: / — вентилятор (компрессор); 2— рессивер воздуха; 3—бункер с материалом; 4 — нагнетательный воздуховод; 5 — циклон; 6 — пылеулавливатель; 7—выброс воздуха; 8 — шлюзовый затвор

Движение рабочего газа обеспечивается вентилятором, вакуум-насосом или компресссором. Скорость газа должна быть выше скорости осаждения частиц, так как частицы материала должны перейти во взвешенное состояние и унестись потоком газа. Скорость газа в системах пнев­мотранспорта от 8 до 35 м/с; концентрация материала в смеси с воздухом от 10 до 25 кг/кг.

Скорость газа в пневмотрубах устанавливают в зависимости от концентрации материала в смеси с воздухом μ, которую определяют по формуле

По величине μ, выбирают скорость газа w, пользуясь данными табл. 11.2

Таблица 11.2

Высокая пожарная опасность пневмотранспорта обусловлена тем, что горючие вещества в измельченном и взвешенном состоянии находятся в атмосфере воздуха. Горючая среда образуется, если рабочая концентрация материала в воздухе находится в пределах воспламенения:

φ_н<φ_р<φ_в, (11.18)

где φ_р — рабочая концентрация материала в воздухе, кг/м³.

Разделим все члены неравенства (11.18) на величину р_в (плотность воздуха) и получим условие пожарной опасности систем пневмотранспорта:

φн≤μ<φв. (11.19)

В реальных системах пневмотранспорта верхний концентрационный предел воспламенения пылей высок и практически недостижим, а транспортировка при концентрациях, меньших нижнего пре­дела воспламенения, неэкономична. Образование горючей среды внутри пневмотранспортной системы может быть исключено путем применения инертного газа. Чаще всего используют азот или его смесь с воздухом, в которой концентрация кислорода снижена до безопасной. Для экономии инертного газа рекомендуется применять систему рециркуляции.

При работе под избыточным давлением пыль из пневмотранспортной системы через неплотности может выходить в производственные помещения. Поэтому вакуумные системы пневмотранспорта являются более предпочтительными по сравнению с системами, работающими под давлением.

К специфическим источникам зажигания в системах пневмотранспорта относятся разряды статического электричества (особенно при транспортировке по трубам из неметаллических материалов), механические "искры удара лопастей вентилятора о корпус, самовозгорание отложений пыли. В качестве мер пожарной профилактики предусматривается заземление электропроводящих элементов оборудования, исключение образования искр удара и самовозгорания отложений пыли.

Пневмотранспортные системы весьма опасны в отношении распространения и развития пожара, так как по горючим смесям взвешенной пыли пламя распространяется особенно быстро. Отложения пыли на стенках воздуховодов также способствуют развитию пожара. Поэтому с целью ограничения распространения пожара устраивают на коммуникациях специальные пожарные заслонки с ручным или автоматическим приводом, а также устанавливают разрывные мембраны для сброса давления в случае взрыва. Циклоны рекомендуется размещать снаружи здания, в местах, где возможный взрыв не. может причинить ущерба.

Для разработки мероприятий по защите систем пневмотранспорта конкретных горючих веществ следует знать скорость распространения пламени, длительность выгорания отложений, температурные показатели, а также другие данные, которые получают путем специальных исследований. Результаты этих исследований используются при проектировании автоматической защиты пневмо-транспортных коммуникаций от распространения пламени.