ВЛИЯНИЕ ФАКТОРА ДАВЛЕНИЯ НА ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВ С ПАРОГАЗОВЫМИ СИСТЕМАМИ

1

• Авторы
• Файлы

Задорожная Т.А. Лаптев Д.А. Сечин А.И. Сечин А.А. Косинцев В.И. Статья в формате PDF 113 KB

Одним из специфичных условий эксплуатации технологического оборудования в химических производствах является то, что присутствуют стадии, использующие пониженные давления (ПД) не только в газовых системах, но и в паровых средах. В этом случае актуальность вопросов обеспечения пожаро- и взрывобезопасности таких технологических процессов существенно возрастает.

В свете имеющихся представлений о сущности явления пределов распространения пламени, изучение роли ряда факторов, в первую очередь давления и компонентного состава, может иметь принципиальное значение для формирования правильных представлений не только о сущности пределов распространения пламени в рассматриваемых системах, но и обеспечения пожаро- и взрывобезопасности химико-технологических процессов.

Идущие в научном мире споры о наиболее эффективном диаметре реакционного сосуда при исследовании процессов горения парогазовых систем, в которых моделируются обращаемые в технологическом оборудовании среды, заставили авторов высказать свои замечания в этой области.

Традиционно испытательная камера представляет собой цилиндрический сосуд, выполненный из коррозионно-стойкого металла. При выборе диаметра камеры значение гасящего диаметра для газовых и паро-воздушных смесей при давлении 9,8∙10⁴ Па использовано постоянство значения критерия Пекле на пределе гашения пламени [1]:

 ,               (1)

где Ре - критерий Пекле, который согласно [1, 2], равен примерно 65; R - газовая постоянная, (см³∙кПа)/ºС; Т₀ - начальная температура смеси, К; λ_см - теплопроводность газовой смеси, кал/см∙с∙град; U_н - нормальная скорость распространения пламени для содержания водорода, м/с; с_р.см - теплоемкость смеси, кал/моль∙град; Р - атмосферное давление, кПа.

Если молекулярные массы компонентов смеси не сильно отличаются друг от друга, применяется линейная зависимость, соответствующая аддитивной теплопроводности смеси [1]

 ,           (2)

где λ₁ и λ₂ - коэффициенты теплопроводности; К₁ и К₂ - мольные доли компонентов.

Было учтено, что при большом различии молекулярных масс более точна логарифмическая зависимость

 ; .               (3)

Подставляя значения параметров в уравнение (1), получили d_кр = 0,85∙10^{-2 м, что соответствует результатам оценок по [3].}

Из уравнения (1) следует, что критический диаметр возрастает при уменьшении давления, а из работы [4] следует, что нормальная скорость может возрастать при уменьшении давления. Проведенные исследования по измерению видимой скорости распространения пламени в околопредельных смесях в интервале давлений 1,25∙10⁴ - 6,4∙10⁴ Па в камерах диаметром 5∙10^-2, 8∙10^-2 и 18∙10^-2 м, показали близкие результаты. Анализ проведенных исследований показал, что полученные результаты по измерению видимой скорости распространения пламени описываются уравнением вида

 ;                      (4)

Решая уравнения (4) для произвольных точек M и N, принадлежащих массиву экспериментальных данных было получено уравнение y = Аx + В с дисперсией 0,85 и средним отклонением 0,93.

Обработав, таким образом, все представленные зависимости был получен симплекс, показывающий, что газовые и парогазовые смеси при горении подчиняются одним и тем же закономерностям, а значит, эффект, наблюдаемый в газах, не исключается своим проявлением и для парогазовых смесей. Следует сделать предположение, что известный эффект второго предела по давлению для водород-кислородных смесей, можно ожидать и в парогазовых смесях.

На разработанной установке [5, 6] и методике для изучения критических условий распространения пламени в модельных парогазовых системах были проведены исследования других веществ: ацетона, метанола, п-ксилола, толуола и дихлорэтана. Эти исследования представлены в табл. 1.

Таблица 1. Условия распространения пламени в паро-воздушных системах

№ п/п	Наименование паро-воздушной системы	Воспламенение системы, %, об
		нормальные условия	пониженное давление
1.	Ацетон	2,2	1,9
2.	Метиловый спирт	6,0	1,0
3.	П-ксилол	1,0	0,1
4.	Толуол	1,3	0,34
5.	Дихлорэтан	6,2	5,9

Следовательно, учитывая специфичность условий эксплуатации технологического оборудования в технологических процессах, использующих пониженные давления не только в газовых системах, но и в паровых средах, актуальность вопросов обеспечения пожаро- и взрывобезопасности таких технологических процессов существенно возрастает.

По результатам проделанной работы следует, что парогазовые системы при пониженных давлениях, представляет еще большую опасность, из чего следует, что изменятся особенности конструкции и технологии, потенциальная опасность, основные факторы пожара и взрыва технологического оборудования, в котором присутствуют эти системы и меры пожаровзрывопредотвращения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. РозловскийА.И. Научные основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами. М.: Химия, 2 изд. перераб., 1980. 346 с.
2. ЛьюисБ., ЭльбеГ. Горение, пламя и взрывы в газах. Пер. с англ. / Под ред. В.И.Кондратьева. М.: Мир, 1968. 592 с.
3. ПотехинТ.С., ПрохоровН.С., ТерещенкоГ.Ф. Управление риском в химической промышленности. // ЖВХО, 1990, Т. 35. С. 421-424.
4. ЗельдовичЯ.Б., БаренблаттГ.И., ЛибровичВ.Б., МахвиладзеГ.М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука. 1980. 478с.
5. Полезная модель 16956 РФ. Устройство для определения концентрационных пределов распространения пламени. / А.И.Сечин, Д.А.Цветков, В.И.Косинцев, А.А.Сечин. Опубл. 27.02.2001.
6. СечинА.И. К вопросу определения пожаровзрывоопасных хаpaктеристик парогазовых смесей. // Аспирант и соискатель. М.: 2003. №5, С.233-236.

---