Вступ

ризик

Рисунок 1. Ефект вибуху в сушарці.

Принцип розпилювальної сушки заснований на перетворенні рідини в сухий порошок під час одного виробничого процесу. Рідина розпадається на дрібні краплі за допомогою обертового диска або сопла. Краплі контактують з гарячим середовищем для сушіння (у випадку харчових продуктів використовується лише повітря), викликаючи швидке випаровування води, що знаходиться на поверхні. Ця система дозволяє використовувати високотемпературне повітря, не впливаючи на виріб, навіть якщо це матеріали, які чутливі до змін температури.

Підвищення температури поверхні частинок відбувається лише в кінці процесу сушіння, коли поверхня не повністю мокра і краплі майже перетворилися на сухі частинки. Час сушіння за цією технологією менше, ніж потрібно при використанні інших типів пристроїв, оскільки це займає кілька секунд. Оскільки це короткий проміжок часу, цього недостатньо, щоб завдати шкоди засохлому продукту, тому цей розчин так широко використовується для сушіння в харчовій, фармацевтичній або хімічній промисловості. Після висихання частинки відокремлюються для подальшої обробки.

Властивості пилу, що утворюється під час сушіння

Як зазначалося вище, в процесі сушіння утворюються матеріали, з яких походять частинки пилу. Завдяки цьому процесу ці частинки пилу дуже сприйнятливі до утворення самозаймання, пожежі та вибуху.

Для запобігання виникненню цих надзвичайних подій завжди необхідно знати не лише умови експлуатації кожної частини технології сушіння в цілому, але також параметри пожежі та вибуху наслідків, спричинених пилом.

Для наочності вибрані параметри пилу, що утворюється в процесі сушіння, включені в таблицю 1.

У таблиці наведені значення, що представляють відповідні межі запобігання вибуху. Це значення, необхідні для правильної конструкції та систематичного проектування противибухового захисту.

Статистика небезпечних подій

У шістдесятих роках минулого століття у виробничих установках сушіння порошку сталася велика кількість аварій, включаючи пожежі та вибухи.

До причин, що спричинили аварію (пожежа та вибух), належать:

  • Самозаймання в один шар. За різними звітами, це вважається досить поширеною та найбільш вірогідною причиною вибуху. Наприклад, вміст жиру в молоці відіграє дуже важливу роль у температурі самозаймання. "Критична" температура самозаймання знижується зі збільшенням вмісту жиру. Умови самозаймання визначаються залежністю критичної температури самозаймання від кінетики виділення тепла, від умов теплообміну з навколишнім середовищем та від часу цих факторів. Це означає, що за певних умов стихійне нагрівання може відбуватися при температурах, нижчих від початкових, а, з іншого боку, за інших умов високі температури можуть бути не небезпечними.

  • Забруднення повітря на вході (впуску) в сушильну камеру. Необхідно підкреслити важливість ступеня чистоти гарячого повітря, що надходить у сушильну кімнату. Перед введенням повітря потрібно очистити від усіх механічних домішок за допомогою ефективної фільтрації. Це необхідно, серед інших причин, для отримання гарної якості продукції, оскільки механічні домішки можуть обуглитися в системі, і, як виявилося, це чорні частинки, які зазвичай з'являються в сухій речовині. Погана фільтрація призводить до неякісного продукту.
  • Фрикційні поверхні. Контакт між рухомими частинами різних сушильних пристроїв, як правило, є іншими елементами, що викликають вибухи. Це таке обладнання, як відцентрові обприскувачі, вентилятори та турнікети.
  • Ініціювання електричною іскрою. Це відбувається, серед іншого, на існуючих вентиляторах, коли існує ризик осадження твердого шару, який може пошкодити або заблокувати лопаті. Друга можливість - поява іскор через статичну електрику або погане заземлення провідних елементів.

У наступних таблицях наведено статистичні дані страхової компанії (FM Global Insurance Company) про аварії на сушильних установках.

Зі статистичних даних, представлених цією компанією, та параметрів вибуху для сухих речовин, перелічених у таблиці 1, видно, що ризик пожежі та вибуху не можна недооцінювати, враховуючи поточні параметри. Операторам та/або виробникам слід розглянути можливість включення всіх технічних та організаційних заходів у свої об'єкти, щоб гарантувати безпеку не тільки людям, але й об'єкту.

Фактори, які слід враховувати у разі пожежі або вибуху висохлого матеріалу всередині пристроїв

Схильність до детонації виставляння всіх видів порошкоподібного матеріалу (наприклад, молока та концентрованих молочних продуктів), якщо концентрація пилу в г/м 3 перевищує нижню межу вибуховості, і якщо концентрація знаходиться в середовищі з досить високим ризиком початку вибуху при певній температури та енергії.

Нижня вибухонебезпечна здатність продуктів варіюється від 10 до 100 г/м 3. вибуховість Кількість пилу обумовлюється не тільки розміром частинок пилу, але й перемішуванням у навколишньому середовищі, вмістом кисню та температурою. Чим дрібнішим та сухішим є порошок і чим вища температура навколишнього середовища, тим поромистіший і сильніший його вибух.

Розмір параметрів вибуху є наслідком концентрації пилу та турбулентності. В принципі, тиск вибуху зростає із збільшенням концентрації до свого «оптимального» значення. Після перевищення цього значення тиск і динаміка вибуху знову зменшуються. турбулентність спричиняє ефекти, подібні до попередніх. Якщо турбулентність пилової хмари зростає, і в цей час утворюється достатня кількість енергії займання, параметри вибуху збільшуються, особливо динаміка вибуху. Значення максимального тиску вибуху в порошку досягають за початкових барометричних умов вибухової суміші в герметичних контейнерах значення 8 кп/см 2 .

Якщо всередині сушарки утворюються шари осадженого пилу, які можна перемішувати та піднімати різними способами, вони можуть спричинити збільшення концентрації, що наближається до оптимальної величини (концентрації, при якій досягаються найвищі параметри вибуху). Набагато більшу небезпеку, ніж у самій сушарці, з точки зору створення концентрації турбулентністю, становить та, яка може створюватися в таких пристроях, як труби, сепаратори циклонів та фільтри.

Найбільша небезпека вибуху пилу виникає під час зменшення витрати та підвищення температури навколишнього середовища. Зазвичай це пов’язано з різними факторами:

  • Переривання потоку порошково-повітряної суміші
  • Збій живлення
  • Переривання подачі рідкого або концентрованого продукту
  • Неповне прибирання сушильної кімнати
  • Помилки в процесі фільтрації
  • Створення шару пилу в транспортних трубах або на поверхнях теплообмінника тощо.

Малюнки 2 - 4. Фотографії вибухів у сушильних камерах та наслідки згаданих вибухів.

Небезпека, що створюється під час фільтрування

Ось деякі основні небезпеки, які можуть виникнути:

  • Небезпека розвитку осаду від витікаючих компонентів
  • Небезпека перегріву
  • Небезпека самозаймання
  • Небезпека іскор (електричних, електростатичних, тертя)
  • Небезпека пожежі
  • Небезпека вибуху.

На основі параметрів вибухонебезпечності та пожежі оператори повинні класифікувати огородження та пристрої за зонами, визначаючи різні джерела займання та пропонуючи технічні та організаційні заходи. Ця інформація повинна бути включена в документацію щодо вибухозахисту.

Аналіз ризиків, що проводиться, як правило, передбачає не лише застосування ряду конкретних заходів, але також технічні заходи захисту від вибухів пасивного та/або конструктивного характеру.

Профілактика пасивного типу включає такі методи:

  • Конструктивний захист
  • Зниження вибуху в поєднанні з розділенням вибухів
  • Придушення вибуху в поєднанні з розділенням вибуху

Рисунки 5. Види запобігання вибуху.

Перевірка стійкості до тиску повинна проводитися перед застосуванням противибухових елементів у сушильних системах. Перш за все, значення опору тиску повинні бути перевірені відповідно до EN 14460 у документації виробника (постачальника). Якщо ці значення невідомі, необхідно здійснити практичну перевірку за допомогою розрахунків MKP деталей обраної установки.

На рисунку 6 представлений графічний приклад згаданих вище розрахунків опору тиску в камері сушарки, а також з'єднувальних труб між окремими елементами.

Рисунок 6: Приклад контролю та оптимізації розрахунків MKP для вибраних деталей сушарки.

Перевіривши стійкість до тиску, ми приступаємо до правильної установки компонентів, що входять до складу противибухової системи.

Нижче наведені різні зображення основних окремих елементів та засобів вибухозахисту.

Рисунок 7. Застосування системи запобігання вибуху відповідно до EN 14 491 та EN 14 797 на мантії розпилювача з дефлектором для проходження полум'я та тиску поза будівлею.

Рисунок 8. Застосування бар'єрної системи HRD. Пристосований для розділення вибуху відповідно до EN 15 089 між сушильною камерою та сепараційним циклоном.

Рисунок 9. Встановлення обладнання для придушення вибуху згідно з EN 14373 у циклоні поділу.

Рисунок 10. Встановлення поворотного живильника під розділяючим циклоном згідно з EN 15089.

Малюнок 11. Застосування бар'єру HRD згідно з EN 15089 між циклоном та фільтром.

Рисунки 12 і 13. Застосування рельєфної системи згідно з EN 14491 та EN 14797 на мантії розпилювача з дефлектором для проходження полум'я та тиску поза будівлею.

Рисунок 14. Встановлення запірного клапана під фільтрувальні блоки. Система вибухозахисту відповідно до EN 15089.

Система вибухозахисту підключена до центрального блоку, який управляє не тільки запобіжними пристроями, а й механічними елементами, такими як клапани, живильники тощо. Цей пристрій керує зв'язком із чудовою системою управління, яка відповідає за команди запуску та зупинки різних елементів установки.

Висновок

Проблеми безпеки від можливих вибухів, що утворюються в сушильних пристроях завдяки застосуванню пасивних пристроїв, стають вирішальним кроком у наборі елементів безпеки для людей та об'єктів. Операторам слід проконсультуватися в цій галузі безпеки з експертами або компаніями, які мають достатній досвід у цій галузі та можуть надати відповіді та особливо поради. Завдання цих технологів - спрямовувати вимоги оператора до системи захисту, яка, крім того, що безпечна для робітників, безпечна і для самої установки.

Так само не можна ігнорувати сучасний розвиток самих сушильних пристроїв. Виробники мають у своєму розпорядженні ряд законодавчих інструментів для зменшення або усунення ризику.