Огнепреградитель ное кольцо. Выбор размеров огнегасящих каналов огнепреградителей на технологических установках. Принцип действия огнепреградителей и пламяпреградителей

Для предотвращения распространения огня по производственным коммуникациям применяют различного типа огнепреградители:
- сухие огнепреградители;
- гидравлические затворы (огнепреградители);
- затворы из измельченных твердых материалов;
- автоматические задвижки, вентили, заслонки;
- водяные и паровые завесы;
- перемычки;
- обвалования, засыпи и т.п.
Рассмотрим подробно некоторые из выделенных видов огнепреградителей.
Сухие огнепреградители.
1. Классификация огнепреградителей:
а) по устройству – ленточные, пластичные, сетчатые, с насадкой из гранулированного материала, с насадкой из пористого материала;
б) по условиям локализации пламени – взрывостойкие, огнестойкие, стойкие к разгрузке давления, температуры, детонационностойкие.
Сухие огнепреградители – это такие защитные устройства, которые свободно пропускают поток жидкости или газов через твердую огнезащитную насадку, но задерживают и гасят пламя.
Принцип действия всех огнепреградителей, несмотря на многообразие конструктивных решений, одинаков. Их защитное действие основано на явлении гашения пламени в узких каналах. Сухими огнепреградителями чаще всего защищают газовые и паровоздушные линии, в которых по условиям технологии или при нарушении нормального режима работы могут образовываться горючие концентрации, а также линии с наличием веществ, способных разлагаться под воздействием давления, температуры или других факторов.
Огнепреградители могут быть в виде сеток или насадок из гранулированных тел или волокон.
Диаметр канала насадки или отверстия сетки огнепреградителя, при котором тепловыделение от горящей смеси будет равно теплопотере, называют критическим диаметром dкр.
Сухими огнепреградителями защищают газовые и паровоздушные технологии:
 дыхательные линии резервуаров;
 дренажные (стравливающие) линии на аппаратах с газами и ЛВЖ;
 паровоздушные линии рекуперационных установок;
 линии, идущие от аппаратов на факел;
 линии газовой обвязки резервуаров с ЛВЖ;
 линии с наличием веществ, способных разлагаться под воздействием давления, температуры и других факторов и т.п.
Устойчивость огнегасящей насадки против взрыва обеспечивается защитой взрывными мембранами предохранительными устройствами.
По своей конструкции огневые заградители бывают:
гравийные, сетчатые, кассетные, из стеклянных или фарфоровых шариков, из металлокерамических пластин или трубок, из фольги, спирально свернутых лент различной формы по сечению, из металловолокна и т.п.
Жидкостные огнепреградители. Огнепреградители жидкостные (гидравлические затворы) применяют для защиты газовых и жидкостных трубопроводных линий, лотков, канализаций, в которых по условиям эксплуатации может создаваться опасность распространения пламени в кинетическом (со взрывом) и диффузионном (распространение по поверхности жидкости) режимах горения.
Гашение пламени в гидрозатворах происходит в момент прохождения (барботажа) горящей газовой или паровоздушной смеси через запирающий слой жидкости в результате дробления ее на тонкие струйки и отдельные пузырьки, в которых оказывается в расчлененном виде фронт пламени. При этом теплоотражающая поверхность пламени увеличивается, и создаются условия для интенсивного отвода тепла при тепловыделении горения.
Гидрозатворы применяются для защиты:
- напорных трубопроводов;
- сливоналивных эстакад;
- производственной канализации на предприятиях с ЛВЖ И ГЖ;
- лотков насосных станций;
- газовых линий (с применением обратного клапана и предохранительной мембраны) и т.п.
Следует отметить, что разгерметизация технологических систем часто происходит через гидрозатворы. Затворная жидкость выбрасывается при чрезмерном повышении давления или вакууме в аппарате.
Надежность гашения пламени в гидрозатворе обеспечивается наличием высоты слоя жидкости, через которую проходит горящая смесь.
Затворы из твердых измельченных материалов. Для предупреждения распространения огня по трубопроводам при транспортировании твердых измельченных материалов, на них монтируются сухие затворы, с помощью которых исключается возможность образования в трубопроводе воздушного пространства.
В качестве сухого затвора применяют шнековых дозер-питатель, секторный, дозер, бункеры между циклонами и топками, шлюзовые затворы и т.д.
Технические требования к огнепреградителям обусловлены выполняемыми ими функциями. Все элементы огнепреградителя должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать давление, возникающее при детонации; иметь минимальное гидравлическое сопротивление для прохождения газа через огнепреграждающий элемент.
Огнезадерживающая арматура (заслонки, пламяотсекатели). Характерной особенностью в гашении пламени с помощью огнезадерживающих заслонок является тот факт, что еще до подхода пламени они полностью перекрывают живое сечение трубопровода, создавая препятствие на пути движения пламени. При этом одновременно происходит остановка движения транспортного потока.
Важным требованием, определяющим эффективность пламяотсекателей, является их быстродействие: они должны успеть надежно, перекрыть трубопровод до подхода пламени, т.е. для этой цели их оснащают малоинерционным автоматическим приводом, состоящим из датчика (фоторезисторы, термисторы, легкоплавкие замки, синтетические нити) и исполнительного органа (электрический, пневматический, гидравлический).
Быстродействующие пламягасители могут быть различной конструкции:
 пробковый отсекатель с пироприводом;
 пламяотсекатель с запорным органом в виде сыпучего материала;
 автоматические клапаны с чувствительными к взрыву элементами;
 отсечные устройства мгновенного действия с исполнительным поршневым механизмом;
 отсекающее устройство с шаровыми кранами;
 отсекатель-ороситель с шиберной заслонкой;
 форсуночные заградительные устройства и т.п.
Своевременное срабатывание заслонок и задвижек оценивают продолжительностью их срабатывания, при этом время срабатывания ее t1 должно быть меньше длительности движения пламени t2 до места расположения задвижки, т.е. t1 < t2.
Время срабатывания чувствительного элемента зависит от его вида и может колебаться от долей секунды (фотореле) до нескольких минут (легкоплавкие сплавы). Время срабатывания привода не превышает одной секунды.

Литература
Огнепреградители и искрогасители. Общие технические требования. Методы испытаний. ГОСТ Р – 53323. – М. : Стандартинформ, 2009.
Огнепреградители. // Электронный ресурс: [ режим доступа ] : goz.ru

© Размещение материала на других электронных ресурсах только в сопровождении активной ссылки

Контрольные работы в Магнитогорске, контрольную работу купить, курсовые работы по праву, купить курсовую работу по праву, курсовые работы в РАНХиГС, курсовые работы по праву в РАНХиГС, дипломные работы по праву в Магнитогорске, дипломы по праву в МИЭП, дипломы и курсовые работы в ВГУ, контрольные работы в СГА, магистерские диссертации по праву в Челгу.

Воздух или кислород, попав в газопровод, может образовать взрывчатую смесь, поэтому необходимо обязательно предохранять трубопроводы от проникновения в него воздуха или кислорода. На всех взрывоопасных производствах должны быть созданы условия, исключающие возможность возникновения поджигающих импульсов.

Источниками воспламенения, приводящими газовоздушные смеси к взрыву, являются:

открытое пламя;
электрические разряды действующего электрооборудования;
короткое замыкание в электрических проводах;
искрение в электрических приборах;
перегорание открытых предохранителей;
разряды статического электричества.

Взрывобезопасность обеспечивается различными огнепреградителями. устанавливаемыми в трубопроводах, на резервуарах, на продувочных газопроводах, свечах и других системах, где существует опасность взрыва.

Погасание пламени в канале, заполненном горючей смесью, происходит лишь при минимальном диаметре канала, зависящем от химического состава и давления смеси, и объясняется потерями теплоты из зоны реакции к стенкам канала. При уменьшении диаметра канала увеличивается его поверхность на единицу массы реагирующей смеси, т. е. возрастают теплопотери. Когда они достигают критического значения, скорость реакции горения уменьшается настолько, что дальнейшее распространение пламени становится невозможным.

Пламегасящая способность огнепреградителя зависит в основном от диаметра гасящих каналов и гораздо меньше — от их длины, а возможность проникновения пламени через гасящие каналы зависит в основном от свойств и состава горючей смеси и давления. Нормальная скорость распространения пламени является основной величиной, определяющей размер гасящих каналов и выбор типа огнепреградителя: чем она больше, тем меньшего размера канал требуется для гашения пламени. Также размеры гасящих каналов зависят от начального давления горючей смеси. Для оценки пламегасящей способности огнепреградителей применяется т. н. критерий Пекле Ре:

Ре = w cm dcp p /(RT 0 λ 0)) (8.32)

В пределе гашения пламени формула критерий Пекле принимает вид:

Рекр = w см dк р c p p кр /(RT 0 λ 0) (8.33)

где w cm — нормальная скорость распространения пламени; d—диаметр гасящего канала; dк р — критический диаметр гасящего канала; с р — удельная теплоемкость газа при 0°С и постоянном давлении; р — давление газа; р кр — критическое давление газа; R — универсальная газовая постоянная; Т0 — абсолютная температура газа; А0 — теплопроводность исходной смеси.

Таким образом, для расчета пламегасящей способности огнепреградителей необходимы следующие исходные данные:

Нормальные скорости распространения пламени горючих газовых смесей;

Фактический размер максимальных гасящих каналов данного огнепреградителя.

Если полученное значение больше Р екр = 65, огнепреградитель не задержит распространения пламени данной горючей смеси, и наоборот, если Р е < 65, огнепреградитель задержит распространение пламени. Запас надежности огнепреградителя, который находят из отношения Р екр к вычисленному значению Р е, должен составлять не менее 2:

П = Р екр /Р е = 65/Р е > 2,0 (8.34)

Использовав факт постоянства Р екр на пределе гашения пламени, можно вычислить ориентировочный критический диаметр каналов для любой горючей смеси, если известны скорость распространения пламени, а также теплоемкость и теплопроводность газовой системы. Рекомендуются следующие критические диаметры гасящего канала, мм:

при сжигании газовоздушной смеси—2,9 для метана и 2,2 для пропана и этана;
при сжигании кислородных смесей в трубах (при абсолютном давлении 0,1 МПа в условиях свободного расширения продуктов сгорания) — 1,66 для метана и 0,39 для пропана и этана.

Конструктивно огнепреградители делятся на четыре типа (рис. 8.10):

с насадкой из гранулированных материалов;
с прямыми каналами;
из металлокерамики или металловолокна;
сетчатые.

По способу установки — на три типа: на трубах для выброса газов в атмосферу или на факел; на коммуникациях; перед газогорелочными устройствами.

В корпусе насадочного огнепреградителя между решетками находится насадка с наполнителем (стеклянные или фарфоровые шарики, гравий, корунд и другие гранулы из прочного материала). Кассетный огнепреградитель представляет собой корпус, в который вмонтирована огнепреграждающая кассета из гофрированной и плоской металлических лент, плотно свитых в рулон. В корпусе пластинчатого огнепреградителя — пакет из плоскопараллельных металлических пластин со строго определенным расстоянием между ними. У сетчатого огнепреградителя в корпусе размещен пакет из плотно сжатых металлических сеток. Металлокерамический огнепреградитель представляет собой корпус, внутри которого установлена пористая металлокерамическая пластина в виде плоского диска или трубки.

Чаще всего применяются сетчатые огнепреградители (их начали устанавливать еще в начале XIX века в шахтерских лампах (лампах Деви) для предотвращения взрывов рудничного газа). Эти огнепреградители рекомендуются для защиты установок, в которых сжигается газовое топливо. Огнепреграждающий элемент состоит из нескольких слоев латунной сетки с размером ячеек 0,25 мм, зажатых между двумя перфорированными пластинами. Пакет сеток укреплен в съемной обойме.

Корпус огнепреградителя изготовлен из чугунного или алюминиевого сплава и состоит из двух одинаковых частей, соединенных болтами с расположенной между ними съемной обоймой. Кроме рассмотренных сухих огнепреградителей, широко применяются жидкостные предохранительные затворы, предохраняющие газопроводы от попадания взрывной волны и пламени при газопламенной обработке металлов, а также трубопроводы и аппараты, заполненные газом, от проникновения в них кислорода и воздуха.

Рис. 8.10. Типы огнепреградителей: а - насадочный; б - кассетный; в - пластинчатый; г - сетчатый; д - металлокерамический

Жидкостные затворы должны:

препятствовать распространению взрывной волны при обратных ударах и при воспламенении газов;
предохранять газопровод от попадания в него кислорода и воздуха;

обеспечивать минимальное гидравлическое сопротивление прохождению потока газа. Кроме того, жидкость из затвора не должна уноситься в виде капель в заметных

Препятствовать свободному проникновению огня по коммуникациям и оборудованию систем трубопроводов газоуравнительной обвязки резервуаров, если такой снабжены резервуары, по сливо-наливным трубопроводам, дыхательным и предохранительным клапанам призваны огнепреградители. Различают огнепреградители: сухие, жидкостные (гидрозатворы), затворы из твердых измельченныхматериалов, автоматические задвижки и заслонки.

Действие огнепреградителей основано на явлении гашения пламени в узких каналах, которое открыл в 1815 году Гемфри-Деви. Он выяснил, что с уменьшением размера (диаметра) канала, в котором происходит горение газовой смеси, происходит увеличение удельных потерь в сравнении с тепловыделениями, происходящими на объем горящей смеси, понижение температуры горения в зоне реакции, снижение скорости реакции и уменьшение скорости распространения пламени. Когда потери тепла из зоны горения достигают определенной критической величины, температура горения и скорость горения реакции настолько уменьшается, что дальнейшее распространение огня смеси в узком канале становится невозможным.

Огнепреградитель устанавливается между вертикальным резервуаром и дыхательным или предохранительным клапаном. Огнепреградитель предназначен для защиты вертикального резервуара от проникновения огня (пламени или искры) в газовое пространство через дыхательные клапана (патрубки вентиляционные или клапана предохранительные), предохраняя этим самым нефть от вспышки или взрыва.

Основой конструкции (рисунок 4.1) является огнепреграждающий элемент 2, размещенный между двух половинок корпуса 1, стягиваемых между собой четырьмя шпильками 3. Огнепреграждающий элемент состоит из плоской и гофрированной лент, намотанных на ось, которая также предохраняет элемент от выпадания. Гасящее действие огнепреградителя ОП, установленного на крыше резервуара типа РВС, основано на принципах интенсивного теплообмена, который происходит между стенками узких каналов огнепреграждающего элемента и проходящим через него газовоздушным потоком. При этом достигается снижение температуры газовоздушного потока до безопасных пределов.

Рисунок 4.1. Общий вид огнепреградителей ОП:

1 – корпус, состоящий из двух половинок; 2 – огнепреграждающий элемент;

3 – четыре соединительных шпильки.

Основным условием эффективной эксплуатации данного устройства, в таком технологическом оборудовании как резервуары является подбор диаметра канала, который обеспечит гашение пламени. Произведем расчет огнепреградителя основанного на определении размера критического гасящего канала по методу Я.Б. Зельдовича, как хорошо зарекомендовавшего себя на практике и основанного на постоянстве числа Пекле.

Определим расчетом необходимый диаметр гасящего отверстия огнепреградителя:

	(4.1)
где	d кр .	-	критический диаметр гасящего отверстия огнепреградителя, м;
	Pe кр	-	число Пекле, на пределе гашения пламени, Pe кр =65;
	l	-	коэффициент теплопроводности горючей смеси, Вт/(м·К);
	R	-	газовая постоянная;
	T	-	температура горючей смеси, К, Т=273 + 25 = 298 К;
	ω	-	нормальная скорость распространения пламени, м/с; ω = 0,4 м/с;
	С р	-	теплоемкость горючей смеси, кДж/кг К;
	Р	-	давление горючей смеси, Па, Р=10 5 Па

Газовую постоянную для смеси найдем по формуле:

Вычислим:

Значение С р вычислим по формуле:

Значение l вычислим по формуле:

l г = 1,5 ×10 –2 Вт/(м К) – из приложения задачника ;

l в = 2,7 ×10 –2 Вт/(м К) – определена интерполяцией из т.2. ;

С р,в = 1005 Дж/(кг К) – из табл.2 ,

С р,г = 1550 Дж/(кг К) - из приложения задачника в зависимости о расчетной температуры смеси.

С р = 0,33 ×1550 + (1 – 0,33) ×1005 = 1184,8 Дж/(кг К)

l = 0,33 ×1,5 × 10 –2 + (1 – 0,33) ×2,7 ×10 –2 = 0,023 Вт/(м К)

Подставим найденные значения в формулу:

С учетом серийно выпускаемых образцов огнепреградителей примем следующий кассетный огнепреградитель для установки на дыхательную арматуру:

Тип – ОП–200;

Условный проход – 200 мм;

Пропускная способность предохранителя при сопротивлении воздушному потоку 118 Па, не менее –380 м 3 /ч;

Габаритные размеры – 270×375×375 мм;

Сухие огнепреградители - защитные устройства на трубопроводах, которые свободно пропускают поток газов через твердую огнезащитную насадку, но задерживают (гасят) пламя. Их защитное действие основано на явлении гашения пламени в узких каналах.

Эффект гашения пламени в узких каналах известен с 1815 г., когда его открыл Гемфри Дэви - изобретатель безопасной рудничной лампы. Дэви установил, что пламя метано-воздушной смеси не проходит через трубку диаметром 3,63 мм и что металлическая трубка более эффективна, чем стеклянная. Позже {в 1883 г.) французские ученые Мёлляр и Ле Шателье установили независимость процесса гашения от материала огнепреградителя.

Уменьшение размера (диаметра) канала, в котором происходит горение газовой смеси, ведет к увеличению удельных теплопотерь в сравнении с тепловыделениями, приходящимися на объем горящей смеси, понижению температуры горения в зоне реакции, снижению скорости реакции и уменьшению скорости распространения пламени. Когда потери тепла из зоны горения достигают определенной критической величины, температура горения и скорость реакции настолько уменьшаются, что дальнейшее распространение горения смеси в узком канале становится невозможным. Именно такие условия и создаются в огнепреградителе.

Огнепреградители могут быть в виде сеток или насадок (рис. 8.1). Насадки из гранулированных тел (шариков, колец, гравия и т. п.) или волокон (стеклянной ваты, асбестовых волокон и т. п.) образуют каналы криволинейной формы. Насадки в виде пластин из гофрированной фольги, спирально свернутых лент и т. п. образуют каналы треугольной, прямоугольной или другой формы сечения. Насадки в виде пластин из металлокерамики и металловолокна имеют капиллярные каналы.

Диаметр канала насадки или отверстия сетки огнепреградителя, при котором тепловыделение от горящей смеси будет равно теплопотере, называют критическим диаметром d Kp . Защита от распространения пламени достигается в канале, диаметр которого меньше критического

Рис. 8.1. Схемы огнепреградителей: а - с горизонтальными сетками; б - с вертикальными сетками;

в - с насадкой из гравия, шариков, колец; г - с кассетой из ленты с прямыми гофрами; д - с кассетой из ленты с наклонными гофрами; е - с металлокерамической насадкой; / - корпус; 2 - пламегасящий элемент

Этот размер (диаметр) канала называют гасящим d. Расчет огнепреградителя и заключается в определении критического и затем гасящего размера канала. Соотношение между критическим и гасящим размерами, а также конструктивные особенности огнепреградителя выбирают с учетом соответствующих экспериментальных данных.

Известны различные принципы и методы расчета огнепреградителей, основанные на различных предположениях о механизме теплопотерь из зоны пламени и гашения пламени.

Метод Я. Б. Зельдовича в отечественной практике является общепринятым, но не распространяется на особые условия горения, когда не происходит теплоотвода в нагретые стенки канала.

Главная > Светильники

Рекомендуем также