А.3 Горючие пыли

А.3.1 Расчет избыточного давления при сгорании пылевоздушной смеси в помещении

А.3.1.1 Избыточное давление при сгорании пылевоздушной смеси Дельта р, кПа, рассчитывают по формуле

М Н р Z

т 0

Дельта р = ─────────────, (А.21)

V ро С Т К

св в р 0 н

где М - расчетная масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли,

образовавшейся в результате аварийной ситуации, кг;

Н - теплота сгорания пыли, Дж/кг;

т

ро - начальное атмосферное давление, кПа (допускается принимать

0 равным 101 кПа);

Z - доля участия взвешенной горючей пыли при сгорании пылевоздушной

смеси;

V - свободный объем помещения, м3;

св

ро - плотность воздуха до сгорания пылевоздушной смеси при

в начальной температуре Т_0, кг/м3;

С - теплоемкость воздуха, Дж/(кг х К) [допускается принимать равной

р 1010 Дж/(кг х К)];

Т - начальная температура воздуха, К;

К - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и

н неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н

равным трем.

К пылям, способным образовывать горючие пылевоздушные смеси, относят дисперсные материалы, характеризующиеся наличием показателей пожарной опасности: нижним концентрационным пределом распространения пламени, максимальным давлением, развиваемым при сгорании пылевоздушной смеси (более 50 кПа), и скоростью его нарастания, минимальным пожароопасным содержанием кислорода (менее 21%).

А.3.1.2 Z рассчитывают по формуле

Z = 0,5 F, (А.22)

где F - массовая доля частиц пыли размером менее критического, с

превышением которого аэровзвесь становится взрывобезопасной,

т.е. неспособной распространять пламя.

В отсутствие возможности получения сведений для расчета Z допускается принимать Z = 0,5.

А.3.1.3 М, кг, рассчитывают по формуле

┌

│ М + М;

│ вз ав

М = min ┤ (A.23)

│ро V /Z,

│ ст ав

└

где М - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;

вз

М - расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате

ав аварийной ситуации, кг;

ро - стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси,

ст кг/м3;

V - расчетный объем пылевоздушного облака, образованного при

ав аварийной ситуации в объеме помещения, м3.

В отсутствие возможности получения сведений для расчета V_ав допускается принимать М = М_вз + М_ав.

А.3.1.4 М_вз рассчитывают по формуле

М = К М, (A.24)

вз вз п

где K - доля отложенной в помещении пыли, способной перейти во

вз взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В

отсутствие экспериментальных сведений о К_вз допускается

полагать К_вз = 0,9;

М - масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, кг.

п

А.3.1.5 М_ав рассчитывают по формуле

M = (M + qT)K, (А.25)

ав ап п

где М - масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение при

ап разгерметизации одного из технологических аппаратов, кг. При

отсутствии ограничивающих выброс пыли инженерных устройств

следует полагать, что в момент расчетной аварии происходит

аварийный выброс в помещение всей находившейся в аппарате пыли;

q - производительность, с которой продолжается поступление

пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до

момента их отключения, кг/с;

Т - расчетное время отключения, определяемое в каждом конкретном

случае, исходя из реальной обстановки. Следует принимать равным

времени срабатывания системы автоматики, если вероятность ее

отказа не превышает 0,000001 в год; 120 с, если вероятность

отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год; 300 с при

ручном отключении;

К - коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной

п в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в

помещение. В отсутствие экспериментальных сведений о К_п

допускается полагать:

- К = 0,5 - для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм;

п

- К = 1,0 - для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.

п

А.3.1.6 М_п рассчитывают по формуле

К

г

М = ─── (М + М), (А.26)

п К 1 2

у

где К - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;

г

К - коэффициент эффективности пылеуборки. Принимают равным 0,6 при

у сухой и 0,7 - при влажной (ручной) пылеуборке; при

механизированной вакуумной пылеуборке для ровного пола К_у

принимается равным 0,9, для пола с выбоинами (до 5% площади) -

0,7;

М - масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки

1 поверхностях в помещении за период времени между генеральными

уборками, кг;

М - масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях в

2 помещении за период времени между текущими пылеуборками, кг.

Под труднодоступными для уборки площадями подразумевают такие поверхности в производственных помещениях, очистка которых осуществляется только при генеральных пылеуборках. Доступными для уборки местами являются поверхности, пыль с которых удаляется в процессе текущих пылеуборок (ежесменно, ежесуточно и т.п.).

А.3.1.7 М_k (k = 1, 2) рассчитывают по формулам

M = M' (1 - A) В, М = M' (1 - A) B, (A.27)

1 1 1 2 2 2

,

где M = (M + M +,..., + М) - масса пыли, выделяющаяся в

1 11 12 1n объем помещения за период времени

между генеральными пылеуборками, кг;

М,..., M - масса пыли, выделяемая соответствующей

11 1n единицей пылящего оборудования за тот

же период времени, кг;

M' = (М + М +,..., + M) - масса пыли, выделяющаяся в объем

2 21 22 2n помещения за период времени между

текущими пылеуборками, кг;

М,..., M - масса пыли, выделяемая соответствующей

21 2n единицей пылящего оборудования за тот

же период времени, кг;

А - доля выделяющейся в объем помещения

пыли, которая удаляется вытяжными

вентиляционными системами. В

отсутствие экспериментальных сведений

об А полагают А = 0;

В, В - доли выделяющейся в объем помещения

1 2 пыли, оседающей соответственно на

труднодоступных и доступных для уборки

поверхностях помещения (B_1 + B_2 = 1).

При отсутствии сведений о коэффициентах B_1 и В_2 допускается полагать В_1 = 1, В_2 = 0.

A.3.1.8 М_1 и М_2 могут быть определены экспериментально (или по аналогии с действующими образцами производства) в период максимальной загрузки оборудования по формуле

М = Сумма (G F) T, (A.28)

i j ij ij i

где G, F - соответственно интенсивность пылеосаждения и площадь для

ij ij труднодоступных (i = 1) и доступных (i = 2) участков;

j - номер участка пылеосаждения;

T - промежуток времени между генеральными (i = 1) и текущими

i (i = 2) пылеуборками.

А.3.2 Характеристики сгорания пылепаровоздушных смесей в технологическом аппарате

А.3.2.1 Сгорание пылевоздушной смеси в аппарате может протекать как в режиме медленного, дозвукового горения, так и в режиме детонации. В подавляющем большинстве практических случаев встречается медленный (дефлаграционный) режим горения, к которому относят информацию (А.3.2.2, А.3.2.3).

А.3.2.2 Основными расчетными (в предположении достаточной стойкости корпуса аппарата к напряжениям разрыва и деформации) характеристиками взрыва пылевоздушных смесей в аппарате считают:

- р_mах - максимальное давление при сгорании пылевоздушной смеси в аппарате, кПа, определяемое как наибольшее давление при сгорании, достигаемое в объеме аппарата при взрывном горении оптимальной пылевоздушной смеси;

- (dp/dt)_max - максимальную скорость нарастания давления при сгорании пылевоздушной смеси в аппарате, кПа/с, определяемую как наибольший наклон зависимости давления при сгорании оптимальной пылевоздушной смеси в аппарате от времени при точечном зажигании в оптимальном месте;

- K_st - индекс взрывопожароопасности пыли, кПа/м x с; K_st = (dp/dt)_max x V(1/3) (V - объем аппарата, м3).

А.3.2.3 Для не слишком протяженных технологических аппаратов объемом свыше 16 л справедливы эмпирические правила, в соответствии с которыми:

р = р; (А.29)

max1 max2

K = K,

st1 st2

где 1, 2 - индексы, относящиеся к двум произвольно выбранным аппаратам.

Для аппарата объемом менее 16 л расчетные значения характеристик сгорания пылевоздушных смесей (по результатам испытаний в крупномасштабной емкости) обладают достаточным запасом надежности.

А.3.2.4 Оценка расчетных значений параметров сгорания пылевоздушных смесей для протяженных аппаратов (с отношением максимального габаритного размера к минимальному порядка 5 и более), а также горения, протекающего в режиме детонации, возможна на основе экспертных заключений.

Пример

Данные для расчета

Рассчитать избыточное давление при сгорании полиэтиленовой пыли в помещении для следующих исходных данных: М_вз = 10 кг; М_ав = 90 кг; F = 0,3; Н_т = 47 x 10(6) Дж/кг; V_св = 2000 м3; V_ав = 20 м3; Р_в = 1,2 кг/м3; Т_0 = 298 К; ро_ст = 0,1 кг х м3.

Определяем Z по формуле (А.22)

Z = 0,5 F = 0,5 x 0,3 = 0,15.

Определяем М по формуле (А.23)

┌

│ М + М = 10 + 90 = 100 кг;

│ вз ав

М = min {┤

│ро V /Z = 0,1 х 20/0,15 = 14 кг,

│ ст ав

└

отсюда следует, что М = 14 кг.

Принимая К_н = 3 и подставляя исходные данные в выражение для расчетного избыточного давления при сгорании пылевоздушной смеси, получим:

М х Н х р х Z 6

т 0 14 x 47 x 10 x 101 х 0,15

Дельта р = ─────────────── = ───────────────────────────── =

V ро С Т К 3

св в р 0 н 2 x 10 x 1,2 x 1010 x 298 x 3

= 4,6 кПа.

Поиск по сайту: