Inflamabilitatea și explozivitatea praf

Capacitatea de a forma un amestec exploziv cu aerul, iar capacitatea de inflamatie sunt proprietăți negative, importante ale multor tipuri de praf. În ce fel nu se produce, spre deosebire de proprietățile fizico-chimice ale proprietăților de praf ale solidelor din care este format, în pericolele sale de incendiu și explozie. Substanțe cum ar fi porumb și zahăr, deși combust capabil în anumite condiții, nu sunt substanțe explozive. Dar când ne sunt date în stare pulverizată, ele nu sunt numai inflamabile, dar explozive.

Multe tipuri de formă de praf amestecuri explozive cu aerul, care pot exploda. Atunci când o explozie de praf poate consecințe foarte grave - accidente oamenilor, distrugerea și deteriorarea echipamentului, a structurilor, și așa mai departe ..

Praful în suspensie în aerul din interior, este exploziv. praf Acumulate pericol (gel) incendiu.

Cu toate acestea, în anumite condiții, praful stabilit este capabil de a trece în suspensie, formând amestecuri explozive. Aceasta poate să apară ca o explozie sau de ardere a prafului în stare suspendată. Odată cu explozia de reacție este mult mai rapid decât viteza de răspândire a sute și mii de metri pe secundă, atunci când arderea - la o viteză de câțiva metri pe secundă. procesul de ardere a prafului în stare suspendată, continuă mult mai intens decât arderea stabilit de praf (aerogel).

Arderea aerogel are loc de la suprafață, dar atunci când ridicarea de praf, ca urmare a unei explozii, șoc locale și așa mai departe. D. Aerogel continuă în suspensie și pot apărea explozii intense.

explozie de praf locală se poate traduce resuspendat precipitat praful rezultat din frontul de explozie se va extinde. La primul sau o explozie ulterioară apare clădiri și echipamente agitând situate în interiorul acestuia. Praful de acoperire un strat subțire de suprafața acestuia se deplasează într-o stare suspendată, formează un amestec exploziv, care devine din nou un teren propice pentru explozie următoare. Ulterior explozie mai puternice capabile să distrugă recipientul, în care este stocat materialul pulverulent. Acest lucru va fi mediul de puternica explozie care ar putea distruge o clădire.

Noi oferim o serie de definiții care caracterizează ardere și explozie.

Combustia este numit proces de interacțiune fizico-chimică a unui combustibil și un oxidant, însoțit de evoluția căldurii și a radiației luminoase.

Sub aprindere să înțeleagă etapa inițială de ardere, care are loc sub influența unei surse de aprindere. Aprindere, care este însoțit de flacără, numit aprindere.

Autoaprinderea - apariție a materialului de ardere în absența unei surse de aprindere. Autoaprindere poate fi termică, chimică și microbiologică.

autoaprindere termică are loc ca urmare a încălzirii materialelor la o anumită temperatură.

Rezultate microbiologice din autoaprindere, microorganisme.

autoaprindere chimică are loc ca rezultat al interacțiunii chimice a substanțelor.

Autoaprindere - combustie spontană este însoțită de apariția flăcării.

Temperatura de aprindere spontană - cel mai de jos punct al substanței la care există o creștere bruscă a ratei reacțiilor exoterme, se termină cu ardere apariție flacără.

Explozie - o formă a reacției de ardere. diferența de caracteristică este extrem de reacție rapidă, aproape instantanee pentru a trece în volum.

Cu explozie instantanee de ardere o cantitate mare de produs - gaze. gaz de presiune dintr-o dată a apărut, lor de mișcare rapidă, ascuțite care are loc în valuri, șocuri duce la distrugerea structurilor din jur, echipamentele și altele asemenea. D.

Excitația unei explozii de praf este posibilă cu o combinație de anumite condiții necesare pentru explozie. Dacă nu, cel puțin una dintre aceste condiții, explozia nu sa întâmplat, în ciuda prezenței celorlalți.

Aceste condiții sunt următoarele:

- concentrația de praf din aer între limitele inferioare și superioare;

- prezența unei surse de explozie excitație temperatură și putere suficientă într-o zonă cu mult praf;

- alimentarea cu oxigen suficient pentru a asigura un proces de ardere.

NKPRP corespunde unei valori medii a distanței dintre particulele de praf, care are loc atunci când un schimb de căldură suficient de intensă între particule. În același timp, este necesar să se acumuleze energia termică a exploziei. În cazul în care concentrația de praf din aer este mic, distanța dintre particulele mari și transfer de căldură limitate.

La concentrații mai mari VKPRP devine insuficient oxigen pentru reacție, iar procesul se termină.

Între NKPRP și VKPRP este concentrația de praf din aer, care este cel mai volatile. Aceasta corespunde cea mai mare valoare a presiunii explozive. Această valoare este disponibilă în mod natural pentru fiecare tip de praf.

NKPRP depinde de compoziția chimică a dispersiei prafului. materialul fin divizat are o suprafață mare de contact cu un agent oxidant (oxigenul din aer). Într-un material cu o suprafață dezvoltată mare capacitate electrică, prin urmare, capacitatea de a obține cheltuieli semnificative de electricitate statică datorită frecării a particulelor, ceea ce crește o substanță de pericol de incendiu. Pe NKPRP de praf, de asemenea, afectată de prezența în componența sa de suplimente minerale care nu participă la vzryvoobrazovanii. Deoarece componenta inertă, componenta minerală rezultată ecranare vzryvoobrazovanie reține și de absorbție a căldurii.

Explozie și de ardere, de asemenea, scade odată cu creșterea umidității praf.

Izolarea prafului gaze combustibile volatile crește explozivitate. cărbune praf în interiorul acestuia, la un conținut mai mic de 10% din gazele volatile nu este exploziv. Nu suflați praful și antracit și cărbune.

Atunci când conținutul de oxigen din aer la 11- 13% de aprindere a prafului nu se produce. NKPRP condus în tabelele se referă la condițiile, atunci când aerul din interior este practic imobil. Când aerul se deplasează cu o viteză de 5 m / s limita inferioară este crescut de 2-3 ori.

Determinarea NKPRP amestecurile cu praf realizate conform procedurii stabilite GOST 12.032-81. Esența acestei metode constă în amestecul de praf de aer aprindere anumită concentrație în volumul vasului de reacție și evaluarea rezultatelor aprinderii. Prin variația concentrației amestecului praf-aer, ajustat la o valoare minimă la care are loc aprinderea, adică. E. NKPRP.

NKPRP determinat pe instalație, prezentat schematic în Fig. 2.10. Instalația constă dintr-un vas de reacție pentru a forma un cilindru de sticlă 1; Sistem de pulverizare cuprinzând nebulizator 2, supapa electromagnetică 3, supapele 4 și 6, receptorul 7 cu un manometru 5; Sursa de aprindere (dispozitiv electric) 9; unitatea de control 8 cu comutatorul de program.

praf explozive și inflamabile sunt împărțite în patru clase. Criteriul este valoarea NKPRP și temperatura autoaprinderea.

Clasa I - cel mai exploziv NKPRP praf la 15 g / m3;

Clasa II - exploziv NKPRP praf 16-65 g / m3;

Clasa III - cel mai inflamabil Temperatura prafului autoaprinderea în grămadă este în aer care curge la 250 ° C;

Fig. 2.10. Aparat pentru determinarea concentrației mai mici de aprindere limită amestecuri praf-aer (LEL) GOST 12.1.032-81: 1 - vas de reacție; 2 - Pulverizator; 3 - ventil electromagnetic; 4, 6 - supape; 5 - ecartament; 7 - receptor; 8 - unitatea de control; 9 - o sursă de aprindere; 10 - o capota de protecție

Clasa IV - praf inflamabil având temperaturi de autoaprindere, în aceleași condiții de mai sus la 250 ° C.

Mai jos sunt unele praf și materiale pulverulente NKPRP I si II, g / m3

Aerosol - sistem instabil. Este supusă schimbării constante. De-a lungul timpului în coarsening aerosol de particule în suspensie. Acest proces se numește coagulare (agregare, aglomerare); este rezultatul interacțiunii dintre particule sub influența diferitelor tipuri de factori fizici. Cel mai mare rol în coagulare aparține forțelor moleculare și forțele de atracție electrice.

Din punctul de vedere al desprăfuirea aerului (gaz) Coagularea fenomen foarte util, deoarece datorită extinderii particulelor de praf crește eficiența prinderii. praf fin, colectate prost sau nu într-o mai simplu dispozitive, acestea pot fi întârziate după coagulare. Compusul coarsening și coalescența particulelor are loc atunci când, datorită coliziunii lor sub acțiunea forței gravitaționale, forța de inerție, mișcare browniană, și deci atracția reciprocă. E. În paralel cu procesul de formare a aglomeratelor formate este procesul de rupere particulelor agregate.

Coagularea va avea loc mai intens, cu atât mai mult probabilitatea de coliziune a particulelor de aerosol. Această probabilitate crește sub acțiunea factorilor de mai sus. Particulele mici sunt mai predispuse la coagulare, decât cele mai mari. accelerează coagularea când concentrația particulelor de praf într-un mediu gazos.

Există o coagulare naturală, atunci când acest proces are loc sub acțiunea forțelor naturale, adică. E. în principal din cauza mișcării browniene și forțele gravitaționale și coagulare artificială, atunci când acest proces este intensificat prin aplicarea de factori suplimentari, cum ar fi turbulențe în fluxul încărcat cu praf, ionizare artificială si tratament acustic. Procesul de coagulare este accelerat, ca urmare a mai multe ori, t. K. Probabilitatea de coliziune a particulelor și o interacțiune de multe ori crește.

Rata de coagulare a particulelor de aerosol se supune

unde n - concentrația particulelor la un anumit moment în timp t:

n0 - concentrația inițială a particulelor, 1 / m3; Kk - coagulare constant m3 / s.

Fig. 2.11. Modificarea concentrației de particule în aer static

1, 2, 3 și 4 - respectiv ulm praf, frasin, mesteacăn, lemn margine

unde N - rata de coagulare corespunde numărului de particule per unitate de volum în ședințe pe unitatea de timp, 1 / (m2-sec).

Din expresia (2.4.), Rezultă că, la momentul inițial când concentrația particulelor este mare, coagularea are loc la o rată mai mare, dar viteza scade rapid.

Fig. 2.11. Acesta arată modificarea numărului numărabil de lemn roci concentrare praf prin coagulare într-o perioadă de timp în care numărul de particule a scăzut cu jumătate.

Parametrii aerului ambiant: temperatura 20 ° C, umiditate relativă de 50%, presiunea barometrică de 750 mm Hg. Art.

Termică (browniană) coagulare. Baza coagularii browniană este browniană (haotic aleatoare,) mișcare de particule foarte mici - 0,1 microni.

Procedeul termic (browniană) de coagulare depinde putin de natura particulelor de praf. Coagularea se produce mai rapid decât interval mai mare a dimensiunii particulelor, deoarece există o absorbție mai mare a particulelor fine. Rata crescută de coagulare polidispersitate datorate comparativ cu coagularea prafului monodisperse nu depășește 10%.

I termice crește rata de coagulare cu temperatura absolută a mediului de dispersie. Rata de coagulare a particulelor mici, de asemenea, crește cu presiune tot mai mare.

Se remarcă faptul că dispersia prafului în gazele de proces care intră în purificarea, în general mai mare decât sursa de praf. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că coagularea browniană apare aproape instantaneu.

coagulării Gradient. coagulării Gradient datorită prezenței unui gradient de viteză în fluxul de gaze cu praf. Exemplul cel mai tipic este fluxul de gaze în jurul solid j canal de perete. În conformitate cu legile hidraulicele i ale particulelor în apropierea peretelui se deplasează la o viteză mai mică decât partea NQ-S, situate mai aproape de axa longitudinală a canalului. Particulele de contact I este posibilă în cazul în care distanța dintre ele este mai mică decât suma dimensiunii acțiunii lor de coagulare a gradientului este limitată în principal, aproape de perete strat. Prin urmare, joacă un rol semnificativ

Rata de scădere a rezultatului de numărare a concentrației de particule în procesul de coagulare este determinată din expresia

cu lungime considerabilă a canalelor și o suprafață mare de-a lungul căreia are loc contactul.

O coagulare turbulentă. Rata de coagulare a particulelor într-un mediu de dispersie poate fi îmbunătățită în mod artificial prin turbulență în aerosoli. Moțiunea turbionară a mediului, care se produce din cauza turbulenței care crește probabilitatea de coliziune a particulelor și, prin urmare, crește viteza de coagulare.

turbulența fluxului de pulbere cu gaz se realizează pentru particulele de praf grosieră, îmbunătățind astfel eficiența de curățare. Moțiunea turbionară care apar ca urmare a turbulenței care crește probabilitatea de coliziune și astfel coarsening particulelor. Se aplica dispozitive speciale generatoare de turbulență, colectoare de praf sunt aranjate în fața sau direct în ele (sec. 5).

coagulării cinematice. Procesul de coagulare cinematic are loc în timpul mișcării relative a particulelor de diferite dimensiuni, prin acțiunea forțelor externe -. Forțe gravitaționale, forțe centrifuge, etc. Particulele de dimensiuni diferite se deplasează cu viteze diferite. Aceasta are ca rezultat coliziunea și extinderea acestora. Un exemplu de coagulare cinematic este precipitarea particulelor de pe picăturile sub acțiunea gravitației (acest proces este numit coagulare gravitațională). coagulare cinematică apare, de asemenea, atunci când traficul din sens opus și un jet de apă atomizate în scrubere umede.

coagulării schematică. După cum sa menționat mai sus, particulele de praf, în multe cazuri, au o sarcină electrică - pozitivă sau negativă. Între particulele încărcate, precum și între particule încărcate și neîncărcate cu forțe de interacțiune. Acest lucru determină în mare măsură comportamentul particulelor. Particulele se ciocnesc, se lipesc între ele, formând agregate.

Între particulele, următoarea forță de interacțiune electrică: forța Coulomb de atracție sau repulsie, care are loc între două particule încărcate situate la o anumită distanță unul față de celălalt; forță de inducție între o particulă încărcată și neîncărcată învecinată; forța de interacțiune dintre o particulă încărcată și celelalte particule cu același semn; puterea câmpului electric extern (dacă este disponibilă).

coagulării schematică este utilizat în echipamentul de colectare a prafului. coalescență utilizate electrostatic, care sunt structural electrofiltru simplificate. Principii de coagulare electrice sunt de asemenea utilizate în fluxurile de ionizare artificială gaz și praf la coarsening particulelor de praf (cap. 6.).

coagulării acustică. flux de praf de gaz trece prin câmpul acustic generat de sursa de sunet și ultrasunete.

Dacă anumiți parametri și caracteristici ale câmpului datorate mediu prafului și a fluxului de gaz de fluctuație crește considerabil numărul de coliziuni între particule de praf, ceea ce duce la coalescența lor, t. E. La coarsening praf. Tratamentul acustic este efectuată în scopul de a îmbunătăți eficiența de colectare a prafului. Considerat în Sec. 6.