Спосіб вибухозахисту систем транспортування газів та пилогазових сумішей

Изобретение относится к взрывозащите транспортных систем и, в частности, к способам взрывозащиты газопроводов. Известен способ взрывозащиты систем транспортировки газов и пылегазовых смесей, включающий перемещение газов и пылегазовых смесей через огнепреграждающий элемент с псевдоожиженным слоем, порозность и размер зерен которых определяют из условия где Ре=u d/f - критерий Пекле; u - скорость пламени; d - средний диаметр зерен в псевдоожиженном слое; f - температуропроводность; Nu - критерий Нуссельта; e - порозность псевдоожиженного слоя; Q =RTb/E - параметр Франка-Каменецкого; R - газовая постоянная, Тb - термодинамическая температура адиабатического пламени; Ε - энергия активации; η - отношение объемных теплоємкостей газа и зерен псевдоожиженного слоя [2]. Недостатком известного способа является ограничение по порозности псевдоожиженного слоя и диаметру сжижаемых частиц. Задачей изобретения является увеличение поверхности теплообмена между газовой и твердой фазами, расширение взрывоопасного диапазона значений порозности слоя и диаметра сжижаемых частиц путем введения частиц твердого материала с определенной скоростью, в результате чего обеспечивается взрывоопасность транспортировки газа и пылегазовых смесей. Поставленная задача решается, использованием предлагаемого способа, отличительной особенностью которого является то, что в огнепреграждающий слой постоянно вводят частицы твердого материала, скорость уноса которых меньше скорости прокачки транспортируемого газа или пылегазовой смеси. Гашение пламени твердой насадкой определяют соотношением тепловыделения при горении горючих и теплоотвода из зоны горения. Теплоотвод должен быть больше тепловыделения. Интенсивность теплоотвода из зоны реакции (q) можно определить при помощи выражения Где а - коэффициент теплоотдачи; Тп - температура пламени; То - температура частиц, S - суммарная поверхность частиц; V - объем слоя. Путем несложных математических преобразований получают выражение изменения величины S/v от порозности слоя и диаметра сжижаемых частиц где ε - порозность псевдоожиженного слоя; d - диаметр ожижаемых частиц. Критическим условием гашения пламени соответствует постоянство величины S/v, следовательно, на пределе гашения-пламени Из полученного уравнения следует, что при уменьшении диаметра частиц в слое критическая порозность (εкр) увеличивается. Введение в псевдоожиженный слой мелких частиц твердого материала существенно увеличивает поверхность теплообмена между газовой и твердой фазами. Это позволяет проводить транспортировку газов при больших скоростях потока и большей порозности псевдоожиженного слоя при обеспечении взрывобеэопасности транспортировки. Предлагаемый способ взрывозащиты может быть использован при гашении пламени в трубопроводах при транспортировке как газовых, так и пылегазовых сред. Способ позволяет обеспечить взрыво-безопасность в широком интервале скоростей газового потока. Доказательством осуществления заявляемого способа взрывозащиты систем транспортировки газов и пылегазовых смесей являются ниже приведенные примеры. Опыты проводили в огнепреградителе, представляющем собой вертикальную трубу диаметром 50 мм, длиной 1000мм с горизонтально установленной сеткой, на которой находится зернистый слой твердых частиц. Псевдоожижение осуществляют горючей газовой смесью, подаваемой через трубу снизу вверх. Инициирование горения осуществляют раскаленной нихромовой спиралью, установленной на расстоянии 50мм выше торца трубы. Проскок пламени регистрируют с помощью электрического зонда, установленного на расстоянии 15мм выше сетки в объеме слоя. Частицы твердого материала вводят в нижнюю часть псевдоожиженного слоя. Материал частиц готовят из кварцевого песка путем измельчения на шаровой мельнице с последующим выделением мелкой фракции выдуванием после загрузки измельченного материала в огнепреградитель при скоростях газового потока, равных скорости продувки газа или пылегазовой смеси в рабочих для огнепреградителя условиях. Пример 1. В трубу подают ацетилено-воздушную смесь в количестве, изменяемом до расхода, при котором электрический датчик регистрирует проникновение пламени. Через две секунды после каждого поджигания горючей смеси нихромовой спиралью газовый поток прерывают. В случае отсутствия проскока пламени через псевдоожиженный слой расход горючей смеси увеличивают и опыт повторяют. При регистрации проскока пламени экспериментально уточняют максимально допустимую скорость потока, при котором пламя не проскакивает через слой, определяют при этом величину порозности псевдоожиженного слоя (ε), измерив высоту псевдоожиженного слоя (Н) и осевшего слоя (Но) При диаметре частиц псевдоожиженного слоя 200 мкм максимально допустимая скорость равна 0,04 м/с, εкр - 0,44. Пример 2. Условия аналогичны примеру 1, но в нижнюю часть псевдоожиженного слоя вводят частицы твердого материала в количестве 0,6 кг/час. Максимально допустимая скорость при этом будет равна 0,34 м/сек, εкр - 0,78. Результаты проведенных опытов приведены в таблице.