ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Свойства и характеристика взрывоопасных пылей 7
1.2 Производство и переработка сахара 20
1.3 Методы, используемые при оценки пожаровзрывоопасности пылей 24
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ 37
2.1 Объекты исследований 37
2.2 Методы исследований 39
2.2.1 Метод размола сахар-песка на шаровой мельнице 39
2.2.2 Метод определения удельной поверхности порошков на приборе ПСХ-10А 42
2.2.3 Ситовой анализ 44
2.2.4 Определение максимального давления взрыва 46
2.2.5 Метод определение концентрационных пределов 49
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ВЗРЫВА ИЗМЕЛЬЧЁННОГО САХАРА 51
3.1 Размол материала и проведение ситового анализа измельчённого сахара 51
3.2 Определение удельной поверхности материала 52
3.3 Определение максимального давления взрыва измельчённого сахара 53
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
Актуальность проблемы: В России функционируют около 8 тысяч взрывопожароопасных объектов. Большинство техногенных чрезвычайных ситуаций (до 80 %) обусловлено пожарами в зданиях жилого, социально-бытового и культурного назначения. Обеспечение безопасности персонала предприятия, населения и окружающей среды остается актуальным, особенно в области пожарной безопасности. Существенную угрозу для населения и природной среды представляют пожаровзрывоопасные зерноперерабатывающие, сахара- перерабатывающие, производство пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве. Статистические данные по пылевым взрывам, возникающим на предприятиях, что на комбикормовых заводах происходит - 36 % взрывов, мукомольных заводах — 20 % взрывов, сахара-перерабатывающих заводах - 24 % взрывов.
При производстве и переработке сахара неоднократно имели место аварии, связанные с образованием и взрывом их аэровзвесей, а также загоранием порошков или смесей на их основе. Отмечено мгновенное возгорание мелких частиц сахара (сахарной пудры), приводящее к резкому росту температуры и давления. При исследовании характеристик пожаровзрывоопасности материала было установлено, что величина взрыва зависит от дисперсности помола и способа измельчения материала.
Поэтому представляет определенный интерес изучение влияния на взрывопожароопасные характеристики сахара степени измельчения материала и фракционный состав.
Целью данной работы является исследование влияния размера частиц измельчённого сахара (сахарной пудры) на его взрывопожарную опасность.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучить взрывопожароопасные свойства сахарной пыли;
- изучение взрывопожароопасных показателей промышленных пылей и методов их определения исследовать влияние измельчения на фракционный состав удельной поверхности сахарной пыли;
- определить НКПР в зависимости от времени измельчения;
— исследовать влияние дисперсности сахарной пыли на максимальное давление взрыва.
Объект исследования. Сахарный песок с разной степенью измельчения.
Предмет исследования. Влияние степени измельчения сахара на пожаровзрывоопасные свойства пыли - максимальное давление взрыва.
Научная новизна. Исследование влияние степени измельчения на взрыпожарную опасность производства, позволит разработать мероприятия по взрывопожарной безопасности для взрывопожарных производств по переработке сахара и производству сахарной пудры.
Апробация. Международный научно-технической конференции «Достижения науки агропромышленному производству» (г. Челябинск, ЮУГАУ, 2016 г.).
Публикации. Опубликована 1 статья в сборнике материалов научно- практической конференции.
Структура. Диссертация состоит из введения, 4 глав, библиографического списка.
Объём диссертации. Текст диссертационной работы изложен на 63 страницах, включающих 14 рисунков и 16 таблиц и список цитируемой.
В работе изучены взрывопожароопасные свойства пылей, производство и Р работка сахара, экспериментальные методы по определению максимального Давления взрыва и скорости нарастания давления, нижний концентрационный предел распространения пламени НКРП в пылевоздушных смесях.
В качестве объекта исследования использовали сахар-песок согласно ГОСТ 21-94. Для изучения взрывопожароопасных свойств использовали методы определения НКПР, максимального давления взрыва, удельной поверхности.
Из таблицы 3.1 видно, что с увеличением времени измельчения содержание фракции в диапазоне от 0,1 до < 0,05 мм увеличивается. Содержание крупной фракции 0,14 мм - уменьшается.
Установлено, что время измельчения пробы сахара значительно влияет степень измельчения уменьшается количество крупных фракций, а мелких растёт. На рисунке 3.2 видно, что при времени измельчения с 5-30 минут, S уд, см2/г увеличивается в 5 раз.
В зависимости от времени измельчения (от 5 до 15 минут) НКПР измельченного сахара вначале уменьшается, а затем (30 минут размола) увеличивается и достигает значения НКПР, соответствующее времени измельчения - 5 минут. Рост НКПР может быть обусловлен коагуляцией частиц пыли сахара, вследствие длительного размола.
Минимальное давление взрыва измельчённого материала соответствует навеске материала в 0,5 г, величина которого составляет 97-113 кПа в зависимости от времени измельчения (см. рисунок 3.3). Максимальное давление взрыва наблюдается для пробы, (измельчённой в течение 5 минут), весом в 4 г (концентрация 1000 г/м3), измельчённой в течение 15-30 минут весом в 3 г (концентрация 750 г/м3). Следует отметить, что максимальное давление взрыва для проб, измельчённых при 30 минутах выше, чем при 5 и 15 минутах. Следовательно, чем меньше продолжительность измельчения, тем менее взрывоопасна пыль сахара.
таблицы 3.5 видно, что на максимальное давление взрыва влияет Дисперсность измельчённого сахара. С уменьшением размера фракции давление Р а Увеличивается и достигает максимального значения при измельчении аРа 0,08 мм и концентрации 750 г/м3 (вес пробы '3 г) для проб, ельчённых при 15-30 минутах, а для пробы помолом 15 минут - при змельчении до 0, 05 мм и концентрации 1000 г/м3 (вес 4 г).
На рисунках 3.4 - 3.7 представлена зависимость максимального давления взрыва от размера фракции и времени измельчения. Установлено, что время измельчения пробы сахара незначительно влияет на максимальное давление взрыва для крупных фракций - 0,14 мм. Максимальным давлением взрыва характеризуется материал, измельченный до 0,08 мм и 0,05 мм, величина давления взрыва которого, приблизительно в два раза больше в сравнении с фракцией 0,14 мм. Для фракции менее 0,05 максимальное давление взрыва снижается. Таким образом, менее опасным являются пыли, измельчённые 5 минут фракцией до 0,05 мм и концентрацией 500 г/м3, более опасными - пыли, измельченные 15—30 минут фракцией 0,08 мм и концентрацией от 750 г/м3....
