CC BY
24
УДК 628.84, 628.511, 614
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ И АСПИРАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Е.В. Романюк, Д.В. Каргашилов, А.В. Федоров, Б.Г. Кахужев
В статье обосновывается необходимость использования огнепреградителей, фильтров и утилизаторов паров в системах вентиляции производств, в которых обращаются горючие пыли и аэрозоли. Рассматриваются новые устройства ИПК 1.0 и ИПК 1.1, выполняющие функции пламяпреградителя, конденсатора, утилизатора аэрозолей. Приведены результаты экспериментальных исследований по определению гидравлического сопротивления устройств, их технических характеристик (времени прогорания, количества секций, форсунок, времени промывания для различных растворителей). Приведена схема экспериментального стенда для оценки времени прогорания устройства, выполняющего функции огнепреградителя.
Ключевые слова: вентиляция, аспирация, пыль, аэрозоль, растворитель, пламяпреградитель, огнепреградитель, фильтр, конденсатор.
Технологические операции, связанные с обращением легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, являются одними из самых пожароопасных на производствах различного профиля. Для данных операций обязательным требованием является оснащение системами вентиляции, которые при отсутствии специальных мероприятий и технических устройств, могут стать путями распространения пожара и способствовать переходу огня от одного помещения к другому. Устройство вентиляции для паров и аспирации для пылей является комплексной задачей по выполнению требований охраны труда, экологии и пожарной безопасности.
Для предотвращения распространения пожара в системах вентиляции используют огнепреградители и искрогасители.
Огнепреградители монтируются в оборудовании, где существует опасность возникновения взрыва и пожара: на газопроводах, на резервуарах с горючими материалами, в системах вентиляции и аспирации [1, 2]. На производстве используются устройства типа ПП-50, ПП-100, ПП-500, жидкостные огнепреградители ПОЖ-80, огнепреградители ОП-50 (АА) и ОП-100 (АА). Существует множество патентных разработок, однако большинство представленных
конструкций представляют собой корпус с заключенным внутри него мелкоячеистым элементом. Такая структура способствует повышению аэродинамического сопротивления в системах вентиляции. В связи с этим основным требованием к новому устройству является его низкое гидравлическое сопротивление, простота и длительный срок службы.
Недостатком установки огнепреградителей в вентиляции покрасочных цехов является затрудненность прохождения газо-
паровоздушного потока через мелкоячеистую металлическую сетку, которая является пламяпреградительным элементом. Газопаровоздушный поток «глушится» мелкоячеистыми структурами и может образовывать взрывоопасную концентрацию, что будет благоприятным условием для развития и распространения пожара. Для того чтобы преодолеть этот недостаток, требуется выполнить дополнительные инженерные работы по установке вентиляторов для повышения тяги газо-паровоздушного потока. Это влечет дополнительные затраты на установку и эксплуатацию, повышенное энергопотребление.
Вышеизложенное делает актуальным разработку комбинированного устройства, которое могло бы удалять из потока опасные примеси и загрязнения, утилизировать пары, охлаждать поток и препятствовать распространению пламени при возникновении пожара в вентиляционной системе при оптимальном режиме работы тягодутьевого устройства.
Для решения этой задачи был разработан ИПК 1.0 [3], предназначенный для предупреждения распространения пожара в производственных коммуникациях,
технологических процессах, улавливания паров растворителей в системах вентиляции, улавливания аэрозольных частиц в системах вентиляции лакокрасочных цехов. Устройство ИПК 1.0 (рис. 1) представляет собой металлический корпус с боковыми патрубками входа и выхода газовоздушного потока, чередующимися секциями вертикальных и змеевиковых металлических трубок, заполненных хладагентом, трубкой, присоединенной к секциям для подачи хладагента, металлической емкостью в верхней части аппарата с патрубком для
удаления отработанного хладагента,
горизонтально установленной мелкоячеистой решеткой в нижней части корпуса для улавливания твердых частиц и патрубком для отвода конденсата паров растворителей.
Устройство ИПК 1.0 работает следующим образом. Паровоздушный поток через входной патрубок 9 попадает в систему секций вертикальных 8 и змеевиковых 5 трубок, где пары растворителя охлаждаются за счет хладагента, конденсируются и через мелкоячеистую металлическую решетку 7 выходят из аппарата через патрубок 6, могут собираться в специальных емкостях, утилизироваться или использоваться повторно. Очищенный воздушный поток через выходной патрубок 3 выходит из устройства и продолжает перемещаться по системе вентиляции. Охлаждение обеспечивается с помощью циркулирующего в системах трубок 5 и 8
хладагента, который заливается через трубку 4 и удаляется через патрубок 1 аппарата.
В случае возникновения пожара искры и пламя вместе с газовым потоком через входной патрубок 9 попадают в систему секций вертикальных 8 и змеевиковых 5 трубок, за счет охлаждения и соударения с трубками гасятся и падают вниз, задерживаясь на мелкоячеистой сетке. Для увеличения срока эксплуатации устройства и улучшения эксплуатационных характеристик было предложено оптимизировать устройство ИПК 1.0 путем монтажа в нем распылительных форсунок для промывания трубок [4] - получили устройство ИПК 1.1 - рис. 1б.
В устройстве ИПК 1.1 при забивании межтрубного пространства на форсунки 8 под высоким давлением подается растворитель, который растворяет осадок на трубках и стекает вниз, откуда потом удаляется через патрубок 10.
а б
Рис 1. Схема устройства ИПК: а - ИПК 1.0; б - ИПК-1.1: а: 1 - трубка для отвода хладагента; 2 - прямоугольный корпус; 3 - выходной патрубок; 4 - трубка для ввода хладагента; 5 - система секций змеевиковых трубок; 6 - трубка для отвода конденсата; 7 - мелкоячеистая
металлическая решетка; 8 - система секций вертикальных трубок; 9 - входной патрубок; б: 1 - корпус; 2 - входной патрубок; 3 - выходной патрубок; 4 - секция вертикальных трубок; 5 - секция змеевиковых трубок; 6 - патрубок для ввода хладагента; 7 - патрубок для вывода хладагента; 8 - форсунки распыления; 9 - решетки; 10 - патрубок для отвода растворителя и аэрозоля; 11 - емкость соединения трубок конденсатора
При оценке работы устройства были выбраны параметры:
- общий перепад давлений на устройстве;
- способность локализовать пламя;
- концентрация паров растворителя в системе вентиляции после устройства.
Способность локализовать и некоторое время удерживать пламя проверяли с помощью
установки, представленной на рис. 2. Экспериментальный стенд был создан по [1], адаптирован и модернизирован в соответствии с методикой [2].
Результаты испытаний по определению времени прогорания, а также сопротивления, которое оказывает устройство в системе, представлены на рис. 3 и 4.
12
7 8 5
Рис. 2. Схема стенда для определения времени прогорания: 1 - испытуемое устройство; 2 - детонационная труба; 3 - термопара; 4 - огнепреградитель; 5 - ручной выключатель; 6 - смесительная камера; 7 - отсекатель; 8 - расходомер; 9 - датчик давления; 10 - емкость с растворителем; 11 - воздуходувка; 12 - ПК; 13 - термопара
ОС т
2]
т-
1 23456789 Время прогорания, мин
Рис. 3. Результаты испытаний на время прогорания:1 - Б=1; 2 - 8=1,6.
ю
--- — 2-
--" ^ — —■ — — - 1----
О 50 100 150 200 И„„„„ „„„ 250
Время, сек
Рис. 4. Зависимость общего перепада давлений на участке трубопровода от времени замеров;
1 - без ИПК 1.0; - с ИПК 1.0.
Для устройства ИПК 1.1 были проведены исследования регенерации устройства, задачами которых было определить: вид форсунки; количество форсунок; время омывания (регенерации) ИПК; время регенерации в зависимости от времени работы устройства.
Результаты экспериментов
представлены в виде графических зависимостей на рис. 5.
Как видно на графиках, оптимальной является форсунка с полноконусным распылением, так как с ней промывание происходит быстрее всего. Данные форсунки использовались для дальнейших экспериментов. Оптимальным принята установка 5 форсунок в боковые стенки и 4 - в верхнюю.
Для установленных форсунок является оптимальной промывка в течение 15 минут.
Невысокий перепад давлений на устройстве ИПК связан, по мнению авторов, с обтекаемой формой трубок в секциях огнепреградителя, поэтому повышение энергозатрат на эксплуатацию устройства будет незначительным.
Предложенные схемы ИПК могут быть использованы для конкретного процесса с учетом специфики технологического процесса. Использование ИПК 1.1 позволяет проводить комбинированную защиту от возможных источников зажигания и продуктов горения, повысить надежность работы, осуществлять улавливание аэрозольных частиц при относительно низком аэродинамическом сопротивлении устройства и эффективно регенерировать устройство.
ПС лноко ну< :на я
/
CT — РУ
/
— плос юс тру
\Р. Па 150
5 10 15 20 25 30 35 40
Время промываниях
а
полн эконусна Я
1 стру!
1 ч ч /
пл оскос тру
35 40 Время промывания.с
Время промывки, мин
80
60
сил □л/
уай -СП* рит
5 10 15 20 25 30 35 40
Время эксплуатации ИПК, суток
д
Рис. 5. Результаты экспериментальных исследований ИПК 1.1: а - зависимости общего перепада давлений от времени промывания для различных форсунок для ксилола;
б - зависимость перепада давлений от количества форсунок для промывания для ксилола; в - зависимости общего перепада давлений от времени промывания для различных форсунок для ксилола; г - зависимость перепада давлений от количества форсунок для промывания для уайт-спирита; д - зависимости времени промывания от времени эксплуатации
Библиография
1. Стрижевский И.И., Заказное В.Ф. Промышленные огнепреградители / И.И. Стрижевский, В. Ф. Заказное. - Москва, Химия. - 1984. - 264 с.
2. ГОСТ Р 53323-2009 Огнепреградители и искрогасители. Общие технические требования. Методы испытаний, 2009 год.
3. Патент на изобретение № 2597535. Искрогаситель, пламягаситель, конденсатор (ИПК 1.0) / Л.А. Морозов, Е.В. Романюк, Д.В. Каргашилое. - № 2014150378/12; заявл. 11.12.2014; опубл. 10.07.2016. -Бюл. № 25. - 2 с.
4. Патент на изобретение № 2657692. Искрогаситель, пламепреградитель, конденсатор с форсунками для регенерации (ИПК 1.1) / Е.В. Романюк, А.М. Гаврилов, Д.В. Каргашилов, А.Н. Шуткин, А.В. Калач, Д.И. Мирошниченко. - № 2657692; заявл. 22.11.2016; опубл. 14.06.2018. - Бюл. № 17.
References
1. Strizhevskij I.I., Zakaznov V.F. Promyshlennye ognepregraditeli / I.I. Strizhevskij, V.F. Zakaznov. - Moskva, Himiya. - 1984. - 264 s.
2. GOST R 53323-2009 Ognepregraditeli i iskrogasiteli. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya. Metody ispytanij, 2009 god.
3. Patent na izobretenie № 2597535. Iskrogasitel', plamyagasitel', kondensator (IPK 1.0) / L.A. Morozov, E.V. Romanyuk, D.V. Kargashilov. -№ 2014150378/12; zayavl. 11.12.2014; opubl. 10.07.2016. -Byul. № 25. - 2 s.
4. Patent na izobretenie № 2657692. Iskrogasitel', plamepregraditel', kondensator s forsunkami dlya regeneracii (IPK 1.1) / E.V. Romanyuk, A.M. Gavrilov, D.V. Kargashilov, A.N. SHutkin, A.V. Kalach, D.I. Miroshnichenko. - № 2657692; zayavl. 22.11.2016; opubl. 14.06.2018. -Byul. № 17.
в
г
THE FIRE'S SPREAD PREVENTION IN VENTILATION AND ASPIRATION SYSTEMS
OF INDUSTRIAL PREMISES
The article substantiates the need for the use of fire barriers in ventilation systems of industries in which combustible dust and aerosols are treated. The article discusses a new devices IPK 1.0 and IPK 1.1, perform the functions of spark arrestor, fire barriers, dust and aerosol catcher and solvent steam capacitor. There are the results of experimental studies to determine the hydraulic resistance of the device, its technical characteristics (burnout time, number of sections, nozzles, washing time for various solvents). The scheme of the experimental stand for burn-in time estimation is given.
Keywords: ventilation systems, aspiration system, dust, aerosol, solvent, spark arrestor, fire barriers, capacitor.
Романюк Елена Васильевна,
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры пожарной безопасности объектов защиты,
Воронежский институт - филиал ФГБОУ ВО Ивановской пожарно-спасательной
академии ГПС МЧС России,
Россия, г. Воронеж,
e-mail: scercso@mail.ru,
Romanyuk E. V.,
Candidate of technical sciences, associate professor,
Associate Professor of the Department of Object's Protection Fire Safety,
Voronezh Institute - a branch of FGBOU in the Ivanovo fire and rescue academy of State
Firefighting Service of EMERCOM of Russia,
Russia, Voronezh.
Каргашилов Дмитрий Валентинович,
кандидат технических наук, доцент, заместитель начальника института,
Воронежский институт - филиал ФГБОУ ВО Ивановской пожарно-спасательной
академии ГПС МЧС России,
Россия, г. Воронеж,
e-mail: kargashil@mail.ru,
Kargashilov D. V.,
Candidate of technical sciences, associate professor, Вeputy chief оf Voronezh Institute
Voronezh Institute - a branch of FGBOU in the Ivanovo fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Voronezh.
Федоров Андрей Владимирович,
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры пожарной автоматики, ФГБОУ ВО Академия ГПС МЧС России, Россия, г. Москва, e-mail: fedorov-ppa@yandex.ru Fedorov A. V.,
Doctor of Technical Sciences, Professor,
Professor of the Department of Fire Automation,
Academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia,
Russia, Moscow.
Кахужев Бислан Гумарович,
Воронежский институт - филиал ФГБОУ ВО Ивановской пожарно-спасательной
академии ГПС МЧС России,
Россия, г. Воронеж,
тел. 89103450199, scercso@mail.ru,
Kohuzhev B. G.,
Voronezh Institute - a branch of FGBOU in the Ivanovo fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Voronezh.
© Романюк Е.В., Каргашилов Д.В., Федоров А.В., Кахужев Б.Г., 2018
