ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВАЕМОСТИ ПЫЛЕГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук ИХКГ СО РАН 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3 Манжос Евгений Витальевич младший научный сотрудник лаборатории физики и химии горения газов тел. +7-913-899-6044, 8(383) 330-76-27, [email protected] Для обеспечения безопасной работы со смесями пылевых веществ, распыленных в газовой среде, т. е. пылегазовыми смесями, необходимо точно понимать условия, при которых эти смеси могут быть взрывоопасны и уметь определять и контролировать параметры таких смесей. Наша разработка призвана обеспечить безопасность и экономическую эффективность опасных производственных процессов. Ее суть — принципиальная и теоретическая корректировка параметров установки для определения показателей взрыва пылегазовых смесей. Пожаро- и взрывоопасные пылегазовые смеси могут возникать в результате многих независимых факторов: проникновения атмосферного воздуха в аппараты, содержащие горючие газы или пары горючих жидкостей; при получении, транспортировке и переработке газообразных, жидких и твердых веществ, способных к взрыву; возникновении пожаро- и взрывоопасных пылегазовых смесей в технологических процессах и т.п. Образование подобных смесей может иметь место при производстве химических веществ, различных растворителей, химических реактивов, товаров бытовой химии, в том числе в процессах изготовления малотоннажной химии. В ИХКГ СО РАН спроектирована и создана установка для определения показателей взрываемости пылегазовых смесей. Достоверность результатов экспериментальных исследований в области взрываемости пылегазовых смесей, проведенных на изготовленной установке, подтверждается их соответствием нормативным значениям, указанным в действующем стандарте в области пожаро- и взрывобезопасности. Установка предназначена для определения показателей взрыва пылегазовых смесей — максимального давления взрыва, нижнего концентрационного предела распространения пламени, минимального взрывоопасного содержания кислорода и минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора для различных пылей (органических твердых веществ, углей) с размером дисперсных частиц менее 50 мкм для металлов и менее 100 мкм для других материалов. Манжос Евгений Витальевич, младший научный сотрудник лаборатории физики и химии горения газов ВЕРНУТЬСЯ К СОДЕРЖАНИЮ 101 НАУКА И ТЕХНОЛОГИИ СИБИРИ | № 5 УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВА ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА. 1 2 11 12 Ресивер 18 17 3 9 Форкамера 8 13 1 22 5 4 6 2 Блок управления Реак>ионн67 сосуд 23 19 21 14 Компьютер 7 22 Ротометр 15 Газоанализатор 16 На схеме: 1-3 вентили подачи воздуха, газа и флегматизатора. 4 – вентиль манометра; 5 – вентиль подачи в ресивер; 6 – вентиль подачи газа из ресивера в газоанализатор; 7 – вентиль подачи из реакционного сосуда в газоанализатор; 8 – вентиль для измерения давления в реакционном сосуде с помощью манометра; 9– вентиль сброса давления из магистрали в атмосферу; 10 – вентиль сброса давления из реакционного сосуда; 11 – пневмораспределитель; 12 – обратный клапан; 13 – датчик давления; 14 – спираль нагрева; 15 – ротаметр; 16 – газоанализатор; 17- ресивер; 18 – форкамера; 19 – реакционный сосуд; 20 – манометр; 21 – автономный источник питания; 22 – фильтр; 23 – электронный блок управления. В настоящий момент времени установка передана в ПО «Спектр» (г. Кемерово) для проведения испытаний по определению показателей взрываемости угольной пыли. Уровень готовности технологии (TRL) соответствует уровню TRL7 — доказана техническая реализуемость, создан опытный рабочий образец. Прототип продемонстрирован в составе системы в реальных условиях эксплуатации. Стоимость изготовления одного экземпляра установки в ценах 2021 года составляет 500 тыс. руб­лей. Преимущества и уникальность Исследования на установке велись в двух направлениях. Первым было исследование режимов ее работы и проверка соответствия 102 ВЕРНУТЬСЯ К СОДЕРЖАНИЮ 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ параметров процесса взрыва на примере стандартизованной пыли — порошка ликоподия по ГОСТ 22226–76. Вторым направлением было получение экспериментальных данных с конкретными образцами угольной пыли. В рамках первого направления особое внимание было уделено процессу зажигания. Выяснилось, что некоторые предложенные в стандарте параметры источника зажигания противоречили друг другу. В стандарте приведена принципиальная схема установки, даны размеры ее отдельных частей, требования к применяемым материалам. Также указаны нагрузки, действующие на элементы установки, для правильного расчета и выбора их конструктивных параметров. В процессе проектирования и изготовления принципиальная схема была несколько изменена — в нее добавлены некоторые компоненты, также были устранены выявленные противоречия. 2 Контекст В нашей стране подобная установка была создана во ВНИИПО г. Балашиха еще в 1969 году. Многие исследования по определению показателей взрыва пылевоздушных смесей проводились за рубежом, разработаны нормативные документы. Аналоги установки находятся в Москве и Кемерове, но единой теоретической базы и концепции испытаний пылегазовых смесей с зернами различной дисперсности в настоящий момент нет. 3 Предполагаемый интерес для внедрения Применение установки возможно при проведении испытаний угольной пыли, а также различных веществ, образующихся при производствах, связанных с измельчением или распылением, производством мелкозернистых веществ, образованием аэрозолей. Запрос на индустриальное партнерство Необходимо участие и финансирование комплексной научно-­т ехнической программы (КНТП), посвященной выработке рекомендаций и разработке устройств для определения показателей взрыва пылей, аэрозолей различных веществ в воздухе производственных зон или в технологических трубопроводах 4 1. 3D модель установки 2. Готовая установка 3, 4. Экспериментальная установка ФХГГ ВЕРНУТЬСЯ К СОДЕРЖАНИЮ 103
