Страница 5 из 17
Результаты испытаний позволили определить одно из двух возможных направлений дальнейшей работы:
– экспериментальная оценка пожарной опасности РО с частичным разрушением трубок-электродов, поиск и опытная проверка технических решений, обеспечивающих безопасность в этих условиях;
– разработка рекомендаций на основе требований ГОСТ 3,4, сводящихся, в основном, к недопущению функционирования РО во взрывоопасной среде.
8. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Практически методика исследований уже изложена в разделе 2.
Испытания РО проводились на специальном экспериментальном оборудовании, которое схематически изображено ниже на рис.7
Рис. 7
В состав оборудования входил питающийся от высоковольтного трансформатора опытный образец РО (1), устанавливаемый внутри стального макета(2), объемом 15 м3. Макет был оснащен вентилятором (3) для интенсификации процессов испарения и легкоразрушаемой полиэтиленовой диафрагмой (4) для снижения давления при возможном воспламенении. В макете размещены датчики системы индикации (5) уровня концентраций взрывоопасных паров. Имелась также система контрольного воспламенения (6). Система индикации уровня концентраций взрывоопасных паров (5)состояла из двух датчиков и вторичного блока газосигнализаторов фирмы «Дрегер», калиброванных на специальном динамическом стенде ДС– ПГР.
Система контрольного воспламенения (6) служила для повышения надежности результатов испытаний, при которых РО мог не воспламенить взрывоопасную по показаниям системы индикации (5) смесь.
Все высоковольтные блоки, трансформаторы и электродвигатель вентилятора были расположены снаружи макетов. Соединение высоковольтного трансформатора с РО выполнялось специальным высоковольтном кабелем.
Испытания проводились следующим образом.
Из хранилища отбиралась порция ацетона, часть из которой использовалась для калибровки датчиков газосигнализатора фирмы «Драгер».После калибровки датчиков устанавливались в макете. Там же, на изолирующее основании устанавливался опытный образец РО в исправном состоянии. Вторая часть отработанной порции ацетона объемом около 2 л разливалась на полу макета. После чего включался вентилятор, и происходило испарение ацетона. При достижении уровня концентраций близких к стехиометрическому включался РО. Предполагалось после 1-2 минутой выдержки при отсутствии воспламенения РО отключать и включать систему контрольного воспламенения .Воспламененные смеси от этой системы свидетельствовало бы о том, что РО функционировал во взрывоопасной среде.
При воспламенении смеси опытным образом РО все оборудование обесточивалось.
9. РЕЗУЛЬАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В соответствии с изложенным выше, были проведены испытания исправного реактора-озонатора при функционировании его во взрывоопасной ацетоновоздушной среде.
Для испытания были произвольно отобраны 3 РО. Все они при работе воспламеняли взрывоопасную среду.
После опытов все РО оставались работоспособны, оплавлялись лишь пенопластовые торцевые уплотнения и наружная оболочка кабелей.
По результатам испытаний следует сделать вывод о том, что даже исправный реактор-озонатор может воспламенить взрывоопасную ацетоновоздушную среду, т.е. в условиях интересующих нас производств он пожаровзрывоопасен
10. РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОЗОНАТОРА В ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Результаты исследования дают основание назвать три возможных причины воспламенения ацетоновоздушной смеси реактором-озонатором (РО):
–воспламенение электрическим разрядом взрывоопасной ацетоновоздушной смеси;
–Воспламенение электрическим разрядом ацетоновоздушной смеси;
–разложение озона в присутствии паров ацетона.
Для вентиляционных систем, в которых установлены аппараты с РО, могут перемещаться взрывоопасные газо – паро-пылевоздушные смеси, первая предполагаемая причина воспламенения может быть устранена двумя следующими путями.
1.Использованием автоматической системы отключающей РО при появлении взрывоопасной среды на входе в вентканал. При этом должна быть обеспечена надежность отключения РО не менее 0,99999 из расчета на один год.
2.Постоянной подачей в вентсистему до аппарата с реакторами-озонаторами гарантированно чистого воздуха, в количестве достаточном для снижения концентрации взрывоопасных смесей перед реакторами-озонаторами до безопасного уровня. При этом надежность снижения уровня концентраций, таким образом, также должна быть не менее 0,99999 в расчете на год.
При переработке обоих путей следует иметь ввиду, что подобные системы, как правило, должны иметь электроснабжение первой категории.
Для оценки масс горючих газов и паров, которые могут поступать в вентканал, необходимо пользоваться рекомендациями приложения 5 ГОСТ 12.1.004-85 [3]
Вторую и третью причины воспламенения можно устранить,установив РО и отдельный, недоступный для основного вентиляционного потока,аппарат и подавая получаемый озон в основной поток с помощью дополнительного вентилятора.
Допустимо не устранять последние две причины воспламенения указанным способом, а установить на входе и выходе аппарата РО надежные огнепрегрдители. При этом, однако, должны быть приняты конструктивные меры, исключающие даже локальное повышение концентраций органических веществ в вентиляционных каналах, расположенных за РО (по потоку).
Для предотвращения разрушения вентиляционной системы, необходимо также обеспечить безопасный отвод продуктов сгорания из аппарата с РО при возможном воспламенении перемещаемой среды. Конструктивно это может быть обеспечено применением легкоразрушаемых конструкций и специального газоотводного канала.
Таким образом, разработанный реактор– озонатор может быть использован в специальных аппаратах, являющихся элементами вентиляционных систем, только при устранении всех перечисленных предполагаемых причин воспламенения.
Кроме того, обязательным требованием должно быть наличие системы блокировки РО, исключающей повышение концентрации озона в аппарате до 20 массовых процентов, при которой в присутствии источника зажигания резко ускоряется процесс его разложения, переходящей во взрыв /7/.
11. ВЫВОДЫ
Исследования и разработка рекомендаций по безопасной эксплуатации реактора– озонатора в пожаровзрывоопасных производствах проведены в соответствии с рабочей программой, условиями договора и в установленные сроки.
В работе проведен анализ и опытная проверка пожарной опасности созданного реактора – озонатора. Показано, что даже в исправном состоянии он может воспламенять взрывоопасную среду.
Результаты исследования позволили сформулировать условия, только при соблюдении, которых созданный реактор – озонатор может быть использован в пожаровзрывоопасных производствах.
К ним относятся конструктивные мероприятия, исключающие работу реакторов – озонаторов во взрывоопасных средах, размещение этих реакторов в отдельных недоступных для основного вентиляционного потока аппаратах, локализация возможного пожара пределами одного аппарата, принятие мер, исключающих даже локальное повышение концентрации органических веществ в вентиляционных потоках за реакторами – озонаторами.
4. Все изложенные мероприятия являются сложными и дорогостоящими. Альтернативой им может быть разработка реактора– озонатора, производящего безопасное, с точки зрения взаимодействия с органическими веществами количество озона. Для обеспечения такой разработки должна быть выполнена соответствующая НИР с целью количественной оценки характеристик пожарной опасности процессов разложения озона в присутствии органических веществ и поиска технических решений, обеспечивающих пожарную безопасность.