Особенности противопожарной защиты объектов с технологическими процессами сушки

Технологические установки, обеспечивающие сушку и обработку сыпучих материалов и материалов с высокой степенью пылеобразования, достаточно распространены в промышленности (зерносушильные комплексы, установки для обработки льна, установки для обработки материалов из целлюлозы и т.п.). Эффективное и своевременное определение возгорания в таких устройствах является наиболее важным фактором предотвращения пожара.

Проблема, кроме всего прочего, обусловлена и тем, что отсутствует четкая нормативная и техническая база по противопожарной защите таких объектов.

Специфика функционирования процессов, связанных с нагревом технологической среды до критических температур (сушка), значительно ограничивает применение большинства традиционных методов контроля опасных факторов пожара (ОФП). Особенность состоит в том, что возгорание долгое время может носить тлеющий характер с быстрым переходом в активную стадию.

Определение возгорания по задымлен-ности не может быть использовано в силу большой концентрации пыли в процессе сушки, по открытому пламени — в силу специфики возгорания, которое носит тлеющий характер, по состоянию газовой среды — из-за негерметичности конструкции, значительных по массе и скорости потоков зерна и воздуха. Определение пожара классическими тепловыми извещателями (пороговыми, дифференциальными) имеет следующие недостатки:

■ при контроле пороговыми извещателями определение пожара характеризуется большой инерционностью из-за значительного потока среды и воздуха. К моменту определения температуры, возгорание может принять катастрофический характер, что значительно снизит эффективность последующего тушения и увеличит материальные потери;

■ при контроле дифференциальными температурными извещателями возрастает риск ложных срабатываний, поскольку скорость нарастания температуры в момент включения теплогенераторов достигает значительной величины и, как правило, превышает порог срабатывания извещателя.

В большинстве случаев, как показывает опыт, обнаружение возгорания происходит визуально с последующей остановкой технологического оборудования, разгрузкой сырья и тушением без применения автоматических средств.

Развитие сельскохозяйственной отрасли предполагает наращивание производственных мощностей предприятий, а соответственно, и значительные материальные затраты на их производство, приобретение и т.п. Пожары на объектах хранения и переработки зерна приводят к уничтожению дорогостоящего оборудования, а также больших объемов собранного урожая и задержке в его переработке. Особенно затратны случаи повреждения зерноочистительно-сушильного оборудования в результате пожара, так как при пожаре выводятся из строя основные участки производственного процесса, непосредственно отвечающие за сушку, а также практически уничтожается обрабатываемый урожай, находившийся в момент пожара внутри зерносушилки.

В настоящее время сельскохозяйственными предприятиями республики Беларусь эксплуатируется около 3,7 тыс. зерноочисти-тельно-сушильных комплексов и 1,5 тыс. отдельно стоящих зерносушилок. Срок службы комплексов и входящих в них машин и оборудования превысил 15 лет, что не может не сказаться на их противопожарном состоянии. В подобных случаях проявляется актуальность вопроса обеспечения пожарной безопасности зерноочистительно-сушиль-ных комплексов.

Пожарная опасность зерна различных культур определяется их способностью к возгоранию от посторонних источников зажигания и к самовозгоранию. При воздействии на зерно повышенной температуры происходят изменения, подобные тем, которые наблюдаются при нагреве древесины. При 100-110° зерно высыхает, т.е. полностью теряет свободную влагу и выделяет летучие вещества. При нагревании до 150-230° зерно начинает обугливаться. Интенсивный процесс обугливания с образованием угля происходит при температуре 270-300°. При температурах 350-400° образовавшийся уголь начинает гореть. Сырое, непереработанное зерно таких культур, как пшеница, просо, горит без пламени, а овса, ячменя, кукурузы, подсолнечника и початки кукурузы — с пламенем.

При горении зерна устанавливается сравнительно невысокая температура: 500-700°. Количества воздуха между зернами внутри кучи недостаточно для горения, поэтому зерно горит главным образом на поверхности.

При хранении зерна вследствие протекающих биологических процессов и жизнедеятельности микроорганизмов в определенных условиях может происходить аккумуляция тепла и, следовательно, саморазогрев зерна.

Зерно при транспортировке, очистке и обработке выделяет так называемую элеваторную пыль.

Элеваторная (зерновая) пыль состоит из органических и минеральных составляющих. В органическую часть входят: колос и солома, сорняки, частицы оболочек, зародыши зерна, крахмальные зерна злаков и сорняков, споры головни и других грибков. Минеральная часть состоит из глины, песка и других негорючих веществ. Количество органической части в пыли все время увеличивается по мере очистки зерна. Зерновая пыль воспламеняется от малокалорийных источников зажигания. При горении пыли зернопродук-тов, осевшей на конструкциях, огонь быстро распространяется по поверхности.

Все современные зерносушилки высо-комеханизированы и могут работать в комплексе с другими машинами и агрегатами (двигателями внутреннего сгорания, зерноочистительными машинами, транспортерами и др.). Приводные ремни этих механизмов и транспортерные ленты представляют пожарную опасность в том смысле, что являются горючими и при нарушении условий их работы возможна пробуксовка, трение о шкивы и в результате этого нагрев шкивов до опасных температур.

Анализ пожаров в зерносушильных комплексах определяет несколько причин их возникновения. Основными из них являются:

■ превышение температурного режима при сушке зерна вследствие несовершенства конструкции сушилок;

■ попадание в зону сушки зерна источников зажигания, образующихся при работе теплогенераторов. Исследование пожара, который произошел в августе 2009 года во время сушки рапса на КЗСВ-30Г-Р, принадлежащем СПК им. Клецкова в г. Ошмяны, позволило установить наиболее вероятный источник возгорания рапса в камере сушки, а также обстоятельства, сопутствовавшие развитию пожара.

Огнем была уничтожена шахта зерносушилки, повреждено оборудование зерно-сушильного комплекса и причинен материальный ущерб на сумму более 100 тыс. долл. США.

Практика изучения пожаров зерносушилок, а также исследования свойств зерна рапса показывают, что он имеет стабильные термические свойства и при температурах до 100° С его воспламенение без постороннего источника зажигания практически исключено при влажности более 6%. Однако при снижении влажности ниже 6% происходит пересушивание зерен и они начинают растрескиваться с образованием мелких горючих частиц и пыли, создавая при этом пирофорную массу, которая способна возгораться от малокалорийного источника зажигания.

Применяя современные системы автоматики, а также специальные конструкторские решения, можно значительно снизить риски, связанные с вероятностью возникновения пожаров в зоне сушки зерна зерно-сушильных комплексов, а также, что немаловажно, произвести ликвидацию очага возгорания в начальной стадии, не останавливая технологического процесса.

Решение этих проблем предполагает наличие особых требований к проектированию и реализации комплексных мер противопожарной защиты. В плане конструкторских решений это могут быть специальные элементы, такие как искрогасящие устройства (осадочные камеры, камеры догорания, отражательные стенки, отражательные плоскости и циклоны), пылеуловители на путях забора охладителя, устройства защиты подвижных элементов подачи сырья и т.п.

В плане автоматики решение проблемы возможно при использовании нетрадиционного метода контроля ОФП, обеспечивающего их определение на ранних стадиях с высокой достоверностью.

В основу одного из таких методов положены прогнозные соотношения, позволяющие по начальным отсчетам температуры предсказать тенденцию ее развития и, соответственно, получить предполагаемое значение в интересующей точке интервала времени. Прогнозирующие соотношения основаны на формировании математической модели развития температуры с течением времени.

В основу моделирования положены нелинейные корреляционные зависимости общего вида:

а0, а1, а2х … аn — коэффициенты модели, определяемые по результатам замеров; Y — пороговое значение, связанное с вероятностью возникновения пожара.

На основании предварительно полученных значений характеристик тепловых полей определяются коэффициенты зависимости и формируется модель. Затем параметры уточняются, и корректируется вид модели в зависимости от конкретного теплового режима. Измерение температуры производится стандартными методами с использованием терморезисторов.

Экспериментальная система контроля состояния среды прошла полевые испытания в шахте действующей зерносушилки в период сбора урожая 2009 и 2010 годов. При снятии показаний датчиков были получены сведения о температурных параметрах сушки за весь период с момента ее установки. Разработан опытный образец устройства комплексной защиты зерноочистительно-сушильного оборудования, позволяющий на ранней стадии обнаружить аномальные тепловые проявления, связанные с загоранием зерна, подать огнетушащее вещество (воду) непосредственно в зону сушки, причем не во всю, а в конкретную зону аномального теплового поля.

IP-видеосерверы,  видеонаблюдения,  программное обеспечение,  видеорегистраторы,  мониторы,  Smartec,  видеокамеры,  Pelco,  новинки 

Читайте новости