Способ взрывозащиты систем транспортировки газов и пылегазовых смесей

 

Использование: для гашения пламени в трубопроводах. Сущность изобретения: способ включает перемещение газов и пылегазовых смесей через пламегасящую каталитически активную насадку с теплообменником, охлаждающий теплоноситель в который подают при достижении насадкой температуры, равной рабочей температуре катализатора, и прекращают его подачу при достижении насадкой температуры, не превышающей температуру начала работы катализатора, причем при возникновении пламени осуществляют разогрев насадки до температуры начала работы катализатора. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к взрывозащите транспортных систем, в частности к способам гашения пламени в трубопроводах.

Известен способ гашения пламени в газопроводах путем использования огнепреградителей, содержащих насадку с эквивалентным диаметром каналов меньше критического.

Недостаток такого способа заключается в том, что пламя гасится только при условии прекращения подачи газа в трубопровод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ, заключающийся в гашении пламени слоем катализатора, находящегося в псевдоожиженном или стационарном состоянии и охлаждаемого теплоносителем при достижении им рабочей температуры.

Недостатком известного способа является ограничение рабочих скоростей транспортируемых газовых потоков.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение диапазона рабочих скоростей газовых потоков, обеспечивающих порозность слоя 0,40-0,90.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом, заключающимся в том, что газы и пылегазовые смеси проходят через пламегасящую каталитически активную насадку, которую при возникновении пламени, независимо проникло ли оно в огнепреградитель или нет, разогревают до температуры начала работы катализатора. При достижении насадкой температуры, равной рабочей температуре катализатора, подают охлаждающий теплоноситель и прекращают его подачу при достижении насадкой температуры, не превышающей температуру начала работы катализатора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что при возникновении пламени осуществляют разогрев насадки до температуры, равной температуре начала работы катализатора. В отличие от прототипа, где разогрев насадки осуществляют за счет теплопередачи от пламени к насадке, разогрев насадки по заявляемому способу происходит за счет тепловыделения при протекании каталитической реакции окисления горючего на поверхности насадки. Кроме того, в случае использования в качестве насадки стационарного слоя катализатора не требуется установление теплопроводящих элементов.

Предлагаемый способ взрывозащиты может быть использован при гашении пламени в трубопроводах при транспортировке как газовых, так и пылегазовых сред.

Способ позволяет обеспечить взрывобезопасность в широком интервале скоростей газового потока при порозностях слоя 0,40-0,90.

Доказательством осуществления заявляемого способа взрывозащиты систем транспортировки газов и пылегазовых смесей являются приведенные ниже примеры.

На чертеже схематически изображен огнепреградитель, в котором проводили опыты.

Позицией 1 обозначен выходной патрубок, 2 сепарационная зона, 3 корпус огнепреградителя, 4 теплоэлектронагреватель, 5 насадка, 6 теплообменник, 7 газораспределительная решетка, 8 входной патрубок.

Диаметр огнепреградителя 100 мм, высота 700 мм. В качестве транспортируемого газа использовали 9,5 об. смесь метана с воздухом, в качестве пылегазовой смеси метановоздушную смесь с добавкой пыли адипиновой кислоты с диаметром частиц 20 мкм в количестве 20 г/м³ газа. В качестве насадки использовали катализатор ИК-12-70 фракционного состава 1-1,5 мм.

Газовоздушную смесь направляют в огнепреградитель, поджигают над выходным патрубком. Пламя проникает во внутрь огнепреградителя и задерживается свободной поверхностью катализатора.

При возникновении пламени насадку огнепреградителя нагревают, подавая в теплообменник пар или пропуская ток через теплоэлектронагреватель. При достижении слоем температуры начала работы катализатора подачу теплоносителя или пропускание тока прекращают.

Температура слоя катализатора повышается за счет протекания реакции окисления на поверхности катализатора. Пламя гаснет. В теплообменник подают теплоноситель (воду). При снижении температуры слоя катализатора ниже температуры начала работы катализатора подачу теплоносителя прекращают.

П р и м е р 1. (Слой катализатора стационарный).

В огнепреградитель на газораспределительную решетку засыпают катализатор. Включают подачу метановоздушной смеси в количестве 1,4 м³/ч и проводят опыты по описанной выше схеме. Результаты опытов представлены в таблице.

П р и м е р 2. (Слой катализатора псевдоожиженный).

Засыпанный на газораспределительную решетку катализатор приводят в псевдоожиженное состояние путем увеличения расхода газа в огнепреградитель. С целью сохранения степени превращения горючего на катализаторе объем последнего увеличивают (по сравнению с примером 1).

Порозность слоя определяли по формуле , где Н_сл высота псевдоожиженного слоя; Н₀ высота, занимаемая слоем в стационарном состоянии.

Опыты проводят по описанной выше схеме. Результаты опытов представлены в таблице.

Пояснения к таблице.

В опытах 1-3 слой катализатора находится в стационарном состоянии. В условиях заявляемого способа время гашения пламени меньше, чем в условиях прототипа.

В опыте 4 слой находится в стационарном состоянии. В отличие от прототипа, где гашение пламени не достигается, в заявляемом способе пламя гасится с такой же эффективностью, как и в опытах 1-3.

В опытах 5-6 слой катализатора находится в псевдоожиженном состоянии. В условиях прототипа гашение пламени не достигается, в условиях заявляемого способа пламя гасится.

В опытах 7-9 слой катализатора находятся в псевдоожиженном состоянии. В опыте 7 гашение пламени по заявляемому способу осуществляется быстрее, чем по прототипу.

В опытах 8-9 по прототипу и по заявляемому способу результаты гашения пламени одинаковы.

В опыте 10 слой катализатора находится в пседоожиженном состоянии. В отличие от прототипа, где гашение не достигается, в заявляемом способе пламя при достижении насадкой температуры, равной рабочей температуре катализатора, гаснет.

Формула изобретения

Способ взрывозащиты систем транспортировки газов и пылегазовых смесей, включающий перемещение газов и пылегазовых смесей через пламегасящую каталитически активную насадку с теплообменником, в который охлаждающий теплоноситель подают по достижении насадкой температуры, равной рабочей температуре катализатора, и прекращают его подачу по достижении насадкой температуры, не превышающей температуру начала работы катализатора, отличающийся тем, что при возникновении пламени осуществляют разогрев насадки до температуры начала работы катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2