Бункерное устройство

кодисперсного продукта происходит накопление тепла в его объеме, нарастает температура, скорость химической реакции окисления, и, в конечном счете, материал воспламеняется.
Практический интерес к процессам теплового самовозгорания обусловлен принципиальной возможностью предварительного вычисления безопасных условий переработки и хранения дисперсных материалов, при которых исключается самопроизвольное возникновение горения.
В последние годы были проведены обширные работы по поиску методов профилактики самовозгорания различных материалов в процессе их хранения, однако до стадии создания надежных работоспособных образцов защищенного оборудования они, как правило, не были доведены.
До настоящего времени опасность самовозгорания является острой проблемой при временном хранении в бункерах таких материалов, как уголь, полукокс, дисперсное растительное сырье и др. и промышленность не выпускает бункера для этих материалов, оборудованные системами профилактики пожаро- и взрывоопасности.
Известно бункерное устройство для хранения сыпучих материалов, содержащее пирамидальный корпус с загрузочным и разгрузочным люками и приспособлением для обрушения сводов, включающего источник подачи воздуха и расположенные по периметру корпуса воздухопроницаемые шланги (авторское свидетельство СССР № 1808779, кл. В65Д 88/70, опубликовано 15.04.93 г. БИ № 14). Принцип действия известного бункерного устройства заключается в том, что при выпуске сыпучего материала для ликвидации его зависания включают подачу сжатого воздуха в воздухопроницаемые шланги, за счет чего происходит отрыв зависшей массы от стенок бункера и обрушение ее, при этом сжатый воздух выходит из бункера через разгрузочный люк. Подача воздуха внутрь бункера при определенных его теплофизических параметрах и схеме движения может служить профилактической мерой снижения эндогенной пожароопасности материала, однако в данном изобретении эта цель не ставится и подачу воздуха производят периодически и только для обрушения сводов.
Предложено бункерное устройство для сбора и временного хранения сыпучих материалов, склонных к самовозгоранию, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным люками и приспособление для обрушения сводов, включающее размещенные по периметру и высоте корпуса воздухопроницаемые трубы, соединенные через вентиль с источником сжатого воздуха.
Отличием предложенного бункерного устройства является то, что оно дополнительно снабжено источником холодного воздуха, подсоединенным к воздухопроницаемым трубам параллельно источнику сжатого воздуха, а крышка корпуса снабжена отверстиями для выпуска воздуха.
Предложенная конструкция бункера для сыпучих материалов позволяет подавать в него холодный воздух для охлаждения аккумулированной массы до пожаробезопасных параметров, исключающих ее самовозгорание, что повышает пожаро- и взрывобезопасность устройства, а также значительно расширяет область применения.
Принцип работы бункерного устройства заключается в следующем.
После загрузки в бункер через люк 2 горячего материала, склонного к самовозгоранию, например, полукокса, необходимо понизить его температуру до пожаробезопасной величины. С этой целью от источника холодного воздуха 11 при открытом вентиле 9 и закрытом вентиле 8 по патрубку 7 подают холодный воздух с расчетной температурой и заданным расходом. Воздух поступает в перфорированные трубы 5 внутри бункера и через отверстия в них выходит в находящийся в бункере материал. Для поддержания давления воздуха внутри труб их концы закрывают заглушками. В процессе фильтрации воздуха через материал в направлении к отверстиям 12 в крышке 3 происходит теплообмен между холодным воздухом и горячим материалом, в результате чего происходит его охлаждение. После
снижения температуры материала до пожаробезопасных значений переходят на дежурный режим, т.е. подачу холодного воздуха осуществляют только при повышении температуры, что контролируется соответствующими приборами. При выгрузке материала из бункера в случае его «зависания при закрытом вентиле 9 открывают вентиль 8 и в трубы 5 по патрубку 6 подают сжатый воздух, который выходит через отверстия в трубах и разрущает образовавшиеся своды. Выгрузку материала производят через разгрузочный люк 4.
Пример расчета времени охлаждения материала.
В бункере емкостью 140 м  находится полукокс при температуре 40 °С. Средняя фракция имеет диаметр 0,05 м. Средняя просветность (по Слихтеру) п  0,0921, а среднее значение площади эффективного канала
фильтрации при площади бункера 28 м составляет 8эф 28x0,0921 « 2,6 м .
Для создания пожаробезопасной скорости фильтрации V  0,01 м/с необходимо подавать в бункер не менее 0,01 х 2,6  0,026  или 1,56 м /мин воздуха. Для исключения образования застойных зон с пожароопасными скоростями фильтрации необходимо принять коэффициент безопасности по воздуху не менее 2,0, т.е. расход воздуха должен быть не менее 3,2 .
Для расчета охлаждения материала до пожаробезопасной температуры (+15 °С) составляют уравнение теплового баланса.
При охлаждении полукокса объемом 140 м и насыпной плотностью 600 кг/м до +15 °С выделится количество тепла, равное
AQy  Суру (40 - 15)Л 40  970 Дж/()  600 кг/м  25 °С  140 м
где Су - удельная теплоемкость полукокса;
fyо
-2037МДЖ,
За 1 сутки через охлаждаемый полукокс проходит QcyT  3,2  60  24  4608 м  воздуха. При средней температуре в зимний период tcp.-15 С на его нагревании до +15 °С потратится тепла
AQe  CepeQcyr (15 + 15)  991 Дж/()  1,29 KrV  4608 м 30 °С где CB - удельная теплоемкость воздуха;
Рв- удельная плотность воздуха.
Таким образом, охлаждение полукокса до +15 С холодным атмосферным воздухом с tcp  -15 °С произойдет за время
т  --  11,5 сут.
Соответственно, при прокачке холодного воздуха через горячий полукокс со средней скоростью фильтрации 1 м/с время охлаждения составит 0,236 сут или 5,7 часа.
Предложенное бункерное устройство обеспечивает безопасность хранения материалов, склонных к самовозгоранию, в течение длительного времени и позволяет оперативно изменять режим обработки в зависимости от конкретных условий хранения материалов и динамики изменения тепловых параметров.
. /I
ЗАЯВИТЕЛЬ: , А.Л. Беляк
176,7МДж,
да 2037 ,, ,
да 176,7