Предотвращение пожаров в тепловых гидравлических систем

Следуйте дизайн и

оперативных руководящих принципов для безопасного

теплообмена-жидкость.

Термальных вод оказались исключительно безопасным в течение многих лет работы в широком спектре отраслей промышленности. Тем не менее, нет никакой возможности, чтобы полностью предотвратить пожары в этих системах, поскольку основные компоненты, необходимые - топливные, воздушные и источник возгорания - всегда присутствует дизайна.

Потенциал для серьезного пожара, вызванного тепловой системы жидкость может быть сведено к минимуму при соблюдении звукового дизайна и эксплуатационных процедур. Эта статья предусматривает такое руководство. Это объясняет вспышки и огневые точки, температура самовоспламенения и диапазона температур кипения, описываются виды пожаров, которые обычно происходят, и обсуждается, как потенциал для пожаров в тепловой системе жидкости может быть сведено к минимуму.

Данные для оценки безопасности жидкости

Температура вспышки является наиболее часто просил информацию, когда потенциальными пользователями являются обзорными жидкостей для применения. Во многих случаях, температура операционной системы, что значительно выше температуры вспышки, которая побуждает обеспокоенность по поводу возможных пожаров. Понимание этого имущества (и другие) имеет важное значение для принятия экономически эффективных решений.

Вспышки жидкости температура, при которой достаточное количество паров создается на "флэшку" при контакте с источником возгорания. В Кливлендской открытой чашки (COC) метод испытания, ASTM D92, открытый кубок частично заполненного образца жидкости, а затем нагревается при фиксированной ставке. Пара зажигается огонек, который постоянно прошли туда и обратно только над поверхностью жидкости. Альтернативой является Penske Мартен закрытом тигле (PMCC) метод испытания, ASTM D93. В этом методе, контейнер полностью закрыты, за исключением небольшого отверстия, через которое огонь подвергается воздействию пара. Результаты этого метода, как правило, 8-10degF ниже, чем метод COC, потому что в закрытом сосуде концентратов пара.

Fire точки температуры, при которой жидкость генерирует достаточное количество паров для обеспечения его дальнейшего горения. Как правило, 40-100degF выше, чем вспышки.

Хотя эти тесты обеспечивают индикацию легкость, с которой различные жидкости зажжет, данные следует рассматривать в контексте фактических тепловых жидкость. Для достижения воспламенения паров жидкости должны быть при температуре вспышки с источником зажигания достаточно близко к поверхности, чтобы обеспечить минимальные концентрации паров. На самом же операции, утечки жидкости быстро остынет ниже температуры вспышки при контакте с воздухом. Любая пара, которые производятся в то время как жидкость еще горячий, как правило, превращаются в дым, если площадь с достаточной вентиляцией. Этот дым является наиболее заметной вокруг небольшого объема утечки известный как "бакенбарды".

Наиболее важным видом использования вспышки и огневых точек является то, что они указывают на неустойчивость жидкости или способность генерировать пар в данных условиях. Если значительная утечка происходит, например, жидкости с более низкой вспышки будет генерировать больше пар, которые, в свою очередь, создает более потенциал для костра.

Температура самовоспламенения (МТА), еще один тест, который иногда используется при отборе жидкости для пожаров потенциал. МТА является температура, при которой жидкость будет воспламеняться без какого-либо внешнего источника воспламенения.

На протяжении многих лет, о которых обычно сообщают метод ASTM D-2155, который был заменен несколько лет назад, ASTM E659-78. Эта процедура включает инъекционных образец жидкости на тест стакан наполнен горячим воздухом. Температура воздуха, при которой воспламеняется жидкость является МТА. Там были некоторые разногласия по поводу того Испытание применяется в оценке рисков в тепловом гидравлических систем, так как она требует, чтобы воздух нагревается, а не жидкости. Поскольку большинство тепловых флюидов МТА в 675degF или выше, только реальной ситуации, которая сравнивает это испытание, когда жидкость просачивается в существующих огня.

Кипения также может быть использован для оценки потенциала горения тепловых потоков. Несколько лет назад завод взаимного страхования расследование ряда случаев, когда тепловая протекание жидкости производится туман, либо взорвался и загорелся в закрытом помещении (1). В результате этого исследования, они предложили, что ни одна тепловая жидкости эксплуатироваться при температуре выше его температуры атмосферного кипения. Это ограничение наиболее пострадавших синтетические жидкости, которые имеют относительно низкие температуры кипения. Интересно, что не было никаких сообщений о случаях туман взрывы жидкости с температурой вспышки 425degF или выше.

Таким образом, хотя эти испытания представляют данные, которые могут быть полезны для понимания потенциальных пожаров, они не должны использоваться в качестве единственного критерия отбора.

Виды тепловых жидкости системы пожаров

Там было относительно немного пожаров, которые возникли в тепловом гидравлических систем. Те, которые имели место можно свободно классифицировать следующим образом:

* Основные утечек. Они, как правило связаны с механической поломке без трубы компонент, таких, как расширение совместной, гибкий шланг или вертолетов союза, что позволяет значительное количество жидкости просачиваться на возгорания. Источником воспламенения обычно близка к утечке, поскольку тепловая гидравлических систем работают на недостаточное давление в линии для распыления жидкости, любое расстояние. Источники воспламенения включены поворотных соединений, которые были раскаленные из-за отказа подшипника, насосы, которые были захватить, искры созданные вращающихся валов, а также открытые двигателя несколько этажей ниже утечки.

* Пожаров изоляции. Наиболее распространенный тип огня, они похожи на "промасленная ветошь" сценария в том, что пожар без всякой видимой причины. Эти пожары происходят, когда протекание жидкости из клапана, фланцы или трещины в "открытой" типы изоляционных материалов, таких, как стекловолокно, силикат кальция или минеральной ваты. Открытая структура позволяет жидкости смещаться от источника утечки и дисперсных в изоляции. Спонтанное возгорание захваченных жидкости может происходить из-за резкого увеличения свободного кислорода при изоляции оболочки удаляется или проткнуть. Резкое изменение рабочей температуры также вызвала самовоспламенения. Ссылка 2 обсуждаются пожаров в тепловой жидкости системы утепления дальше.

* Потеря потока. Этот вид огня происходит, когда целый ряд отказов оборудования прерывает поток тепловой жидкости нагревателем. Первая неудача из-за потери насоса, сцепление недостаточность, клапан давления в системе контроля, что торчит закрыто или полного потока, фильтр, "ослепленный". Вторая неудача высокотемпературных отсечения, которая не закрыта из-за нагревателя загрязнения, выгорания или плохое место. Как обогреватель продолжает пожара, температура сейчас застойной жидкости резко возрастает выше точки кипения и температура самовоспламенения. Если трещина развивается в катушке нагреватель или трубопроводов, связанных с нагревателем, перегретой жидкости сбрасывается в горячей атмосфере, где он самопроизвольно воспламеняется. Если трубопровод остается неизменным, испарение жидкости, либо оправдывает через предохранительный клапан в цистерне или поймать выталкивает жидкость вверх в расширительный бак, который затем впадает в поймать танк. Насильственные разряды привели к пожарам, когда летучие вещества в цистерны испарившегося термальной жидкостью, а затем поджигается нагревателя.

* Треснувший трубы обогревателя. Серьезные пожары внутри нагреватели из-за трещины трубы нагревателя относительно расы. Трещины могут образовываться в результате чрезмерного теплового велосипеде или вблизи "горячих точек, которые развиваются из-за внутренних отложений. Утечка жидкости будет немедленно сжечь, а нагревается. Если система не работает, жидкость продолжает просачиваться в камеру сгорания из-за напора от расширительный бачок и накладные трубопроводов. В самом худшем случае жидкости, образовали большой бассейн внутри нагревателя в течение длительного выключение, то при запуске, весь бассейн воспламеняться и разрушил нагревателя.

Растения могут свести к минимуму риск пожаров, вызванных тепловым гидравлических систем в нескольких направлениях, как описано в оставшейся части статьи.

Механическая конструкция и монтаж

Если печь находится в здании, следует предусмотреть положения для надлежащей вентиляции для предотвращения любых возможных накопление паров. Другие выстрелил оборудование, такое как паровые котлы должны быть расположены в другом месте. Гидравлические системы, которые обладают потенциалом для распыления жидкости через большом расстоянии должны быть расположены на достаточном расстоянии от нагревателя.

Дайка охватывает нагревателя и насосы должны рассматриваться содержит никаких утечек. Хотя фланец утечек, как правило, больше неприятностей, чем опасности, они создают проблемы и хозяйствования в результате дыма в этом районе. Этот тип утечка может быть сведено к минимуму с помощью прокладки из графита или соответствующих армированных волокном тефлон. Для труб 3-в. в диаметре и меньше, 300-фунтов фланцы рекомендуется. Если указано в первоначальном проекте, дополнительные ОС минимальной

Выделение и дренажные клапаны должны быть установлены в каждой трубопроводов тепло пользователю, чтобы содержание может быть выполнена без слива всей системы. Земной шар, шар или пробковых кранов с соответствующей упаковки стволовых рекомендуются для тепловой жидкости службы. По мере возможности, установить клапаны со стеблями боком так, что любая утечка бежать вниз стеблем и от трубопровода. Деформационные швы всегда должны быть расположены так, что они расширяют аксиально, а не сбоку. Если холодной стартапов планируются, перепускной клапан должен быть установлен на нагревателе, чтобы избежать перегрева жидкости. Для предотвращения чрезмерного термоциклировании расслоения трубки обогревателя, негабаритных нагреватели должны быть де-рейтингом за счет установки меньшего горелки или увеличения отложным отношение.

Другой проблемой является поймать барабан, который собирает материал освобождается от предохранительных клапанов и переполнения из расширительного бачка. Catch барабаны могут содержать воду, которая была вареная из системы и тем более-летучих компонентов тепловой жидкости, которые накапливаются в расширительный бачок. Catch барабаны необходимо слить периодически, потому что любой из этих типов материалов могут создавать облака пара при горячей жидкости сбрасывается в нее. Catch барабаны должны быть расположены внутри корпуса огнеупорные от выходной двери из нагревателя комнате.

Расширительный бак

Расширительные баки обеспечивают возможности для жидкости, поскольку оно расширяет во время нагрева. Танк должен также поддерживать положительное давление в голову заборный. Потому что бак обычно находится над системой, она может обеспечить постоянный источник топлива для огня, если утечка развивается. Соответствующего размера расширительного бака позволит свести к минимуму количество топлива, доступной для других пожаров.

Широко применяется правило: чтобы умножить расширения объема жидкости на 2,25, чтобы получить общее расширения объема танка. Например, если в системе циркулирует 1000 галлонов жидкости с тепловым расширением 0,05 л / галлон жидкости на 100degF повышение температуры и работает на 470degF, увеличение объема будет (1000 галлонов) х (0,05 gal/gal/100017) х (470 70degF), или 200 галлонов. Использование 2,25 правило, нужный размер расширительного бака для этой системы будет 450 гал.

Некоторые номера установили автоматический запорный клапан на линии, соединяющей расширительный бачок системы, который активируется построения системы обнаружения пожара.

Еще одна проблема с расширением танков в том, что они могут способствовать окисления жидкости. Окисление происходит, если цистерна выбрасывается в атмосферу, а температура жидкости остается выше 140degF при нормальной работе. Реакция горячей жидкости и воздуха, что побочные формы слой поверхности и уменьшения теплоотдачи. В нагреватель, эти отложения создать "горячие точки", которые могут в конечном итоге причиной трещин. Окисление можно предотвратить путем поддержания расширительный бак ниже 140degF и / или кислорода бесплатно.

Расход

Пламенные нагреватели передачи тепла в тепловых жидкости в двух направлениях - лучистый и передача тепловой конвекции. Конвекции раздел представляет собой часть трубы, что находится в контакте с газов высокой температуры горения. Лучистой раздел представляет собой часть трубопроводов, которые непосредственно сталкивается с пламенем.

Потому что непропорционально большое количество тепла передается в светлое разделе, температура поверхности трубы может достигать 700degF обычно, что может вызвать термического крекинга жидкости. Термического крекинга причин молекул жидкости разбиваются на части, что приводит к меньшим, более-летучих компонентов ("низкий котлы"), а также формирования твердого углерода. Увеличение концентрации котлов низкого уменьшается плотность жидкости, которая, в свою очередь, снижает жар, обеспечиваемой каждым литра жидкости.

Пользователь компенсировать эту потерю тепла, повышая температуру нагревателя, тем самым увеличивая скорость деградации жидкости. Накопление котлов низкого также снижение вспышки жидкости, которое может увеличить потенциальные проблемы, связанные с утечками.

Для предотвращения чрезмерного растрескивания, расход жидкости, должна быть сохранена при любых условиях эксплуатации. Очень важно, что насосы имеют размеры предоставить необходимые расход при всех условий технологического процесса. Системы с несколькими пользователями, должны включать клапан регулирования давления жидкости подключения питания и возвращения заголовки. Любые фильтры должны быть установлены либо параллельно с процессом или на боковой поток петлю вокруг насоса.

Изоляция

Как отмечалось ранее, изоляция пожаров почти исключительно происходят, когда жидкость просачивается в открытые материалы типа, которые позволяют жидкости перейти от источника утечки. Закрытые ячейки материалов (таких, как Foamglas) содержат жидкости вблизи утечек, снижение потенциала горения жидкости. Он должен быть установлен на клапаны, фитинги и все, что имеет потенциал для утечки. Хотя открытые изоляции делает настоящее время больше потенциальных шин, это намного дешевле, чем закрытые материалы.

Открыть изоляции может быть установлен на длинный трубопровод проходит где возможность утечки крайне невелика. Closedcell материал должен быть продлен 18 дюймов по обе стороны потенциальных течи и дренажные отверстия должны быть просверлены отверстия в нижней части для отвода любой утечки жидкости.

Не используйте пластиковые связей приложить погоды щита или изоляции - они могут расплавиться при пожаре и позволяют горения изоляции упасть трубы. Фланцы не должны быть изолированы - установить отливы если это необходимо для защиты персонала. Не изолируйте уплотнение насоса и валом областях.

Низкие показатели потока

Низкий поток остановки должны быть включены в безопасности блокировки горелки. Поток детекторов, погруженным в жидкость не рекомендуется, поскольку они могут потерпеть неудачу в неправильном положении. Датчики давления оказались самыми надежными в клещевых сроком службы. Для обеспечения эффективной указанием отсутствие потока ситуации, датчики давления должен быть установлен по фиксированным ограничением, как высокого и низкого разряда насоса давления детекторов.

Порядок работы

Чрезмерное термического крекинга также может произойти во время запуска и выключения нагревателя. Холодной жидкости (см. ниже 100degF) имеет высокую вязкость, что не только затрудняет насос, но и снижает ее способность передавать тепло. Во время запуска горелки не должна работать на высокой скорости стрельбы, пока температура жидкости достигает 150degF.

Чтобы правильно закрывать обогреватель вниз, жидкость должна продолжать распространять, пока температура не ниже 250degF Это гарантирует, что остаточное тепло от обогревателя тугоплавких был удален.

ЛИТЕРАТУРА

1. Febo, H. L-младший, и СП Валюлис ", признает потенциальную возможность теплообмена жидкость Взрывы Мист", Chem. Eng. Прогресс, 92 (3), с. 52-55 (Maf. 1996).

2. Фур, я C., "Предотвращение пожаров в термальных Нефть теплообмена Systems," Хим. Eng. Прогресс, 88 (5), с. 42-44 (май 1992).

3. Oetinger, J., "Устранение горячий системы Нефть", Chem. Eng. Прогресс, 92 (12), с. 62-63 (декабрь 1996).

JIM Oetinger является директор по продажам корпорации Paratherm (1050 Колуэлл Rd., Коншохокен, PA 19428, телефон: (6io) 941-4900, факс: (610) 941-9191, E-почта: <A HREF = "mailto: joetinger @ paratherm.com "> <joetinger@paratherm.com />). Он имеет более чем 20 летний опыт работы в химической и промышленности пластмасс. Он занимал различные должности в управлении, деятельности, продаж и маркетинга, финансового анализа и техники, был связан с широким ассортиментом продукции и процессов, в том числе пигментов, хладагентов, утилизации потребительских пластмассы, полимерные рецептуры, процесс приборов и спрей-сушеные полимеров . Он также имеет обширный опыт в области продаж и маркетинга тепловых потоков, а также является автором нескольких статей о неисправностей в работе системы (например, Ref. 3). Он имеет степень бакалавра в области химического машиностроения Clarkson Univ. и степень магистра управления степени из Северо-Западного университет, и он является членом Делавэр Валли Глава Айше.