Національний університет цивільного захисту України

НАЦІОНАЛЬНИЙ університет цивільного захисту УКРАЇНИ

Кафедра пожежної і техногенної безпеки об'єктів та технологій

Дисципліна „Пожежна безпека виробництв”

4 курс. 7-й семестр

 

ТЕМА 9 “Пожежна безпека процесів механічної обробки твердих речовин та матеріалів. “

ЛЕКЦІЯ 11

 

Пожежна профілактика процесів

Механічної обробки речовин та матеріалів.

 

 

1. Види механічної обробки речовин та матеріалів.

Одним з найбільш поширених технологічних процесів на виробництві є процеси механічної обробки речовин та матеріалів. Треба відмітити, що вказані технологічні процеси розділяються на механічну обробку твердих матеріалів з метою отримання готових виробів та на процеси здрібнювання твердих горючих речовин і матеріалів для отримання технологічного продукту. Ми окремо розглянемо вказані види механічної бробки та визничимо їх пожежну небезпеку.

Види механічної обробки твердих та волокнистих матеріалів.

Прикладом обробки твердих матеріалів можуть бути процеси механічної обробки металів, пластмас, деревини. До процесів механічної обробки матеріалів можна віднести:

- різання, сверління, фрезерування, стругання, довбання, шліфування, полірування, розпушення та здрібнювання

Ці процеси часто пов'язані з підвищенням температури, утворенням горючого пилу, виділенням пуху та волокон, використанням горючих рідин. На підставі цього можна стверджувати, що вони є пожежо-та вибухопожежонебезпечними.

В підтвердження сказаному можна навести приклад пожежі, що виникла 25 травня 2004 року на меблевому комбінаті в м. ЩорсЧернігівської області. на пилорамі по розпиловці лісу. Пожежа розпочалася у цеху розпиловки лісу, кругляка на дошки та бруси. Приміщення уявляє собою будівлю III ступеню вогнестійкості, яка пристроєна до складу зберігання готової сировини, який зроблений в вигляді навісу. В результаті пожежі, вогнем було знищено приміщення розпиловочної пилорами, дах та частково дах суміжного складу.Під’їзди до цехів були завалені готовою продукцією і спаленними відходами, конструкції від пилу не обчищалися, що призвело до поширення пожежі. На щастя постраждалих небуло, матеріальний збиток склав більше 30 тисч гривень.

Давайте коротко розглянемо небезпеку деяких найбільш пощирених технологічних процесів.

Механічна обробка металів

Механіча обробка металів пов'язана із подоланням значних сил тертя, в результаті чого відбувається нагрівання матеріалу, що обробляється. Особливу пожежну небезпеку становить технологічний процес обробки магнію (Mg), титану (Ti), цирконію (Zr) та їхніх сплавів.

Пил магнієвих сплавів загоряється навіть від іскри, і горіння носить характер вибуху. Пил і стружка магнію та його сплавів при наявності залишків мастильних матеріалів спроможний до самозаймання.

Магнієвий пил також спроможний до електризації з подальшим загоранням. Електризація пилу може відбутися внаслідок тертя при роботі шліфувальних верстатів, скупчування на стінках трубопроводів системи аспірації чи вентиляції.

ТИТАН у звичайних умовах небезпечний, але при підвищених температурах і особливо у вигляді тонкої стружки та у порошкоподібному стані легко з'єднується з киснем, галогенами, сіркою та з іншими елементами.

ЦИРКОНІЙ. Зважений в повітрі пил цирконію вибухопожежонебезпечний. Порошок цирконію може самоспалахуватися в звичайних умовах від розрядів статичної електрики при пересиханні.

Механічна обробка пластмас.

Вироби з пластмас звичайно виготовляють литтям під тиском або пресуванням. Пресовані вироби по лініях розйому пресформ мають залишки лиття, а в отворах - плівку. Механічна обробка виробів із пластмас в основному і полягає саме у видаленні залишків лиття та плівки.

У випадку, коли одержання отворів у виробі при роботі з пресформами або литті під тиском затруднене, то тоді отвори висверлюють. При неможливості витримати точні розміри, вироби виготовляються з припуском, а точні розміри досягаються вже за допомогою механічної обробки.

Пожежна небезпека процесу механічної обробки пластмас обумовлена:

- горючістю оброблюваних матеріалів, які можуть спалахувати під час обробки (целулоїд, ебоніт, термореактивні пластмаси та ін.);

- утворенням значної кількості пожежовибухонебезпечного пилу;

- виникненням в процесі обробки ДЗ.

 

Механічна обробка деревини.

У процесах механічної обробки деревини виділяється значна кількість пилу та дрібної стружкии, які більш пожежонебезпечні, ніж звичайна деревина, тому що відходи скопичуються біля верстатів, пил осаджується на конструкції устаткування і приміщення. Древесний пил, що утворюється під час роботи верстаків, особливо шліфувальних, здібний утворювати в суміші з киснем вибухонебезпечні концентрації. Осілий пил - пожежонебезпечний, температура самозаймання якого складає 255 ^оС.

Наприклад в 2003 році в приміщенні з древеснимивідходами столярного підприємства м.Верховцево Дніпропетровської області відбувся вибух пилу, що цілком зруйнував це приміщення і частково дах сусідніх виробничих будівель. В результаті виникла значна пожежа, у гасінні якої взяли участь 8 пож. підрозділів у складі 38 чоловік на 10 автомобілях. Пожежа була ліквідована через 1,5 години.

Загромоджування цехів лісоматеріалом, готовими виробами, стружкою і наявність пилу, створюють умови для швидкого поширення пожежі. Технологічне устаткування обладнано місцевими відсмоктувачами для видалення опилок і стружки, а також пневмотранспортом, що також може сприяти швидкому поширенню пожежі.

Рис. 1.1 - Раздавлювання Рис.1.2 – Розколювання

 

 

Рис. 1.3 – Стирання Рис.1.4 - Удар

 

Для здрібнювання речовин і матеріалів застосовуються дробарки, млини, вальцеві верстати.

Вальцеві верстати частіш за все використовуються для для здрібнення зерна в борошномельно-круп'яній промисловості. Основними робочими органами цієї машини є вальці, які обертаються назустріч одне одному з різноманітною швидкостю. Зерно подається до вальців тонкою рівномірною стрічкою за допомогою живильних вальців. У цих машинах здрібнювання зерна відбувається між двома циліндричними вальцями, строго рівнобіжними (паралельними) між собою, які обертаються назустріч друг другу з різною швидкістю, у результаті впливу таких зусиль, як стискання та зсуву. Розмір зазора між вальцями від 0,15 - 1,75 мм від цього залежить інтенсивність здрібнювання (дисперсність готового продукту).

Процеси здрібнювання горючих речовин і матеріалів становлять значну пожежну небезпеку, оскільки супроводжуються збільшенням поверхні речовини і матеріалів, що підвищує їхню реакційну спроможність. Відбувається можливість утворення вибухонебезпечної концентрації пилу.

В середині апаратів і в повітрі виробничих приміщень дисперсні матеріали утворюють аерозолі – системи, що складаються із твердих частинок, розподілених в газовому середовищі. Характерною ознакою аерозолів є їх нестійкість: під дією сили тяжіння частинки осідають на різних поверхнях, утворюючи осади (аерогелі), а під дією повітряних потоків ці пилові відкладення можуть знову переходити у завислий стан. Пожежна небезпека технологічного обладнання в цьому випадку залежить від стану пилу: осілий пил може тліти та горіти; завислий пил може утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші. Для пожежної профілактики важливо знати умови переходу пилу з одного стану в інший. Цей перехід визначається швидкістю осідання твердої частинки, тобто мінімальною швидкістю газового середовища, за якою тверда частинка з певними властивостями починає осідати.

Розглянемо цей процес на прикладі осідання частинки кулеподібної форми. Відомо, що здатність твердої частинки до осідання із газового потоку буде залежати від її ваги та опору середовища. На цю частинку, що знаходиться в потоці газу, діють: сила тяжіння, під’ємна сила та сили тертя (опору середовища).

Силу тяжіння, яка дорівнює вазі частинки (), можна визначити із основного закону механіки:

F = = mg,

або = V g,

де - густина частинки, кг/м³;

V - об’єм кулеподібної частинки, дорівнює V=4/3πR³ або 1/3πd³;

g – прискорення сили тяжіння, м/сек². Тоді

Підйомну силу, що згідно із законом Архімеда, дорівнює кількості газу (), який витискається частинкою, визначаємо з основного закону механіки:

,

де – густина газу, що витискається, кг/м³.

Рівнодіючу сил тертя (опору середовища) визначаємо за формулою:

,

де d – діаметр частинки, м;

λ – коефіцієнт опору середовища;

F – площа поперечного перерізу частинки (для частинок кулеподібної форми F= d²/4), м².

На підставі закону Н’ютона одержуємо:

,

де m – маса частинки.

При постійних значеннях та (за певної швидкості газу) наступає стан, коли права частина рівняння (2.19) дорівнює нулю:

– – R = 0.

Цей стан називається динамічною рівновагою частинки (при цьому сила опору середовища дорівнює силі осідання частинки: – = R) і визначається швидкістю осідання . Одержимо:

,

звідки визначаємо швидкість осідання:

= .

Таким чином, завислий пил не буде осідати, а осілий буде звихрюватися, якщо швидкість руху газового потоку буде більша, ніж швидкість осідання.

Vг>Vос.

Висновок: Таким чином ми з вами розглянули основні технологічні процеси механічної обробки речовин та матеріалів, які ми умовно розділили на механічну обробку твердих матеріалів з метою отримання готових виробів та на процеси здрібнювання твердих горючих речовин і матеріалів для отримання технологічного продукту, а також дійшли висновку, що розглядаємі процеси є пожежовибухонебезпечними. Пожежовибухонебезпека технологічних процесів механічної обробки речовин та матеріалів обумовлюється наявністю або можливістю утворення горючого середовища, можливістю утворення джерел запалювання та наявністю умов та шляхів поширення пожежі.

 

НАЦІОНАЛЬНИЙ університет цивільного захисту УКРАЇНИ

Кафедра пожежної і техногенної безпеки об'єктів та технологій

Дисципліна „Пожежна безпека виробництв”

4 курс. 7-й семестр

 

ТЕМА 9 “Пожежна безпека процесів механічної обробки твердих речовин та матеріалів. “

ЛЕКЦІЯ 11