«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 28 из 31)

æ=

(5.14)

где æ – коэффициент генерирования, характеризующий (применительно к условиям пневмотранспорта) электроконтактные свойства взаимодействующей пары материалов, мкКл×с^0,8/м^3,8;

J – ток электризации, мкА;

m - массовая концентрация транспортируемого материала в потоке, кг/кг;

n - средняя по сечению скорость транспортирующего воздуха, м/с;

D и L – диаметр проходного сечения и длина трубы, м.

Влияние гранулометрического состава транспортируемого ВВ на степень электризации показано зависимостями электростатического потенциала от гранулометрического состава транспортируемого вещества различных фракций (рисунок 5.13): 0-0,25; 0,5-0,75; 1,0-1,25;
1,25-1,5 мм. Данные приведены при относительной влажности воздуха
50 %, концентрации потока 5 кг/м³ и скорости транспортирования
20 м/с.

Зависимость изменения потенциала электризации от гранулометрического состава ВВ показывает, что мелкие частицы создают более высокие потенциалы электризации. Наиболее интенсивное снижение потенциала происходит при увеличении диаметра гранул транспортируемого ВВ в диапазоне от 0,125 до 0,500 мм. Полученные результаты соответствуют классическому закону Гаусса при моделировании электризации частиц у стенки при соударении [48]:

, (5.15)

где U – потенциал частицы, В;

h_C – расстояние между частицей и стенкой материала, мм;

Q – заряд частицы, Кл;

R – радиус частицы, мм.

Из формулы (5.15) следует, что потенциал электризации частицы и, следовательно, суммарный потенциал потока частиц увеличивается с уменьшением радиуса частиц R, в действительности данная зависимость гораздо сложнее, т.к. на электризацию частиц оказывают влияние гидродинамические, физические и другие факторы.

Кроме описанных выше факторов, влияющих на электризацию при транспортировании ВВ, необходимо отметить влияние кривизны трубопроводов. На рисунке 5.14 показана зависимость потенциала электризации от радиуса закругления магистрали из диэлектрического полиэтиленового шланга при транспортировании аммиачной селитры, гранулита АС-8 и игданита. Радиус закругления транспортирующего шланга изменялся от 0,25 до 3 м при скорости транспортирования
20 м/с по замкнутому циклу. Из полученных зависимостей следует, что прокладку транспортирующего шланга при пневмозаряжании следует делать так, чтобы радиусы закруглений рабочей магистрали были не менее 0,5 м. Участки закруглений необходимо изготавливать из электропроводящих материалов и заземлять.

1 – аммиачная селитра; 2 – гранулит АС-8; 3 - игданит Рисунок 5.13 - Зависимость электростатического потенциала
от гранулометрического состава транспортируемого ВВ

1 – аммиачная селитра; 2 – гранулит АС-8; 3 - игданит Рисунок 5.14 - Зависимость потенциала электризации от радиуса
закругления магистрали из полиэтиленового шланга

В работе при исследовании электризации ВВ при транспортировании в плотном слое по металлическим трубам (таблица 5.16) для снижения электризуемости сформулированы рекомендации:

· необходимо трубопроводы изготавливать из нержавеющей стали;

· исключить резкие повороты трубопроводов;

· обеспечить надёжное транспортирование веществ.

Таблица 5.16 – Электризация ВВ в зависимости от материала труб

Транспортируемое вещество	Массовый заряд, мкКл/кг
	стальной трубопровод	латунный трубопровод
Алюминиевый порошок ПА-4	0,03	0,07
Штатный порошок ГОСТ 5207-61	0,41	0,53
Вещество ОСТ В84-1067-75	0,12	0,23

На основании проведенных исследований разработано специальное устройство для снижения электризации, в котором часть трубопроводов выполнена в виде многозаходной объёмной спирали.

5.4.3 Основные принципы защиты от статического электричества при пневмозаряжании

В большинстве случаев для предотвращения опасных проявлений статического электричества стараются устранить или, по крайней мере, уменьшить величину образующихся электростатических зарядов. Разряд статического электричества может быть источником воспламенения при соблюдении следующих условий:

· наличие источника электростатических зарядов;

· накопление зарядов на контактирующих поверхностях, при этом достижение пробойной напряженности электростатического поля;

· наличие горючей среды;

· энергия электростатических разрядов должна быть достаточной для воспламенения данного горючей среды.

Из данных условий следует, что отсутствие хотя бы одного из них делает невозможным возникновение взрыва или пожара от статического электричества. На этом и основаны наиболее общие методы защиты.

Условие безопасности при разрядах статического электричества записывается в виде уравнения (5.13), из которого следует, что разряды с энергией, меньше минимальной энергии зажигания ВВ, не представляют опасности. Поэтому в производственных условиях стремятся уменьшить энергию электростатических разрядов до безопасной величины. Ниже описаны основные методы, способствующие уменьшению электризации ВВ.

Отвод зарядов с помощью заземления

Заземление деталей и узлов пневмозаряжающих устройств является одним из средств защиты от накопления зарядов статического электричества. Заземление обеспечивает отвод электрических зарядов с проводящих и полупроводящих элементов. В качестве заземления для пневмозаряжающих устройств используют индивидуальные зазем-лители в виде углубленных в породу металлических стержней или труб, при этом удельное электрическое сопротивление породы должно обеспечивать сток зарядов.

Эффективный отвод зарядов статического электричества от частей и деталей машин обеспечивается при условии, если их удельное объёмное сопротивление не превышает 10⁶ Ом×м. При этом применяемое для пневмозаряжания оборудование можно считать электростатически заземленным, если сопротивление утечки тока в любой точке при самых неблагоприятных условиях не превышает 10⁶ Ом×м.

Рассеивание и стекание зарядов

К мероприятиям, обеспечивающим рассеивание и стекание зарядов, относятся увеличение электрической проводимости окружающей среды; снижение поверхностного или объёмного сопротивления электризующихся поверхностей [5, 49]. В качестве средств для снижения поверхностного сопротивления применяются повышение влажности воздуха (обеспечивающее образование на поверхностях проводящей влажной пленки), нанесение или обработка поверхностей элементов оборудования антистатическими веществами [50].

Увеличение утечки зарядов при повышении влажности (рисунок 5.15) [5] связано с адсорбцией на поверхности диэлектриков тонкой пленки влаги, содержащей определенное количество ионов из загрязнений и растворенных веществ, способствующих повышению проводимости материалов и образованию путей утечки зарядов статического электричества.

Время образования проводящей пленки на поверхностях изоляционных материалов значительно и может достигать 3, 4 суток. Это обусловлено скоростью изменения относительной влажности воздуха, адсорбционной способностью материала пневмопроводов и т.п. Поэтому в рудниках и шахтных условиях, даже при относительной влажности воздуха от 80 до 85 %, только что смонтированная и включенная в работу пневмозаряжающая установка не будет иметь в течение некоторого времени проводящей пленки.

Рисунок 5.15 - Зависимость плотности зарядов на полиэтиленовой пластине при натирании шерстью от относительной влажности
воздуха [5]

Условием стекания электростатических зарядов с поверхностей оборудования является минимальное время релаксации t, с:

, (5.16)

где g - удельная проводимость материала, 1/Ом·м.

Увлажненный рудничный (шахтный) воздух содержит в своем составе определенное количество примесей. При высокой относительной влажности окружающей среды такой воздух можно считать своеобразным электролитом. Поэтому увеличение влажности рудничного воздуха если и не оказывает существенного влияния на утечку зарядов с гидрофобных поверхностей диэлектриков, то способствует рассеиванию зарядов, накапливаемых на металлических элементах пневмозаряжающих установок. Так, при пневмотранспортировании гранулированной аммиачной селитры по полиэтиленовому шлангу при относительной влажности воздуха 80 % потенциал движущего потока составлял 100 В (см. таблицу 5.14). В то же время на соединительных металлических муфтах потенциал отсутствовал.