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附录F (资料性附录)开口容器装料


    警示——开口容器直接装料可能导致操作人员窒息,且存在失去惰化保护而导致爆炸事故的风险。
F.1 加料槽添加袋装物料
    加料槽添加袋装物料时若没有惰化保护,随着空气的进入其氧气浓度不断升高。采用惰性气体吹扫保护时,随着袋装物料的添加,贮料仓内氧气的浓度缓慢上升,添加n袋袋装物料后贮料仓内氧气的体积量计算公式见式(F.1):
添加n袋袋装物料后贮料仓内氧气的体积量计算公式
    式中:
    Vn——添加n袋物料后贮料仓内氧气体积量,单位为立方米(m³);
    Vi——每袋物料中的氧气体积量,单位为立方米(m³);
    V0——未添加物料时贮料仓内氧气体积量,单位为立方米(m³);
    Q——惰化气体流量,单位为立方米每秒(m³/s);
    n——添加物料袋数;
    △t——连续添加袋装物料的时间间隔,单位为秒(s);
    U—贮料仓的未充满空间体积,单位为立方米(m)。
    式(F.1)偏于保守,可以预测体积分数为21%以上的氧浓度,当贮料仓内氧气浓度低于体积分数为10%时计算误差是可容许的。
F.2 袋装物料添加平衡状态
    袋装物料添加过程中,惰性气体惰化保护使贮料仓内氧浓度保持恒定,惰性气体流量计算公式见式(F.2):
 
惰性气体流量计算公式
    式中:
    Q——惰化气体流量,单位为立方米每秒(m³/s);
    U——贮料仓内未充满空间体积,单位为立方米(m³);
    △t——连续添加袋装物料的时间间隔,单位为秒(s);
    Ci——惰化气体中的氧气浓度(体积分数),%;
    Cr——贮料仓内最大氧气浓度(体积分数),%;
    Cb——粉状固体物料中的氧气浓度(体积分数,通常取0.21),%;
    K——每袋物料的重量,单位为千克(kg);
    S——块状物料的孔隙率(如果未知,通常假设为0.5);
    B——粉状物料密度(如果未知,通常假设为500kg/m³)。
F.3 袋装物料添加活塞流状态
    袋装物料添加活塞流状态时,贮料仓内氧浓度平衡被破坏,需要再次惰化吹扫保护,吹扫惰化时间采用式(C.8)进行计算,通常需要5次惰化置换。
F.4 加料槽吹扫气流的设置位置
    加料槽吹扫气流的入口位置与贮料仓的内部温度有关。贮料仓内液体物料温度高于环境温度,则惰性气体应从贮料仓入口以上位置通入。对于贮料仓内高沸点低压液体物料,惰性气体应直接通入贮料仓内。
    示例1:
    贮料仓容积为6.3m³,盛有3m³的液体,每小时加入40袋25kg的袋装物料,惰性气体的通入量Q为1m³/h。贮料仓内初始氧浓度的体积分数为2%,计算加料完毕后贮料仓内氧浓度?若最大允许氧浓度为6.0,请判定惰性气体通入量是否满足?
    贮料仓内未充满空间体积为(6.3-3)m³=3.3m³,初始氧气体积量V0为3.3m³×0.02=0.066m³。物料密度未知,通常采用500kg/m³,孔隙率为0.5。填充空气的氧浓度的体积分数为21%,每袋物料的氧体积量为25/500×0.5×0.21=0.00525m³。添加物料袋数n为40,连续添加袋装物料的时间间隔△t为1/40=0.025h。采用式(F.1)计算如下:
贮料仓内未充满空间体积
    贮料仓内氧气浓度体积分数为0.2478/3.3=7.5%。可见,高于贮料仓内最大允许氧浓度,应加大惰性气体通入流量。
    示例2:
    针对示例1,袋装物料的添加频率降低,为维持贮料仓初始氧浓度的体积分数为2%的,连续添加袋装物料的时间间隔△t采用式(F.2)计算如下:
续添加袋装物料的时间间隔△t
    可知,添加物料大约需要10h,更好的方法是增加惰性气体通入量。若惰性气体通入量为10m³/h,则总的填料时间可以缩短为0.2525×40/10=1.01h。
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惰化防爆指南 GB/T37241-2018
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