Пояснительная записка к курсовой работе

на тему _________________________________________________________

________________________________________________________________

Руководитель работы_________________

Разработал студент гр.________________

Омск 2007 г.

Приложение 2

Методическое руководство по выполнению курсовой работы по пожарной безопасности в технологических процессах производств Содержание

	Введение	18
I.	Выбор варианта курсовой работы	18
II.	Анализ пожарной опасности технологического процесса и требуемые меры противопожарной защиты	18
1.	Оценка пожароопасных свойств веществ, обращающихся в производстве	19
2.	Оценка пожароопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе, в периоды остановки и пуска	19
3.	Опасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции	21
4.	Анализ возможных причин повреждений аппаратов и разработка необходимых средств защиты	21
5.	Анализ причин появления характерных источников зажигания и разработка необходимых средств защиты	23
6.	Возможные пути распространения пожара и средства защиты	24
III.	Обоснование категории взрывопожароопасности помещений	25
1.	Принципы, положенные в основу расчетного метода определения категории производства	25
2.	Определение категории производства для помещений с наличием горючих газов	27
3.	Определение категории производства для помещений с наличием горючих жидкостей	27
IV.	Рекомендации по составлению карты пожарной опасности	28
V.	Пример выполнения курсовой работы	30
VI.	Приложение 1. Формулы для выполнения необходимых расчетов по курсовой работе	47
	Литература	54

Введение

В соответствии с учебным планом и программой студенты должны выполнить курсовую работу по дисциплине «Пожарная безопасность технологических процессов».

Целью курсовой работы является закрепление знаний по технологии основных процессов производств, приобретение навыков анализа их пожарной опасности и разработки необходимых технических решений противопожарной защиты, а также закрепление навыков по обоснованию категории взрывопожаропасности производства.

Содержание курсовой работы должно полностью соответствовать заданию, которое для студентов очного обучения выдается преподавателем.

В настоящем методическом пособии даны рекомендации и советы по выполнению курсовой работы.

1. Выбор варианта курсовой работы

Для каждого производства в задании на курсовую работу необходимо иметь описание сущности технологического процесса, другими словами, иметь технологический регламент. В технологическом регламенте должна быть приведена принципиальная технологическая схема, а также расположение аппаратов на площадке в плане и разрезе.

Чтобы работа имела оптимальный объем, задание предусматривает анализ пожарной опасности не для всех технологических аппаратов технологической схемы, только трех из них.

Наименование этих аппаратов, параметры их работы и основные размеры определяет преподаватель.

Помещения или наружную установку, для которых необходимо определить категорию производства, также определяет преподаватель.

После того, как выбор технологического процесса определен, необходимо подобрать соответствующую литературу и приступить к изучению технологического регламента установки или блока своего технологического процесса. Сделать список с наименованием всех технологических аппаратов, входящих в данный технологический процесс.

Для того чтобы понять сущность технологии, необходимо изучить соответствующую данному процессу литературу.

II. Анализ пожарной опасности технологического процесса и требуемые меры противопожарной защиты

Анализ пожарной опасности технологического процесса производства производится по методике, изученной в теоретическом курсе.

Согласно этой методике следует проводить следующую последовательность в работе:

1. дать оценку пожароопасных свойств веществ, обращающихся в производстве;

2. дать оценку взрывоопасности среды внутри емкостей и аппаратов при их нормальной работе, а также в период остановки и пуска;

3. выявить аппараты, при эксплуатации которых возможен выход горючих паров и газов наружу без их повреждения;

4. провести анализ наиболее характерных для данного производства возможных причин повреждений аппаратов;

5. выявить специфические источники зажигания для данного производства;

6. определить наиболее характерные пути распространения возникшего пожара;

При работе по анализу пожарной опасности технологического процесса надо установить, какие технические меры защиты имеются против выявленного вида опасности, и какие меры защиты следует предложить.

Рассмотрим основные этапы анализа пожарной опасности производства более подробно.

1. Оценка пожароопасных свойств веществ, обращающихся в производстве.

Из описания технологического регламента следует выяснить, какие вещества, в каких количествах и при каких режимах (температура, давление) находятся в подлежащих рассмотрению аппаратах.

Установить пожароопасные свойства этих веществ по справочной литературе, и наиболее характерные из них, т.е. те, которые необходимо использовать в дальнейшем для расчетов, привести в пояснительной записке.

Необходимо обратить внимание на следующие свойства:

• для жидкостей – химический состав, температура кипения, плотность жидкости, плотность паров по воздуху, температура вспышки, температурные и концентрационные пределы распространения пламени, температура самовоспламенения, склонность к самовозгоранию, теплота сгорания, минимальная энергия зажигания, способность к электризации, токсичность, средства тушения для данного вида жидкости.

• для газов - химический состав, плотность по отношению к воздуху, концентрационные пределы распространения пламени, температура самовоспламенения, теплота сгорания, минимальная энергия зажигания, токсичность, средства тушения.

• для твердых веществ - химический состав, температура самовоспламенения, склонность к самовозгоранию, теплота сгорания, скорость горения, способность к плавлению при нагревании и горении, минимальная энергия зажигания, токсичность продуктов термического разложения, средства тушения.

• для пыли - химический состав, температура самовоспламенения, склонность к самовозгоранию, теплота сгорания, нижний концентрационный предел распространения пламени, минимальная энергия зажигания, средства тушения.

При описании пожароопасных свойств нельзя ограничиваться только перечислением цифровых данных, необходимо давать сои комментарии к ним, а в заключении сделать краткий вывод, указав на характерные особенности обращающихся в производстве веществ.

2. Оценка взрывоопасности среды внутри емкостей и аппаратов при их нормальной работе, а также в период остановки и пуска

При нормальной работе. В технологической схеме могут быть аппараты с наличием горючих жидкостей, причем уровень жидкости может изменяться при наполнении или расходе продукта. Могут быть аппараты, полностью заполненные жидкостью, например, насосы, трубопроводы. Могут быть аппараты с горючими газами и могут быть аппараты, внутри которых обращаются одновременно горючая жидкость и газ.

Первым делом, необходимо выяснить есть ли аппараты с переменным уровнем горючей жидкости. Это могут быть емкости (вертикальные и горизонтальные), мерники и другие подобные им аппараты емкостного типа.

В таких аппаратах над поверхностью жидкости всегда есть паровоздушное пространство, концентрация паров в котором может быть или ниже нижнего предела распространения (воспламенения) пламени, или в пределах области воспламенения (взрыва), или в пределах выше верхнего предела распространения (воспламенения) пламени.

Чтобы установить, какая концентрация паров будет в паровоздушном пространстве (объеме) аппарата при нормальной рабочей температуре, надо сравнить эту температуру с температурными пределами распространения (воспламенения) пламени для данной жидкости и сделать соответствующие выводы. Условие образования горючей среды в аппарате определяется соотношением T_нтпрп ≤T≤ T_втпрп.*

Надо также показать, как будет изменяться концентрация паров внутри такого аппарата при понижении уровня жидкости (в период ее расхода), когда будет поступать свежий воздух через дыхательную трубу и разбавлять паровоздушную смесь.

Если в аппарате в какие-то периоды будет взрывоопасная концентрация, опасность ее наличия можно подтвердить определением величины давления, которое образуется при взрыве и внутреннего напряжения в стенке сосуда.

После этого следует показать предусмотрена ли какая-то защита против этой опасности и, если нет, то подумать, какое можно сделать предложение для предотвращения этой опасности. И нужно ли оно вообще.

Если все-таки, вы придете к решению защитить аппарат негорючим газом, то необходимо рассчитать нужную концентрацию инертного газа для защиты аппарата.

Если аппараты и трубопроводы полностью заполнены жидкостью, следовательно, в них нет паровоздушного пространства (объема) и не могут создаться условия образования взрывоопасных концентраций. Но это только при работе аппаратов, а не в период остановки и пуска.

В том случае, если в аппаратах находится горючий газ, оценка опасности внутренней среды производится сравнением величины рабочей концентрации газа с его концентрационными пределами распространения (воспламенения) пламени.

Так как аппараты с газами почти всегда заполнены полностью, без наличия воздуха, то рабочая концентрация будет равна 100% и взрывоопасная концентрация в них может образоваться только в период остановки или пуска.

Если аппараты заполнены жидкостью и горючим газом, опасность среды надо оценивать так же, как для аппаратов с наличием горючих газов.

Если в аппаратах имеется смесь воздуха с ненасыщенными или перегретыми парами, то оценку пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов следует производить не по температурным пределам распространения (воспламенения) пламени, а путем сравнения рабочей (действительной) концентрации паров (C_раб) с нижним концентрационным пределом распространения (воспламенения) пламени (C_нкпрп). К таким аппаратам относятся, например, сушилки, окрасочные камеры и т.п. Если концентрация в таком аппарате окажется в пределах опасности, следует предложить меры, обеспечивающие снижение концентрации до безопасных пределов.

При остановке и пуске аппаратов. Периоды остановки и пуска технологического оборудования представляют повышенную опасность для всех аппаратов и трубопроводов. Причины опасности при остановке аппаратов на очистку и ремонт, а затем и при пуске в работу объясняется наличием парогазовоздушного пространства, нестабильностью параметров технологического режима. Рассматривая этот вопрос можно провести расчет длительности продувки аппарата.

3. Опасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции

К таким аппаратам относятся аппараты с переменным уровнем жидкости («дышащие»), аппараты с сальниковыми уплотнениями вращающихся валов (насосы), аппараты с открытой поверхностью испарения и периодически действующие. Установить наличие таких аппаратов в технологической схеме не представит затруднения.

Для дышащих аппаратов надо указать, представляет ли реальную пожаровзрывоопасность возможность выброса паровоздушной смеси через дыхательную трубу. Если это действительно опасно, то следует определить какое количество паров будет выходить наружу на один цикл большого дыхания, и какой объем взрывоопасной смеси с воздухом может при этом образоваться.

После этого можно сделать общий вывод с учетом пожаровзрывоопасности, экономики и опасности выброса паров для окружающей среды. Затем выяснить меры, принятые для снижения указанной опасности, если их недостаточно, рекомендовать необходимые дополнительные меры защиты.

Для аппаратов с сальниковыми уплотнениями вала следует определить количество выходящей наружу жидкости и объем образующейся местной взрывоопасной концентрации при условии ее полного испарения.

Оценка реальной опасности через сальниковые уплотнения насосов явится обоснованием для ее уменьшения. Например, замена сальниковых уплотнений на торцевые уплотнения, использование бессальниковых центробежных насосов, использование местных отсосов для улавливания паров и отвода неиспарившейся части жидкости в производственную канализацию или в специальные отстойники (сборники утечек). Потери из герметически закрытых аппаратов (при отсутствии сальниковых уплотнений валов), работающих под давлением определять не следует, так как реально пожаровзрывоопасности эти потери не представляют. К герметически закрытым аппаратам относятся такие аппараты как, например, полимеризаторы, ректификационные колонны, теплообменники и т.д.

4. Анализ возможных причин повреждений аппаратов и разработка необходимых средств защиты.

Как известно, что причинами повреждений аппаратов и трубопроводов могут быть:

• Образование повышенных против нормы давлений.

• Появление динамических воздействий.

• Образование высоких температурных напряжений в материале стенок или изменении прочностных свойств материала от действия высоких или низких температур.

• Наличие процесса коррозии материала или эрозии (механическое истирание стенок).

Эту общую схему анализа причин повреждений надо применить к конкретным аппаратам, которые рассматриваются в вашем технологическом производстве.

Провести указанный анализ и изложить материал можно одним из следующих вариантов:

• рассмотреть все выше названные причины повреждений последовательно для каждого аппарата в отдельности или

• каждую причину последовательно рассматривать сразу для всех аппаратов.

Например, сначала раскрыть причины повышения давления для всех аппаратов, затем причины динамических воздействий для всех аппаратов и т.д.

Вне зависимости от избранного варианта изложения материала, должны быть выявлены характерные для данных аппаратов причины повреждений. По каждой из них должно быть установлено, есть ли какая-либо защита, а при отсутствии или не эффективности ее предложить соответствующую защиту.

А. Выявление причин образования повышенного давления можно проводить по следующей схеме:

1. Установить могут ли быть причины, приводящие к нарушению материального баланса: увеличение производительности насоса, неисправность редуктора, увеличение интенсивности закачки, образование пробок в расходной линии, увеличение сопротивления дыхательной линии, уменьшение расхода потребителем при неизменном поступлении продукта, перекрытие расходных линий задвижками, переполнение емкостей при отсутствии переливных линий или автоматики т.п.

Если какие-либо из этих причин имеют место их надо указать и пояснить, почему именно эти причины характерны для данного аппарата.

2. Установить могут ли быть причины, вызывающие повышение температурного режима работы аппарата: повышение температуры поступающего в аппарат продукта, повышение температуры подогрева аппарата, ухудшение процесса охлаждения аппарата, увеличение скорости экзотермических реакций и т.п.

Если какие-либо из этих явлений реально могут иметь место, то их надо указать и пояснить, почему именно эти причины характерны. При этом можно показать расчетом насколько может повыситься давление в аппаратах с жидкостями и газами при повышении температуры на определенную величину. Температуру можно определить расчетом или задать возможное повышение температуры в аппарате.

3. Установить могут ли быть причин, приводящие к нарушению нормального процесса конденсации паров: уменьшение или прекращение подачи охлаждения среды, загрязнение теплообменной поверхности.

Если это нарушение выявлено, то пояснить его и определить приращение давления от этой причины.

4. Установить возможность попадания в высоконагретые аппараты легкокипящих жидкостей. Если это возможно, то по каким причинам и к каким последствиям это может привести.

При возможности образования повышенного давления в аппарате проверить защищен ли он предохранительными клапанами, если нет, то предложить установку предохранительного клапана и определить необходимую площадь сечения.

Б. Выявление причин появления динамических воздействий:

1. Могут ли быть гидравлические удары в аппаратах, и по каким причинам. Если гидравлические удары специфичны, можно определить насколько может повышаться давление при этом.

2. Могут ли быть опасные вибрации аппаратов или трубопроводов.

В. Выявление причин образования температурных напряжений или уменьшение прочностных свойств материала стенок аппаратов:

1. Есть ли жестко соединенные конструкции аппаратов: кожухотрубчатые теплообменники длиною более 2 м, жестко закрепленные трубопроводы.

2. Есть ли толстостенные аппараты.

3. Могут ли на материал стенок действовать высокие температуры. Например, может ли воздействовать температура пламени печей на теплообменную поверхность аппаратов. Объяснить причины такой возможности, и какие могут быть последствия. Можно определить расчетным путем температуру стенок в местах возможного прогара.

4. Если аппараты размещены на открытых площадках, представляет ли для них опасность низких температур в зимнее время.

Г. Установление причины, приводящей к химическому износу материала (коррозия):

1. Обладает ли коррозийным свойством продукт, находящийся в аппарате.

2. Имеет ли продукт коррозионные примеси: сернистые соединения, хлористые соли, кислоты и др.

3. Может ли вещество, взаимодействуя с водой, разлагаться с образованием слабой кислоты.

И как было уже сказано ранее, по всем выявленным характерным причинам повреждений проверить наличие средств защиты и при необходимости предложить их.

5. Анализ причин появления характерных источников зажигания и разработка необходимых средств защиты

Для того, чтобы провести анализ появления характерных источников зажигания и в соответствии с этим разработать необходимые меры пожарной безопасности, прежде всего, необходимо провести следующие действия:

1. Установить есть ли аппараты, работа которых связана с применением отрытого огня, например, трубчатые печи, огневые реакторы и т.п. Как они расположены по отношению к соседним аппаратам, предусмотрены ли меры, исключающие контакт горючих веществ с факелами пламени при аварийных случаях на установке. Если защита отсутствует, предложите ее.

2. Установить есть ли опасно нагретые поверхности аппаратов, т.е. поверхности, температура которых превышает 80% от температуры самовоспламенения обращающихся веществ.

3. Выявить может ли быть опасное тепловое проявление химических реакций: наличие в аппаратах веществ, нагретых до температуры, превышающей температуру их самовоспламенения (t_раб ≥ t_смв); наличие веществ или отложений на стенках, способных самовозгораться при соприкосновении с воздухом; веществ, способных воспламеняться при взаимном контакте или при соприкосновении с водой.

Укажите, какие мероприятия можно предложить в этом случае, чтобы исключить подобные источники зажигания.

4. Выявить возможность образования источников зажигания от теплового проявления механической энергии: при наличии насосов возможны перегревы подшипников; при наличии компрессоров возможен не только перегрев подшипников, но и перегрев газа от теплоты адиабатического сжатия; при наличии конвейеров, аппаратов с мешалками, при использовании скребковых инструментов для очистки поверхности, инструментов для открывания люков (световых и замерных) на аппаратах возможны искры от механических ударов и т.п.

5. Установить возможность появления источников зажигания от теплового проявления электрической энергии: при наличии перемещения диэлектриков возможно появление разрядов статического электричества; при наличии массивных и высоких аппаратов, например, резервуары, этажерки, колонны и т.п., на открытых площадках возможны разряды атмосферного электричества.

При отсутствии соответствующей защиты предложить ее.

Кроме выявления характерных источников зажигания и освещения их в пояснительной записке следует указать, что в производстве могут появиться общеизвестные источники зажигания такие, как курение, факелы, огневые работы, неисправность электрооборудования и т.п.

6. Возможные пути распространения пожара и средства защиты

При рассмотрении этого вопроса следует указать, какие масштабы может принять возникший пожар, как быстро он может распространяться по установке, какую опасность представит для аппаратов, зданий и сооружений, каковы могут быть последствия пожара.

После общей характеристики необходимо:

• Установить, какое количество горючих веществ (примерно) может находиться одновременно на установке, и какова будет удельная загрузка, а, следовательно, возможная длительность и примерная температура пожара. Выяснить, есть ли возможность уменьшить количество горючих веществ на установке при аварии и пожаре (аварийные сливы, аварийное стравливание горючих газов). При необходимости потребовать устройство аварийных сливов и аварийного стравливания.

• Установить, возможно, ли растекание горючих жидкостей в случае аварии или пожара по территории или помещению, какие меры предусмотрены для ограничения свободного растекания жидкостей. При необходимости предложить устройства по ограничению растекания жидкостей.

• Установить, возможно, ли образование на территории газового облака при аварии аппаратов, какие возможные пути перемещения такого облака. Какие меры можно предложить по ограничению такой опасности.

• Выявить имеются ли в производстве такие коммуникации, по которым может распространяться огонь при пожаре. Ими могут быть: дыхательные линии; линии паровоздушных смесей; линии с горючими жидкостями, работающие неполным сечением или аппараты периодического действия; воздуховоды вентиляции с наличием горючих отложений на внутренней поверхности и другие сооружения. При отсутствии соответствующей защиты на указанных коммуникациях предложить ее.

Дать расчет гравийного огнепреградителя, т.е. определить диаметр зерна гравия и высоту слоя огнегасящей насадки для защиты дыхательной или другой линии, которая требует защиты.

• В каких помещениях, и для каких аппаратов следует иметь стационарные системы пожаротушения, есть ли они в действительности и в рабочем ли состоянии. При необходимости защиты аппаратов и помещений стационарными системами пожаротушения предложить их.