Лекция 13 (4.5.).

Анализ пожарной опасности выхода горючих веществ из нормально работающего и поврежденного оборудования

Тема: Мероприятия, направленные на снижение опасности повреждения и разрушения при механических, температурных и химических воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов.

Вопросы.

1. Мероприятия, направленные на снижение опасности повреждения и разрушения оборудования при следующих условиях:

• при механических воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов;

• при температурных воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов;

• при химических воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов.

Введение

Мы с вами на предыдущем занятии рассмотрели, какие повреждения происходят с технологическим оборудованием при механических, температурных и химических воздействиях.

Выяснили, что при повреждениях, вызванных механическими воздействиями на материал стенок технологического оборудования и аппаратов, возникает опасность образования повышенного или пониженного давления.

Причем причины, вызывающие образование повышенного или пониженного давления в аппарате разные. Это может быть нарушение материального баланса, теплового баланса, нарушение конденсации паров, возникновение неуправляемых химических экзотермических процессов и в результате попадания в объем аппарата легкокипящих жидкостей.

Мы рассмотрели, какое воздействие оказывают динамические нагрузки. Как влияет химическое воздействие, температурные напряжения в металле, коррозия и эрозия.

Сегодня нам предстоит узнать, как можно предупредить возможные причины повреждений технологического оборудования.

Все это направлено на безопасную работу, на предупреждение пожаров и взрывов.

Сейчас мы поговорим о мероприятиях направленных на снижение опасности повреждений оборудования.

Вопрос 1. Мероприятия, направленные на снижение опасности повреждения и разрушения оборудования при следующих условиях:

1. при механических воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов;

2. при температурных воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов;

3. при химических воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов.

1. Мероприятия, направленные на снижение опасности повреждения и разрушения оборудования при механических воздействиях на материал аппаратов и трубопроводов

Итак, мы говорили с вами, что при механических воздействиях на материал стенок технологического оборудования может наблюдаться повышение или понижение давления, т.е. изменение давления.

Одной из причин изменения давления внутри аппарата или трубопровода может стать нарушение материального баланса.

В зависимости от причины нарушения материального баланса, необходимо предусматривать и мероприятия, чтобы по возможности исключить подобное явление.

Чтобы предупредить несоответствие между подачей веществ в аппарат и их расходом, предусматривают:

1. автоматические системы контроля за давлением и блокировки (прекращение подачи продуктов путем отключения насосов, компрессоров и т.п.);

2. автоматические счетчики-дозаторы количества поступающих в аппараты веществ;

3. автоматические регуляторы давления;

4. сигнализаторы предельного уровня жидкости (для сжиженных газов);

5. приборы контроля за давлением и уровнем;

6. переливные трубы.

Чтобы обеспечить нормальное функционирование при соединении аппаратов с разным рабочим давлением необходимо:

1. соединения между аппаратами проводить через специальные устройства автоматического регулирования давления;

2. аппарат, который работает под давлением, меньшим давления питающего его источника, на подводящем трубопроводе кроме запорного вентиля оборудуют автоматическим редуцирующим устройством с манометром и предохранительным клапаном;

3. для группы аппаратов, работающих при одинаковом давлении, допускается устанавливать одно редуцирующее устройство с манометром и предохранительным клапаном, расположенным на магистральной линии до первого ответвления.

При соединении аппаратов с разным рабочим давлением необходимо помнить, что неисправность или отсутствие редукционных устройств может привести к аварии аппарата с низким давлением.

По этой же причине нельзя использовать обычные запорные задвижки для регулирования давления.

При сравнительно небольшом перепаде давления и отсутствия редукторов аппараты, связанные между собой, рассчитывают на максимальное рабочее давление.

Увеличение давления в трубопроводных линиях может быть вызвано уменьшением живого (проходного) сечения при образовании в них отложений.

Отложения в трубопроводных линиях могут образоваться в результате перегрева, при термическом распаде и т.п.

Проблема защиты трубопроводов от отложений различных веществ остро возникает на предприятиях по производству пластмасс, химических волокон, нафталина, парафина и многих других веществ и материалов.

Чтобы предупредить отложения в трубопроводных линиях, из-за чего возможно появление несоответствия между подачей веществ в аппарат и их расходом, предусматривают.

Во-первых:

1. жесткий контроль за температурным режимом;

2. жесткий контроль за давлением технологического процесса;

3. контроль за скоростью движения потоков.

Эти мероприятия необходимо проводить для того, чтобы избежать склонности веществ, обращающихся в данной технологической цепочке, к полимеризации, кристаллизации, парафинизации, конденсации, коксообразованию.

Во-вторых, во избежание образования:

1. ледяных и кристаллогидратных пробок положительный эффект дает осушка газов и жидкостей;

2. в отдельных случаях необходимо введение специальных веществ, например, метилового или этилового спирта, способных препятствовать образованию подобных пробок;

3. защита трубопроводов теплоизоляцией или осуществление их обогрева по всей длине паровыми спутниками, если транспортируемые в них вещества способны охлаждаться до 0 ⁰С и ниже;

4. если конденсация паров в трубах неизбежна, то для сбора и отвода конденсата используют специальные сборники или дренажные устройства;

5. полимерные отложения предупреждают путем введения в трубопроводные потоки специальных добавок- ингибиторов, затормаживающих процесс полимеризации;

6. солевые отложения предупреждают химической очисткой (введение кислот, щелочей и т.п.);

7. через определенные сроки трубопроводы подвергают очистке, для чего устанавливают графики в соответствие с технологическим регламентом.

Для предупреждения повышения или снижения давления при образовании отложений целесообразно вместо насосов объемного действия использовать центробежные насосы.

Если по условиям технологического регламента центробежные насосы не допускаются, то насосы и компрессоры объемного действия обеспечивают обводными линиями, на которых устанавливают перепускные клапаны, обеспечивающие работу на «себя» при достижении допустимого по условиям безопасности давления.

Во избежание нарушения теплового баланса предусматривают:

1. системы автоматического контроля и регулирования температуры;

2. защита против тепла солнечной радиации (экранирование, системы орошения, теплоизоляция, окрашивание в светлые тона, размещение под землей и т. п.);

3. защита аппаратов и трубопроводов от повреждения при нарушении температурного режима осуществляется с помощью систем автоматического и ручного стравливания избыточного давления или гашения вакуума (предохранительные клапаны избыточного давления и вакуумные предохранительные клапаны);

4. соблюдение допустимой (безопасной) степени заполнения, которая устанавливается для емкостей со сжиженными газами не более 0,85…0,9 и для емкостей с жидкостями не более 0,9…0,95;

5. для предупреждения нарушения безопасной степени заполнения емкостные аппараты с огнеопасными жидкостями обеспечиваются устройствами, исключающими их переполнение, или автоматическими сигнализаторами предельного уровня.

Для предупреждения нарушения процесса конденсации применяют:

1. контроль за температурой и давлением в ректификационных, выпарных и других колоннах, а также за температурой хладоагента на входе в конденсатор и на выходе из него;

2. системы автоматического контроля и регулирования температурного режима работы конденсаторов, которые предусматривают изменение расхода хладоагента в зависимости от количества и температуры подаваемых на конденсацию паров;

3. системы автоматического регулирования количества хладоагента в зависимости от его температуры на выходе из конденсатора, которая снижает отрицательное влияние образующихся не теплообменной поверхности отложений;

4. автоматический контроль за подачей вакуум-насосов (эжекторов) со звуковым или световым сигналом при нарушении режима работы;

5. очистку теплообменной поверхности от отложений в установленные технологическим регламентом сроки;

6. устройство систем автоматического и ручного стравливания паров и газов при образовании избыточного давления.

Для предупреждения вскипания легкокипящей жидкости стремятся исключить попадание легкокипящей жидкости в объем высоконагретых аппаратов.

Для этого:

1. на паровых линиях устанавливают конденсатоотводчики;

2. исключают ручное переключение материальных потоков;

3. широко применяют технологические процессы с автоматическим программным управлением;

4. обеспечивают полный слив легкокипящей жидкости или ее испарение из аппаратов перед подачей в них высоконагретых жидкостей с высокой температурой кипения.

Для предупреждения образования повышенного давления при нарушении экзотермических химических реакций предусматривают:

1. автоматическое регулирование расхода или соотношения подаваемых в зону реакции компонентов, в том числе катализаторов;

2. автоматический контроль и регулирование расхода хладоагента, подаваемого для отвода избыточного тепла реакции;

3. удаление из зоны реакции побочных парогазообразных продуктов реакции путем их постоянного отвода или периодического стравливания избыточного давления;

4. очистка теплообменной поверхности и стравливающих линий в установленные сроки, предусмотренные технологическим регламентом.

Для предупреждения образования динамических воздействий на стенки аппаратов и трубопроводов в периоды пуска и остановки, а также при переходе с одного режима на другой обеспечивают плавное изменение давления.

Для предупреждения гидравлических ударов предусматривают следующие мероприятия:

1. медленное (плавное) изменение давления в аппаратах и трубопроводах в периоды пуска и остановки;

2. применение в качестве запорной арматуры задвижек вентильного типа вместо шиберных заслонок и пробковых кранов;

3. сглаживание пульсации давления путем установки на линиях газовых колпаков (ресиверов);

4. использование насосов центробежного действия (если это допускает технология) вместо поршневых (плунжерных) компрессоров;

5. обеспечить установку обратных клапанов на трубопроводной линии непосредственно за аппаратом, из которого при нарушении технологического режима может возникнуть обратный поток жидкости или газа;

6. устранить опасность попадания в цилиндры компрессоров жидкостей путем установки сепаратов-масловлагоотделителей, специальных клапанов, пропускающих только газовую фазу без жидкости, устройств, предупреждающих конденсацию и т.п.

Для предупреждения вибрации аппаратов и трубопроводов предусматривают следующие мероприятия:

1. замена, если это возможно по условиям технологии поршневых насосов и компрессоров на центробежные насосы и газодувки;

2. применение устройств для сглаживания пульсации давления (газовых колпаков или ресиверов) в системах, где замена поршневых насосов и компрессоров невозможна;

3. заменой двигателей внутреннего сгорания, используемых в качестве привода машин и агрегатов, на электродвигатели;

4. устройством под источником вибрации массивных фундаментов, поглощающих механические колебания, изолированно от фундаментов несущих строительных конструкций зданий и сооружений;

5. установкой источника вибрации на различного рода эластичных прокладках, пружинах и т.п., которые обеспечивают гашение механических колебаний;

6. систематическим контролем за вибрацией и при необходимости устранением причин вибрации (центровка и балансировка валов вращающихся элементов машин и агрегатов, обеспечение надежного крепления источников вибрации и трубопроводов).

Предупреждение внешних механических ударов в условиях производства обеспечиваются:

1. размещение технологических аппаратов в безопасном месте, в стороне от цеховых транспортных путей;

2. прокладка трубопроводов с горючими жидкостями и газами выше мостовых и других кранов или ниже их – в закрытых каналах;

3. соблюдение режима работы транспортных систем и сроков их планово-предупредительных ремонтов.

Для снижения интенсивности эрозионного износа на практике применяют следующие мероприятия:

1. выбирают материал для аппаратов и трубопроводов, устойчивый к данному виду эрозии;

2. увеличивают поверхностную износоустойчивость стенки путем снижения шероховатости ее поверхности, повышения поверхностной твердости материала, созданием прочного защитного слоя футеровки и т.п.;

3. уменьшают турбулентность потока и механическое воздействие струи путем выполнения плавных поворотов и переходов трубопроводов и снижения их количества, применения успокоителей, отражателей, и рассекателей потоков и струй;

4. обеспечивают очистку газов и жидкостей от твердых примесей (частиц);

5. осуществляют систематический контроль за толщиной стенки, не допуская ее уменьшения ниже нормы.