МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА № 11

для позааудиторної самостійної роботи курсантів та учнів

підготовки молодших спеціалістів за спеціальністю 5.17020301 «Організація та техніка протипожежного захисту» галузі знань 1702 «Цивільна безпека»

кваліфікації 3119 «Технік з аварійно-рятувальних робіт»

Навчальні групи: 2МС- К, 2МС- У

Навчальна дисципліна: «Пожежна профілактика»

Тема № 2.2 Пожежна безпека основних технологічних процесів виробничих підприємств

Тема самостійної роботи: «Пожежна профілактика теплових процесів»

Кількість годин – 2 год.

Навчальна мета: ознайомитись із пожежною небезпекою теплових процесів та основними протипожежними заходами направлених на попередження виникнення пожеж під час здійснення теплових процесів.

План вивчення.

1. Пожежна небезпека процесів нагрівання горючих речовин і матеріалів.

2. Забезпечення пожежної безпеки теплових процесів.

1. Методичні вказівки.

Багато хімічних, тепло- і масообмінних процесів тісно зв'язані з нагріванням, випарюванням, охолодженням і конденсацією. Нагрівання необхідне для прискорення багатьох хімічних реакцій, а також для здійснення процесів перегонки, ректифікації, сушіння, випарювання, плавлення, зниження в'язкості речовин.

Пожежна небезпека процесів нагрівання горючих речовин обумовлюється пожежонебезпечними властивостями речовин, що нагріваються, (нафта, нафтопродукти), теплоносії (масла, органічні суміші).

Під час розгляду начального матеріалу самостійної роботи Вам необхідно ознайомитись із видами теплообмінних апаратів, пожежною небезпекою теплових процесів та розглянути основні вимоги правил пожежної безпеки під час проведення теплових процесів.

Впродовж опрацювання самостійної роботи необхідно законспектувати: класифікацію теплоносіїв та теплообмінників, пожежну небезпеку теплових процесів (умови утворення горючого середовища, можливі джерела запалювання, шляхи поширення пожежі) та вимоги правил пожежної безпеки під час проведення теплових процесів.

2. Після вивчення навчального матеріалу курсанти та учні повинні:

знати: пожежну небезпеку та основні протипожежні заходи під час проведення теплових процесів.

уміти: оцінювати пожежну небезпеку теплових процесів та визначати необхідні вимоги правил пожежної безпеки до експлуатації теплообмінних апаратів.

3. Орієнтовна карта роботи з літературою.

№ з/п	Навчальні питання	Необхідна література
1	Пожежна небезпека процесів нагрівання горючих речовин і матеріалів	Клубань В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. – М. Стройиздат, 1987. – С. 140-151.
2	Забезпечення пожежної безпеки теплових процесів	Клубань В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. – М. Стройиздат, 1987. – С. 146-148, 151-152.

4. Основні теоретичні відомості.

4.1. Пожежна небезпека процесів нагрівання горючих речовин і матеріалів.

Речовини, що мають більш високу температуру і використовуються для нагрівання інших речовин, називають теплоносіями.

Речовини, використовувані для охолодження інших речовин, називають холодоагентами.

У залежності від умов технологічного режиму в якості джерела тепла використовують димові гази, електроенергію, повітря, в якості проміжних теплоносіїв - рідкі і пароподібні речовини. До рідких теплоносіїв відноситься вода, нафтові масла, гліцерин, дифенільна суміш, кремнійорганічні рідини, легкоплавкі розплави металів і ін. До газоподібних теплоносіїв відносяться перегріта водяна пару, повітря, продукти згоряння твердого, рідкого і газоподібного палива й ін.

Теплоносії класифікуються наступним чином:

- прямі джерела тепла (полум'я і топкові гази, ел. струм,);

- проміжні теплоносії (водяна пара, гаряча вода, нагріте повітря,);

- високотемпературні теплоносії (органічні рідини, розплави солей і металів, мінеральні масла і т.д.);

- гарячі продукти виробництва (напівпродукти, відходи виробництва, кінцеві продукти).

Крім зазначених теплоносіїв для нагрівання речовин застосовують електричну й атомну енергію.

Холодоагенти - вода, розсоли, фреони, аміак, зріджені гази (пропан, бутан, етилен, азот і ін.).

У процесах нафтопереробки потрібно підводити або відводити тепло, щоб забезпечити необхідні температури у відповідних апаратах. Для цих цілей служать спеціальні апарати, називані теплообмінними чи теплообмінниками. У теплообмінниках один потік віддає тепло, а інший його сприймає, тобто один потік нагрівається, а інший охолоджується.

У залежності від призначення теплообмінні апарати поділяються на групи:

• нагрівачі, випарники, кип'ятильники (основний процес нагріву);

• холодильники, конденсатори (охолодження потоків або конденсація пари)

• кристалізатори (охолодження рідких потоків до температур утворення кристалів);

• регенеративні теплообмінники (використання тепла одного потоку для

нагрівання іншого).

За способом передачі тепла розрізняють теплообмінні апарати:

• поверхневі (тепло передається через тверду поверхню, що розділяє

теплообмінюючі середовища) ;

• змішання (передача тепла від одного потоку до іншого відбувається

при їхньому контактуванні)

Способи передачі тепла:

• теплопровідністю (при зіткненні тіл або окремих частин одного тіла, що мають різні температури);

• конвекцією (перенос тепла з однієї частини простору в іншу за допомогою руху середовища з області з однією температурою в область з іншою температурою);

• випромінюванням (процес переносу тепла, обумовлений перетворенням енергії молекул тіла в променисту енергію, випромінювана енергія передається тілу).

Пожежна небезпека теплових процесів

Пожежна небезпека процесів нагрівання горючих речовин обумовлюється пожежонебезпечними властивостями речовин, що нагріваються, (нафта, нафтопродукти), теплоносії (масла, органічні суміші).

Умови утворення горючого середовища

При нормальній роботі підігрівників-теплообмінників усередині них горюче середовище не утворюється, тому що відсутній пароповітряний простір (рідини, використовувані як теплоносії займають весь обєм трубок або увесь міжтрубний простір, а горючі гази і пари або газоподібний теплоносій звичайно не містить кисню або інших окислювачів).

Пожежна небезпека при експлуатації теплообмінників виникає в результаті утворення нещільностей і ушкоджень. При цьому (у залежності від місця ушкодження і співвідношення тисків) продукт, що нагрівається, буде виходити назовні, або попадати в теплоносії, або теплоносій попадати в продукт, що нагрівається.

Розглянемо три випадки створення пожежної небезпеки.

1. З апарата виходить назовні ГР.

У результаті її розтікання і випаровування можуть утворитися місцеві горючі концентрації. Це відбувається, коли рідина нагріта вище температури спалаху, тобто, коли t_р>t_сп. При виході з апарата горючих парів або газів також може мати місце загазованість з утворенням горючих концентрацій.

2. Продукт, що нагрівається, попадає до теплоносія.

Якщо в якості теплоносія застосовується водяна пара, то при влученні в неї горючого продукту, що нагрівається, (коли тиск продукту більше тиску пари) останній (горючий продукт) може пройти в паровий казан або у каналізацію, що може привести до утворення ГС.

3. Теплоносій (пара) попадає в продукт, що нагрівається.

Це відбувається, коли тиск пари більше тиску продукту, що нагрівається. У результаті продукт обводнюється і може стати небезпечним для наступних технологічних операцій (при влученні у високонагрітий апарат вода скипає, тиск підвищується).

Нещільності й ушкодження в теплообмінниках з'являються в результаті:

- утворення підвищенного тиску;

- температурних напружень;

- корозії.

Підвищений тиск у теплообміннику утворюється:

- при відсутності контролю і регулювання подачі продукту, що нагрівається, або теплоносія, що може привести до появи нещільностей у фланцевих з'єднаннях і витоку речовини, що нагрівається, і теплоносія;

- при утворенні пробок у трубках або у лінії за теплообмінником (тверді продукти термічного розкладання, продукти полімеризації);

- при перегріві рідин (до скипання). До перегріву продукту приводить збільшена подача теплоносія в порівнянні з розрахунковою або подача теплоносія з більш підвищеною температурою в порівнянні з розрахунковою.

- при порушенні циркуляції теплоносіїв, що мають високу температурузагустіння (плавлення). Так, дифенильна суміш кристалізується вже при +12⁰ С і при зупинці установки при зниженні температури вона застигає в системі, що приводить до прогару труб печі, виливу теплоносія в піч і виникненню пожежі.

До небезпечних порушень технологічного режиму та до вибухів теплообмінної апаратури призводять помилки в апаратурному оформленні та при веденні процесів. Наприклад, іноді не завжди враховуються особливості тепловіддачі киплячої рідини. Як відомо, при кипінні рідини пар завжди має температуру насичення, що залежить від тиску в апараті. При інтенсивному пароутворенні кипляча рідина перегрівається і має температуру вище температури насичення. Невеликий перегрів рідини спостерігається біля обігріваємих стінок, причому окремі місця поверхні стінок (шороховатості, пузирьки адсорбірованих газів) є центрами пароутворення, тобто місцями утворення пузирьків пари, що при визначеному зростанні відриваються, охолоджують рідину поблизу даного центру. При такому процесі (ядерному або пузирьковому) із зростанням питомого теплового навантаження підвищується перегрів рідини, а також і до визначеної межі коефіцієнт тепловіддачі. При цьому окремі пузирьки зливаються, утворюють парову плівку, яка відокремлює рідину від обігріваємої поверхні стінки апарата. Коефіцієнт тепловіддачі зменшується, різниця температур між стінкою апарата і рідиною збільшується і це приводить до перегріву стінок апарата і до його руйнування.

Виникнення температурних напружень.

Умови роботи теплообмінників такі, що матеріал трубок і корпус часто є під впливом неоднакових температур (корпус, наприклад, огортається зовнішнім повітрям і менш нагрітий, а трубки більш нагріті). Температурні умови різко міняються в періодично діючих підігрівників, а також у періоди пуску і зупинки в безупинно діючих апаратах. При твердому кріпленні трубних решіток до корпуса, а трубок до трубних решіток можлива поява значних температурних напружень. Додаткові зусилля, що виникають у корпусі і трубках теплообмінника, залежать від різниці температур трубок і корпуса, матеріалу, з якого вони виготовлені, а також від площі поперечного перетину.

Великі внутрішні напруження в першу чергу приводять до деформації елементів апарата, порушують щільність його розвальцьовування і герметичність систем.

Можливі джерела запалювання:

Джерелами запалювання можуть бути:

• іскрові розряди статичної електрики;

• іскри при роботі зі сталевим інструментом;

• теплота самозаймання продуктів, нагрітих вище температури самоспалахування, відкладень коксу, термополімерів і ін.

• полум'я або високонагріті конструкції котлоагрегатів і відкритих

• спіралей систем електрообігрівання;

• іскри при замиканні спіралей на корпус;

• теплота перегріву підшипників і сальників насосів.

Шляхи поширення пожежі.

• просоченій горючими продуктами теплоізоляції теплообмінників;

• поверхні горючих рідин, що розлилися;

• по хмарі аерозоля;

• по устаткуванню, технологічним комунікаціям і т.д.