УДК 66.083.2.013.8 + 621.18-987:331.45 ББК 35.11
Т66
Трефилов, В.А.
Т66 Промышленная безопасность: учеб, пособие. Ч. II: Безопас ность работ с оборудованием, находящимся под давлением / В.А. Трефилов, А.Е. Шевченко. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. - 66 с.
ISBN 978-5-88151-992-2
Во второй части учебного пособия по дисциплине «Промышленная безопас ность» рассматриваются причины возникновения опасности для сосудов, работаю щих под давлением, возможность развития этой опасности, а также методы и сред ства защиты человека от опасности при работе с оборудованием, работающим под давлением.
Пособие предназначено для студентов специальностей 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» и 280102 «Безопасность технологических про цессов и производств». Оно будет полезно также студентам других специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».
УДК 66.083.2.013.8 + 621.18-987:331.45 ББК 35.11
Учебное пособие издано в соответствии с Программой конкурса грантов компании ТНК-ВР для поддержки профильных высшихучебных заведений РФ (про ект <2007 года № 27 «Разработка и внедрение мультимедийного комтекса обуче ния по дисциплине «Промыитенная безопасность»)
©ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет», 2008
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение..................................................................................................................... |
5 |
ЛЕКЦИЯ № 1. |
|
Место и условия проявления опасного фактора................................................ |
6 |
1.1 Сосуды, работающие под давлением, используемые на производстве.... |
6 |
1.1.1. Баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и |
|
растворенных газов........................................................................................ |
8 |
1.1.2. Цистерны и бочки для хранения и перевозки сжиженных газов |
8 |
1.1.3. Компрессоры и газосборники при них |
9 |
1.2. Паровые и водогрейные котлы |
10 |
1.3. Принцип герметичности как условие безопасной работы сосудов, |
|
работающих под давлением......................................................................... |
11 |
1.4. Факторы, влияющие на разгерметизацию сосудов (оборудования), |
|
работающих под давлением........................................................................... |
13 |
1.4.1. Эксплуатационные факторы, влияющие на оборудование, |
|
работающее под давлением |
13 |
1.4.2. Образование взрывчатых смесей....................................................... |
17 |
1.4.3. Нарушение режима эксплуатации..................................................... |
18 |
ЛЕКЦИЯ № 2. Методы борьбы с эксплуатационными факторами |
|
разгерметизации..................................................................................................... |
19 |
2.1.Методы борьбы с побочными процессами, протекающими в сосудах,
приводящих к ослаблению конструкции..................................................... |
|
19 |
2.1.1. Методы борьбы с коррозией................................................ |
;............. |
19 |
2.1.2. Методы борьбы с накипью................................................................. |
|
26 |
2.2. Методы борьбы с образованием взрывчатых смесей........................ |
|
30 |
2.2.1. Исключение образования горючих систем....................................... |
|
30 |
2.2.2. Предотвращение инициирования горения........................................ |
|
31 |
2.2.3. Локализация очага горения................................................................. |
|
35 |
2.3.Средства контроля и защиты режима эксплуатации сосудов под
давлением........................................................................................................ |
37 |
2.3.1. Давление................................................................................................ |
37 |
2.3.2. Температура.......................................................................................... |
. 39 |
2.3.3. Уровень жидкости............................................................................... |
.40 |
2.3.4. Определение присутствия газов в воздухе...................................... |
42 |
ЛЕКЦИЯ № 3. Безопасная эксплуатация сосудов, работающих, |
|
под высоким давлением......................................................................................... |
43 |
3.1. Регистрация и техническое освидетельствование сосудов---------------- |
43 |
3.1.1. Регистрация сосудов............................................................................ |
43 |
3.1.2. Техническое освидетельствование сосудов..................................... |
44 |
3.2. Баллоны для хранения, перевозки и использования |
|
сжатых, сжиженных и растворённых газов----------------------------------- |
47 |
3.3. Цистерны и бочки........................................................................................... |
50 |
3.4.Компрессоры и газосборники___________________________________52
3.4.1.Основные мероприятия по обеспечению безопасности при эксплуатации компрессоров____________________________________ 53
3.5.Паровые и водогрейные котлы__________________________________ 54
3.5.1.Основные мероприятия по технике безопасности при эксплуатации компрессоров____________________________________ 54
3.6.Аварийная остановка сосудов___________________________________55
ЛЕКЦИЯ № 4. Методы и средства защиты при эксплуатации сосудов, работающих под давлением________________________________________ 57
4.1. Средства защиты от мощности источника------------------------------------- |
57 |
4.2. Средства защиты по расстоянию опасного воздействия------------------- |
5Ш |
4.2.1. Хранение________________________________________________59 |
|
4 2 1 Эксплуатация___________________________________________ 59 |
|
43 . Средства коллективной защиты по времени опасного воздействия----- |
59 |
4.4.Комплексные и комбинвдюванные средства зашщщы______________ 60
43 . Организационно-техническое обеспечение зашщщы— -------------------- |
61 |
43.1. Обслуживание сосудов____________________________________ 61 |
|
Список литературы_________________________________________________ 65
Введение
Среди опасных производственных объектов важное место занимают объекты с оборудованием, работающим под давлением. Многообразие такого оборудования - от огнетушителя до котлов тепловых электро станций, от оборудования, работающего в отапливаемых помещениях, до оборудования с высокими или сверхнизкими температурами, от обо рудования, работающего с обычным воздухом, до оборудования, рабо тающего с водородом или гелием, - всё это требует хорошего знания причин возникновения опасностей и их развитие, методов и средств за щиты человека от этих опасностей.
Вторая часть учебного пособия целиком посвящена именно обору дованию, работающему под давлением: что необходимо отнести к тако му оборудованию, какие опасности несёт работа с этим оборудованием или вблизи от него, по каким причинам возникают опасности оборудова ния, работающего под давлением и как они могут развиваться, как про исходит переход из безопасного состояния в опасную ситуацию и из него - в происшествие. В пособие уделено большое внимание методам и средствам предотвращения происшествий, предотвращению развития опасностей в происшествие.
Рис. 1.12. Схемы парового котла и арматуры (а) и водогрейного котла
иарматуры (б); на рис. а: 1 - котёл; 2 - водоуказатель; 3 - пароводопроводные краны; 4 - манометр; 5 - парозапорный вентиль; 6 - питательный вентиль; 7 - оборотный клапан; 8 - предохранительный клапан; на рис. б: 1 - котел;
2 - термометр; 3 - водозаборный вентиль; 4 - обводная линия; 5 - обратный клапан; 6 - предохранительный клапан; 7- водоподводящий вентиль;
8 -вентиль для спуска воды 9 - вентиль для спуска воды
Вышеперечисленные сосуды, оборудование, работающее под давле нием, регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуа тации сосудов, работающих под давлением», утверждёнными Гостех надзором 11.06.2003 г. № 091. Этим правилам подчиняются все сосуды, работающие под давлением выше 0,07 МПа (0,7 кг/см2).
1.3. Принцип герметичности как условие безопасной работы сосудов, работающих под давлением
Герметичность - это непроницаемость жидкостями и газами сте нок и соединений, ограничивающих внутренний объём сосудов (уст ройств и установок).
Принцип герметичности, т.е. непроницаемости, в той или иной мере, используется практически во всех устройствах и установках, в которых в качестве рабочего тела применяют жидкость или газ. Этот принцип яв ляется также обязательным для вакуумных установок.
Внутренний объем герметичных устройств и установок ограничи вает среду, которая может быть либо рабочим телом, либо исполнять роль той среды, в которой протекают основные рабочие процессы. По этому параметры её состояния (как и сама среда) различны. Так, среда
И
может быть сильно нагретой или сильно охлажденной; давление внут ри устройства может быть очень высокое или, наоборот, иметь значе ния, характерные для глубокого вакуума.
Таким образом, сосуды, работающие под давлением можно ис пользовать для хранения и транспортировки опасных веществ или для наполнения их веществами, использование которых возможно лишь при выпуске через калиброванные отверстия. К таким ёмкостям также относятся энергопроизводящие установки, в которых можно получить рабочее тело в виде пара или воздуха под высоким давлением.
Нарушения герметичности не желательны не только с технической точки зрения, но и опасны для обслуживающего персонала и производ ства в целом.
Во-первых, нарушение герметичности может быть связано с взры вом. Здесь следует выделить две причины. С одной стороны, взрыв мо жет являться следствием нарушения герметичности (воспламенение взрывчатой смеси внутри установки). С другой стороны, нарушение герметичности может стать причиной взрыва (нарушение герметично сти баллонов ацетилена приводит к образованию ацетилено-воздушной смеси, которая может воспламеняться слабым импульсом).
Во-вторых, при разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, которые зависят от физико-химических свойств рабочей среды и приводят:
-к получению ожогов под воздействием высоких или низких тем ператур (термические ожоги) и агрессивности среды (химические ожоги);
-к травматизму, связанному с высоким давлением газа в системе. Например, нарушение герметичности баллона с газом при давлении 20 МПа с образованием отверстия диаметром 15 мм приведет к появ лению начальной реактивной тяги около 3,5 кН, при массе баллона 70 кг он может приобрести ускорение 5g и переместиться на некото рое расстояние;
-к отравлениям, связанным с применением инертных и токсичных газов.
Таким образом, принцип герметичности, используемый при орга низации рабочего процесса ряда устройств и установок, является важ ным с точки зрения безопасности их эксплуатации, и представляет по тенциальную опасность для обслуживающего персонала.
Из газовых примесей наибольшую опасность представляют кислород и углекислота. Они являются коррозионно-агрессивными реагентами, снижение которых сводит к минимуму риск коррозии. Для удаления газов из воды могут быть использованы химические и термические методы.
Химические методы основаны на избирательном взаимодействии удаляемых газов с дозируемыми реагентами. Практически химический метод применим только для удаления кислорода, для этого используют гидразин, который является токсичным веществом. Вместе с гидразином
вводу могут поступать другие примеси.
Внастоящее время широко применяется в основном термическая де аэрация. Термические деаэраторы позволяют удалять из воды любые рас творенные в воде газы и не вносят никаких дополнительных примесей
вводу. Нагревом воды можно уменьшать содержания кислорода, посколь ку коэффициент растворимости (ко2) уменьшается с ростом температуры. Несмотря на уменьшение количества кислорода в воде с повышением тем пературы, оставшаяся его часть значительна. Так, при изменении темпера туры воды от 20 до 50°С количество растворенного в воде кислорода уменьшается с 9 до 5 мг/кг. Оставшаяся часть кислорода (5 мг/кг) в сотни раз превышает допустимые уровни. Для сведения к нулю содержания ки слорода в воде необходимо температуру воды довести до температуры на сыщения, т. е. до кипения. При температуре кипения давление над водой определяется давлением насыщенных паров воды, а количество раство ренного в воде кислорода равно нулю.
Применение коррозионно-стойких конструкционных материалов
Увеличение коррозионной стойкости конструктивного металла дос тигается методом изоляции металлических поверхностей от среды путем применения коррозионно-стойких металлических и неметаллических конструкционных материалов.
В качестве металла для коррозионно-стойких сосудов используют высоколегированные марки стали, легированный чугун или цветные металлы.
Коррозионно-стойкие стали:
-XI8Н ЮТ - хромоникелевая сталь;
-Х17Н13М2Т и X17H13M3T - хромоникельмолибденовые стали;
ОХ21Н5Т, ОХ21Н6М2Т - стали с пониженным содержанием никеля.
Легированный чугун:
-СЧЩ-1 и СЧЩ-2 никелевые чугуны (устойчивы к щелочам при по вышенной температуре);
-хромистые чугуны (устойчивы к растворам серной, азотной и соля ной кислот).
Цветные металлы:
-медь, М2, М3, бронза, латунь (изготовление теплообменников, ем костных аппаратов, ректификационных колонн);
-алюминий (изготовление резервуаров, колонн, теплообменников, небольших реакционных аппаратов - используют в производстве азот ной, фосфорной и органических кислот).
Вкачестве неметаллических материалов для коррозионно-стойких сосудов используют:
-кислотоупорный бетон (состоит из жидкого стекла, песка, щебня
ипылевидного наполнителя; используют для строительства кислотохранилищ, специальных резервуаров, газоотходов наиболее агрессивных газов);
-кислотоупорная керамика (высокая стойкость к минеральным ки слотам и органическим растворителям; изготовляют из нее поверхност ные абсорберы, колонные аппараты, трубопроводы и трубопроводную аппаратуру, футеровку аппаратов);
-стекло (стойкость к минеральным кислотам, за исключением пла виковой; широко применяются в химической промышленности стеклян ные трубы);
-фарфор (высокая химическая стойкость; изготовляют из него насо сы, вентили, насадочные кольца);
-пластмассы (хорошие заменители металлов: фаолит, винипласт, полиэтилен, фторопласт-4).
Электрохимическая защита металлов от коррозии
Этот вид защиты основан на уменьшении скорости коррозии метал лических конструкций путем их катодной или анодной поляризации.
Наибольшее распространение нашел метод катодной защиты. Рассмотрим простейшую лабораторную установку катодной защи
ты (рис. 2.2.).
При нахождении ползунка резистора в точке Б разность потенциа лов между электродами равна нулю, и оба металла коррозируют с одина-
