Активные средства защиты от взрыва

В промышленности используются активные и пассивные средства взрывозащиты. Наибольшую эффективность имеют активные средства, однако пассивные средства применяются из-за простоты и дещевизны.

При выборе методов и средств активной взрывозащиты необходимо знать основные пожаро- и взрывоопасные свойства веществ, механизм горения и параметры, характеризующие взрыв, химический состав горючих технологических сред и их рабочие физические параметры, объем оборудования, скорость движения горючих сред и т.п.

К активным мерам защиты относятся: контроль за накоплением взрывоопасных паров в помещениях; аварийное вентилирование поме- щений при образовании в них взрывоопасной среды; флегматизация взрывоопасной среды в помещениях; применение предохранительных конструкций, ослабляющих разрушительное действие взрыва, подав- ление возникшего взрыва.

Активные средства взрывозащиты срабатывают в момент возникно- вения взрыва по сигналу газоанализатора, локализуют и подавляют очаг взрыва еще до достижения им разрушительной силы.

Действие активных средств защиты направлено на обеспечение:

- подавления взрыва при его зарождении путем введения в очаг взрыва огнегасящего вещества, что осуществляется с помощью автоматических систем подавления взрыва (АСПВ);

- создание инертной зоны в трубопроводах и в соседних аппаратах для предотвращения распространения взрыва;

- блокирование аппарата, в котором произошел взрыв, с помощью отсекающих устройств;

- автоматическое прекращение работы оборудования.

Индикаторы взрыва

Важным преимуществом АСПВ по сравнению с устройствами пассивной защиты для сброса давления взрыва – мембранами или клапанами является отсутствие выбросов в атмосферу токсичных, пожаро- и взрывоопасных продуктов, горючих газов и открытого огня.

Взрыв в замкнутом объеме сопровождается повышением температуры и давления, световым излучением, а также ионизацией газа, и обнаружить взрыв в аппарате можно по любому из этих проявлений. Индикатор взрыва АСПВ является устройством, преобразующим один из указанных параметров в электрический сигнал.

В качестве индикаторов взрыва применяют три типа датчиков:

- датчик максимального давления;

- датчик максимальной скорости нарастания давления;

- оптический датчик.

Первый из них срабатывает при достижении установленного предела давления; второй - подает импульс в случае достижения установленной скорости нарастания давления; третий - фиксирует появление излучения, соответствующего спектру пламени горючего вещества. Это наиболее быстродействующий датчик, однако он имеет сложную конструкцию и может давать ложное срабатывание от случайного источника света соответствующего спектра.

Оптический датчик-реле контроля пламени СЛ-90-1 предназначен для индикации наличия или отсутствия пламени и выдачи сигнала для систем автоматики промышленного энергетического оборудования. Датчик-реле контроля пламени СЛ-90-1 представляет собой электронный модуль, помещенный в круглый металлический корпус. На лицевой панели датчика (рис.) расположены

выходной разъем (1), зеленый светодиод «сеть» (2), красный светодиод «Пламя» (3).

Основные модификации: СЛ-90-1/24, СЛ-90-1/220 датчик контроля пламени с разъемом типа РСГ-10; СЛ-90-1/24К, СЛ-90-1/220К датчик контроля пламени с разъемом типа клеммная колодка.

Оросители для взрывозащиты

Оросители предназначены для продолжительного введения огнетушащего вещества в полость

защищаемого аппарата или трубопровода с целью охлаждения продуктов сгорания и предотвращения повторного воспламенения в аппарате или распространения пламени по трубопроводу. При подаче электрического командного импульса на пироустройство разрушается мембрана, и огнетушащее вещество через распылитель попадает в полость защищаемого аппарата или трубопровод.

Узел управления с комбинированным приводом взрывозащищенный (УУ) с диаметром условного прохода 150 мм с ручным управлением, электрическим и гидравлическим приводами предназначен для работы в составе установок водяного и пенного пожаротушения и является одним из оросителей. Узел управления с комбинированным приводом взрывозащищенный УУ- Д150/1,2(Р,Э24,Г0,07)-ВФ.У3.1. приведен на рис.

Сертификат таможного союза С-RU.ПБ21.В.00489, действующий до 17.06.2019 г.

УУ согласно ГОСТ Р51330.13-99 и главы 7.3 ПУЭ может устанавливаться во взрывоопасных зонах В-1а, В-1б и В-1г, в которых возможно образование взрывоопасных смесей категории ПА, ПВ, а также в зонах групп с Т1 по Т4 по классификации ГОСТ Р51330.11-99 и ГОСТ Р51330.5-2005 при отсутствии в воздухе паров кислот и щелочей, а также газов, вызывающих коррозию.

В состав УУ входят элементы: - соленоид электропривода; - сигнализатор давления;

- сигнализатор уровня жидкости; - коммутационная коробка (тип ССА).

Флегматизация взрывоопасной среды

Флегматизация взрывоопасной среды основана на разбавлении взрывоопасной среды до состояния, в котором она не способна распространять пламя, или же в создании инертной среды.

Сущность метода создания инертной среды заключается в опережающей флегматизации взрывчатой смеси в коммуникациях, с тем чтобы не допустить распространения пламени из аппарата, в котором произошел взрыв, на другие аппараты данной технологической линии и таким образом предотвратить вторичные взрывы. Инертная зона создается флегматизирую- щим устройством, которое представляет собой автоматический быстродействующий огнету- шитель, срабатывающий по сигналу индикатора взрыва. При этом освобождается выходное отверстие и флегматизирующая смесь под давлением вытесняющего газа впрыскивается в защищаемый объем. При расчете такого флегматизирующего устройства задача сводится к определению объема баллона и давления газа, необходимого для вытеснения флегматизи- рующего состава.

Для флегматизации горючих газов или создания защитных атмосфер в емкостях с ЛВЖ

чаще всего используют азот и диоксид углерода. Их концентрация поддерживается выше точки флегматизации с учетом коэффициента безопасности. При выборе состава защитных атмо- сфер в технологических процессах, связанных с приготовлением или переработкой порошков металлов и сплавов, следует учитывать, что некоторые из них способны гореть в азоте и диоксиде углерода, в этом случае применяются аргон или гелий. Как правило, при разработке состава защитных атмосфер в оборудовании, в котором обращаются порошки металлов, предусматривают наличие в среде небольших взрывобезопасных концентраций кислорода, чтобы обеспечить образование защитных пленок на поверхностях, образующихся при измельчении частиц, и предотвратить самовоспламенение материала при выгрузке из оборудования.

Для блокировки взрыва применяются отсекающие устройства в виде быстродействующих отсечных клапанов, которые срабатывают при сигнале с индикатора взрыва.

Флегматизирующие устройства и отсекатели устанавливаются на вводных и выводных коммуникациях трубопроводных систем, в системах вентиляции и аспирации воздуха. Если велика вероятность возникновения взрывоопасной ситуации, то лучшим решением по противовзрывным мероприятиям считается системы контроля за ходом технологических процессов, обеспечивающая немедленное прекращение работы всей технологической линии.

Контроль за накоплением горючих газов и паров осуществляется с помощью специальных газоанализаторов и газосигналанализаторов, которые рассмотрения в лекции № 2. Наиболь- шее распространение получили термохимические приборы.

Активное вентилирование является традиционным способом предупреждения взрыва.

Пассивные способы взрывозащиты

К пассивным средствам взрьгвозащиты технологического оборудования относится один из самых распространенных способов - применение предохранительных устройств, т.е. предохрани- тельных мембран и клапанов и дыхательной арматуры. Установка предохранительных конструкций, применяемых для взрьгвозащиты технологического оборудования и помещений, служит для ослаб- ления разрушительного действия взрыва за счет своевременного сброса из объекта защиты избыточ- ного давления. Все эти устройства срабатывают при повышении давления сверх установленных пределов.

Предохранительные мембраны представляют собой специально ослабленную часть защищаемого аппарата и срабатывают при заданном давлении. Предельная простота конструкции, высокое быстро- действие, малая инерционность, полная герметизация сбросного отверстия до срабатывания мемб- раны - эти существенные преимущества предохранительных мембран обусловливают их широкое применение.

Основные типы предохранительных мембран: а - разрывная; б - хлопающая; в, г - ломающиеся; д - срезная; е - отрывная; ж — специальная

При выборе мембраны необходимо учиты- вать давление в аппарате, конкретные усло- вия работы оборудования и требования, предъявляемые к его взрывобезопасности. Мембрана должна срабатывать при давле- нии, на 20-30% превышающем рабочее давление.

Кроме мембран применяют предохранитель-ные клапаны пружинного, откидного и других типов.

Предохранительный клапан

автоматического действия предназначен для выпуска из емкостей и трубопроводов излишнего количества газа или пара при

превышении давления сверх нормативов.

Огнепреградители

С целью предотвращения распространения пламени по производственным коммуникациям

применяют сухие огнепреградители, жидкостные предохранительные затворы, затворы из твердых измельченных материалов, автоматически закрывающиеся задвижки и заслонки, водяные завесы, а также быстродействующие пламеотсекатели.

Огнепреградителъ сухого типа устанавливают на пожароопасном аппарате или трубопрово- де, который пропускает поток газопаровоздушной смеси или жидкости через пламегасящий элемент и способствует локализации пламени.

Огнепреградители классифицируют по признакам:

- по типу пламегасящего элемента - сетчатые, кассетные, с пламегасящим элементом из грану- лированного материала и с пламегасящим элементом из пористого материала;

- по месту установки - на резервуарные, или концевые (когда длина трубопровода, сообщаю- щегося с атмосферой, не превышает трех его внутренних диаметров), и коммуникационные, или встроенные:

- по времени сохранения работоспособности при воздействии пламени - 1 класс (не менее 1 ч), II класс (менее 1 ч).

Различающиеся по устройству огнепреградители имеют один и тот же принцип защит- ного действия, основанный на гашении пламени в узких каналах в результате потери теплоты, поступающей из зоны реакции к стенкам каналов. Насадка огнепреградителя разбивает движу- щуюся горючую смесь на тонкие струйки, что резко увеличивает тепловыделение, и распрост- ранение пламени прекращается.

Пламегасящая способность огнепреградителей зависит от геометрических размеров пламе- гасящего элемента (диаметраканалов и их высоты), которые определяются свойствами среды и классом огнестойкости огнепреградителя.

Основными элементами конструкции огнепреградителя являются корпус, пламегасящий элемент и присоединительные штуцеры. В качестве пламегасящего элемента в сухих огнепре- градителях используют насадки из гранулированных тел (шарики, кольца, гравий) и волокон (асбестовое волокно, стеклянная вата), кассеты с прямыми узкими каналами, сетчатые элемен- ты, а также элементы из пористых металлокерамических и металловолокнистых материалов.

В насадочных огнепреградителях насадка фиксируется в корпусе сетками или более прочны- ми решетками. Все элементы огнепреградителя должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать давление, возникающее при детонации, и иметь минималь- ное гидравлическое сопротивление при прохождении газа через огнепреграждающий элемент. Это достигается установкой предохранительных клапанов и выбором оптимального соотноше- ния между толщиной слоя насадки и площадью поперечного сечения огнепреградителя.

Схемы применяемых огнепреградителей

Схемы огнепреградителей с различными типами насадок:

а - горизонтальные сетки; б - вертикальные сетки; в - гравий, шарики, кольца; г - пластины с прямыми каналами, д – спиральные свернутые ленты с уклонными гофрами; е - металлокерамические насадки;

/- корпус; 2 - пламегасящий элемент, 3 - решетка; 4- прокладки и крепежные устройства

Спомощью сухих огнепреградителей защищают дыхательные линии резер- вуаров, мерников, промежуточных емкостей, напорных баков и аналогичных аппаратов с горючимижидкостями, температура которых близка или выше температуры вспышки, а также паровоздушные линии рекуперационных установок, линии газовой обвязки резервуаров с легко-воспламеняющими жидкостями и т.п.