книги / Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

воживания на центрифугу 12, откуда осадок в мешках отправ­ ляется на уничтожение.

В заключении раздела по охране окружающей среды следу­ ет остановиться на вопросах загрязнения воздуха рабочих поме­ щений и территории производств токсичными компонентами порохов и твердых ракетных топлив.

Надо отметить, в техническом отношении данная проблема по удельному весу и значимости несопоставима с вышеопи­ санной проблемой опасности загрязнения водного бассейна, которая как по объему сбрасываемых вод, так и по насыщен­ ности их токсичными компонентами является одной из важ­ нейших при организации производственных процессов.

Загрязнение воздушной среды является актуальным прак­ тически только для производства переработки, где имеет место интенсивное испарение токсичных компонентов в условиях проведения процессов при высоких температурах в открытых аппаратах.

В первую очередь это касается нитроэфиров и, прежде все­ го, нитрата глицерина, ПДК рабочей зоны которого составля­ ет 0,02 мг/м3, ОБУВ для атмосферного воздуха — 0,001 мг/м3. НГЦ относится к 1 классу опасности и требует защиты орга­ нов дыхания, кожи и глаз.

НГЦ интенсивно испаряется при вальцевании и сушке, причем фактическая концентрация этого весьма токсичного компонента в рабочих помещениях при недостаточно интен­ сивном воздухообмене может достигать сотни и даже тысячи ПДК рз. Подобные концентрации в реальных условиях имеют место, так как на данных фазах работа производится дистан­ ционно без присутствия человека в рабочих помещениях, и высокая кратность воздухообмена по многим соображениям нецелесообразна. Как следствие, имеет место конденсация НГЦ на выхлопных воздуховодах, особенно в зимнее время. Поэтому периодически производится обжиг вытяжных шахт с целью уничтожения накапливающегося НГЦ. Эта операция в первую очередь необходима для помещений вальцев и су­ шилки.

Следует отметить, что несмотря на дистанционный харак­ тер работы и отсутствие обслуживающего персонала на рабо­ чих местах выбросы токсичных компонентов в атмосферу в производствах переработки достаточно высоки, и в опреде­ ленных условиях (отсутствие ветра, работа нескольких блоков) могут превышать допустимые нормы ПДК на территории про­ изводства. Поэтому вопрос снижения выбросов в атмосферу на фазе переработки баллиститных П и ТРТ является акгуаль-

482

ным. Однако техническое решение этой проблемы не является простым, поскольку НГЦ — высокочувствительное ВВ и его накопление, например, в сорбционном фильтре может при определенных условиях привести к аварийным последствиям.

В связи с этим при поиске более оптимального способа обезвреживания токсичных компонентов в воздухе рабочих помещений, загрязняемом ими за счет испарений вместе с во­ дой, в основном при вальцевании и сушке, целесообразна та­ кая организация технологических процессов; при которой ис­ парения НГЦ и других токсичных компонентов были бы ми­ нимальными, а испарившаяся часть попадала в существующие водоочистные установки (локальные или общего стока).

Этому требованию удовлетворяют новые технологические процессы, в которых основные технологические операции производятся в закрытых аппаратах (рис. 233).

В отличие от классической схемы ПО-125 — вальцы 550/550 1520 — СШТС («Бурберг») — ПСВ, где вальцевание и сушка производится на открытых аппаратах, в новой схеме ПО-ЗОО — СПА-300 — ПВВ пластификация и сушка осущест­ вляются в закрытых аппаратах, что приводит к снижению по­ терь НГЦ с ~ 0,3% до ~ 0,1%, а сушка под вакуумом, созда­ ваемым водокольцевыми насосами, обеспечивает унос теряе­ мых при сушке токсичных компонентов (НГЦ, ДФА, ДНДЭГ и др.) в водоочистные установки.

4 8 4

Глава 7

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

7.1 Требования к системам пожаротушения

Производство переработки, на всех фазах которого выпол­ няются технологические операции с практически обезвожен­ ной пороховой массой, способной легко воспламеняться при механическом и тепловом воздействиях, имеет в отличие от предыдущих фаз повышенную пожаровзрывоопасность и тре­ бует специальных мер защиты.

Гранулированный полуфабрикат, на операциях переработки имеющий развитую удельную поверхность горения и рыхлую структуру, отличается высоким показателем взрывоопасности и склонностью к переходу горения в детонацию; Ранее в раз­ делах, описывающих детонационные свойства топлив и усло­ вия генерации детонации на фазе прессования, были приведе­ ны конструктивные мероприятия, обеспечивающие исключе­ ние детонации.

Что касается повышенной пожароопасности производства переработки баллиститных П и ТРТ, вызываемой высокой чувствительностью их к механическим воздействиям (более высокой, чем у штатных ВВ), то проблема снижения послед­ ствий загораний, довольно частых в производстве, входит в число важнейших в общей проблеме безопасности. Слож­ ность решения проблемы заключается в особенностях горения П и ТРТ — высокой скорости процесса и способности гореть без кислорода воздуха. Это исключает возможность использо­ вания газовых систем, ингибирующих и пр., подавляющих ре­ акции окисления в пламенной зоне и устраняющих тепловой поток в конденсированную зону, т. е. систем пожаротушения, являющихся эффективными при горении многих типов мате­ риалов. Горение порохов и топлив отличается от горения обычных углеводородных материалов тем, что тепловой эф­ фект реакций на ранней стадии (поверхность и жидко-вязкий слой) достаточен для прогрева конденсированной фазы и ее деструкции до радикалов, способных при наличии собственно­ го кислорода вступать во вторичные экзотермические реакции, поставляющие тепло последующим слоям конденсированной фазы. Поэтому отсутствие кислорода во внешней среде и ис­ чезновение пламенной зоны не останавливает горение порохов

485

и ТРТ. Для прекращения их горения необходимо резко умень­ шить тепловой поток с поверхности вглубь материала, т. е. ох­ ладить поверхность горящего вещества. Одним из наиболее эффективных способов охлаждения является подача к горящей поверхности воды, преимуществом которой в сравнении с другими веществами является доступность, дешевизна и вы­ сокая теплота парообразования. При этом для обеспечения эффективности пожаротушения необходимо учитывать высо­ кую скорость газообразования, при которой потоком продук­ тов сгорания вода может полностью отбрасываться от горящей поверхности. Чем позже от момента загорания начинает пода­ ваться вода и чем меньше давление у распылительного уст­ ройства, тем меньше вероятность достижения ею горящей по­ верхности.

В течение длительного времени эксплуатации в пороховом производстве пожаротушащих систем, в основном недостаточ­ но эффективных, установлено несколько важных факторов, определяющих требования к системам пожаротушения:

—система индикации загорания должна быть высокочув­ ствительной и быстродействующей;

—устройства подачи воды к месту загорания должны быть быстродействующими и обеспечивать истечение воды из распылителей под высоким давлением;

—учитывая возможность быстрого распространения про­ цесса горения по технологическому потоку, необходимы быст­ родействующие конструктивные устройства механического пе­ рекрытия потока в виде, например, отсечек, задвижек и т. п.;

—количество подаваемой в очаг горения воды должно значительно превышать по тепловому эффекту испарения вы­ деляющееся при горении тепло:

Quo, • т И}0 > > Qeop ■т„ор (Ягор ‘ U' Р>!

— максимальное количество и давление подаваемой воды должно быть обеспечено в начальный период работы пожаро­ тушащей системы, когда локализация и ликвидация очага за­ горания наиболее вероятны.

Перечисленные выше факторы определены по результатам эксплуатации первых пожаротушащих систем — спринклерных и дренчерных, оказавшихся недостаточно эффективными вследствие большой инерционности, низкой интенсивности орошения водой и практически полного несоответствия предъявляемым требованиям.

486

Следует отметить, что в основу той и другой конструкции изначально заложены принципиальные недостатки, исключаю­ щие возможность эффективной работы системы в целом. Сра­ батывание побудительной системы осуществлялось после плавления конструктивных элементов (плавких замков, голо­ вок спринклера), чаще всего расположенных под потолками помещений, т. е. не ранее, чем загорание распространяется на весь объем полуфабриката или зарядов, находящихся в поме­ щении. Причем плотность орошения весьма мала и практиче­ ски не обеспечивает попадания воды на горящую поверхность.

В 60-х годах XX столетия были выполнены НИОКР по созданию принципиально новой системы, обеспечивающей не только локализацию, но и устранение очага загорания.

При разработке системы исходили из необходимости вы­ полнения двух принципиальных требований: быстродействия (1...3 с) и высокой скорости подачи воды в очаг загорания. Естественно, непременным условием было автоматическое срабатывание всех составных элементов и системы в целом.

Выполнение каждого из двух основных требований пред­ полагало целый ряд новых конструктивных разработок. Так, время срабатывания системы, определяемое от момента заго­ рания (вспышки) до поступления воды в очаг загорания, скла­ дывается из следующих составляющих:

—чувствительности прибора индикации, определяемой от момента появления первых признаков загорания до срабаты­ вания прибора;

—инерции прибора — времени от срабатывания до пода­ чи импульса на исполнительный механизм;

—инерция исполнительного механизма — клапана — вре­ мени от момента получения импульса от датчика до его пол­ ного открытия;

—инерции сети — времени от момента открытия клапана до момента поступления воды в очаг пламени.

Итак, выполнение этого требования (быстродействия) может быть достигнуто при условиях индикации загорания высокочув­ ствительным быстродействующим прибором, наличии на под­ водящем водопроводе быстродействующего запорно-пускового устройства (клапана) и предварительного заполнения водой все­ го трубопровода от клапана до распыляющего устройства.

Все эти условия были выполнены в системе БАПС (быст­ родействующей автоматической пожаротушащей системе), описание которой дано ниже.

487

Требование по подаче в очаг пожара воды под высоким давлением и в необходимом количестве не могло быть выпол­ нено традиционным способом — подачей воды необходимых параметров в хозяйственную сеть, которая одновременно вы­ полняет и функции пожарной сети.

Для этой цели был разработан способ подачи воды под высоким давлением через трубопровод большого сечения (-219 мм) с помощью пневмостанции, обеспечивающей под­ держание высокого давления воздухом, накачиваемом предва­ рительно компрессором в специальный пневмогидробак.

Принципиальная схема быстродействующей автоматиче­ ской противопожарной системы (БАПС) представлена на рис. 234.

В общем случае система автоматической противопожарной защиты включает следующие узлы и элементы:

—водопитающую насосную станцию с пожарными насо­ сами — повысителями;

—датчики индикации загораний с контрольно-пусковыми устройствами (КПУ-Б), логическими и коммутирующими уст­ ройствами для взаимодействия с системой управления техпро­ цессом;

—запорно-пусковые устройства (клапаны, пламеотсекатели — гидрозатворы);

—водораспыляющие устройства (насадки);

—устройства автоматического заполнения водой всех рас­ пределительных трубопроводов от ЗПУ до насадков (рис. 235);

—магистральные соединительные и распределительные трубопроводы.

7.2 Принцип работы и основные технические

характеристики системы БАПС для защиты

производства баллиститных П и ТРТ

Системой БАПС оснащаются все фазы производства, где полуфабрикат находится в физическом состоянии, способном к горению (отжим, вальцевание, сушка, прессование, конце­ вые операции). Весь технологический поток распределяется на зоны, каждая из которых оснащается датчиками обнаружения пламени, насадками — распылителями, быстродействующими запорно-пусковыми клапанами КБГЭМ. Зоны (обычно фазы переработки) отделяются от соседних пламеотсекателями — гидрозатворами. Подвод воды осуществляется от пневмостан-

488