Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Классификация наружных установок по пожарной опасности

пожара; k = 1, 2, …, n; l = 0, 1, 2, …, m; n – число событий; m – количество устройств предотвращения пожара, локализации аварии или пожара.

На примере развития аварии в резервуарном парке (см. рис. 13.4) определим частоту реализации сценариев развития аварии. По табл. 13.3 принимаем частоту полного разрушения резервуара λразр = 5,0∙10–6 год–1. Условные вероятности появления событий с учетом вида аварии (полное разрушение резервуара) и агрегатного состояния поступающего в открытое пространство вещества (дизтопливо – жидкость) принимаем по табл. 13.5. Условная вероятность выхода нефтепродукта за пределы обвалования при полном разрушении резервуара на основании статистических данных принята равной 0,84. Результаты расчетов сведены в табл. 13.6.

Составляем выражения для определения частот реализации в течение года сценариев развития аварии при полном разрушении вертикального стального резервуара с дизельным топливом (см. рис. 13.4):

–  сценарий 1: Q1 = λразрQмг.полнQволн;

Примечание.Критериемправильностивычисленийявляетсяравенствосуммычастот реализации сценариев Qj частоте полного разрушения резервуара λразр = 5,0∙10–6 год–1, указанной в строке «Итого» таблицы.

251

Пожарная безопасность технологических процессов

Для определения пожарного риска Р(а) необходимо решить уравнение (13.26), подставив в него найденные значения условных вероятностей поражения человека в определенной точке территории (а) в результате реализации j-х сценариев развития аварий, отвечающих определенным инициирующим аварии событиям, и частоты реализации в течение года j-х сценариев развития аварий.

контрольные вопросы

1.В соответствии с какими документами производится классификация наружных установок по пожарной опасности?

2.С какой целью производится классификация наружных установок по пожарной опасности?

3.Что понимают под термином наружная установка?

4.Какой нормативный документ устанавливает методику определения категорий пожарной опасности наружных установок?

5.На основании каких признаков категорируются наружные установки?

6.Какие наружные установки относятся к категории АН?

7.Какие наружные установки относятся к категории БН?

8.Какие наружные установки относятся к категории ВН?

9.Какие наружные установки относятся к категориям ГН и ДН?

10.В какой последовательности производится проверка принадлежности наружных установок к той или иной категории?

11.Что понимают под сценарием аварии?

12.Что понимают под частотой реализации сценария аварии?

13.Перечислите и поясните способы выбора и обоснования расчетного варианта.

14.Перечислитеипояснитепредпосылкидляопределенияколичества поступивших в открытое пространство горючих веществ.

15.Поясните определение расчетного времени отключения трубопроводов при возникновении аварии.

16.Как определяют площадь испарения при разливе жидкости на горизонтальной поверхности?

17.Перечислите основные критерии категорирования наружных установок по пожарной опасности, поясните их.

18.Перечислите дополнительные критерии категорирования наружных установок по пожарной опасности, поясните их.

19.Поясните выражения для определения горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР.

20.Перечислите источники поступления паров жидкостей в окружаю-

щее пространство, поясните их.

252

Классификация наружных установок по пожарной опасности

21.Поясните выражение для определения массы жидкости, испарившейся в окружающее пространство в случае ее перегрева.

22.Поясните выражение для расчета удельной массы испарившегося СУГ из пролива.

23.Поясните выражения для расчета избыточного давления и импульса волны давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей.

24.Пояснитеметодикурасчетаизбыточногодавленияиимпульсаволны давления при сгорании пылевоздушной смеси.

25.Поясните методику расчета интенсивности теплового излучения для пожара пролива жидкости.

26.Поясните методику расчета интенсивности теплового излучения для огненного шара.

27.Поясните выражение для определения радиуса воздействия высокотемпературных продуктов сгорания газоили паровоздушной смеси в открытом пространстве.

28.Поясните выражение для определения условной вероятности поражения человека избыточным давлением при сгорании газо-, паро- и пылевоздушных смесей.

29.Поясните выражение для определения длины факела при струйном горении горючих газов.

30.Поясните выражение для определения условной вероятности поражения человека тепловым излучением при пожаре пролива горючей жидкости, пожаре твердого материала и образовании огненного шара.

31.Поясните определение условной вероятности поражения человека при воздействии высокотемпературных продуктов сгорания газоили паровоздушной смеси при реализации пожара-вспышки.

32.Поясните определение условной вероятности поражения человека при струйном горении горючих газов.

33.На основании каких сведений разрабатываются перечни пожароопасных ситуаций для каждого технологического аппарата или процесса.

34.Какие ситуации не относятся к пожароопасным?

35.Поясните процедуру построения логического «дерева событий».

36.Пояснителогическуюсхемуразвитияаварииприполномразрушении отдельно стоящего вертикального стального резервуара с дизельным топливом.

37.Как определяют условные вероятности реализации ветвей логического «дерева событий»?

38.Как определяют частоту реализации в течение года j-го сценария

пожара?

39.Поясните выражение для определения пожарного риска в определенной точке территории.

253

Пожарная безопасность технологических процессов

Раздел IV

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ И СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

Глава 14

пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки твердых горючих материалов

При механической обработке твердых веществ и материалов образуется большое количество измельченных отходов, в том числе горючая пыль – дисперсная система, состоящая из твердых частиц размером 850 мкм и менее, находящихся во взвешенном или осевшем состоянии в газовой среде, способная к самостоятельному горению в воздухе нормального состава. Взвешенная в воздухе пыль, оседая на поверхностях станков, оборудования, строительных конструкций, образует отложения (аэрогель), которые легко взвихряются. Горючая пыль имеет высокую адсорбционную способность, вступает в химическое взаимодействие с различными средами, накапливает заряды статического электричества. Наиболее взрывоопасна шлифовальная пыль. Пыль металлов ядовита.

Пожарная опасность механической обработки твердых веществ и материалов связана также с выделением большого количества тепла вследствие преодоления сил трения, в результате чего происходит нагревание обрабатываемого материала, режущего инструмента и отходов обработки.

14.1. Особенности пожарной опасности и основные способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки металлов

Механическая обработка металлов осуществляется путем различного вида воздействий на заготовку в целях получения изделия заданной формы и размера. В машиностроении используются следующие виды обработки металлов:

–  резание на станках инструментом, воздействующим на поверхность заготовки (точение, растачивание, фрезерование, сверление, долбление, строгание, шлифование, зенкерование, протягивание, хонингование и др.) с образованием новой поверхности и стружки;

254

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки твердых горючих материалов

–  пластическая деформация под воздействием внешней силы с изменением формы, конфигурации, размеров, физико-механических свойств заготовки (ковка, штамповка, прессование, накатывание резьбы);

–  электрофизическая обработка с использованием специфических явлений электрического тока (электроискровая обработка, электроимпульсная обработка, электродуговая обработка);

–  абразивоструйная обработка песком, стальной дробью, стекляннымишариками,корундовым порошкоми другими абразивнымиматериалами, распыляемыми потоком воздуха, струей воды или иной жидкости (очистка металлических заготовок от окалины, старой краски, ржавчины и других загрязнений перед окраской, газотермическим напылением, гальванотехническими операциями и др.).

В процессе резания металлов происходит интенсивное выделение тепла,врезультатечегопроисходитнагреваниеобрабатываемогоматериала, режущего инструмента и отходов обработки. Уравнение теплового баланса при резании можно представить следующим образом:

где dQ1 – элементарное количество тепла, эквивалентное энергии, затраченной на деформирование и разрушение при стружкообразовании и формировании поверхностного слоя, Дж; dQ2 – элементарное количество тепла, эквивалентное работе сил трения при контакте передней поверхности инструмента и деформированного материала, Дж; dQ3 – элементарное количество тепла, эквивалентное работе сил трения на задней поверхности инструмента при переходе деформированного материала в поверхностный слой детали, Дж; dqс – элементарное количество тепла, уходящее в стружку, Дж; dqд – элементарное количество тепла, идущее в деталь, Дж; dqи – элементарное количество тепла, переходящего в режущий инструмент, Дж; dqо – элементарное количество тепла, отводимого в окружающую среду, Дж.

Факторы, влияющие на выделение теплоты при резании на металлорежущих станках, различны. К ним относятся: скорость резания, подача режущего инструмента (толщина стружки), качество заточки инструмента, фи- зико-механические свойства металла. В зависимости от способа и условий резания со стружкой отводится от 25 до 85 % всей выделяемой теплоты; с деталью – 10–50 %; с инструментом – 2–20 %, в окружающую среду – около 1 %.

Наибольшее влияние на температуру в зоне резания оказывает скорость резания. При обработке деталей на больших скоростях резания температура в местах соприкосновения стружки с инструментом может достигать 800 °С, а температура стружки – 400 °С и более.

255

Пожарная безопасность технологических процессов

Особенности пожарной опасности при механической об - работке металлов (за исключением магния, титана, циркония и их сплавов)резанием:

–  образование отложений пыли, склонной к самовозгоранию (пыли некоторых металлов и сплавов могут образовывать взрывоопасные смеси, например, НКПР алюминия составляет 10 г/м3, температура самовоспламе-

нения 470 °С); –  наличие в механических цехах большого количества масел в систе-

мах смазки станков и в гидроприводах, смазочно-охлаждающих горючих жидкостей (СОЖ), например, водно-масляных эмульсий, индустриальных масел, керосина (механические цеха современных машиностроительных заводов имеют развитые масляные коммуникации, емкости, фильтры для очистки масел, общее количество которых может достигать сотен тонн), ветоши, пропитанной маслами;

–  увеличение количества выделяющегося тепла и его интенсивности (высокая температура стружки, инструмента и обрабатываемой детали может привести к воспламенению горючих материалов) при повышении скорости резания, подачи инструмента, а также снижении качества заточки режущего инструмента;

–  наличие условий для возникновения и распространения пожара по загрязненным маслами и горючими отходами конвейерам (заготовки, поступающие на механическую обработку, как правило, покрыты грунтовкой, слоем смазки и другими защитными составами от коррозии).

Основные способы и технические решения по обеспече - нию пожарной безопасности механической обработки метал - лов резанием:

–  строгое соблюдение технологического режима обработки деталей на металлорежущих станках (скорости резания, подачи и др.). Наибольшее влияниенатемпературувзонерезанияоказываетскоростьрезания,поэтому при выборе режима целесообразно увеличивать глубину резания, затем подачу инструмента и в последнюю очередь скорость резания;

–  запрещение использования при работе тупого инструмента, а также станков и оборудования, не приспособленных для обработки данного металла; –  контроль эффективности и исправности систем СОЖ и других сма- зочно-охлаждающих сред: газов, твердых и пластичных веществ-смазок для уменьшения температуры в зоне резания. СОЖ выполняют следующие функции: охлаждающую – отвод тепла, смазывающую – уменьшение сил трения, моющую – удаление стружки, пыли и продуктов износа инструмента из зоны резания. В результате правильного выбора СОЖ не только снижается пожарная опасность, но резко возрастают стойкость инструмента,

256

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки твердых горючих материалов

уменьшается шероховатость обработанной поверхности и повышается точность обработки;

–  очистка станков, оборудования, конвейеров от масляных и других загрязнений, своевременное удаление отходов и пропитанной маслами ветоши в специально отведенные места;

–  устройство систем аспирации; –  контроль эффективности и исправности систем смазки станков;

–  блокировка систем смазки станков и охлаждения зоны резания с приводом станков для исключения их пуска или остановки при отключении или неисправности систем смазки и охлаждения.

Особенности пожарной опасности при механической об - работке магния, титана, циркония и их сплавов резанием:

–  повышенная пожаровзрывоопасность при обработке магния, титана, циркония и их сплавов (значения показателей пожаровзрывоопасности пыли: магний – НКПР 25 г/м3, температура самовоспламенения 490 °С; титан – НКПР 60 г/м3, температура самовоспламенения 510 °С; цирконий – НКПРП 40 г/м3, температура самовоспламенения 190 °С);

–  пыль магния, титана, циркония и их сплавов может воспламениться от низкокалорийного источника зажигания, например, от фрикционных искр, а сгорание пылевоздушной смеси носит взрывной характер;

–  отложения пыли и стружки магния, титана, циркония и их сплавов при наличии остатков смазочных масел могут самовозгораться;

–  горение влажной магниевой пыли протекает чрезвычайно интенсивно и носит характер взрыва;

–  магниевая пыль, скапливающаяся на стенках отсасывающих трубопроводов, может воспламениться при разрядах статического электричества (интенсивная электризация пыли происходит, например, при работе шлифовальных станков);

–  при работе с магнием опасность представляют пылеулавливающие установки с водяным орошением (водяные фильтры), так как скапливающаяся на поверхности воды пыль магния реагирует с водой с образованием водорода и при плохой вентиляции установок в них возможно образование взрывоопасной концентрации водорода;

–  цирконий при обычной температуре не взаимодействует с водой, разбавленными кислотами и щелочами, но при горении энергично их разлагает; –  титан в обычных условиях не опасен, но его тонкая стружка и пыль при повышенных температурах энергично взаимодействуют с кислородом,

галогенами, серой и другими элементами.

257

Пожарная безопасность технологических процессов

Основные способы и технические решения по обеспече - нию пожарной безопасности процессов механической обработ - ки магния и его сплавов резанием:

–  использование острого и правильно заточенного инструмента для уменьшения величины силы трения;

–  обработка деталей на металлорежущих станках с охлаждением зоны резания маслом или струей воздуха (охлаждение деталей из магния и его сплавов водой не допускается);

–  изготовление кожухов станков из материалов, при соударении с которыми не высекаются искры;

–  создание систем аспирации, элементы которых выполнены из материалов, не высекающих искры при соударениях, и в которых воздух перед поступлением в вентиляторы очищают от пыли в специальных фильтрах;

–  систематическаяочисткаоборудованияиуборкапомещенияотпыли; –  применение электрооборудования исключительно во взрывозащи-

щенном исполнении; –  использование для тушения небольших очагов горения стружки,

опилок и компактного магния и его сплавов (до 1–2 кг), сухого песка, сухого графита, окиси магния, применение асбестовых матов и асбестовых одеял; применение для тушения большого количества магния и его сплавов специальных защитных флюсов, используемых при выплавке металла, сплошным слоем которых осторожно, чтобы не вызвать разбрызгивание расплавленного металла, покрывают горящий металл. Не допускается применение воды и воздушно-механической пены для тушения горящей стружки и компактного магния. Необходимо учитывать, что атмосфера азота и аргона для магния не является инертной.

Обеспечениепожарной безопасности при механическойобработкетитана, циркония и их сплавов направлено, главным образом, на предотвращение образования взрывопожароопасной пыли и ее удаление.

14.2. Особенности пожарной опасности и основные способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки древесины

На предприятиях деревообрабатывающей промышленности изготавливают волокнисто-стружечные плиты, МДФ, фанеру, столярные изделия (оконные и дверные рамы, перегородки, полотнища дверей и т. д.), мебель, детали сборно-щитовых домов и др. Технологию производства деревообрабатывающего предприятия можно разбить на следующие стадии: распиловка поступающего круглого леса, сушка пиловочника, производство заготовок, сборка каркасов и изделий, отделка и окраска готовых изделий.

258

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки твердых горючих материалов

Деревообрабатывающие предприятия включают в себя следующие цеха (отделения): заготовительные, лесосушильные, механостолярные, отделочно-окрасочные,деревотарные,клеильно-сборочные,складыготовой продукции. Помимо этого имеются вспомогательные производства: клееварочные, модельные, ремонтно-механические, инструментально-заточные, шаблонные, кладовые (вспомогательных материалов, инструмента, различных приспособлений) и др.

На большинстве деревообрабатывающих предприятий производят механическую обработку древесины. Основными операциями при этом являются: пиление, строгание, фрезерование, точение, долбление, шлифование и др.

При строгании и точении образуется стружка в форме пластинок или спиральных лент толщиной 0,15–1,5 мм. Содержание пылевых частиц размером менее 500 мкм в отходах от строгания древесины достигает 12,5 %. Формула фракционного состава пылевых частиц 69–26–5 (69 % частиц раз-

мером 500–250 мкм, 26 % – размером 250–100 мкм, 5 % – менее 100 мкм).

Опилки, образующиеся при пилении, фрезеровании, долблении, имеют округлую форму с размером частиц 0,1–2,5 мм (встречаются также частицы в виде игл). Содержание пыли в отходах пиления достигает 35 %. Формула фракционного состава пылевых частиц 72–23–5.

При шлифовании древесины образуются пылевидные отходы (шлифовальная пыль), в которых фракции с размером частиц менее 500 мкм составляют 98 % от общего объема пыли. Формула фракционного состава шлифовальной пыли 26–40–34. Шлифовальная пыль содержит абразивные включения.

Отходы цельной древесины и древесная пыль (за исключением пыли, выделяющейся при шлифовании древесины тропических пород: тика, красного и розового деревьев, палисандра) относятся к категории нетоксичных материалов. Вредна пыль от шлифования ДСП, ДВП и подобных материалов, содержащих фенолформальдегидные смолы и другие токсичные вещества, или пыль от полирования лакированных деталей. Мелкодисперсные пылевые частицы оказывают вредное воздействие на организм человека и вызывают различные заболевания.

Пожаровзрывоопасность древесины и ее отходов зависят от влажности. Относительная влажность древесины, обрабатываемой в лесопильных цехах, достигает 50 %, на мебельных предприятиях – 6–15 %. Соответственно влажностьотходовтакаяже.Взрывоопасностьотходовповышаетсясувеличением их дисперсности и снижением влажности. Пожаровзрывоопасные свойства древесной пыли зависят от ее дисперсности и породы древесины. Средние значения некоторых показателей составляют: НКПР 20–100 г/м3; температура самовоспламенения 390–500 °С. Наиболее взрывоопасна шлифовальная

259

Пожарная безопасность технологических процессов

пыль. Отложения измельченной древесины склонны к самовозгоранию, особенно хвойных пород.

Особенности пожарной опасности механической обработ - ки древесины:

–  обращение большого количества древесины и ее отходов: коры, щепы, стружки, опилок, пыли;

–  обработанная древесина и ее отходы более пожароопасны, чем исходные лесоматериалы;

–  древесная пыль, особенно интенсивно выделяющаяся при шлифовании, образует взрывоопасную смесь с воздухом;

–  источниками зажигания в деревообрабатывающих цехах служат: фрикционные искры при попадании в машины гвоздей, кусков металла или камней; высоконагретые поверхности оборудования при плохой смазке быстро вращающихся частей машин и станков; искры и открытый огонь при плохой заточке режущего инструмента, его перегрузке и перекосах, при распиловке твердых пород и т. д.; самовозгорание отложений древесных опилок и пыли (в особенности в смеси с маслом, применяемым для смазки лесопильных рам); искры, высокие переходные сопротивления и другие источники тепла при эксплуатации электрооборудования;

–  загроможденность цехов лесоматериалом, полуфабрикатами, готовыми изделиями и отходами создает условия для возникновения и распространения пожара;

–  разветвленные сети систем аспирации, служащих для удаления стружки,опилокипылиотстанков,ипневмотранспортаспособствуютбыстромураспространению пожара, так как связывают отдельные станки (при помощи трубопроводов) в единую систему.

Основные способы и технические решения по обеспече - нию пожарной безопасности процессов механической обработ - ки древесины:

–  создание систем аспирации для непрерывного удаления от станков стружки, опилок, пыли и прочих отходов (для предотвращения осаждения отходов скорость воздуха в воздуховодах должна быть не менее 15 м/с);

–  систематическаяочисткапомещенийиоборудованияотпыли,уборка стружки, опилок и загрязненных обтирочных материалов;

–  отмывка лесоматериалов от грязи, камней и других инородных примесей, контроль наличия в древесине, поступающей на обработку, гвоздей и других металлических включений и их удаление;

–  использование защитных устройств для предотвращения поломки инструмента, станков и перегрузки электродвигателей;

–  контроль температуры подшипников и качества их смазки;

260