Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

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

–  использование правильно заточенного инструмента (пил, фрез и пр.), строго соответствующего технологической документации;

–  применение взрывобезопасных вентиляторов в системах пневмотранспорта;

–  контроль исправности электрооборудования; –  оборудование систем аспирации и вентиляции огнепреграждаю-

щими устройствами; –  размещение циклонов и рукавных фильтров систем аспирации и

вентиляции снаружи помещений.

14.3. Особенности пожарной опасности и основные способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки пластмасс

Изделия из пластмасс обычно изготавливают литьем под давлением или прессованием (формованием). Прессованные изделия по линиям разъема пресс-форм имеют грат, а в отверстиях пленку. Механическая обработка изделий из пластмасс заключается в основном в удалении грата и пленки. Когда получение отверстий на изделии затруднено, отверстия высверливаются. Если методом прессования или литья под давлением нельзя выдержать размеры изделий с необходимыми допусками, их изготавливают с припуском, который затем удаляют механической обработкой.

В местах механической обработки изделия теряют глянец и становятся шероховатыми, поэтому их шлифуют и полируют. Полиметилметакрилат, полистирол и другие термопласты обрабатывают ленточными и дисковыми пилами,вырубаютнаштампах,атакжефрезеруютисверлятсоответствующими инструментами. Для механической обработки твердых изделий из реактопластов (на основе эпоксидных, мочевино-формальдегидных смол и др.) применяют шлифовальные круги, фрезы, резцы, сверла из инструментальной и быстрорежущей стали, с твердосплавными и металлокерамическими вставками.

Средние значения некоторых показателей пожаровзрывоопасности пылей пластмасс составляют: НКПР 10–50 г/м3 и выше; температура самовоспламенения 240–540 °С. Пыль, пары и газы, выделяющиеся при обработке пластмассовых изделий, часто токсичны.

Особенности пожарной опасности процессов механиче - ской обработки пластмасс:

–  термопластыимеютбольшуюгорючестьпосравнениюсреактопластами;

–  сильная электризация пластмасс, так как они являются хорошими диэлектриками;

261

Пожарная безопасность технологических процессов

–  образованиеприобработкепластмасснетолькопожаровзрывоопасной пыли, но и горючих паров и газов (вследствие деструктивного разложения пластмасс при повышенных температурах);

–  возможность воспламенения стружки при обработке резанием; –  возможность быстрого распространения пожара по горючим отло-

жениям в системах вентиляции.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности процессов механической обработки пластмасс:

–  оборудование станков вытяжными зонтами или местными отсосами, не допускающими выделения пыли, паров и газов в помещение;

–  соблюдениережимовобработкисиспользованиемострогоправильно заточенного инструмента и применение специальных негорючих жидкостей для охлаждения зоны резания;

–  систематическое удаление отходов (стружки, опилок и крошки) от станков;

–  контроль эффективности работы систем аспирации и вентиляции, их надежное заземление и защита устройствами, предотвращающими распространение огня;

–  регулярная уборка помещений и очистка оборудования от горючих отходов и отложений.

14.4. Особенности пожарной опасности и основные способы обеспечения пожарной безопасности систем улавливания пыли

Системы улавливания пыли (пылеулавливающие установки, системы аспирации) предназначены для удаления загрязненного воздуха от технологического оборудования и очистки его от пыли.

По характеру циркуляции воздуха системы аспирации (от лат.аspiratio – вдыхание, характеризует в данном случае принцип действия пылеулавливающих установок) подразделяются на рециркуляционные и прямоточные.

В рециркуляционных системах воздух после очистки в пылеулавливающих агрегатах полностью или частично возвращается в производственное помещение, что позволяет значительно сократить потери тепла в зимний период, а следовательно, уменьшить затраты на отопление. В прямоточных системах аспирации воздух забирается из объема производственного помещения и после очистки от пыли в пылеуловителях выбрасывается в атмосферу.

По характеру связи с технологическим оборудованием системы аспирациибываютцентрализованные иавтономные.Кцентрализованнымотносятся системы аспирации, к которым подключено несколько рабочих органовилиедиництехнологическогооборудованияснезависимымвключением

262

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

и выключением, т. е. централизованные системы имеют возможность работать с переменной производительностью.

К автономным относятся системы аспирации, обслуживающие один или несколько рабочих органов технологического оборудования, включаемых и выключаемых одновременно. Как правило, это рабочие органы одной единицы оборудования.

Основнымипоказателямисистемаспирацииявляютсяпроизводительность и степень очистки воздуха от пыли. На крупных предприятиях с большим объемом перерабатываемых материалов, широким ассортиментом выпускаемой продукции и значительным станочным парком имеется большой объем отходов широкого фракционного состава. В цехах таких предприятий используются централизованные системы аспирации в основном с рециркуляционными пылеулавливающими агрегатами большой производительности (от 6 000 м3/ч). Производительность автономных систем аспирации обычно составляет 50–100 м3/ч. Степень очистки воздуха от пыли в циклонных пылеуловителях достигает 80–90 %, в двухступенчатых аспирационных системах с циклоном и фильтром воздух очищается до величины пылесодержания менее 1 мг/м3 (степень очистки от пыли превышает 99,5 %).

Нарис.14.1–14.2приведеныпринципиальныесхемысистемаспирации.

Рис. 14.1. Централизованные системы аспирации:

а – рециркуляционно-централизованная; б – прямоточно-централизованная; 1 – местные отсосы; 2 – станки; 3 – коллектор; 4 – производственное помещение; 5 – циклон; 6 – вентилятор; 7 – фильтр

В рециркуляционно-централизованной системе (см. рис. 14.1, а) пылевоздушная смесь вытягивается вентилятором от станков через местный отсос, объединяется в один поток в коллекторе и направляется в пылеулавливающие аппараты циклон и фильтр, где происходит отделение воздуха от твердых частиц.

263

Пожарная безопасность технологических процессов

В прямоточно-централизованной системе (см. рис. 14.1, б) пылевоздушная смесь вытягивается вентилятором от группы станков, объединяется в один поток и направляется в циклон, где происходит отделение воздуха от твердых частиц, и выбрасывается в атмосферу.

4

3

2 1

2 1

а б

Рис. 14.2. Автономные системы аспирации:

а– рециркуляционно-автономная; б – прямоточно-автономная;

1– местный отсос; 2 – станок; 3 – пылеулавливающий аппарат (фильтр); 4 – вентилятор; 5 – производственное помещение

Врециркуляционно-автономной системе (см. рис. 14.2, а) воздух вытягивается вентилятором от станка через местный отсос и после очистки в пылеулавливающем аппарате (фильтре) полностью возвращается в производственное помещение.

Впрямоточно-автономной системе (см. рис. 14.2, б) пылевоздушная смесь вытягивается от станка вентилятором через местный отсос и после очистки в пылеулавливающем аппарате (циклоне) выбрасывается

ватмосферу.

На рис. 14.3 показана схема циклонного пылеуловителя (циклона), который представляет собой вертикальный аппарат, к цилиндро-коническо- му корпусу 2 которого тангенциально подсоединен подводящий патрубок 4, а внутри аксиально (по оси) расположен отводящий патрубок 3. Поступающий в циклон по подводящему патрубку запыленный газ приобретает вращательное движение. Твердые частицы под действием центробежной силы движутся к стенкам конического днища аппарата и одновременно перемещаются вниз под воздействием силы тяжести. Осевшая пыль выводится снизу из бункера 1, а обеспыленный газ по отводящему патрубку выводится из аппарата.

264

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

Очищенный

3 газ Запыленный

газ

2 4

1

Пыль

Рис. 14.3. Схема циклонного пылеуловителя

Скорость воздуха в цилиндрической части циклона при улавливании древесной пыли составляет 4 м/с, при скорости 2,5 м/с лучше улавливается тяжелая металлическая пыль. В качестве фильтров-пылеуловителей применяются рукавные, кассетные и патронные фильтры. В таких пылеуловителях используется принцип фильтрации взвешенных в воздушном потоке частиц на поверхности или в объеме пористых сред, в качестве которых применяют насыпные материалы (гравий, песок), набивные материалы (стекловата, вата шлаковая, асбестовое волокно и др.), керамические и металлокерамические материалы, различные ткани и сетки из металлов, полимерных материалов и композиций.

Особенности пожарной опасности систем аспирации:

–  возможность образования горючей пылевоздушной смеси и ее взрыв при взвихрении осевшей пыли в циклоне и при регенерации фильтра в пылеуловителе;

–  угроза появления источника зажигания в виде фрикционных искр, разрядовстатическогоэлектричестваискр,вследствиесамовозгоранияосевшей пыли и заноса искр в систему вместе с пылевоздушной смесью;

–  возможность распространения пожара от станка к станку в централизованных системах при наличии горючих отложений на стенках воздуховодов и при образовании в них горючей пылевоздушной смеси.

Основные способы и технические решения по противопо - жарной защите систем улавливания пыли при обработке твер - дых горючих веществ и материалов:

–  размещение пылеуловителей снаружи зданий; –  защитациклоновифильтроввзрывнымипредохранительнымимем-

бранами и системами пожаротушения;

265

Пожарная безопасность технологических процессов

–  крепление рукавов в рукавном фильтре на каркасе без ограждающих панелей;

–  теплоизоляция наружных трубопроводов и пылеуловителей для предотвращения конденсации паров воды на внутренних стенках и налипания пыли;

–  применение взрывобезопасных вентиляторов; –  устройство в отводах от коллектора огнезадерживающих заслонок.

контрольные вопросы

1.Чем обусловлена пожарная опасность механической обработки твердых веществ и материалов?

2.Перечислите виды механической обработки металлов.

3.Поясните уравнение теплового баланса при резании.

4.Перечислите и поясните факторы, влияющие на выделение теплоты при резании на металлорежущих станках.

5.Какие горючие вещества и материалы обращаются в цехах холодной обработки металлов?

6.Перечислите и поясните особенности пожарной опасности механической обработки металлов (за исключением магния, титана и их сплавов) резанием.

7.Перечислите и поясните основные способы обеспечения пожарной безопасности механической обработки металлов резанием.

8.Укажите особенности пожарной опасности при механической обработке магния, титана, циркония и их сплавов резанием, поясните их.

9.Перечислитеипояснитеосновныеспособыобеспеченияпожарной безопасности при механической обработке магния и его сплавов резанием.

10.Почему нельзя использовать воду для охлаждения зоны резания деталей из магния и орошения фильтров?

11.Перечислите виды отходов, образующихся при механической обработке древесины, укажите их признаки.

12.От чего зависит пожаровзрывоопасность древесины и ее отходов?

13.Поясните специфические особенности пожарной опасности механической обработки древесины.

14.Перечислите и поясните основные способы и технические решения по обеспечению пожарной безопасности процессов механической обработки древесины.

15.Какимиспособамиобычноизготавливаютсяизделияизпластмасс?

16.В чем отличие процессов механической обработки термопластов и реактопластов?

266

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

17.Укажите и поясните особенности пожарной опасности процессов механической обработки пластмасс.

18.Перечислите и поясните основные способы обеспечения пожарной безопасности при механической обработке пластмасс.

19.Чем отличаются рециркуляционные системы аспирации от прямоточных, а централизованные системы от автономных?

20.Как устроены и работают централизованные системы аспирации?

21.Как устроены и работают автономные системы аспирации?

22.Как устроен и работает циклонный пылеуловитель?

23.Какие материалы используют в качестве фильтров?

24.Укажите особенности пожарной опасности системы аспирации, поясните их.

25.Перечислите и поясните основные способы обеспечения пожарной безопасности систем улавливания пыли.

267

Пожарная безопасность технологических процессов

Глава 15

пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов транспортировки

горючих веществ и материалов

15.1. Особенности пожарной опасности и основные способы обеспечения пожарной безопасности процессов транспортировки горючих газов и жидкостей по трубопроводам

Трубопроводы предназначены для транспортировки жидких, газообразных и твердых веществ и материалов и представляют собой сооружения, собранные из плотно соединенных между собой труб (обычно круглого сечения), запорной, регулирующей и предохранительной арматуры, контроль- но-измерительныхприборовисредствавтоматики,опор,деталейкрепежа,те- пловой изоляции и противокоррозионной защиты.

По магистральным трубопроводам транспортируются природный газ, нефть или попутный нефтяной газ, а также нефтепродукты, сжиженные углеводородные газы, искусственный углеводородный газ, аммиак и другие продукты из мест добычи и производства к местам потребления.

В настоящее время на территории России эксплуатируется более 250 тыс. км магистральных трубопроводов различного назначения, а также свыше 350 тыс. км внутрипромысловых трубопроводов. Протяженность магистрального газоили нефтепровода может достигать 3–4 тыс. км и более, а диаметр – 1,0–1,5 м. Давление продуктов в магистральных трубопроводах не превышает 10 МПа, а их температура близка к температуре окружающей среды.

Магистральные трубопроводы, как правило, прокладывают подземно. В пустынях, горах, болотах, на вечномерзлых и неустойчивых грунтах, на переходах через естественные и искусственные препятствия допускается прокладка трубопроводов по поверхности земли в насыпи (наземно) или на опорах (надземно).

Технологические трубопроводы подразделяются на общезаводские, межцеховые и внутрицеховые. Протяженность технологических трубопроводов промышленного предприятия достигает десятков и сотен километров, а их диаметр изменяется в диапазоне от 10–20 мм до 300–400 мм.

Давление продуктов в технологических трубопроводах изменяется от разрежения до 150 МПа и более, а температура – от –190 °С и ниже до 900 °С и выше. Данные трубопроводы прокладывают в основном над поверхностью земли на стойках и эстакадах.

Принормальномрежимеэксплуатациивмагистральныхгазопроводах из-за отсутствия окислителей взрывоопасные концентрации не образуются.

268

Пожарная опасность и способы обеспечения пожарной безопасности процессов транспортировки горючих веществ и материалов

В магистральных нефте- и продуктопроводах, а также в технологических напорных трубопроводах ВОК не могут образоваться из-за отсутствия в них свободного пространства. В некоторых случаях, связанных с особенностями ведения процесса, по технологическим трубопроводам между отдельными аппаратами могут транспортироваться горючие газоили паровоздушные смеси. В самотечных технологических трубопроводах с жидкостями ВОК образуются при выполнении условия (5.14): tр ≥ tвсп(з.т).

При разгерметизации технологического газопровода, работающего под вакуумом, в него подсасывается воздух, что приводит к образованию горючей смеси при выполнении условия (5.1).

Причины разгерметизации (локальной или полной) трубопроводов: –  чрезмерные внешние механические воздействия природного и тех-

ногенного характера; –  чрезмерные внутренние механические воздействия повышенного

давленияпродукта(вособенностипривозникновениигидроудара)иэрозии; –  внутренняя и внешняя коррозия; –  чрезмерные температурные напряжения;

–  критическое развитие скрытых дефектов в материале труб, сварных швах и арматуре;

–  несанкционированныеврезкивтрубопровод,поврежденияприпроведении земляных, сельскохозяйственных работ и др.

Эрозия, внутренняя и внешняя коррозия материала труб часто имеют скрытый характер развития и обычно приводят к внезапной локальной разгерметизациитрубопровода,априодновременномвоздействиивнутреннего давления – к полной разгерметизации трубопровода.

РазмерыидлительностьсуществованиявприземномслоезоныВОКпри аварии трубопровода зависят от давления и физико-химических свойств продукта, площади сечения отверстия, продолжительности истечения продукта, еготемпературы,направленияистеченияструи,состоянияатмосферы,времени года и суток, ландшафта местности и других факторов. Взрывоопасные зоны при транспортировании ГГ, СГГ, а также ЛВЖ с tр ≥ tвсп образуются практически в любое время года и суток.

Выход СГГ из трубопровода часто сопровождается фонтанированием, растеканием по поверхности земли или воды кипящего продукта с образованием над поверхностью испарения слоя холодного плотного пара. Пар, смешиваясь с воздухом, образует быстро нарастающую зону взрывоопасных концентраций. Выход ЛВЖ и ГЖ из трубопроводов может сопровождаться их фонтанированием с образованием взрывоопасных аэрозолей, растеканием по поверхности земли или воды, испарением с образованием зоны ВОК, а также инфильтрацией продуктов в грунт. В случае, если повреждение

269

Пожарная безопасность технологических процессов

трубопровода произошло на достаточной глубине в грунте без обнажения поверхности трубопровода, происходит инфильтрация продуктов в грунт, образование линз и их миграция вместе с грунтовыми водами на значительные расстояния до мест выхода на поверхность земли.

Источниками зажигания при разгерметизации трубопроводов в основном являются:

––продукты, нагретые до температуры самовоспламенения и выше;

––фрикционные искры (искры удара и трения);

––самовозгорание пирофорных отложений;

––тепловые проявления электрической энергии (разряды молний, электросварочные работы, короткие замыкания в электросетях, большие переходные сопротивления и т. д.);

––открытое пламя и высоконагретые поверхности (костры, печи, факелы, газосварочные работы и пр.);

––работающие двигатели внутреннего сгорания тракторов, механизмов, автотранспорта, в том числе участвующего в ликвидации аварийной ситуации.

На мощность взрыва горючей смеси влияют погодные условия (время года, стратификация атмосферы, подвижность воздуха), а также промежуток времени от момента возникновения аварийной ситуации до появления источника зажигания. Чем позже произойдет воспламенение газоили паровоздушного облака, тем больше может быть его объем и масштабнее последствия взрыва.

Большую опасность представляет наличие уклона рельефа местности вблизи места выхода горючих веществ из трубопроводов, балок, оврагов, водных поверхностей (ручьев, рек, озер, болот). Это способствует растеканию нефтепродуктов на большие расстояния, достигающие сотен и тысяч метров. Наличие кустарников и деревьев, зданий, глухих заборов и тому подобных преград, с одной стороны, влияет на ограничение размеров и снижение интенсивности нарастания зон ВОК, а с другой – препятствует рассеиванию горючих паров и газов. Помимо этого высокая степень загроможденности окружающего пространства приводит к росту скорости распространения пламени при сгорании облака (скорость фронта пламени достигает 500 м/с и более), возможности детонации облака с катастрофическими последствиями.

К особенностям ликвидации пожара на магистральном трубопроводе можно отнести трудности, связанные с обнаружением места повреждения трубопровода и своевременной доставкой противоаварийной и пожарной техники на место аварии или пожара.

270