Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Общие сведения о технологическом оборудовании пожаровзрывоопасных производств

системы сбрасываемые продукты допускается направлять в атмосферу после обязательного обезвреживания их в специальном поглощающем устройстве.

Гидравлические предохранительные клапаны (гидрозатворы) (рис. 3.8)

применяются для защиты аппаратов, работающих под незначительным избыточным давлением или вакуумом. Например, на вертикальных стальных резервуарах со стационарной крышей типа РВС устанавливаются гидравлические предохранительные клапаны, срабатывающие при избыточном давле- нии200ммвод.ст.ивакууме25–40ммвод.ст.Вкачествезапорнойжидкости в них используется соляровое масло.

1

4

5

6

7

Рис. 3.8. Гидравлический предохранительный клапан: 1 – заливное и замерное устройство; 2 – крышка; 3 – кассетный огнепреградитель; 4 – отбойник брызг;

5 – патрубок; 6 – чашка; 7 – корпус с присоединительным фланцем

При проведении проверочного расчета предохранительного клапана сравнивают пропускную способность существующего ПК с максимальным притоком среды, способным вызвать повышение давления, в защищаемый аппарат, т.е. проверяют выполнение условия безопасной эксплуатации аппарата:

где Gmax – максимальный приток среды в аппарат, кг/с; Gкл – пропускная способность ПК, кг/с.

61

Пожарная безопасность технологических процессов

Температурные компенсаторы применяют для компенсации температурных напряжений в технологическом оборудовании во избежание его деформации и разгерметизации.

Изменение длины L, м, жестко закрепленного (защемленного) элемента аппарата или участка трубопровода можно определить по формуле

где α – коэффициент линейного расширения материала трубопровода, 1/К; L – длина жестко закрепленного элемента, м; t – разность температур, К.

Температурные напряжения σt, МПа, возникающие при этом в материале, определяют из выражения

где Е – модуль упругости материала, МПа.

Из этих двух выражений с учетом условия прочности находим допускаемую разность температур [ΔT], при которой не требуется компенсация:

где [σ] – нормативное допускаемое напряжение для материала трубопровода, МПа.

Если принять для стали [σ] = 110–120 МПа, α = 11,5∙10–6 K –1 и Е = 2,1∙105 МПа, то можно определить допускаемую разность температур, которая составит 45–50 град. При больших значениях разности температур требуется компенсация возникающих температурных напряжений.

Компенсатор надежно защищает аппарат или трубопровод, если выполняется соотношение

гдеδл –линейнаякомпенсирующаяспособностькомпенсатора,м; Lmax –измене- ние длины трубопровода при максимально возможном перепаде температур, м.

Трубопроводы, как правило, прокладываются с изгибами. При этом происходит самокомпенсация напряжений. При недостаточной величине самокомпенсации применяют температурные компенсаторы, которые бывают П-образные (Ω-образные), линзовые, волнистые и сальниковые.

П-образные компенсаторы представляют собой изогнутые в виде букв «П» или «Ω» участки трубопроводов, изготовленные изгибом труб или сваркой с применением крутоизогнутых фитингов. Компенсаторы устанавливают на трубопроводах через 20–50 м с горизонтальным или вертикальным компенсирующим элементом (рис. 3.9). Они обладают большой линейной компенсирующей способностью δл (до 700 мм) и применяются при любых давлениях. Недостатки П-образных компенсаторов: необходимость

62

Общие сведения о технологическом оборудовании пожаровзрывоопасных производств

примененияспециальных подвижных опор, громоздкость и достаточно большое гидравлическое сопротивление.

Рис. 3.9. Горизонтальный П-образный компенсатор

Линзовые компенсаторы состоят из 1–4 последовательно соединенных линз (рис. 3.10) и применяются при условном давлении до 1,6 МПа. Толщина стенок линз 2,5–4 мм. Во избежание изгиба трубопровода в месте установки линзового компенсатора в нем монтируется направляющая гильза, приваренная только с одной стороны, которая уменьшает также гидравлическое сопротивление компенсатора, так как предотвращает завихрение движущейся среды.

1

2

Рис. 3.10. Схема линзового компенсатора: 1 – направляющая гильза; 2 – линзы

Волнистые компенсаторы, показанные на рис. 3.11, более совершенны по конструкции, чем линзовые компенсаторы. Гибкий элемент 4 в та - ких компенсаторах представляет собой эластичную тонкую гофрированную оболочку (наподобие шланга противогаза), которая может сжиматься, растягиваться, изгибаться. Гибкий элемент изготовляют из высоколегированных сталей, никеля, медно-никелевых сплавов с лирообразным или U-образным профилем волны. Концы гибкого элемента приварены к патрубкам 1. Ограничительные кольца 3 предотвращают выпучивание гибкого элемента под действием давления и ограничивают изгиб его стенки, а опорные кольца 7

63

Пожарная безопасность технологических процессов

прижимают его к патрубку. Для защиты гибкого элемента предусмотрен кожух 5, приваренный к стойкам 8. Для уменьшения завихрения среды предусмотрена внутренняя обечайка 6, приваренная только одним концом к патрубку. Шпильки 2 служат для растяжения и сжатия компенсатора при монтаже и после установки компенсатора удаляются.

Рис. 3.11. Волнистые компенсаторы: а – осевой; б – универсальный (угловой)

Универсальный компенсатор (рис. 3.11, б) воспринимает деформации в осевом направлении, а также позволяет оси трубопровода изогнуться на некоторый угол относительно осей шарниров9, которыми он снабжен.

В сальниковом компенсаторе, приведенном на рис. 3.12, компенсация теплового удлинения происходит не в результате упругой деформации, а путем перемещения конца трубы в сальнике. Сальниковые компенсаторы на трубопроводах с пожаровзрывоопасными средами применяются очень редко, так как они недостаточно надежны, сложны в эксплуатации, а рабочее давление среды при их использовании не должно превышать 0,5 МПа.

Рис. 3.12. Сальниковый компенсатор:

1 – внутренняя труба; 2 – нажимная втулка; 3 – мягкая набивка; 4 – корпус

64

Общие сведения о технологическом оборудовании пожаровзрывоопасных производств

5.  Долговечность – свойство оборудования сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Поскольку аппараты состоят из отдельных узлов и деталей, имеющих различную износостойкость, то для повышения срока службы аппаратов во время капитального ремонта принимают меры к повышению долговечности изношенных деталей, чтобы подтянуть ее к общему уровню, или заменяют эти детали новыми. Однако экономически это не всегда целесообразно, так как расходы на восстановительные ремонты со временем могут превысить первоначальную стоимость оборудования. Поэтому обычно в расчетах принимают расчетный срок службы аппарата или машины равным 10–20 годам.

6.  Стабильность – свойство протекающего в технологическом оборудовании процесса, которое обусловливает постоянство распределения вероятности его параметров в течение некоторого интервала времени без вмешательства извне. Стабильность параметров процессов обеспечивается в условиях непрерывного автоматизированного производства.

Технологическое оборудование должно быть также высокопроизводительным и экономичным (иметь минимальную стоимость проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации); обладать технологичностью конструкции, что обеспечивается стандартизацией и нормализацией узлов и деталей, их взаимозаменяемостью; отличаться простотой устройства, обслуживания, ремонта; быть транспортабельным (обладать возможностью транспортировки к месту монтажа в собранном виде с завода-изготовителя), а также удовлетворять требованиям технической эстетики.

3.4. Испытания оборудования на прочность и герметичность

Технологическоеоборудованиеподвергаетсятехническомуосвидетельствованию до пуска в работу после изготовления и периодически в процессе эксплуатации. При освидетельствовании исследуют состояние внутренних и наружных поверхностей и влияние среды на стенки аппаратов, а также проводятгидравлическиеиспытанияаппаратовнапрочностьпередпускомвработу и в последующем – один раз в течение 2–10 лет (в зависимости от вида оборудования и скорости его коррозии) на пробное давлениерпр (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Значения пробного давления

Примечание. [σ]20 и [σ]t – нормативные допускаемые напряжения соответственно при 20 °С и при расчетной температуре t.

65

Пожарная безопасность технологических процессов

При невозможности проведения гидравлических испытаний (например, из-за большой величины гидростатического давления) проводят пневматические испытания воздухом или инертным газом при том же пробном давлении, соблюдая меры предосторожности. Аппарат, в котором содержались взрывопожароопасные продукты, перед испытанием воздухом предварительно тщательно очищают от остатков горючих веществ и материалов.

Испытания оборудования на герметичность (плотность) проводят после изготовления или периодически в процессе эксплуатации после его испытаний на прочность. Испытание на герметичность проводят сжатым воздухом или инертным газом. При достижении испытательного давления оборудованиеотключаютотисточникасжатогогазаификсируютизменение давления в оборудовании. Относительное падение давления δ, % в час, при испытании на герметичность рассчитывают по формуле

где р и Т – давление, МПа (абс.), и температура, К, соответственно; индексы «н» и «к» означают, что параметры имеют отношение к начальному и конечному состояниям; τ – длительность испытания, ч.

Новое оборудование для работы с токсичными пожаровзрывоопасными средами считается выдержавшим испытание, если падение давления в нем за 1 ч не превышает 0,1 %, а для работы с нетоксичными пожаровзрывоопасными средами – 0,2 %. При повторных испытаниях допустимое падение давления не должно превышать 0,5 % в час.

контрольные вопросы

1.  Накакиевидывзависимостиотспособовсозданиядвижущейсилы подразделяются технологические процессы?

2.  Укажите классификационные признаки технологического оборудования.

3.  Какие факторы определяют выбор материалов для изготовления технологического оборудования?

4.  Каким требованиям должны удовлетворять конструкционные материалы?

5.  Как влияют условия эксплуатации оборудования на требования, предъявляемые к конструкционным материалам?

6.  Что такое коррозия и как она влияет на механические свойства металлов?

7.  Поясните виды коррозионных разрушений металлов.

66

Общие сведения о технологическом оборудовании пожаровзрывоопасных производств

8.  Что такое скорость коррозии, какие технологические параметры оказывают на нее влияние, где она учитывается?

9.  Поясните разновидности химической и электрохимической коррозии. 10.  Какие участки металла подвержены интенсивной электрохимиче-

ской коррозии и почему?

11.  Что такое блуждающие токи и чем они опасны для подземного технологического оборудования?

12.  Какие требования предъявляют к технологическому оборудованию с пожаровзрывоопасными средами?

13.  Как учитывается наличие пожаровзрывоопасной среды в аппарате при выборе допускаемых напряжений?

14.  Для чего проводят проверочные расчеты технологического оборудования на прочность?

15.  Для какой цели служат предохранительные клапаны?

16.  Перечислите основные виды предохранительных клапанов и поясните область их применения и устройство.

17.  Какие недостатки имеют рычажно-грузовые, грузовые и пружинные предохранительные клапаны?

18.  Поясните область применения, устройство и работу гидравлических предохранительных клапанов.

19.  Поясните условие безопасной эксплуатации аппарата, защищенного предохранительным клапаном.

20.  Поясните назначение температурного компенсатора.

21.  Поясните условие безопасной эксплуатации аппарата, защищенного температурным компенсатором.

22.  Перечислите основные виды температурных компенсаторов, поясните их устройство и работу.

23.  Что входит в перечень работ по техническому освидетельствованию оборудования?

24.  Для чего проводят испытания оборудования на прочность и герметичность?

67

Пожарная безопасность технологических процессов

Глава 4 методика изучения технологии пожаровзрывоопасных

производств

4.1. Источники информации о технологии производств

Документальнойосновойдляанализапожарнойопасноститехнологическихпроцессов,разработкимероприятийпообеспечениюпожарнойбезопасности и расчета пожарного риска на производственных объектах служат проектные и эксплуатационные материалы. Указанные документы являются главными источниками информации о технологическом оборудовании и связанными с ним технологическими процессами.

4.1.1. Технологическая часть проекта

Проект любого промышленного или сельскохозяйственного производства включает в себя следующие основные разделы: генплан, электротехническую часть, архитектурно-строительную часть, водоснабжение и канализацию, теплотехническую часть, технико-экономическую часть, общезаводскую часть, технологическую часть, отопление и вентиляцию, мон- тажно-технологическую часть, механическую часть, контроль и автоматику, сметную часть, технологическое оборудование.

Технологическая часть проекта – основной раздел проекта производства, определяющий другие разделы проекта, направляющий их работу, координирующий взаимодействие с внешними и контролирующими организациями, а также с заказчиком. Создание проекта производства начинается с разработки технологической части, включающей пояснительную записку и рабочие чертежи, основными из которых являются детализированные технологические схемы производственных процессов.

Расчетно-пояснительная записка к технологической части проекта содержит: характеристику и номенклатуру продукции и перерабатываемого сырья; технологические схемы и материальные балансы цехов, установок, аппаратов; характеристику и обоснование технологических установок, аппаратуры и оборудования; расчет потребности в энергии и материальных ресурсах; обоснование источников снабжения энергией и материальными ресурсами; разработку системы снабжения и коммуникаций внутри предприятия; расчет и обоснование уровня автоматизации производства; данные о планировке и компоновке основного технологического оборудования.

Работа над технологической частью нередко продолжается в течение всего периода проектирования и завершается только по окончании разработки смежных частей проекта, так как технические решения, принимаемые

68

Методика изучения технологии пожаровзрывоопасных производств

по ним (например, проектирование нестандартного оборудования, разработка решений по компоновке трубопроводов и других коммуникаций, размещение оборудования и др.), вызывают необходимость корректировки технологическойсхемы.Следуетиметьввиду,чтосодержаниерабочихпроектныхматериаловможетотличатьсяоттого,чтобудетвдействительностинапроизводстве, так как в ходе строительства объекта его проект подвергается изменениям, часто существенным. Изменения могут вноситься и в процессе эксплуатации, например, при техническом перевооружении, реконструкции и т. п.

4.1.2. Технологический (производственный) регламент

Технологический регламент на производство продукции – основной технический документ, определяющий оптимальный технологический режим процесса, который содержит описание технологического процесса и технологической схемы производства, контроль и управление технологическим процессом, безопасные условия эксплуатации производства и чертеж технологической схемы производства (графическая часть). Технологический регламент на производство продукции разрабатывается на основании проектной документации. Помимо технологических регламентов на производственных объектах существуют стандарты предприятий, паспорта, технические условия, технологические карты, рабочие инструкции и другая техническая документация, детализирующая производственные процессы.

Соблюдение требований технологического регламента является обязательным, так как обеспечивает выпуск заданного количества качественной продукции, отвечающей требованиям российских или международных стандартов, рациональное ведение процесса при оптимальных технико-эко- номических показателях производства, сохранность оборудования и безопасные условия труда.

Технологические регламенты бывают трех видов:

–  разовые – на опытных производствах или на производствах для разового выпуска партии продукции;

–  временные – на производствах при освоении новой продукции, при внесении в технологию принципиальных изменений, при использовании нового технологического оборудования;

–  постоянные – на производствах, предназначенных для выпуска продукции по детально выверенному и отработанному технологическому процессу.

Срок действия разового регламента определяется длительностью испытаний или продолжительностью выпуска партии продукции. Временный регламент действует не более одного года (если в течение года требуемый уровень производственных показателей не достигнут, то срок действия временного регламента может быть продлен). Срок действия постоянного

69

Пожарная безопасность технологических процессов

технологическогорегламентасоставляет5лет(еслинапроизводственепроизошло существенных изменений, срок действия постоянного технологического регламента продлевается еще на 5 лет).

Руководитель предприятия утверждает технологический регламент и имеет право отменить его действие при несоответствии требованиям обязательных для исполнения законодательных актов (например, при несоответствии требуемого качества продукции, уровня безопасности производства и охраны окружающей среды и в других случаях).

Технологический регламент досрочно перерабатывается:

–  при введении новых законодательных актов по промышленной безопасности;

–  при внесении принципиальных изменений в технологию производства продукции;

–  при возникновении аварии на производстве вследствие недостаточного отражения в действующем технологическом регламенте безопасных условий эксплуатации.

При отсутствии технологического регламента или при завершении срока его действия выпуск продукции на предприятии запрещен.

Содержание технологического регламента зависит от специфики производства.Обязательныеразделытехнологическогорегламента,необходимые для оценки пожарной безопасности технологического процесса, приведены в п.5.4ГОСТР12.3.047-2012.Втехнологическийрегламентвходятследующие основныеразделы:общаяхарактеристикапроизводства;характеристикаготовой продукции, исходного сырья и материалов (в том числе физико-химиче- ские и пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов); описание производственногопроцессасдетальнойтехнологическойсхемой;нормырасхода сырья, материалов, энергоресурсов (материальные балансы); нормы технологического режима; контроль производства; возможные неполадки в работе и действия по их устранению; основные правила безопасного ведения процесса (основные виды опасностей на производстве и предусмотренные проектом меры профилактики, перечень мероприятий по технике безопасности, правила пожарной безопасности на производстве, перечень предусмотренных проектом блокировок, правила подготовки проведения ремонта оборудования и коммуникаций и сдачи их в эксплуатацию после ремонта, первоначальный пуск производства, остановка производства (плановая, аварийная), пуск и остановка объектов в зимнее время, классификация помещений, зданий и наружныхустановокповзрывопожарнойипожарной опасности,классификация зон по ПУЭ, классификация зон по санитарным нормам); отходы производства, сточные воды ивыбросы в атмосферу; спецификацию основного технологического оборудования; схемы материальных и технологических потоков; список

70