Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Е.А. Трушкова, Е.В. Омельченко
АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
И ЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
ДГТУ
2019
1
УДК 504
Трушкова, Екатерина Алексеевна.
Т80
Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Е.А. Трушкова,
Е.В. Омельченко ; Донской гос. техн. ун-т. – Электрон. текстовые
дан. – Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2019. – 65 с. – URL: https://ntb.donstu.ru/
content/2019463. – ЭБС ДГТУ. – Загл. с экрана.
ISBN 978-5-7890-1644-2
ISBN 978-5-7890-1644-2
© Трушкова Е.А., Омельченко Е.В., 2019
© Донской государственный
технический университет, 2019
Т80
Рецензент
кандидат технических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения»
Г.Н. Соколова
Рассмотрены вопросы анализа возможности образования взрывоопасных
концентраций внутри технологического оборудования в различные периоды его
работы.
Особое внимание уделено анализу причин и условий, способствующих
развитию начавшегося пожара, а также путей распространения огня и раскаленных продуктов горения.
Предназначено для обучающихся направления подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность, изучающих дисциплину «Пожарная безопасность технологических процессов и производств».
УДК 504
Издается по решению редакционно-издательского совета
Донского государственного технического университета
Научный редактор
доктор технических наук, профессор С.Л. Пушенко
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………
5
1. ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ СРЕДЫ ВНУТРИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СПОСОБЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ…………………..
6
1.1. Образование взрывоопасных концентраций в аппаратах
с горючими газами …………………………………………………
6
1.2. Образование взрывоопасных концентраций в аппаратах
с пожароопасными жидкостями……………………………………
11
1.2.1. Открытые аппараты………………………………………….
11
1.2.2. «Дышащие» аппараты……………………………………….
12
1.2.3. Герметичные аппараты………………………………………
15
1.3. Образование взрывоопасных концентраций в аппаратах
с твердыми горючими материалами …………………………......
17
1.4. Образование взрывоопасных концентраций в технологическом
оборудовании при пуске в работу и остановке на осмотр
или ремонт………………………………………………………….
19
Контрольные вопросы……………………………………………………...
21
2. ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ СРЕДЫ ВНУТРИ
НОРМАЛЬНО РАБОТАЮЩЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ И СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ……………………………………………………….
23
2.1. Пожарная опасность выхода горючих газов из аппаратов …….
23
2.1.1. Открытые и «дышащие» аппараты………………………..
23
2.1.2. Герметичные аппараты…………………………………….
24
2.2. Пожарная опасность выхода паров горючих жидкостей
из аппаратов……………………………………………………….
26
2.2.1. Открытые аппараты………………………………………..
26
2.2.2. «Дышащие» аппараты……………………………………..
31
2.3. Пожарная опасность выхода горючей пыли из аппаратов……..
34
2.3.1. Открытые аппараты………………………………………..
34
2.3.2. «Дышащие» аппараты……………………………………..
35
2.3.3. Герметичные аппараты……………………………………
36
2.4. Пожарная опасность периодически действующих аппаратов….
36
Контрольные вопросы……………………………………………………..
37
3. ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ И СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ……………………………………….
39
3.1. Повреждение оборудования от механических воздействий……..
40
3.1.1. Нарушения материального баланса………………………...
41
3.1.2. Нарушения теплового баланса………………………………
46
3.1.3. Воздействие нагрузок динамического характера………….
46
3
3.2. Повреждение оборудования в результате температурных
воздействий…………………………………………………………
49
3.3. Повреждение оборудования от химических воздействий……….
50
Контрольные вопросы……………………………………………………...
53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………..
55
ПРИЛОЖЕНИЕ.…….....................................................................................
58
4
ВВЕДЕНИЕ
Инструментом для разработки способов обеспечения пожарной безопасности технологии производств является методика анализа пожарной опасности и защиты технологических процессов, созданная исследователем М.В. Алексеевым. Основные положения этой методики впоследствии были использованы
при разработке федеральных законов и нормативно-технических документов по
пожарной безопасности.
Основные положения методики:
выявление горючих веществ и материалов, обращающихся в про-
изводстве, определение их пожаровзрывоопасных свойств;
выявление оборудования, в котором находятся горючие вещества, ма-
териалы или сильные окислители, а также возможно образование газо-, пароили пылевоздушных смесей;
анализ возможности образования взрывоопасных концентраций внутри
технологического оборудования в различные периоды его работы;
анализ причин выхода горючих веществ и материалов из технологи-
ческого оборудования;
анализ возможности образования взрывоопасных зон в производ-
ственных помещениях и на наружных установках;
анализ возможности образования в горючей среде или внесения в нее
источников зажигания;
анализ причин и условий, способствующих развитию начавшегося по-
жара, а также путей распространения огня и раскаленных продуктов горения.
При выявлении причины возникновения пожарной опасности предлагают
и обосновывают расчетами способы и технические решения, направленные на
обеспечение пожарной безопасности технологического процесса.
В целях обеспечения объективности при проведении анализа не учитывают имеющиеся в проекте или на действующем производстве системы
обеспечения пожарной безопасности. Сравнение требуемых по результатам
анализа противопожарных мероприятий с решениями, принятыми в производственно-технической документации, позволяет обоснованно дополнить их необходимыми мерами по защите производства и отказаться от тех мероприятий,
использование которых ничем не обосновано.
5
1. ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ СРЕДЫ ВНУТРИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
1.1. Образование взрывоопасных концентраций в аппаратах
с горючими газами
Для оценки возможности образования взрывоопасных концентраций
(ВОК) внутри аппаратов необходимо знать пожаровзрывоопасные свойства
находящихся в них веществ и материалов, технологические параметры процессов, а также учитывать особенности устройства оборудования, которое, соответственно, подразделяется на три типа: открытое, «дышащее» и герметичное.
Схема открытого аппарата приведена на рис. 1.1. Внутреннее простран-
ство таких аппаратов сообщается с атмосферой (крышка у них отсутствует).
Примерами открытых аппаратов служат различные ванны (промывочные,
окрасочные, закалочные), лотки и подобные аппараты и устройства.
Рис. 1.1. Схема открытого аппарата:
1 – подводящая линия; 2 – задвижки; 3 – корпус аппарата; 4 – отводящая линия
«Дышащий» аппарат, или аппарат с дыхательным устройством, состоит
из корпуса 3 и стационарно соединенной с ним крышей (крышкой) 5, в которой
имеется отверстие с патрубком 6 для сообщения внутреннего пространства аппарата с атмосферой (рис. 1.2).
Примерами таких аппаратов являются резервуары вертикальные стальные
(РВС) со стационарной крышей для хранения нефти и нефтепродуктов, мерники, напорные баки и другие аппараты с переменным уровнем находящихся в
них продуктов.
6
Рис. 1.2. Схема «дышащего» аппарата:
1 – подводящая линия; 2 – задвижки; 3 – корпус аппарата; 4 – отводящая линия;
5 – крыша; 6 – дыхательный патрубок
Схема герметичного аппарата показана на рис. 1.3. Внутреннее пространство такого аппарата полностью изолировано от окружающей среды.
Рис. 1.3. Схема герметичного аппарата:
1 – подводящая линия; 2 – задвижки; 3 – корпус аппарата; 4 – отводящая линия
Примеры герметичных аппаратов: ректификационные колонны, абсорберы, а также насосы, компрессоры, напорные трубопроводы и другое технологическое оборудование.
Общее условие образования ВОК (условие опасности) независимо от вида горючего вещества, типа производственного аппарата и места образования
горючей смеси имеет вид:
где ,
– соответственно, нижний и верхний концентрационные пределы
распространения пламени;
– рабочая (действительная) концентрация горю-
, (1.1)
чего вещества.
7
ВОК в герметичных аппаратах с горючими газами (ГГ) или перегретыми
парами образуются в том случае, если в них попадает воздух или по условиям ведения технологического процесса подается окислитель (кислород, воздух и др.)
при выполнении соотношения (1.1).
Рабочую концентрацию ГГ
заторов или из выражения:
где
– объемы, соответственно, ГГ и окислителя в аппарате, м3;
– объемные расходы компонентов, м3/с.
Взрывобезопасные условия эксплуатации аппаратов с ГГ определяют из
выражений:
где
и
– взрывобезопасные рабочие концентрации ГГ (или перегретого
пара) в аппарате, об. доли.
определяют по показаниям газоанали-
(1.2)
(1.3)
(1.4)
Основные способы обеспечения взрывобезопасной эксплуатации герме-
тичных аппаратов с ГГ следующие:
1. Создание и поддержание взрывобезопасной концентрации ГГ в смеси,
для чего необходимо:
использовать автоматические регуляторы расхода и давления ГГ и
окислителя;
осуществлять автоматический контроль состава среды в аппарате с
помощью стационарных газоанализаторов с сигнализацией об отклонениях от
нормы;
применять автоматическую блокировку отключения подачи одного из
компонентов при прекращении подачи другого компонента с одновременным
включением подачи в аппарат инертного газа.
8
2. Создание и поддержание безопасного давления в аппарате ниже пре-
дельно допустимого значения, при котором исключается распространение пламени по смеси.
Известно, что концентрационные пределы распространения пламени зависят от давления смеси: при повышении давления область распространения
пламени расширяется, а при снижении давления ниже атмосферного – сужается. При некотором давлении значительно ниже атмосферного наступает состоя-
ние, когда и
становятся равными, что характеризует отсутствие области
распространения пламени. Условие взрывобезопасной эксплуатации аппарата
при снижении в нем давления ниже предельно допустимого значения имеет вид:
, (1.5)
где
пустимое остаточное давление смеси;
– безопасное рабочее давление среды в аппарате;
– коэффициент безопасности (запаса
– предельно до-
надежности), обычно принимаемый в пределах 1,2–1,5.
3. Создание и поддержание безопасной концентрации флегматизатора в
смеси.
На практике для флегматизации среды в аппаратах используют азот, диоксид углерода (углекислый газ), дымовые газы и водяной пар (при рабочей
температуре среды в аппарате выше 80 °С).
Предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию (ПДВК) флегматизатора можно найти по формуле:
где
– коэффициент безопасности (запаса надежности), без учета по-
, (1.6)
грешностей газового анализа и неравномерности распределения концентраций,
принимаемый следующим образом:
где
– минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора.
9
Условие взрывобезопасной эксплуатации аппарата при флегматизации в
нем горючей смеси имеет вид:
, (1.7)
где
– рабочая (действительная) концентрация флегматизатора.
В зависимости от особенностей проведения некоторых технологических
процессов их взрывобезопасность обеспечивают следующими техническими
решениями:
а) при проведении технологических процессов под вакуумом:
создают и поддерживают безопасное остаточное давление в аппарате
ниже предельно допустимого значения по горючести смеси;
осуществляют автоматический контроль состава выходящей среды из
аппарата на кислород и кислородосодержащие соединения (СО и СО2) с помощью стационарных газоанализаторов с сигнализацией о превышении предельно
допустимого количества;
применяют автоматическую блокировку включения подачи инертного
газа при превышении содержания в аппарате кислорода или кислородосодержащих соединений выше предельно допустимого количества;
б) при использовании в процессе горючей смеси, которую по условиям
технологии нельзя флегматизировать инертным газом (например, при производстве формалина окислением метанола, азотной кислоты – окислением аммиака и некоторых других химических продуктов):
организуют процесс таким образом, чтобы ГГ вводился в окислитель
(или окислитель вводился в ГГ) непосредственно в зоне реакции;
предотвращают появление в горючей смеси источника зажигания;
обеспечивают подачу горючей смеси в зону реакции со скоростью,
превышающей скорость распространения пламени по горючей смеси;
защищают коммуникации огнепреграждающими устройствами;
защищают аппарат автоматической системой взрывоподавления на
случай выхода химической реакции из-под контроля или системой сброса избыточного давления среды из аппарата при взрыве горючей смеси.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]