Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования. Учебное пособие
.pdf
Контрольные вопросы
1. Каковы условия обеспечения взрывобезопасности при эксплуатации
герметичных аппаратов с горючими жидкостями?
2. Как определить расчетом предельно допустимую взрывобезопасную
концентрацию флегматизатора?
3. Каково условие образования ВОК при эксплуатации открытого аппа-
рата с горючей жидкостью?
4. Какие условия образования ВОК в «дышащем» аппарате с подвижным
уровнем горючей жидкости Вы знаете?
5. Какие основные положения методики анализа пожарной опасности
технологических процессов, разработанной исследователем М.В. Алексеевым,
Вы знаете?
6. Какое общее условие образования ВОК в технологическом оборудо-
вании Вы знаете?
7. В каких случаях в аппаратах с горючими газами образуются ВОК и
как определить взрывобезопасные условия их эксплуатации?
8. Каковы основные способы обеспечения взрывобезопасной эксплуата-
ции аппаратов с горючими газами?
9. Как обеспечивают безопасные условия эксплуатации аппаратов с го-
рючими газами, работающих под вакуумом?
10. Каково условие обеспечения взрывобезопасности при эксплуатации
открытого аппарата с горючей жидкостью?
11. Какие способы обеспечения пожаровзрывобезопасной эксплуатации
открытых аппаратов с горючими жидкостями Вы знаете?
12. Какое температурное условие образования ВОК в «дышащем» аппарате
с неподвижным уровнем длительно хранящейся горючей жидкости Вы знаете?
13. Каковы основные способы обеспечения взрывобезопасной эксплуа-
тации «дышащих» аппаратов с горючими жидкостями?
21
14. Каковы причины и условия образования ВОК в герметичных ап-
паратах с горючими жидкостями?
15. Какие условия обеспечения взрывобезопасности при эксплуатации
герметичных аппаратов с горючими жидкостями Вы знаете?
16. Каковы основные способы обеспечения взрывобезопасной эксплуа-
тации герметичных аппаратов с горючими жидкостями?
17. Каковы условия образования ВОК в аппарате с горючей пылью?
18. Какие взрывобезопасные условия эксплуатации аппарата с горючей
пылью Вы знаете?
19. Что относится к основным способам обеспечения взрывобезопасной
эксплуатации оборудования с горючими пылями (волокнами)?
20. По каким причинам происходит образование ВОК в аппаратах при их
пуске в работу или остановке на ремонт?
21. Как получить формулу для оценки продолжительности продувки ап-
парата инертным газом перед пуском его в работу?
22. Как предотвращают образование ВОК в технологическом оборудо-
вании при его пуске в работу и остановке на осмотр или ремонт?
23. В каком случае допускается использовать иные критерии пожарной
безопасности технологического процесса, отличные от рисков?
24. Какие типы технологических аппаратов в зависимости от степени их
герметизации Вы знаете?
22
2. ОЦЕНКА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ СРЕДЫ ВНУТРИ
НОРМАЛЬНО РАБОТАЮЩЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ И СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
2.1. Пожарная опасность выхода горючих газов из аппаратов
2.1.1. Открытые и «дышащие» аппараты
Из исправных технологических аппаратов независимо от их типа и режима работы горючие вещества в том или ином количестве выходят наружу, что в
определенных случаях приводит к образованию локальных зон ВОК.
Проведение химических или электрохимических процессов переработки
негорючих веществ и материалов в открытых и «дышащих» аппаратах может
сопровождаться образованием ГГ.
Примерами таких аппаратов и процессов служат:
ванны для электрофореза и нанесения гальванических покрытий;
аппараты, в которых протекают химические процессы с выделением ГГ
(например, водорода при разложении гидридов металлов или при протравливании
металлов кислотами, ацетилена при воздействии воды на карбид кальция и др.);
аккумуляторные батареи при их зарядке и др.
При протекании химических процессов вид и количество выделившихся
ГГ определяют с учетом законов кратных отношений, сохранения масс и эквивалентов на основе составленных уравнений химических реакций. Объем
взрывоопасной зоны, образующейся вблизи места выделения газа, оценивают
по формуле:
где
– НКПР пламени;
ют
– объем зоны ВОК; – масса выделяющегося в помещении газа;
2.
23
(2.1)
– коэффициент безопасности; обычно принима-
Основные способы обеспечения пожарной безопасности в производ-
ственных помещениях:
1) нейтрализация выделяющихся ГГ;
2) герметизация оборудования;
3) отвод выделяющихся газов за пределы помещений;
4) устройство укрытий, оборудованных вентиляцией;
5) устройство местных отсосов;
6) устройство систем аэрации и общеобменной вентиляции;
7) вынос оборудования из помещений на открытые площадки.
Основные способы обеспечения пожарной безопасности на наружных
установках:
1) герметизация оборудования;
2) отвод образующихся газов на специально оборудованную свечу;
3) предотвращение сброса газов из дыхательных трубопроводов в зону
аэродинамической тени;
4) прекращение ведения технологического процесса, связанного с вы-
делением ГГ, при неблагоприятных атмосферных условиях.
2.1.2. Герметичные аппараты
Утечки ГГ (перегретых паров) из герметичных аппаратов, работающих
под давлением, происходят через неплотности в прокладках, сальниковых
уплотнениях, через микротрещины в сварных швах и т. п.
Так как утечки ГГ из герметичного оборудования рассредоточены в про-
странстве и происходят равномерно в течение всего периода работы, то зоны
ВОК не образуются, но происходит постепенное нарастание концентрации ГГ в
воздухе производственного помещения.
Если принять, что интенсивность выделения ГГ из оборудования от-
носительно мала, а сами газы распределяются в объеме помещения равномерно, то их концентрацию можно определить по формулам:
при отсутствии воздухообмена в помещении
24
, (2.2)
где – средняя концентрация горючего вещества;
мещения;
– масса вещества, выделившегося в помещение из техно-
– свободный объем по-
логического оборудования (потери в уравнении материального баланса);
при наличии воздухообмена в помещении
, (2.3)
где – кратность воздухообмена в помещении, создаваемого приточно-
вытяжной вентиляцией; – продолжительность работы вентиляции.
Исходя из условия взрывобезопасности, концентрация ГГ (паров) в воздухе производственного помещения не должна превышать ПДВК:
(2.4)
Так как многие ГГ и перегретые пары относятся к вредным веществам,
то, исходя из условия безопасности обслуживающего персонала, их концентрация в воздухе рабочей зоны не должна превышать предельно допустимой концентрации (ПДК) по санитарным нормам:
. (2.5)
Численные значения ПДК значительно меньше ПДВК. Например, ПДК
для бензола и стирола – 0,005 г/м3; для аммиака и оксида углерода – 0,02 г/м3;
для гексана – 0,18 г/м3. ПДВК для этих же веществ, соответственно, равны 9,9;
10,2; 22,8; 31,2 и 9,5 г/м3, что на 2–3 порядка больше ПДК. Таким образом, выполнение требований промсанитарии с помощью различных профилактических
мероприятий (то есть обеспечение санитарной безопасности) способствует
обеспечению взрывопожарной безопасности.
Основные способы обеспечения взрывопожарной безопасности:
1) периодический контроль герметичности оборудования (испытание на
герметичность);
25
2) замена износившихся прокладок, отдельных узлов и оборудования в
целом, подтяжка разъемных соединений и т. д.;
3) замена сальниковых уплотнений на более герметичные (например,
торцевые);
4) устройство систем аэрации, местной и общеобменной вентиляции;
5) вынос оборудования из помещений на открытые площадки.
2.2. Пожарная опасность выхода паров горючих жидкостей из аппаратов
2.2.1. Открытые аппараты
Образование зон ВОК при эксплуатации аппаратов с ГЖ определяются
типом оборудования, в котором они обращаются, свойствами ЛВЖ и ГЖ,
условиями растекания жидкостей, выброса и рассеивания паров.
Зоны ВОК над поверхностью ЛВЖ или ГЖ в открытом аппарате или над
свежеокрашенной поверхностью образуются только в том случае, если выпол-
няется условие (1.8):
На интенсивность испарения жидкости оказывают влияние многие факторы, характеризующие свойства самой жидкости и окружающей среды. Для
упрощения изучения и описания явлений, влияющих на образование зон ВОК,
рассмотрим процессы испарения жидкости в неподвижную и движущуюся среды.
Испарение жидкости в неподвижную среду происходит вследствие мо-
лекулярной диффузии. Предположим, что в системе ГЖ – пар, давление и температура не изменяются, а рассеивания паров за границы поверхности испарения не происходит. Схема распределения концентрации паров над поверхностью ГЖ для этого случая приведена на рис. 2.1.
Непосредственно над поверхностью ГЖ концентрация паров равна
насыщенной а в любой произвольной точке на расстоянии h от поверхности
жидкости – .
26
Испарение жидкости в неподвижную среду
Рис. 2.1. Распределение концентрации паров над жидкостью на момент времени τ
от начала испарения:
а-а – плоскость, где концентрация паров равна 0; 1 – открытый аппарат; 2 – жидкость;
3 – граница условного цилиндра, за пределы которого пары не выходят
Массу испарившейся ГЖ можно найти по формуле:
где – масса жидкости, испарившейся в неподвижную среду;
, (2.6)
– средняя
концентрация паров над поверхностью испарения, определяемая из выражения
= (n + 1) (здесь
– насыщенная концентрация паров; n – показатель, ха-
рактеризующий закон распределения концентрации паров над поверхностью
жидкости); – плотность паров; F – поверхность испарения;
– расстояние
от поверхности испарения до плоскости а-а, где концентрация паров равна нулю (см. рис. 2.1).
Величина зависит от продолжительности испарения:
(2.7)
где D – коэффициент диффузии; – продолжительность испарения.
Установлено, что для большинства жидкостей n ≈ 2. Тогда
27
Текущая концентрация на расстоянии h от поверхности испарения может
быть найдена из выражения:
(2.8)
. (2.9)
. Здесь воз-
Наличие и вид зоны ВОК зависит от соотношения ,
можны три случая:
; 2) ; 3)
.
В первом случае насыщенная концентрация паров над поверхностью испарения жидкости не превышает НКПР и взрывоопасная паровоздушная смесь
не образуется (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Распределение концентрации паров над поверхностью ГЖ в момент времени τ
при выполнении начального условия
Во втором случае зона ВОК примыкает непосредственно к поверхности
испаряющейся жидкости и простирается вверх до места, где (рис. 2.3).
В этом случае зона ВОК непрерывно увеличивается во времени, но нижняя ее
граница не «отрывается» от поверхности жидкости.
В третьем случае зона ВОК находится на определенном расстоянии от
поверхности жидкости h
и простирается вверх до места, где
0
28
(рис. 2.4).
В этом случае зона ВОК и ее размеры по вертикали также непрерывно увеличиваются во времени.
Рис. 2.3. Распределение концентрации паров над поверхностью ГЖ в момент времени τ
при выполнении начального условия
Рис. 2.4. Распределение концентрации паров над поверхностью ГЖ в момент времени
при выполнении начального условия
Из выражений (2.8) и (2.9) могут быть найдены расстояния от поверхно-
сти жидкости до точек, где концентрация паров равна
29
, (2.10)
(2.11)
:
Тогда образовавшиеся зоны ВОК будут иметь следующие характеристики:
– для второго случая:
(2.12)
– для третьего случая:
(2.13)
Из графиков, представленных на рис. 2.3 и 2.4, и формул (2.12) и (2.13)
видно, что не все пары участвуют в образовании зон ВОК, а только их часть.
Доля участия паров в образовании зоны ВОК Z представляет собой отношение
массы паров, участвующих в образовании зоны ВОК, ко всей массе испарившейся жидкости.
После несложных преобразований для второго случая имеем:
, (2.14)
а для третьего случая:
, (2.15)
Параметры зоны ВОК при испарении жидкости в неподвижную среду за-
висят от физико-химических свойств жидкости, ее температуры, продолжительности и площади испарения.
Испарение в жидкости движущуюся среду происходит вследствие моле-
кулярной и конвективной диффузии. Массу испарившейся жидкости находят из
уравнения массопередачи:
, (2.16)
где
испарения = ;
– коэффициент массопередачи, кг/(м2с); для установившегося процесса
– средняя движущая сила процесса мас-
сопереноса.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]