Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования. Учебное пособие
.pdf
Определение массы испарившейся жидкости в условиях конвективной
диффузии с использованием критериальных уравнений связано с достаточно
сложными и трудоемкими расчетами и рассматривается в курсе «Теплотехника».
Размеры зон ВОК оценивают по формуле (2.1) [1–10].
Основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуата-
ции открытых аппаратов:
1) создание и поддержание безопасных температурных условий эксплуа-
тации согласно условию (2.9);
2) замена открытых аппаратов на аппараты других типов;
3) укрывание аппаратов крышками в периоды их простоя;
4) замена ЛВЖ и ГЖ на менее горючие (с более высокой t
) или негорю-
всп
чие жидкости;
5) применение наиболее рациональной конструкции открытых аппаратов
с минимальной поверхностью испарения;
6) устройство местных отсосов;
7) устройство общеобменной вентиляции;
8) вынос аппаратов за пределы помещений.
2.2.2. «Дышащие» аппараты
«Дышащие» аппараты с горючими жидкостями широко используются и
различных отраслях промышленности в качестве мерников, напорных баков,
расходных и промежуточных емкостей, хранилищ. Повышение уровня находящейся в таком аппарате жидкости, увеличение температуры или снижение
давления окружающей среды приводят к выходу паровоздушной смеси наружу
(явление «выдоха»), что приводит к загазованности помещений и образованию
взрывоопасных зон на наружных установках.
Необходимо помнить, что зоны ВОК вблизи дыхательных патрубков об-
разуются при выполнении условия tp > t
или при выделении из жидкости
acn(ЗТ)
растворенных в них ГГ. Размеры зон ВОК зависят от многих факторов и в
31
первую очередь от количества выходящих из аппарата паров, определяемого
по формуле:
где – концентрация горючего пара в аппарате, об. доли;
, (2.17)
– средняя кон-
центрация паров, об. доли; – давление; – объем ПВП; – абсолютная тем-
пература смеси; М – молекулярная масса пара; индексы: п – пар; 1 – начальное
состояние; 2 – конечное состояние.
Выражение (2.17) называют общим уравнением потерь паров горючих
жидкостей из «дышащих» аппаратов.
Первый частный случай: происходит большое дыхание (аппарат за-
полняется жидкостью).
При этом
:
, (2.18)
где
ющей в аппарат;
– потери паров при большом дыхании;
– атмосферное давление;
кости.
Второй частный случай: происходит малое дыхание (изменяется тем-
пература паровоздушной смеси).
где
При этом
– потери паров при малом дыхании;
:
– объем паровоздушной смеси.
Объем взрывоопасной зоны в помещении, образующейся вблизи ды-
хательного патрубка, оценивают по формуле (2.1).
Внедрение на предприятиях мероприятий по сокращению потерь паров
– объем жидкости, поступа-
– рабочая температура жид-
, (2.19)
ЛВЖ из «дышащих» аппаратов позволяет решить сразу три задачи: снизить
пожарную опасность, уменьшить загрязнение окружающей среды и повысить
экономическую эффективность производства.
32
Основные способы обеспечения пожарной безопасности при экс-
плуатации «дышащих» аппаратов:
1. Ликвидация или уменьшение ПВП. Из формулы (2.18) видно, что при
V1 = V
= 0 величина
2
также равна нулю. Основные способы уменьшения или
ликвидации ПВП были рассмотрены в гл. 1.
2. Установка на дыхательном патрубке аппарата дыхательного клапана
для герметизации ПВП в периоды простоя аппарата. Дыхательный клапан позволяет поддерживать определенное избыточное давление или вакуум в аппарате, обеспечивая минимальные потери летучих компонентов за счет испарения,
но не препятствует большим и малым «дыханиям».
3. Установка диска-отражателя под дыхательным патрубком позволяет
избежать интенсивного перемешивания паровоздушной смеси со свежим воздухом, поступающим в резервуар при сливе жидкости. Последующее наполнение резервуара приводит к выходу из него смеси с концентрацией паров значи-
тельно ниже насыщенной (из уравнения (2.18) видно, что при
→ 0 величина
также стремится к нулю).
4. Хранение ГЖ в герметичных аппаратах под избыточным давлением.
Потери паров будут равны нулю, если заключенные в квадратные скобки члены уравнения (2.17) равны между собой:
.
Отсюда можно найти величину давления в аппарате, создаваемого с помощью дыхательного клапана, при котором паровоздушная смесь не будет выходить наружу:
(2.20)
Рабочее давление в горизонтальных цилиндрических и сферических резервуарах, предназначенных для хранения жидкостей с высокой упругостью
насыщенных паров, обычно превышает 0,2–0,3 МПа.
5. Устройство газоуравнительной системы (ГУС).
33
6. Частичная конденсация пара в концевом обратном холодильнике. Па-
ры ГЖ, содержащиеся в выдыхаемой из аппарата паровоздушной смеси, при
прохождении через холодильник частично конденсируются и стекают в аппарат. Остаточная концентрация пара в выходящей из дыхательной линии смеси
определяется температурой хладоносителя.
7. Защита от воздействия внешних источников тепла на оборудование с
помощью теплоизоляции, солнцезащитных экранов, орошения аппаратов водой, теплоотражающих красок.
8. Вывод дыхательных труб за пределы помещений с предотвращением
сброса паровоздушных смесей в зону аэродинамической тени.
9. Использование абсорберов и адсорберов для улавливания паров из
выдыхаемых паровоздушных смесей.
10. Приостановка операции наполнения резервуара при неблагопри-
ятных атмосферных условиях, способствующих скоплению паров в приземном
слое, и при интенсивной грозовой деятельности.
Пожарная опасность выхода паров ГЖ из герметичных аппаратов и спо-
собы обеспечения пожарной безопасности рассмотрены в п. 2.1.2.
2.3. Пожарная опасность выхода горючей пыли из аппаратов
2.3.1. Открытые аппараты
Особенностью эксплуатации производств, в которых обращаются горючие пыли или волокна, является способность пылей и волокон оседать на
различных поверхностях, что приводит к их постепенному накоплению в помещениях. Массу выделяющихся в помещение пылевидных или волокнистых
материалов можно оценить из материального баланса. Потери пылевидных ма-
териалов (или пылевидные отходы)
участвуют в образовании отложений
пыли в помещении.
Объем возможной зоны ВОК при взвихрении всей осевшей пыли можно
оценить по формуле (2.1).
34
К открытым аппаратам относятся конвейеры (скребковые, пластинчатые,
ленточные и др.); ванны для нанесения порошковых покрытий на изделия; оборудование для обработки, шлифования и полирования деталей из металлов,
древесины, пластических масс, лакированных или окрашенных изделий; бункеры, сборники и лотки для приема измельченных материалов; тара для переработки, фасовки и хранения красителей, сажи, измельченной серы, муки, сахарной пудры, порошка какао и других пылевидных материалов и продуктов в
химической, резинотехнической, хлебопекарной, кондитерской и других отраслях промышленности.
Основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации
открытых аппаратов с порошками, пылевидными материалами или волокнами:
1) замена процессов на менее пылящие или непылящие;
2) герметизация оборудования;
3) устройство местных отсосов и общеобменной вентиляции;
4) периодическая уборка помещений от отложений пыли или волокон;
5) укрывание аппаратов крышками при транспортировании или в пе-
риоды простоя;
6) ограничение скорости транспортирования или движения воздуха
вдоль поверхности пылевидного материала ниже скорости витания.
2.3.2. «Дышащие» аппараты
К «дышащим» аппаратам относятся сборники, бункеры, силосы и хранилища кусковых, зернистых и пылевидных материалов; аппараты для переработки и обработки твердых компактных, кусковых, пылевидных и волокнистых
материалов (мельницы, дробилки, классификаторы, разрыхлители) и тому подобное оборудование.
Основные способы обеспечения пожарной безопасности при экс-
плуатации «дышащих» аппаратов:
1) замена пылящих процессов на менее или на непылящие процессы
(например, замена шаровых мельниц на вибрационные или использование мок-
рых методов размола);
35
2) герметизация оборудования;
3) устройство местных отсосов из аппаратов и общеобменной вентиляции;
4) периодическая уборка помещений от отложений пыли или волокон;
5) вынос аппаратов за пределы помещений.
2.3.3. Герметичные аппараты
К герметичным относятся аппараты того же назначения, что и «дышащие», но работающие под давлением либо вакуумом или имеющие герметизированные системы загрузки и выгрузки продукции. К герметичному оборудованию относятся: распиливающие сушилки, сушилки кипящего слоя, трубысушилки, реакторы и регенераторы с зернистым и пылевидным катализатором,
непрерывно действующие адсорберы с зернистым и пылевидным адсорбентом
и тому подобное оборудование, а также системы пневмотранспорта. Из герметичного оборудования выделяется значительно меньше пылей и волокон, чем
из открытых и «дышащих» аппаратов.
Основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации
герметичных аппаратов с пылевидными и волокнистыми материалами:
1) устройство общеобменной вентиляции;
2) периодическая уборка помещений от отложений пыли или волокон;
3) проведение технологических процессов под разрежением;
4) размещение оборудования на открытых площадках.
2.4. Пожарная опасность периодически действующих аппаратов
К периодически действующим относятся аппараты, периодически от-
крываемые для загрузки сырья и выгрузки продукции.
Например, при работе клеемешалки общее количество пара растворителя,
выходящего наружу из аппарата, можно найти из выражения:
где
– соответственно, количество паров, выходящих из
(2.21)
аппарата при его заполнении, нагревании смеси, открывании крышки и при испарении растворителя со смоченных стенок аппарата.
36
Величины
были определены ранее в настоящей главе.
Величину
можно найти из общего уравнения потерь паров жидкостей
из «дышащих» аппаратов (2.17) как частный случай при следующих условиях:
Тогда
(2.22)
Основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуата-
ции периодически действующих аппаратов:
1) замена периодически действующих аппаратов на непрерывно дей-
ствующие;
2) герметизация загрузочных и разгрузочных операций;
3) снижение температуры среды в аппарате перед началом разгрузки;
4) сброс избыточного давления среды из аппарата в дыхательную линию
перед открыванием крышки;
5) устройство концевого обратного холодильника;
6) вывод дыхательных труб за пределы помещений.
Контрольные вопросы
1. Какие основные способы предотвращения образования зон ВОК при
эксплуатации герметичных аппаратов с ГГ Вы знаете?
2. Где расположены на графике
области образования зон ВОК
над поверхностью испаряющейся в неподвижную среду ГЖ при
?
3. В каких случаях в открытых и «дышащих» аппаратах могут выде-
ляться наружу ГГ?
и
4. Как оценить объем зоны ВОК, образующейся вблизи места выхода ГГ?
5. Каковы основные способы предотвращения образования зон ВОК при
эксплуатации открытых и «дышащих» аппаратов с веществами и материалами,
из которых возможно выделение ГГ?
37
6. Какие факторы влияют на интенсивность утечек ГГ (перегретых па-
ров) из нормально работающих герметичных аппаратов?
7. Как оценить среднюю концентрацию ГГ в производственном помеще-
нии при отсутствии и наличии воздухообмена?
8. Как определить долю участия ГГ в образовании зон ВОК при
и
?
9. Каковы основные способы предотвращения образования зон ВОК при
эксплуатации открытых аппаратов с ГЖ?
10. При каких условиях происходит образование зон ВОК вблизи ды-
хательных патрубков аппаратов с ГЖ?
11. Какие способы предотвращения образования зон ВОК при эксплуата-
ции «дышащих» аппаратов с ГЖ Вы знаете?
12. Каковы основные способы предотвращения образования зон ВОК при
эксплуатации оборудования с пылевидными материалами или волокнами?
13. Каковы причины выхода горючих веществ из периодически дей-
ствующих аппаратов?
14. Какие основные способы предотвращения образования зон ВОК при
эксплуатации периодически действующих аппаратов Вы знаете?
15. Каковы основные способы обеспечения пожарной безопасности при
эксплуатации в производственных помещениях открытых и «дышащих» аппаратов, из которых возможно выделение ГГ?
16. Какие основные способы обеспечения пожарной безопасности при
эксплуатации на наружных установках открытых и «дышащих» аппаратов, из
которых возможно выделение ГГ, Вы знаете?
17. По каким причинам происходят утечки ГГ (перегретых паров) из
нормально работающих герметичных аппаратов?
18. Какие факторы влияют на интенсивность утечек ГГ (перегретых па-
ров) из нормально работающих герметичных аппаратов?
19. Как определить концентрацию ГГ в производственном помещении
при отсутствии воздухообмена?
38
3. ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
И СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Главным условием обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации
технологического оборудования является его прочность (под прочностью понимается способность конструкционного материала, из которого изготовлено оборудование, сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению
формы под действием нагрузок). Прочность технологического оборудования
обеспечивается при его конструировании соблюдением соответствующих расчетных нормативов. При этом должны быть правильно выбраны конструкционные
материалы, учтены характер и величины нагрузок, а также способы изготовления
оборудования и условия его эксплуатации. При проведении прочностных расчетов исходят из наиболее неблагоприятных условий работы оборудования.
На технологическое оборудование оказывают негативное влияние природные процессы (воздействие ветра, осадков, низкой температуры, землетрясений, наводнений, сдвиг или просадка грунта и др.), наличие скрытых дефектов в материале оборудования, коррозия, отклонения технологических параметров от регламентированного уровня, отказ приборов контроля и управления
и др., а также факторы, связанные с трудовой деятельностью людей (ошибки
при проектировании и изготовлении оборудования, нарушения при выполнении строительно-монтажных работ, ошибочные действия персонала при эксплуатации производств и др.).
Опасность разрушения оборудования возникает, если не выполняется
условие прочности, то есть в случае, если:
где – фактические напряжения;
– допускаемые напряжения.
(3.1)
Помимо формулы (3.1) для оценки возможности разрушения оборудования можно использовать выражения:
и др.,
где и – соответственно, фактическая и расчетная толщина стенки аппарата; и
– фактическое и допускаемое давление; и
– фактическая
и допускаемая сила.
39
Как следует из формулы (3.1), причинами повреждения и разрушения
технологического оборудования являются:
рост фактических напряжений
снижение допускаемых напряжений
;
.
Наибольшая опасность разрушения оборудования возникает при одновременном росте фактических напряжений и снижении допускаемых
напряжений.
Поводом для появления этих причин служат различные воздействия на материал оборудования, которые принято подразделять на механические, температурные и химические воздействия [1, 10, 19].
3.1. Повреждение оборудования от механических воздействий
Механические воздействия на материал оборудования приводят в основ-
ном к росту фактических напряжений и обусловлены:
1. Нарушениями материального баланса вследствие:
несоблюдения режима подвода веществ и/или их отвода;
увеличения гидравлического сопротивления трубопроводов;
чрезмерного заполнения жидкостью герметично отключаемого обо-
рудования;
неправильного соединения аппаратов с разными рабочими давлениями;
снижения пропускной способности дыхательных систем.
2. Нарушениями теплового баланса вследствие:
несоблюдения режима подвода тепла и/или его отвода;
изменения температуры окружающей среды;
изменения скорости химической реакции.
3. Воздействием нагрузок динамического характера вследствие:
попадания низкокипящей жидкости в высоконагретый аппарат;
несоблюдения режима пуска оборудования в работу или остановки;
взрыва технологической среды;
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]