Организация деятельности пожарной охраны / Puchkov - Pozharnaya bezopasnost 2014

в аппарате, °С; А, В, СА – константы уравнения Антуана;

ро – давление окружающей среды, обычно принимаемое равным 1·105 Па. Необходимо отметить, что подсасывание по какой-либо причине воздуха через дыхательное устройство внутрь аппарата, температура жидкости

в котором соответствует условиям безопасности (5.33) либо (5.34), приводит к совершенно противоположным результатам, что видно из рис. 5.17.

Область

ВОК

Рис.5.17. Схема образования ВОК в «дышащем» аппарате:– содержание горючего компонента в паровоздушной смеси;

направление изменения концентрации горючего компонента

впаровоздушной смеси при ее разбавлении воздухом

Впервом случае, когда выполняется условие (5.33), происходит разбавление воздухом негорючей смеси (например, состава р1) и снижение

большую взрывобезопасность. Во втором случае, когда выполняется условие (5.34), происходит разбавление воздухом также негорючей смеси (например, состава р2) и снижение концентрации до значения в и ниже с образованием взрывоопасной смеси.

Аппарат с подвижным уровнем жидкости

В большинстве случаев при эксплуатации «дышащего» аппарата насыщенная концентрация паров жидкости в ПВП не образуется вследствие притока воздуха через дыхательное устройство внутрь при снижении уровня жидкости, температуры окружающей среды или увеличения барометрического давления. В этом случае условие образования ВОК в «дышащем» аппарате имеет вид:

где s – насыщенная концентрация паров при температуре поверхностного слоя жидкости.

Оценить возможность образования ВОК в «дышащем» аппарате с подвижным уровнем жидкости можно также из выражения

411

где tр – температура поверхностного слоя жидкости; tвсп(з.т) – температура вспышки в закрытом тигле.

Взрывобезопасные условия эксплуатации «дышащего» аппарата с подвижным уровнем жидкости определяются из выражения (5.33).

Основные способы обеспечения взрывобезопасной эксплуатации «дышащих» аппаратов с ЛВЖ и ГЖ:

1.Ликвидация свободного пространства, что достигается применением плавающих крыш.

2.Снижение количества паров, поступающих в ПВП, что достигается:

– хранением пожароопасных жидкостей под слоем пены или него-

рючих эмульсий;

– применением понтонов.

3.Создание и поддержание взрывобезопасных температурных условий эксплуатации аппаратов.

4.Создание и поддержание безопасной концентрации флегматизатора

всмеси.

5.Разбавление ЛВЖ и ГЖ растворимыми в них негорючими или трудногорючими жидкостями с получением негорючих или трудногорючих растворов, для которых при рабочих условиях эксплуатации выполняется условие безопасности (5.33).

Г е р м е т и ч н ы е а п п а р а т ы

В герметичных аппаратах с ЛВЖ и ГЖ ВОК паров образуются при одновременном выполнении двух условий:

– наличие свободного пространства, в которое извне попадает воздух

Взрывобезопасные условия эксплуатации герметичных аппаратов

сЛВЖ и ГЖ обеспечиваются при выполнении одного из условий:

–в аппарате отсутствует свободное пространство;

Основные способы обеспечения взрывобезопасной эксплуатации герметичных аппаратов с ЛВЖ и ГЖ:

1. Ликвидация свободного пространства, что достигается:

–хранением пожароопасной жидкости под или над слоем нерастворимой в ней негорючей жидкости (рис. 5.18);

–применением аппаратов с эластичными стенками (рис. 5.19).

412

количеством пыли, находящейся в данный момент во взвешенном состоянии, но и количеством осевшей пыли, способной перейти во взвешенное состояние. Критерием перехода взвешенной пыли в осевшее состояние является скорость витания ωо, т. е. минимальная скорость движения среды, при которой частицы пыли данного размера еще не оседают.

При оценке возможности образования взрывоопасной смеси в аппарате практическое значение имеет только нижний концентрационный предел распространения пламени пыли, так как в производственных условиях верхний концентрационный предел распространения пламени не достигается. Таким образом, ВОК в аппаратах с горючей пылью (волокнами) образуются при выполнении двух условий:

ωр ωо и р н , (5.37)

где ωр – рабочая (действительная) скорость движения газа, г/м3;р – рабочая концентрация пыли в аппарате (с учетом взвешенной

и осевшей пыли), г/м3;

н – нижний концентрационный предел распространения пламени пыли, г/м3.

Следует иметь в виду, что в образовании ВОК участвует не весь горючий пылевидный материал, а только часть его с частицами пыли определенного размера, долю которых надо учитывать при определении рабочей концентрации.

Взрывобезопасность при эксплуатации аппаратов с горючей пылью

где Kб.о и Kб.н – коэффициенты безопасности, соответственно, к скорости витания и НКПР; обычно принимают Kб.о и Kб.н больше 2.

Основные способы обеспечения взрывобезопасности оборудования

сгорючими пылями (волокнами):

1.Предотвращение пылеобразования при обработке и переработке

твердых горючих материалов путем:

–использования менее пылящих технологических процессов (например, вибрационного размола);

–увлажнения материалов;

–ограничения скорости движения среды ниже предельно допустимой скорости витания частиц пыли наименьшего размера, еще способных взрываться (5.38).

2. Устройство систем аспирации.

3. Создание и поддержание безопасной концентрации флегматизатора

ваппарате.

414

4.Смешение горючих пылевидных веществ и материалов с негорючими (минеральными) веществами (например, хлористым натрием или кальцием, мелом, жженой магнезией и др.) с образованием негорючих смесей либо смесей, для которых при рабочих условиях эксплуатации выполняется условие безопасности (5.39).

5.Рациональное конструирование оборудования, в котором в зависимости от его назначения предотвращается осаждение взвешенных частиц пыли на стенках (например, для предотвращения образования застойных зон у воздуховодов делают плавные повороты, равномерно распределяют подачу воздуха по сечению сушилок и т. д.) или предотвращается взвихрение осевшей пыли.

6.Предотвращение конденсации влаги на стенках оборудования.

5.6.4. Образование взрывоопасных концентраций в технологическом оборудовании при пуске в работу и остановке

на осмотр или ремонт и способы обеспечения пожарной безопасности

Взрывы и пожары на технологических установках часто происходят

впериоды пуска оборудования в работу, остановки его на осмотр или ремонт. Это связано с образованием ВОК в технологическом оборудовании по двум причинам:

1)имеется воздух в аппаратах перед их заполнением горючими веществами во время пуска в работу нового или отремонтированного оборудования;

2)имеются остатки горючих веществ в открываемых для осмотра или ремонта аппаратах.

Предотвращение образования ВОК в технологическом оборудовании при пуске в работу достигается продувкой аппаратов и коммуникаций инертным газом или водяным паром.

Продувку производят до тех пор, пока концентрация инертного газа

ваппарате не достигнет безопасного значения.

Заключение об окончании продувки можно сделать только после анализа пробы продувочных газов на фактическое содержание инертного компонента при выполнении условия безопасности:

Способы предотвращения образования ВОК в оборудовании при остановке на осмотр или ремонт:

1. Полное удаление горючих веществ и материалов из аппаратов, что достигается устройством стационарных сливных или продувочных линий, уклон днищ аппаратов и трубопроводов в сторону сливных устройств,

415

применение ситчатых или других самоопорожняющихся тарелок в ректификационных колоннах и абсорберах и другие решения, а также герметичное отключение остановленного оборудования от соседних работающих аппаратов.

2.Промывка аппаратов водой или растворами технических моющих

средств.

3.Пропарка аппаратов водяным паром, продувка инертным газом

в аппарате;

Kб.н – коэффициент безопасности; если в аппарате предполагается проведение огневых ремонтных работ или имеется опасность появления иных источников зажигания, то Kб.н 20; при отсутствии опасности появления источника зажигания допускается принимать Kб.н 2.

4.Изоляция горючих веществ от возможных источников зажигания

спомощью воздушно-механических, инертно-механических пен и другими способами.

5.7. Оценка пожаровзрывоопасности среды снаружи нормально работающего технологического оборудования и способы обеспечения пожарной безопасности

5.7.1. Пожарная опасность выхода горючих газов из аппаратов и способы обеспечения пожарной безопасности

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.

О т к р ы т ы е и «ды ш а щ и е» а п п а р а т ы

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.

416

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

Kб.н – коэффициент безопасности; обычно принимают Kб.н 2.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности в производственных 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 выделением ГГ, при неблагоприятных атмосферных условиях.

Г е р м е т и ч н ы е а п п а р а т ы

Утечки горючих газов (перегретых паров) из герметичных аппаратов, работающих под давлением, происходят через неплотности в прокладках, сальниковых уплотнениях, через микротрещины в сварных швах и т. п.

Утечки ГГ из герметичного оборудования рассредоточены в пространстве и происходят равномерно в течение всего периода работы, поэтому зоны ВОК не образуются, но происходит постепенное нарастание концентрации ГГ в воздухе производственного помещения.

Исходя из условия взрывобезопасности, концентрация ГГ (паров) в воздухе производственного помещения не должна превышать предельно

417

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 по санитарным нормам – ПДК:

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);

2)замена износившихся прокладок, отдельных узлов и оборудования

вцелом, 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.

5.7.2. Пожарная опасность выхода паров горючих жидкостей из аппаратов и способы обеспечения пожарной безопасности

Образование зон ВОК при эксплуатация аппаратов с горючими жидкостями определяется типом оборудования, в котором они обращаются, свойствами ЛВЖ и ГЖ, условиями растекания жидкостей, выброса и рассеивания паров.

О т к р ы т ы е а п п а р а т ы

Зоны ВОК над поверхностью ЛВЖ или ГЖ в открытом аппарате или над свежеокрашенной поверхностью образуются только в том случае, если выполняется условие (5.30): tр ≥ tвсп(о.т).

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

Испарение жидкости в неподвижную среду происходит вследствие молекулярной диффузии. Предположим, что в системе горючая жидкость –

418

пар давление и температура не изменяются, а рассеивания паров за границы поверхности испарения не происходит. Непосредственно над поверхностью горючей жидкости концентрация паров равна насыщенной s, а в любой произвольной точке на расстоянии h от поверхности жидкости – .

Наличие и вид зоны ВОК зависят от соотношения s, н и в ( н и в – соответственно, НКПР и ВКПР). Здесь возможны три случая:

В первом случае насыщенная концентрация паров над поверхностью испарения жидкости не превышает НКПР, и взрывоопасная паровоздушная смесь не образуется (рис. 5.20).

Рис. 5.20. Распределение концентрации паров над поверхностью горючей жидкости в момент времени τ при выполнении начального условия s < н

Во втором случае зона ВОК примыкает непосредственно к поверхности испаряющейся жидкости и простирается вверх до места, где = н (рис. 5.21). В этом случае зона ВОК непрерывно увеличивается во времени, но нижняя ее граница не «отрывается» от поверхности жидкости.

Рис. 5.21. Распределение концентрации паров над поверхностью горючей жидкости в момент времени τ при выполнении начального условия н ≤ s ≤ в

419

В третьем случае зона ВОК находится на определенном расстоянии от поверхности жидкости hв и простирается вверх до места, где = н (рис. 5.22). В этом случае зона ВОК и ее размеры по вертикали также непрерывно увеличиваются во времени.

Рис. 5.22. Распределение концентрации паров над поверхностью горючей жидкости в момент времени τ при выполнении начального условия s > в

Образовавшиеся зоны ВОК имеют следующие характеристики:

– второй случай:

Из графиков, представленных на рис. 5.21 и 5.22, и формул (5.45) и (5.46) 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:

420