Лекция № 5. Исследование и оценка пожаровзрывоопасности технологических процессов производств.

Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе

В технологической схеме могут быть использованы аппараты с горючими жидкостями, причем уровень жидкости может изменяться при наполнении или расходе продукта. Могут так же использоваться продукты, полностью заполненные жидкостью, (например насосы, трубопроводы), аппараты с горючими газами и аппараты, внутри которых находится одновременно горючая жидкость и газ. Поэтому вначале следует выяснить, есть ли аппараты с переменным уровнем горючей жидкости. Это обычно резервуары, вертикальные и горизонтальные емкости, мерники и другие подобные им аппараты. В таких аппаратах над поверхностью жидкости всегда есть паровоздушное пространство, концентрация паров в котором может быть ниже нижнего предела распространения пламени (воспламенения) или в пределах воспламенения (взрыва), или выше верхнего предела распространения пламени (воспламенения). Чтобы установить, какая концентрация паров будет в паровоздушном объеме аппарата при рабочей температуре, необходимо рассчитать данную концентрацию и оценить условие пожаровзрывобезопасности согласно ГОСТ 12.1.044-89. Результаты оценки пожарной опасности целесообразно оформить в виде таблицы.

Следует также показать, как будет изменяться концентрация паров внутри аппарата при понижении уровня жидкости (в период ее расхода), когда в аппарат начнет поступать свежий воздух через дыхательную трубу и разбавлять паровоздушную смесь. Если в какие-либо периоды в аппарате образуется концентрация, выше верхнего концентрационного предела распространения пламени, то необходимо определить время существования взрывоопасной концентрации.

Если по условиям обеспечения пожаровзрывобезопасности технологического процесса необходимо осуществить защиту аппаратов инертным газом, требуется определить требуемое время продувки каждого из аппаратов инертным газом по известной методике.

Если в аппаратах находится горючий газ в смеси с воздухом или кислородом, необходимо производить оценку условия пожаровзрывобезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89.

Если аппараты или трубопроводы полностью заполнены жидкостью, и в них нет паровоздушного объема то, следовательно, в аппаратах не могут образоваться взрывоопасные концентрации (кроме периодов пуска и остановки). Почти всегда аппараты заполнены газами без наличия воздуха, рабочая концентрация газа в аппарате будет равна 100%. Следовательно, она практически всегда выше верхнего концентрационного предела распространения пламени, т.е. опасность взрыва (взрывоопасная концентрация) отсутствует. Однако она может возникать в периоды остановки и пуска. В этом случае также необходимо произвести расчет времени продувки аппарата инертным газом в период пуска и остановки.

Если аппараты заполнены жидкостью и горючим газом, опасность среды надо оценивать так же, как для аппаратов с наличием газов

Если в технологических аппаратах образуется взрывоопасная концентрация, то необходимо предложить меры профилактики, обеспечивающие выполнение условия пожаровзрывобезопасности.

Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу при нормальной работе

К аппаратам, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу при нормальной работе относятся аппараты с переменным уровнем жидкости («дышащие»), аппараты с открытой поверхностью испарения; аппараты, периодически действующие.

Следует определить, имеются ли такие аппараты в технологической схеме.

Аппараты с переменным уровнем жидкости. Здесь, прежде всего, нужно указать, является ли пожаровзрывоопасным выброс паровоздушной смеси через дыхательную трубу. Если он опасен, следует определить, какое количество паров будет выходить наружу за один цикл «большого дыхания» или «малого дыхания» и какой размер зоны взрывоопасной смеси с воздухом может при этом образоваться. Затем следует сделать общий вывод (с учетом пожаровзрывоопасности сооружений, экономики и опасности выброса паров для окружающей среды), выяснить меры, принятые для снижения указанной опасности, и, если их недостаточно, рекомендовать дополнительные.

Для аппаратов с открытой поверхностью испарения производится расчет высоты взрывоопасной зоны над поверхностью испарения. Необходимо предложить решения по исключению образования взрывоопасных зон при эксплуатации данных технологических аппаратов.

Анализ возможных причин повреждений технологических аппаратов

Аппараты и трубопроводы могут повреждаться при образовании повышенного давления; появления динамических воздействий; образования высоких температурных напряжений в материале стенок или от изменения прочностных свойств материала в результате воздействия высоких и низких температур; коррозии материала стенок или эрозии (механического истирания стенок).

Эту общую схему анализа причин повреждений студент должен применить к конкретным аппаратам своего варианта курсовой работы, причем можно идти двумя путями: либо все вышеназванные причины повреждений аппаратов рассматривать для каждого аппарата своего варианта задания, либо каждую причину повреждений рассматривать для всех аппаратов, а затем переходить к следующей причине. При этом необходимо количественно оценивать возможность повреждения оборудования при помощи расчетных методик.

Независимо от избранного варианта анализа необходимо предлагать, соответствующие меры зашиты от выявленных повреждений. В качестве примера рассмотрим схему, когда названные причины повреждений рассматриваются применительно ко всем аппаратам варианта курсовой работы.

Образование повышенного давления в аппаратах. При исследовании возможности образования повышенного давления в аппаратах следует:

- установить, есть ли причины, приводящие к нарушению материального баланса (увеличение производительности насоса, неисправность редуктора, увеличение интенсивности закачки, образование пробок в расходной линии, увеличение сопротивления дыхательной линии, уменьшение расхода продукта потребителем при неизменном его поступлении, перекрытие расходных линий задвижками, переполнение емкостей при отсутствии переливных линий или автоматики и т.п.). Если какие-либо из этих причин могут иметь место, их надо указать в работе и пояснить, почему именно эти причины характерны для данного случая;

- установить, могут ли быть явления, вызывающие повышение температурного режима работы аппарата (повышение температуры поступающего в аппарат вещества, повышение температуры подогрева аппарата, ухудшение процесса охлаждения аппарата, увеличение скорости экзотермических реакций и т.п.). Если какие-либо из этих явлений реально могут иметь место, их следует указать. При этом можно показать расчетом, на сколько может повыситься давление в аппаратах с жидкостями или газами при повышении температуры на определенную величину;

- установить, может ли быть явление, приводящее к нарушению нормального процесса конденсации паров (уменьшение или прекращение подачи охлаждающей среды, загрязнение теплообменной поверхности). Если это явление может иметь место, пояснить его и определить величину приращения давления;

- установить, могут ли быть причины, приводящие к попаданию в высоконагретые аппараты легкокипящих жидкостей. Если это возможно, объяснить и подтвердить расчетом, к каким последствиям это может привести.

При возможности образования повышенного давления в аппарате проверить, защищен ли он предохранительным клапаном. Если клапана нет, необходимо предложить оборудовать аппарат предохранительным клапаном и расчетом определить площадь его сечения.

Образование динамических воздействий в аппаратах. При исследовании возможности образования динамических воздействий в аппаратах необходимо выяснить возможность возникновения гидравлических ударов и указать причины их возникновения. Если гидравлические удары специфичны, следует определить приращение давления в системе в случае образования гидроударов.

Образование температурных напряжений или уменьшение прочностных свойств материала стенок аппаратов. При исследовании возможности образования температурных напряжений или уменьшения прочностных свойств материала стенок аппаратов следует установить:

- есть ли в аппаратах жестко соединенные конструкции (например, кожухотрубчатые теплообменники, жестко закрепленные трубопроводы и т.д.). Если указанные варианты оборудования имеют место, то необходимо количественно оценить возможность повреждения аппаратов и предложить решения по исключению повреждения оборудования:

- могут ли на материал стенок аппаратов (в данном случае) действовать высокие температуры (например, температура пламени печей). Если такая угроза имеется, определить расчетом температуру стенки аппарата в месте возможного прогара);

- представляет ли опасность действие низких температур на аппараты, размещенные на открытых площадках. Если аппараты выполнены из стати и не имеют теплоизоляции, предложить соответствующую защиту.

При исследовании причин, приводящих к химическому износу материла (коррозии), следует установить:

- обладает ли коррозионными свойствами продукт, находящийся в аппарате;

- имеет ли продукт коррозионные примеси: сернистые соединения, хлористые соли, кислоты и др;

- может ли продукт, взаимодействуя с водой, разлагать с образованием слабых кислот.

По всем выявленным характерным причинам повреждений следует проверить наличие средств защиты и при необходимости предложить дополнительные.

Отпечатано в типографии Кокшетауского технического института Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан

(020000, Республика Казахстан, Акмолинская область,

г.Кокшетау, ул. Акана-серэ, 136)

тел.8(7162)25-58-95