<<
>>

§ 3. Пожаро- и взрывоопасность среды внутри аппаратов и емкостей и меры их защиты


По технологической схеме и технологическому регламенту легко установить, какие из аппаратов и емкостей содержат горючие жидкости, газы или измельченные твердые вещества.
Аппараты, емкости и резервуары с горючими жидкостями, как правило, не бывают заполнены до предела, т.
е. они имеют паровоздушное пространство определенной величины, которое постепенно насыщается парами. С небольшим допущением можно считать, что в паровоздушном пространстве аппаратов и емкостей с горючими однородными жидкостями и растворами находится равномерная концентрация насыщенных паров. Как известно, величина концентрации насыщенного пара данной жидкости зависит от ее температуры, следовательно, и область воспламенения паровоздушной смеси будет определяться соотношением рабочей температуры жидкости с ее температурными пределами воспламенения.
Отсюда вытекает, что взрывоопасные (воспламеняемые) концентрации паров в закрытых аппаратах и емкостях с жидкостями образуются при наличии паровоздушного пространства в аппарате в случае, когда рабочая температура жидкости (^раб) находится в интервале между нижним (^н) и верхним (^в) температурными пределами воспламенения, ^н^^раб^^в-
Оценивая практически пожаро- и взрывоопасность среды внутри аппаратов и емкостей, необходимо учитывать определенный запас надежности, так как используемые данные о температурных пределах воспламенения могут не в полной мере соответствовать свойствам данной

жидкости и, кроме того, возможно неравномерное распре* деление концентрации пара в объеме аппарата.
Применительно к температурным пределам воспла* менения запас надежности как бы расширяет зону взрывоопасности на IO0 ниже нижнего и на IO0C выше верхнего температурных пределов воспламенения. Тогда второе условие, необходимое для образования взрывоопасных концентраций, будет следующим:
^im в              10°С lt; /рабlt; ^Iin В + IO0C.

Рис. 3.1. Хранение легковоспламеняющихся жидкостей:
а — сероуглерод под слоем воды; б — нефтепродукт над слоем воды; / — емкость; 2 —• наполнительный трубопровод; 3 — расходный трубопровод; 4 — линия подачи и вытеснения воды


В том случае, когда ^paб жидкости в аппарате находится в области опасных температур или хотя бы на некоторое время попадает в эту область, предусматривают одно из следующих направлений противопожарной защиты.
а.              Ликвидация паровоздушного объема аппарата, емкости. Это достигается устройством хранилищ, в которых горючие жидкости находятся под защитным слоем негорючей жидкости (например, сероуглерод под слоем воды, рис. 3.1, а) или над слоем негорючей жидкости (например, нефтепродукт над слоем воды, рис. 3.1, б); применением резервуаров с плавающими крышами или плавающими понтонами (рис. 3.2); использованием высокостойких пен и полых микрошариков, создающих слой требуемой толщины (чтобы противостоять давлению паров жидкости).

б.              Создание температурных условий при эксплуатации аппарата, обеспечивающих постоянное поддержание
температуры жидкости ниже нижнего или выше верхнего температурных пределов воспламенения с учетом запаса надежности.
в.              Эксплуатация аппаратов, емкостей под защитой негорючих газов.
В качестве негорючих газов для защиты аппаратов могут быть использованы азот, углекислый газ, инертные

Рис. 3.2. Резервуар с плавающим понтоном:
а — схема резервуара; б — один из вариантов уплотнения понтона с корпусом резервуара; / — корпус резервуара; 2 — плавающий понтон; 3 — гибкая ребристая лента; 4 — уплотнительный рукав с жидкостью; 5 — уплотнительный лист; 6 — корпус понтона


газы, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания и т. п. Разбавление горючей смеси инертным газом приводит к изменению пределов Ёоспламенения.
Изменение концентрационных пределов воспламенения от величины концентрации инертного компонента Сфл в смеси показано на рис. 3.3. При содержании инертного компонента больше значения СфЛ воспламенение смеси будет невозможно. Учитывая коэффициент запаса надежности ,безопасная концентрация Сб.ин в процентах по негорючему газу в смеси принимается равной:

а безопасная концентрация в процентах gt;по остаточному
КИСЛОрОДу Сбкглтт R смеги пятшя*

В процессе эксплуатации подобных аппаратов контролируют концентрацию негорючего газа или концентра-

цию остаточного кислорода в смеси, не допуская, чтобы их содержание выходило за пределы указанных значений.
г. Введение специальных флегматизирующих добавок. Флегматизацию пожаро- и взрывоопасных смесей можно более эффективно осуществить химически актив-
Cr %



ними веществами, например галоидопроизводными. Галоидопроизводные или продукты их химического распада подавляют активные центры цепной реакции окисления, приводят к обрыву цепей и к торможению процесса горения. Галоидопроизводных, ввиду их более активного флегматизирующего действия, требуется для защиты аппаратов значительно меньше, чем обычных негорючих газов.
Аппараты и емкости с горючими газами. В условиях производства могут участвовать в технологическом процессе разнообразные горючие газы, которые находятся при различных температурах и давлений. Чаще всего

аппараты, емкости и трубопроводы заполнены горючими газами без примеси окислителей, и сравнительно редко по технологическим условиям используется смесь горючего газа с воздухом или кислородом. Воздух может попадать в горючий газ при подсосе через неплотности в аппаратах и трубопроводах. Так как взрывоопасная (горючая) концентрация газа в смеси с воздухом имеет место только в промежутке между концентрационными пределами воспламенения, то наличие ее внутри аппаратов выражается следующей зависимостью:
Сыпв ^ CpaG ^ Свпв*
И в этом случае по соображениям, изложенным выше, необходимо учитывать коэффициент запаса надежности.
Запас надежности принимают равным 0,5 от нижнего предела воспламенения. Действительная концентрация горючего газа в аппарате Cpaб определяется анализом или берется по данным технологического регламента.
Чтобы избежать в аппарате или емкости наличия взрывоопасной концентрации газа, применяют следующие способы противопожарной защиты.
а.              При использовании смеси горючего газа с окислителем рабочая концентрация должна устанавливаться выше верхнего илй ниже нижнего пределов воспламенения с учетом коэффициентов запаса надежности.
б.              Принятую пожаро- и взрывобезопасную концентрацию «горючий газ — окислитель» необходимо поддерживать автоматическими регуляторами соотношения газов, устанавливаемыми на питательных линиях.
в.              За величиной принятой концентрации устанавливают непрерывный контроль, для чего аппараты оборудуют стационарными газоанализаторами, автоматически сигнализирующими об отклонении от нормы.
г.              При нарушении установленной концентрации обеспечивают автоматическое отключение питающих аппарат линий с одновременным пуском в систему негорючего газа.
д.              При наличии смеси газа с рабочей концентрацией в пределах воспламенения или близкой к пределам воспламенения следует применять флегматизирующие добавки.
В этом случае целесообразно также применять автоматические установки .по подавлению взрыва (см. стр. 95).
Аппараты с горючими пылями. Размеры частичек пыли колеблются в широких пределах. В зависимости от размеров твердых частиц и скорости движения воздуха пыль может находиться во взвешенном или осевшем состоянии. При увеличении скорости движения воздушного потока осевшая пыль (аэрогель) переходит во взвешенное состояние, а при уменьшении скорости движения воздуха взвешенная пыль (аэрозоль) оседает.
В аппарате и помещении концентрация пыли будет взрывоопасной (с учетом коэффициента запаса надежности), если Сд^0,5 Снпв.
Действительная концентрация (Сд, г/ж3) пыли может быть определена только опытным определением количества взвешенной пыли и количества осевшей пыли, которая при определенных условиях может перейти во взвешенное состояние.
Благоприятные условия для образования большого количества пыли во взвешенном состоянии создают машины и агрегаты с механизмами ударного действия (дробилки, мельницы и т. п.), машины и установки, работа которых сопряжена с использованием мощных воздушных потоков (пневматические системы транспортировки, воздушные классификаторы, сепараторы и т. п.) или при падении измельченной продукции с высоты (самотечные трубы, места пересыпания, загрузки, выгрузки и т. п.).
Благоприятные условия для скопления осевшей пыли создают острые сопряжения поверхностей, резкие переходы сечений, наличие тупиков, застойных зон, дефекты поверхности, малые углы уклона конусных днищ аппаратов и т. п. Некоторые осевшие пыли способны к самовозгоранию. Местная вспышка пыли может вызывать взвихрение значительного количества осевшей пыли, в результате чего произойдет повторный взрыв большой разрушительной силы.
Для уменьшения пожаро- и взрывоопасности процессов с наличием горючей пыли целесообразно:
а)              применять менее «пылящие» процессы измельчения (вместо дробилок и мельниц применяют вибрационный помол, измельчение с увлажнением, мокрые процессы и т. д.);
б)              вести процессы под защитой негорючего газа или вводить инертные добавки твердых веществ;
в)              устраивать системы отсоса пыли из машин;
г)              устанавливать оптимальные скорости воздуха при пневматической транспортировке измельченных материалов. Чтобы избежать осаждения пыли, скорость ее движения должна быть больше скорости витания наиболее крупных частичек;
д)              уменьшать возможности скопления осевшей пыли конструктивными решениями (гладко обработанные внутренние поверхности, плавные повороты трубопроводов, плавные сопряжения поверхностей и переходы диаметров труб, уклоны конусной части аппаратов не менее 60°, а самотечных труб — не менее 45°, использование вибраторов для предотвращения пробок и т. д.) и предохранением от увлажнения внутренней поверхности аппаратов и труб.
е)              периодически производить очистку аппаратов и трубопроводов от осевшей пыли.
Периоды остановки аппаратов и пуск их в эксплуатацию. Взрывы в технологических аппаратах и пожары нередко возникают в периоды остановки аппаратов на профилактический осмотр, ремонт и при пуске их в эксплуатацию (при выводе на режим).
Образование взрывоопасных концентраций при остановке аппаратов или трубопроводов происходит в результате неполного удаления паров или газов из внутреннего объема системы, а при пуске — в результате недостаточного удаления из них воздуха.
Непосредственными причинами, приводящими к образованию взрывоопасных концентраций в аппаратах и трубопроводах при их остановке, являются неполный спуск огнеопасных жидкостей, отсутствие или недостаточная продувка внутреннего объема аппаратов водяным паром или негорючим газом, негерметичное отключение трубопроводов с огнеопасными жидкостями и газами от подлежащих остановке аппаратов.
Следует иметь в виду, что и в закрытом состоянии задвижки и вентили способны пропускать жидкости, газы и пары, которые, просачиваясь и постепенно накапливаясь, могут образовать взрывоопасные концентрации даже в хорошо подготовленных и правильно продутых аппаратах и трубопроводах.
В феврале 1961 г. на одной из установок термического крекинга при остановке ректификационной колонны на ремонт не была поставлена заглушка на питающей линии и тарелки колонны не были промыты водой. В результате, несмотря на пропаривание после вскрытия люков, в колонне образовалась взрывоопасная концентрация паров нефтепродукта с воздухом и произошел взрыв от самовозгорания сульфидов железа.

Рис. 3.4. Установка заглушки на трубопро воде к резервуару


Чтобы избежать образования взрывоопасных концентраций внутри аппаратов и трубопроводов при их остановке, полностью сливают огнеопасные жидкости и и стравливают горючие газы, надежно отключают трубопроводы с огнеопасными веществами и продувают внутренний объем аппаратов, чтобы в них не оставалось паров жидкостей и газов.
Надежное отключение аппаратов и трубопроводов от работающих систем может осуществляться путем полного разъединения линий и установкой заглушек с хвостовиком между фланцами (рис. 3.4). Какие заглушки поставить и места их установки должны быть точно указаны в документах, оформляемых на период остановки аппарата, отделения и т. п.

В 1965 г. на одном из химических заводов несколько параллельных газовых линий были отключены заглушками, причем заглушки не имели четкой нумерации. При пуске установки в работу надо было снять заглушку на газовой линии низкого давления. Слесарь, не имея плана размещения заглушек на линиях, ошибочно стал снимать заглушку на линии с этиленом, находящейся под давлением около 70 ат. Произошли взрыв газа и пожар. .
Продувка аппаратов часто осуществляется водяным паром, так как он имеется на всех промышленных предприятиях, и, кроме того, высокая температура пара способствует удалению остатков жидкостей и газов.
Практически момент окончания продувки определяют анализом внутренней среды аппарата. Продувка считается законченной, если отходящая смесь содержит горючих газов или паров не более установленной нормы. Когда ремонтные работы связаны с пребыванием в аппарате людей, остаточная концентрация должна быть не выше санитарной нормы. Когда ремонтные работы не связаны с пребыванием в аппарате людей, то при остановке аппаратов, в которых отсутствуют самовозгорающиеся отложения, и в которых не предполагается производить огневые ремонтные работы, остаточная концентрация горючих веществ при продувке должна быть в 1,7—2,5 раза меньше Сппв.
В том случае, когда аппараты имеют сложное внутреннее устройство (например, тарелки, насадку, катализатор, перегородки и т. п.) или в них могут быть самовозгорающиеся отложения, а также перед огневыми ремонтными работами остаточная концентрация горючих веществ в отходящей смеси должна быть в 20 раз меньше величины нижнего концентрационного предела воспламенения. -
Перед началом производства огневых работ из разных точек аппарата берут повторные пробы воздуха.
При пуске аппаратов в эксплуатацию удаление из них воздуха производится путем продувки водяным паром или негорючим газом.
Окончание продувки аппаратов определяют анализом выбрасываемой* смеси на присутствие кислорода.
Порядок продувки и предельное содержание кислорода, при котором продувка прекращается, указываются в технологической инструкции.
<< | >>
Источник: М. В. Алексеев, П. Г. Демидов, М. Я. Ронтман, II. А. Тарасов-Агалаков. Основы пожарной безопасности. Учеб. пособие для высших учебных заведений. 1971

Еще по теме § 3. Пожаро- и взрывоопасность среды внутри аппаратов и емкостей и меры их защиты:

  1. § I. Классификация производств по их пожаро- и взрывоопасности
  2. Кархалев Д.Н.. Гражданско-правовые меры защиты и меры ответственности: Учебное пособие. - Уфа: РИО БашГУ, - 148с., 2004
  3. § 6. Основные меры противопожарной защиты в системах вентиляции и кондиционирования воздуха
  4. 2.4. Организационно-правовые меры охраны окружающей среды
  5. 6. Меры экономического стимулирования рационального природопользования и охраны окружающей среды
  6. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ И ЗАЩИТА
  7. 2. Гражданско-правовые меры защиты авторских и смежных прав
  8. Лекци№13 ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
  9. Глава 13. УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ И ПРАВОВАЯ ЗАЩИТА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
  10. ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ НАСЕЛЕНИЯ,ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ВЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
  11. 42. Меры пресечения и предупредительные меры в административном принуждении.
  12. § I. Возникновение пожаров
  13. II. СРЕДА ОБИТАНИЯ. ФАКТОРЫ СРЕДЫ И АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ. СРЕДЫ ЖИЗНИ
  14. Обеспечение условий для эвакуации горючих веществ на случай аварии или пожара
  15. § 4, Распространение пожара между зданиями
  16. § 3. Средства правовой защиты, определяющие способ защиты прав