<<
>>

§ 4. Причины выхода горючих веществ из аппаратов и трубопроводов в производственные помещения


После оценки пожаро- и взрывоопасности среды внутри аппаратов устанавливают, какие из них и по каким причинам могут являться источниками выхода наружу паров, газов или жидкостей. Наиболее опасными для производства являются случаи повреждений и аварий аппаратов и трубопроводов.
Ho не только при повреждениях могут выходить пары и газы из аппаратов наружу. Такие случаи могут быть и при наличии исправных аппаратов, если они имеют открытую поверхность испарения, дыхательные устройства, если они периодического действия и т. д.
Выход наружу горючих веществ из неповрежденных аппаратов
а.              Аппараты с открытой поверхностью испарения например, применяют при промывке, обезжиривании и сушке деталей легковоскламеняющимися растворителями, окраске изделий методом окунания/и обливания, пропитке тканей и бумаги растворами смол и т. д.
Горючая концентрация смеси паров с воздухом над поверхностью открытого аппарата образуется в том случае, если температура жидкости (?раб) будет равна или выше температуры вспышки с учетом коэффициента запаса, т. е. когда /раб^^всп—10° С.
Размер образующейся зоны взрывоопасности определяется условиями испарения. Количество испаряющейся жидкости зависит от ее физических свойств, температурных условий испарения, скорости движения воздуха, площади зеркала испарения, длительности испарения и т. д. Различают два режима испарения жидкостей: испарение в неподвижную среду и испарение в движущуюся среду. В первом случае перенос вещества происходит в основном за счет молекулярной диффузии, а во втором— за счет конвективной.
Испарение жидкостей в неподвижную среду (молекулярная диффузия). При испарении горючей жидкости в неподвижный воздух затрудняется рассеивание паров, создаются благоприятные условия для скопления паров у места их выделения и образования местных взрывоопасных концентраций.
Количество испаряющейся ЖиДкос1и определяют по закону Фика с учетом поправки Стефана на конвективную диффузию:

где D — коэффициент диффузии паров жидкости в воздушной среде; дС              п
т——градиент концентрации; F — площадь испарения; Y — удель-
оу
ный вес паров жидкости т — длительность испарения.
Испарение жидкости в движущийся воздух (конвективная диффузия). При конвективной диффузии над поверхностью жидкости образуется небольшой толщины пограничный слой, концентрация паров в котором будет насыщенной, а затем образуется перепад концентрации в результате интенсивного перемешивания воздуха при движении.
В данном случае процесс массопередачи при испарении аналогичен процессу теплопередачи. Количество испаряющейся жидкости Сисп определяется следующей формулой:

где /( — коэффициент массопередачи, кГ/м2-ч\ AC — средняя движущая сила массопередачи.

Коэффициент массопередачи определяют, исходя из функциональной зависимости критерия Рейнольдса и диффузионных критериев Нуссельта, Прандтля и Гухмана, так как Nu'=f(Re; Pr'; Cu) (знак штрих показывает на диффузионный характер критериев).
Движущая сила массопередачи определяется как средняя логарифмическая разность концентраций в пограничном слое и в движущемся воздухе.
Таким образом, определение скорости испарения в условиях конвекционной диффузии с использованием критериальных зависимостей связано с достаточно трудоемкими расчетами и необходимостью использования многих физических данных, которые изменяются при изменении условий испарения.
В некоторых случаях для определения количества испарившейся жидкости Gncn пользуются эмпирической формулой

где M — молекулярный вес жидкости; w — скорость движения воздуха параллельно источнику испарения, м/сек\ Ps — давление насыщенного пара, мм рт. ст.; F — поверхность испарения, м2\ Gllicп—количество испарившейся жидкости, кг!ч.
Об испаряемости различных жидкостей можно судить по величине относительной летучести. Относительная летучесть жидкостей приводится в справочниках.
Зная количество испарившейся жидкости, можно определить, в каком объеме воздуха (I/) образуется взрывоопасная концентрация паров:

или в течение какого времени !при испарении жидкости возможно образование взрывоопасной концентрации во всем объеме или в части объема помещения:

Снижение пожаро- и взрывоопасности производства от испарения жидкости с открытой поверхности обеспечивается следующими техническими решениями:
а)              изменением технологических схем с наличием аппаратов, имеющих открытую поверхность испарения так, чтобы весь процесс, в том числе загрузка и выгрузка изделий, материалов, осуществлялся изолированно от окружающего воздуха;
б)              заменой легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в открытых аппаратах менее пожароопасными, а лучше всего негорючими жидкостями. Так, например, вместо лаков и пропиточных составов на летучих пожароопасных растворителях применяют водорастворимые лаки и смолы; для обезжиривания и промывки деталей от минеральных масел1 вместо легковоспламеняющихся растворителей применяют растворы тринатрийфосфата, жидкого стекла и кальцинированной соды, едкого натра и других составов с добавлением поверхностно-активных веществ (ОП-7, ОП-Ю и др.). Для снижения температуры вспышки легковоспламеняющихся растворителей в них добавляют галоидированные углеводороды и т. д.;
в)              при наличии открытых аппаратов с пожаро-взры- воопасными жидкостями устраивают местные отсосы паров; оборудуют ванны крышками для закрывания их в нерабочие периоды, системами аварийного слива на случай пожара и стационарными установками пожаротушения локального действия.
б. Аппараты с дыхательными устройствами. Емкости, резервуары, промежуточные сосуды, напорные баки, мерники и другие подобные им емкостные аппараты в

процессе эксплуатации периодически наполняются жидкостями и опорожняются. При заполнении аппаратов ЛВЖ и ГЖ (легковоспламеняющимися и горючими жидкостями) находящаяся в них паровоздушная смесь вытесняется по дыхательной линии наружу, а ’при опорожнении в аппарат подсасывается воздух. Такое явление называют «большим дыханием» аппарата. Вытеснение паровоздушной смеси или подсос воздуха в указанные аппараты могут иметь место и при изменении температурных условий. Такое явление называют «малым дыханием» аппарата. Если температура жидкости в аппарате будет равна или больше /Нпв—Ю°С, то при вытеснении паровоздушной смеси около дыхательной трубы образуется местная взрывоопасная концентрация, объем которой будет зависеть от количества вытесняемых паров и условий их рассеивания.
В целях снижения пожаро- взрывоопасности и сокращения потерь ценных жидкостей при эксплуатации дышащих аппаратов предусматривают:
использование емкостей и резервуаров с плавающими крышами или понтонами, т. е. аппаратов без паровоз- ' душного пространства;
устройство резервуаров с газоуравнительными обвязками, соединяющими паровоздушные объемы резервуаров с одинаковыми жидкостями между собой и с га- зосборником. Все паровоздушные линии защищаются огнепреградителями против распространения огня по системе трубопроводов при пожаре в каком-либо резервуаре;
улавливание выбрасываемых паров через дыхательные линии возвращающими абсорберами или адсорберами;
оборудование дыхательных линий резервуаров с ЛВЖ дыхательными клапанами, обеспечивающими работу под некоторым избыточным давлением; дыхательные клапаны должны быть непримерзающими;
использование средств внешней защиты резервуаров от нагревания (окраска белой или алюминиевой краской, орошение водяное, экранирование или теплоизоляция и т. п.);
при размещении дышащих аппаратов внутри помещений дыхательные трубы выводят наружу примерно на м выше уровня кровли. Дыхательные линии от аппаратов с ЛВЖ защищают огнепреградителями. Следует иметь в виду, что подсасывание воздуха в аппарат при снижении уровня жидкости приводит к разбавлению концентрации паровоздушной смеси. Концентрация, которая была выше верхнего предела воспламенения, может стать взрывоопасной.
в.              Периодически действующие аппараты. Эксплуатация периодически действующих аппаратов (растворители смол, клеемешалки, смесители, ксантогенаторы, фильтр-прессы и т. п.) связана с необходимостью их разгрузки после окончания рабочего цикла, загрузки перед началом работы, взятия проб на анализ и т. п. Эти операции, как правило, сопряжены с открытием люков или крышек аппаратов и неизбежным выходом наружу определенного количества горючих веществ, загрязнением рабочих мест, возможностью образования местных взрывоопасных концентраций.
Для снижения пожаро- и взрывоопасности процессов с периодически действующей технологией необходимо:
во всех случаях, где это осуществимо по условиям технологии, периодически действующие процессы заменять процессами непрерывного действия;
при наличии аппаратов периодического действия максимально герметизировать загрузочные и разгрузочные устройства, оборудовать аппарат системой отсоса паров и газов из внутреннего объема или системой продувки его инертным газом перед разгрузкой;
у мест сосредоточенного выхода паров или газов устраивать эффективно действующие системы местных отсосов;
при остановке аппаратов на длительный срок тщательно очищать их от остатков продукта, продувать инертным газом или заливать водой, чтобы исключить образование в них взрывоопасных концентраций. />У мест размещения аппаратов с открытыми процессами загрузки и выгрузки горючих веществ целесообразно иметь стационарные установки пожаротушения локального действия.
г.              Аппараты с сальниковыми уплотнениями. Значительное количество аппаратов (насосы, компрессоры, аппараты с мешалками и т. д.) имеет движущиеся механизмы и устройства, валы которых проходят через корпус аппаратов при наличии соответствующих-уплот- нений. Уплотнение вращающихся валов и совершающих возвратно-поступательное движение штоков осуществляется сальниками, которые в процессе работы изнашиваются и начинают пропускать жидкости и газы. Так, например, среднее количество выделяющихся наружу светлых нефтепродуктов на один насос может достигать 1000 г/ч, а сжиженных газов — до 2500 г/ч.
С целью снижения пожаро- и взрывоопасности и уменьшения потерь при перекачке легковоспламеняющихся жидкостей и сжиженных газов целесообразно применять бессальниковые насосы (мембранные насосы, эжекторы и т. д.). При использовании сальниковых насосов применяют торцовые уплотнения или сальниковые уплотнения с противодавлением, а также другие конструкции сальниковых устройств, сводящих до минимума пропуск перекачиваемого продукта.
Компрессоры и насосы с обычными сальниковыми уплотнениями, при работе которых наблюдается выход взрывоопасных или ядовитых веществ, оборудуют местными отсосами. Побудитель местных отсосов блокируют с пусковым устройством машин — пуск машины может быть осуществлен только после пуска системы вентиляции. Надежными и более безопасными являются бессальниковые машины, например мембранные насосы, жидкостные и газовые эжекторы, приводы с экранированными электродвигателями и т. п.
<< | >>
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 § 4. Причины выхода горючих веществ из аппаратов и трубопроводов в производственные помещения:

  1. Выход наружу горючих веществ при повреждениях и авариях аппаратов
  2. Обеспечение условий для эвакуации горючих веществ на случай аварии или пожара
  3. Глава 3. ПЕРЕВОД ЖИЛОГО ПОМЕЩЕНИЯ В НЕЖИЛОЕ ПОМЕЩЕНИЕ И НЕЖИЛОГО ПОМЕЩЕНИЯ В ЖИЛОЕ ПОМЕЩЕНИЕ
  4. СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ КАК ФАКТОР РИСКА РАЗРУШЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
  5. Живое вещество планеты. Функции живого вещества
  6. ЖИВОЕ И БИОКОСНОЕ ВЕЩЕСТВО, ИХ ВЗАИМОВОЗНИКНОВЕНИЕ И ПЕРЕРОЖДЕНИЕ В КРУГОВОРОТАХ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ.
  7. Глава 1. ПРАВОМОЧИЯ СОБСТВЕННИКА ЖИЛОГО ПОМЕЩЕНИЯ И ИНЫХ ГРАЖДАН, ПРОЖИВАЮЩИХ В ПРИНАДЛЕЖАЩЕМ ЕМУ ПОМЕЩЕНИИ
  8. Примечание. Обмен жилого помещения, в котором проживают несовершеннолетние, недееспособные или ограниченно дееспособные граждане, на иное жилое помещение допускается с предварительного согласия органов опеки и попечительства. 6.
  9. § 6. Распространение начавшегося пожара по производственным устройствам и условия для его локализации
  10. Производственный микроклимат
  11. IV. ПОДЛИННАЯ СТРУКТУРА ПРИЧИННОСТИ. ПРИЧИННОСТЬ И СОЦИАЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
  12. § 5. Производственные источники воспламенения и меры предупреждения их возникновения