Защита аппаратов от разрушения при взрыве.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Масштабы возможных разрушений при взрыве аппарата зависят от многих факторов, основными из которых являются химические свойства вещества, концентрация его в смеси с воздухом, объем аппарата, давление и температура смеси до взрыва.

Характерным и главным признаком взрыва является быстрое нарастание давления, образование в локальной зоне повышенного давления, распространение в окружающую среду взрывной волны.

И именно быстро нарастающее давление внутри аппарата является основным показателем, разрушающим аппарат при взрыве.

Комплекс методов и средств защиты технологического оборудования должен включать (в последовательности от стадии возникновения горения):

1. предотвращение образования и воспламенения горючей смеси внутри технологического оборудования;

2. подавление возникшего внутри оборудования загорания в начальной стадии;

3. применение прочного оборудования, способного выдержать полное давление взрыва;

4. применение устройств для безопасного сброса взрыва (взрывные клапаны и предохранительные мембраны);

5. применение внешних ограждений для защиты окружающего пространства от поражающего воздействия взрывной волны и разлетающихся осколков.

Для выбора требуемой прочности оборудования, способного выдержать полное давление взрыва, необходимо, прежде всего, определить максимальное давление взрыва.

Давление при взрыве парогазовоздушной смеси можно рассчитать по следующей формуле:

Р_взр = Р_раб (Т_взр/Т_нач)∙ (m/n)∙ z, где

n - количество смеси в молях до взрыва;

m - количество смеси в молях после взрыва;

z - коэффициент сжимаемости реальных газов.

Температуру продуктов горения при взрыве Т_взр можно взять из справочников.

Защиту аппаратов от разрушения при взрыве осуществляют путем создания условий для своевременного стравливания из них образующихся продуктов сгорания.

Для этой цели не могут быть использованы предохранительные клапаны, которые эффективны для защиты аппаратов от избыточного давления, образующегося при нарушениях технологического процесса производства.

Причина этого кроется в значительной разнице скоростей приращения давления при нарушении работы аппаратов и взрыве.

Предохранительные клапаны имеют недопустимо большую инерционность срабатывания и малое, для стравливания продуктов взрыва, живое сечение.

В связи с этим для того, чтобы в аппарате, где возможен взрыв, не образовалось давление выше пробного (расчетного), аппарат защищают взрывными предохранительными клапанами мембранного типа (взрывными мембранами) или в виде шарнирно-откидных дверец.

Взрывные клапаны с шарнирно-откидными дверцами применяют для защиты трубчатых печей, топок котлов, газогенераторов и других аппаратов. Герметичность ее обеспечивается прижатием под действием собственного веса и противовеса. При нарастании взрывного давления в аппарате дверца клапана откидывается на шарнире и, выпустив избыточное давление, вновь закрывает выпускное отверстие.

Наиболее широкое распространение в технологии получили взрывные мембраны.

Ими, в частности, защищают центробежные распылительные сушилки, используемые при производстве сухого молока и кормовых дрожжей. Ими защищают ацетиленовые генераторы и ацетиленопроводы при производстве ацетилена. Далее магистральные линии рекуперационных станций, электрические и рукавные фильтры пылеулавливающих систем и другие аппараты.

Активные методы защиты аппаратов от взрывов

Несмотря на распространенность системы защиты аппаратов от разрушения при взрыве, ее нельзя назвать достаточно прогрессивной, так как в этом случае не предотвращается взрыв.

Второй способ защиты аппаратов от разрушения более активен.

Он заключается в подавлении начавшейся химической реакции взрыва, т.е. взрывное горение прекращается до того, как давление повысится до опасного предела.

Известно, что скорость достижения максимального давления при взрыве углеводородных смесей достигает 50-100м/с без учета периода индукции.

Нарастание давления от начала его появления до 1 атм длится 10-20 м/с. В дальнейшем скорость нарастания давления быстро возрастает.

Если уловить первоначальный момент нарастания давления, химическую реакцию можно затормозить и погасить быстрым введением какого-либо инертного вещества.

В общем виде система подавления взрыва состоит из чувствительного элемента, улавливающего повышение давления в аппарате и подавляющего взрыв устройства.

В качестве датчиков могут использоваться датчики, настроенные на улавливание определенной величины давления, скорости нарастания давления, или ионизационные, фиксирующие излучение появившегося пламени.

Меньшей инерционностью обладает ионизационный датчик.

Подавляющее устройство состоит из пиропатрона и разрывного сосуда с огнегасительной жидкостью.

После взрыва пиропатрона, при улавливании соответствующего импульса датчиком, огнегасительное или ингибирующее вещество под давлением распыляется внутрь защищаемого объема.

В качестве таких веществ используют воду, четыреххлористый углерод, хлорбромметан, порошковые составы и другие вещества.

Вопрос 69

При аварии или пожаре на производстве для снижения опасности их распространения возникает необходимость в экстренной эвакуации горючих веществ из опасной зоны. Для этой цели на производстве создаются специальные системы, обеспечивающие аварийную эвакуацию огнеопасных веществ и материалов.

Аварийный слив жидкостей.

Системы аварийного слива предусматриваются из емкостной аппаратуры, содержащей огнеопасные жидкости (сжиженные газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости).

Системы аварийного слива различают:

1. По способу слива жидкости:

· самотеком,

· под избыточным давлением,

· перекачкой с помощью насоса.

2. По приводу в действие:

· с ручным пуском;

· с автоматическим пуском.

3. По схеме слива:

· простая схема - слив из одного аппарата;

· сложная — слив из группы аппаратов).

Аварийный слив осуществляют в специальные аварийные емкости или в емкости промежуточных и сырьевых (товарных) складов, в технологические аппараты (смежных отделений, установок и цехов данного производства). Объем аварийной емкости в большинстве случаев принимается из расчета полного слива жидкости из одного наибольшего по объему аппарата цеха (установки).

Аварийные емкости располагают за пределами здания на уровне земли или под землей. Время слива – не более 30 мин (на практике чаще – не более 15 мин).

Аварийное стравливание горючих паров и газов.

Необходимость в экстренной эвакуации из опасной зоны при аварии или пожаре возникает и при эксплуатации аппаратов с горючими газами и перегретыми парами ЛВЖ и ГЖ.

Аварийный сброс паров и газов осуществляется путем их выпуска под действием избыточного давления, которое образовалось к моменту открытия аварийной задвижки.

При необходимости аварийного выпуска горючих паров и газов одновременно из нескольких аппаратов большого объема сброс осуществляют в цеховые или общезаводские факельные системы для их сжигания.

ГОСТ Р 12.3.047-98 Пожарная безопасность технологических процессов

Вопрос 70

Под производственными источниками зажигания следует понимать такие источники, существование которых или появление которых связано с осуществлением технологических процессов производств.

Источником зажигания может явиться такое нагретое тело (например, нагретое тело в виде искры – точечный источник зажигания), или такой экзотермический процесс, которые способны нагреть некоторый объем горючей смеси до определенной температуры, при условии, что скорость тепловыделения равна или превышает скорость теплоотвода из зоны реакции.

Причем мощность и длительность теплового действия источника должны обеспечивать поддержание критических условий в течение времени, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению.

Из физических представлений следует, что количество тепла, необходимое для прогрева критического объема горючей смеси до температуры горения, - это и есть так называемая минимальная энергия зажигания конкретной горючей смеси.

источник зажигания будет обладать зажигающей способностью только в том случае, если будут соблюдаться следующие условия:

1. температура точечного источника зажигания больше или равна температуре самовоспламенения горючей среды в контакте с которой находится искра:

2. количество тепла, заключенное в искре, больше или равно минимальной энергии зажигания горючей среды:

3. время действия искры больше периода индукции горючей среды:

Если хотя бы одно из названных условий не выполняется, то точечный источник (искра) не обладает воспламеняющей способностью и, следовательно, она не может быть отнесена к источнику зажигания.

По времени действия различают постоянно действующие (они предусмотрены технологическим регламентом при нормальном режиме работы оборудования) и потенциально возможные источники зажигания, возникающие при нарушениях технологического процесса.

По природе проявления различают следующие группы источников зажигания:

o открытый огонь и раскаленные продукты сгорания;

o тепловые проявления механической энергии;

o тепловые проявления химических реакций;

o тепловые проявления электрической энергии;

o статическое электричество;

o грозовые разряды.

Основным инженерно-техническим решением, которое исключает контакт горючей среды с открытым пламенем, раскаленными продуктами сгорания, а также высоконагретыми поверхностями является изоляция их от возможного соприкосновения как при нормальной работе оборудования, так и при авариях.
При проектировании технологических процессов с наличием аппаратов “огневого” действия (трубчатые печи, реакторы, факелы) необходимо предусматривать изоляцию этих установок от возможного столкновения с ними горючих паров и газов. Это достигается:

· размещением установок в закрытых помещениях, обособленных от других аппаратов;

· размещением на открытых площадках между “огневыми” аппаратами и пожароопасными установками защитных преград. Например, размещения закрытых сооружений, которые выполняют роль преграды.

· соблюдением пожаробезопасных регламентированных разрывов между аппаратами;

· применением паровых завес в тех случаях, когда невозможно обеспечить пожаробезопасное расстояние;

· обеспечением безопасного конструктивного выполнения факельных горелок устройствами беспрерывного сжигания.

· исключением образования “малокалорийных” ИЗ (на объектах курение разрешается только в специально оборудованных местах).

· использованием горячей воды или водяного пара для отогревания замерзших участков технологического оборудования вместо факелов (оборудование открытых стоянок автомобилей системами подачи горячего воздуха) или индукционных грелок.

· очисткой трубопроводов и вентиляционных систем от горючих отложений пожаробезопасным средством (пропарка и механическая очистка). В исключительных случаях допускается выжигание отходов после демонтажа трубопроводов на специально отведенных участках и постоянных местах проведения огневых работ.

· контролем за состоянием кладки дымовых каналов при эксплуатации топок и ДВС, не допускать неплотности и прогаров выхлопных труб.

· защитой высоконагретых поверхностей технологического оборудования (камеры ретурбентов) теплоизоляцией с защитными кожухами. Предельно допустимая температура поверхности не должна превышать 80% температуры самовоспламенения горючих веществ, которые обращаются в производстве.

· предупреждением опасного проявления искр топок и двигателей.

Для предотвращения образования искр при ударах, а также выделении тепла при трении применяются такие организационные и технические решения:

- применение искробезопасного инструмента.

- применение магнитных, гравитационных или инерционных улавливателей.

- предотвращение возникновения ударов подвижных механизмов машин об их неподвижные части.

- выполнение во взрывопожароопасных помещениях полов, которые не искрят.

- предотвращение загорания веществ в местах интенсивного тепловыделения при трении.

- предупреждение перегрева компрессоров при сжатии газов.

Предотвращение образования источников зажигания при тепловых проявлениях химических реакций

Для предотвращения зажигания горючих веществ в результате химического взаимодействия при контакте с окислителем, водой необходимо знать, во-первых, причины, которые могут привести к такому взаимодействию, во-вторых, химию процессов самовоспламенения и самовозгорания. Основными противопожарными мероприятиями, которые предупреждают опасные тепловые проявления химических реакций являются:

- надежная герметичность аппаратов, которая исключает контакт веществ, нагретых выше температуры самовоспламенения, а также веществ с низкой температурой самовозгорания с воздухом;

- профилактика самовозгорания веществ путем снижения скорости протекания химических реакций и биологических процессов, а также устранение условий аккумуляции тепла;

- предупреждение воспламенения веществ при взаимодействии с водой или влагой воздуха.

- предупреждение воспламенения веществ при контакте друг с другом.

- исключение воспламенения веществ в результате саморазложения при нагревании или механическом воздействии.

Предупреждение опасных тепловых проявлений электрической энергии обеспечивается:

· правильным выбором уровня и вида взрывозащиты электродвигателей и аппаратов управления, другого электрического и вспомогательного оборудования в соответствии с классом пожаро- или взрывоопасности зоны, категории и группы взрывоопасной смеси;

· периодическое проведение испытаний сопротивления изоляции электросетей и электрических машин в соответствии с графиком планово-предупредительного ремонта;

· защита электрооборудования от токов короткого замыкания (КЗ) (применение быстродействующих предохранителей или автоматических выключателей);

· предупреждение технологической перегрузки машин и аппаратов;

· предупреждение больших переходных сопротивлений путем систематического обзора и ремонта контактной части электрооборудования;

· исключение разрядов статического электричества путем заземления технологического оборудования, повышением влажности воздуха или применением антистатических примесей в наиболее вероятных местах генерирования зарядов, ионизация среды в аппаратах и ограничение скорости движения жидкостей, которые электризуются;

· защита зданий, сооружений, отдельно стоящих аппаратов от прямых ударов молнии молниеотводами и защитой от вторичных ее воздействий.

Вопрос 71

Причины быстрого распространения пожара:

- сосредоточение большого количества горючих веществ и материалов;

- наличие технологических систем транспорта (элеватор для переработки зерна);

- растекание огнеопасных жидкостей;

- разрушение аппаратов при взрыве и т.д.

Условия, способствующие распространению пожара:

- позднее обнаружение и сообщение о пожаре;

- отсутствие или неисправность АСПП;

- неквалифицированные действия при тушении пожара и т.д.

Знание причин и условий распространения пожара позволяет заранее предусмотреть эффективные решения пожарной безопасности для предупреждения крупных пожаров.

Для предотвращения распространения огня по производственным коммуникациям применяют различного типа огнепреградители:

- сухие огнепреградители;

- гидравлические затворы (огнепреградители);

- затворы из измельченных твердых материалов;

- автоматические задвижки, вентили, заслонки;

- водяные и паровые завесы;

- перемычки;

- обвалования, засыпи и т.п.

Классификация огнепреградителей:

а) по устройству – ленточные, пластичные, сетчатые, с насадкой из гранулированного материала, с насадкой из пористого материала;

б) по условиям локализации пламени – взрывостойкие, огнестойкие, стойкие к разгрузке давления, температуры, детонационностойкие.

Сухие огнепреградители.

Сухие огнепреградители – это такие защитные устройства, которые свободно пропускают поток жидкости или газов через твердую огнезащитную насадку, но задерживают и гасят пламя.

Огнепреградители могут быть в виде сеток или насадок из гранулированных тел или волокон.

Сухими огнепреградителями защищают газовые и паровоздушные технологии:

- дыхательные линии резервуаров;

- дренажные (стравливающие) линии на аппаратах с газами и ЛВЖ;

- паровоздушные линии рекуперационных установок;

- линии, идущие от аппаратов на факел;

- линии газовой обвязки резервуаров с ЛВЖ;

- линии с наличием веществ, способных разлагаться под воздействием давления, температуры и других факторов и т.п.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒