Пожарная опасность аппаратов огневого действия. Образование горючей среды внутри технологического оборудования при нормальной работе Особенности эксплуатации аппаратов с горючими газами

И способы обеспечения пожарной безопасности

Особенностью эксплуатации производств, в которых обращаются горючие пыли или волокна, по сравнению с производствами, в которых обращаются горючие газы или жидкости, является способность пылей и волокон оседать на различных поверхностях, что приводит к их постепенному накоплению в помещениях.

Массу выделяющихся в помещение пылевидных или волокнистых материалов независимо от типа используемого оборудования можно оценить из материального баланса аппарата или производства в целом:

S m i п – S m i р = m пот, (2.38)

где S m i п и S m i р – масса i -х материалов, поступающих на переработку (приход) и масса i -х материалов, получающихся в результате переработки (расход), кг; m пот – потери пылевидных материалов, кг.

Интенсивность выделения пыли из оборудования можно найти из выражения

, (2.39)

где G п – интенсивность выделения пыли из оборудования, кг/с; τ – период эксплуатации оборудования, с.

Потери пылевидных материалов (или пылевидные отходы) участвуют в образовании отложений пыли в помещении. Объем возможной зоны ВОК при взвихрении всей осевшей пыли можно оценить по формуле

, (2.40)

где m вз – масса взвихрившейся пыли, кг;

m вз = K вз m п, (2.41)

где K вз – доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние; при отсутствии данных допускается принимать
K вз = 0,9; m п – масса отложившейся в помещении горючей пыли к моменту ее взвихрения, кг;

, (2.42)

где K г – массовая доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;
K у – коэффициент эффективности пылеуборки, который допускается принимать:

При ручной сухой уборке K у = 0,6;

При ручной влажной уборке K у = 0,7;

При механизированной вакуумной уборке K у = 0,9 для ровного пола и K у = 0,7 для пола с выбоинами;

m i – масса пыли, оседающей на труднодоступных (i = 1) и доступных (i =
= 2) для уборки поверхностях, кг;

m 1 = G п τ ген (1–α) ;

m 2 = G п τ тек (1–α) , (2.43)

где τ ген – период времени между генеральными пылеуборками, с; τ тек – период времени между текущими пылеуборками, с; α – доля выделяющейся в помещение пыли, которая удаляется вытяжными вентиляционными системами. При отсутствии экспериментальных данных принимают α = 0.

Открытые аппараты

К открытым аппаратам относится следующее оборудование:

Конвейеры (скребковые, пластинчатые, ленточные и др.);

Ванны для нанесения порошковых покрытий на изделия;

Оборудование для обработки, шлифования и полирования деталей из металлов, древесины, пластических масс, лакированных или окрашенных изделий;

Бункеры, сборники и лотки для приема измельченных материалов;

Тара для переработки, фасовки и хранения красителей, сажи, измельченной серы, муки, сахарной пудры, порошка какао и других пылевидных материалов и продуктов в химической, резинотехнической, хлебопекарной, кондитерской и других отраслях промышленности.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации открытых аппаратов с порошками, пылевидными материалами или волокнами:

1. Замена процессов на менее пылящие или непылящие.

2. Герметизация оборудования.

3. Устройство местных отсосов и общеобменной вентиляции.

5. Укрывание аппаратов крышками при транспортировании или в периоды простоя.

6. Ограничение скорости транспортирования или движения воздуха вдоль поверхности пылевидного материала ниже скорости витания.

2.3.2. «Дышащие» аппараты

К «дышащим» аппаратам относятся сборники, бункеры, силосы и хранилища кусковых, зернистых и пылевидных материалов; аппараты для переработки и обработки твердых компактных, кусковых, пылевидных и волокнистых материалов (мельницы, дробилки, классификаторы, разрыхлители) и тому подобное оборудование.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации «дышащих» аппаратов:

1. Замена пылящих процессов на менее или на непылящие процессы (например, замена шаровых мельниц на вибрационные или использование мокрых методов размола).

2. Герметизация оборудования.

3. Устройство местных отсосов из аппаратов и общеобменной вентиляции.

4. Периодическая уборка помещений от отложений пыли или волокон.

5. Вынос циклонов, рукавных фильтров, сепараторов, сборников измельченных и пылевидных отходов и другого оборудования за пределы помещений.

Герметичные аппараты

Это аппараты того же назначения, что и «дышащие», но работающие под давлением или вакуумом или имеющие герметизированные системы загрузки и выгрузки продукции. К герметичному оборудованию относятся: распыливающие сушилки, сушилки кипящего слоя (КС), трубы-сушилки, реакторы и регенераторы с зернистым и пылевидным катализатором, непрерывно действующие адсорберы с зернистым и пылевидным адсорбентом и другое подобное оборудование, а также системы пневмотранспорта. Из герметичного оборудования выделяется значительно меньше пылей и волокон, чем из открытых и «дышащих» аппаратов.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности при эксплуатации герметичных аппаратов с пылевидными и волокнистыми материалами:

1. Устройство общеобменной вентиляции.

2. Периодическая уборка помещений от отложений пыли или волокон.

3. Проведение технологических процессов под разрежением.

4. Размещение оборудования на открытых площадках.

Похожая информация.

Тема:
Пожарная опасность выхода
горючих веществ из
нормально работающих
технологических аппаратов
1

Учебные вопросы:
1. Образование горючей среды при эксплуатации
аппаратов с дыхательными устройствами
2. Образование горючей среды при эксплуатации
аппаратов с открытой поверхностью испарения,
аппаратов периодического действия и герметичных
аппаратов,
работающих
под
избыточным
давлением
2

Литература
Основная:
1. Пожарная безопасность технологических
процессов. Учебное пособие/ Хорошилов О.А, Пелех
М.Т., Бушнев Г.В. и др.; Под общ. ред. В.С.Артамонова –
СПБ: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС
России, 2012.- 300 с.
Дополнительная:
2.В.Р. Малинин, О.А. Хорошилов. Методика
анализа пожаровзрывоопасности технологий: Учебное
пособие. - СПб: Санкт-Петербургский университет МВД
России, 2000.-274с.
3

1.
2.
3.
4.
5.
Нормативные документы:
Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008г.
«Технический регламент о требованиях пожарной
безопасности», в ред. 117-ФЗ.
ГОСТ Р 12.3.047-2012. Пожарная безопасность
технологических процессов. Общие требования.
Методы контроля.
СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений,
зданий и наружных установок по взрывопожарной и
пожарной опасности.
ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие
требования.
ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и
материалов. Номенклатура показателей и методы их
4
определения.

Выход веществ при
нормальной работе
технологического
оборудования
При
«большом»
дыхании
При
«малом»
дыхании
С
открытой
поверхности
испарения
При
эксплуатации
аппаратов
периодического
действия
из
герметичных
закрытых
аппаратов,
работающих под
повышенным
давлением
5

Вопрос 1. Образование горючей
среды при эксплуатации аппаратов с
дыхательными устройствами
6

Аппараты с дыхательными устройствами -
закрытые емкости, внутренний объем
которых сообщается с ок ружающей средой
через дыхательные устройства (дыхательные
трубы, клапана и т.п.).
К таким аппаратам относятся резервуары,
мерники, дозаторы и другие емкости, работа
которых по условиям технологии требует
изменения уровня жидкости.
7

8

Нижний температурный предел
распространения пламени (НТПР) и
верхний температурный предел
распространения пламени (ВТПР)- это
температурные пределы, в рамках
которых, в замкнутом объеме, смесь
паров жидкости с окислителем способна
воспламеняться от источника зажигания.
Измеряются в градусах по Цельсию °С
9

Образование горючей среды у дыхательных
уст ройств возможно, если рабочая температура
жидкости в аппарате больше или равна НТПР:
t p tн
Размер зоны горючих концентраций у
дыхательных устройств за висит от количества
выходящих паров, их свойств, конструкции ем
кости и самого дыхательного устройства и
многих других факторов.
10

«Большое» дыхание технологических
аппаратов с горючей испаряющейся
жидкостью - вытеснение паров при
значительном
изменении
уровня
жидкости в аппарате
«Малое» дыхание - выход паров горючей
испаряющейся жидкости при изменении
температуры окружающей среды
11

выходящих наружу при “малом дыхании”
аппаратов:
VСВ
m VСВ МАС
3
м
свободный объём резервуара,
МАС - разность массовых концентраций
3
кг
м
паров вещества ночью и днём,
12

МАС
Р ПАР М
Р VМ
где Рпар - перепад давления
насыщенных паров при изменении
температуры окружающей среды, кПа;
М – молярная масса вещества, кг кмоль-1;
Р - рабочее давление, кПа
Vм – молярный объём паров, м3 кмоль-1
13

Р РSД РSН
где РSД, РSН – давление насыщенных
паров при дневной и ночной
температурах, кПа.
14

Р0 V0 Т
VМ
Т
Р
0
где Р – атмосферное
давление,
0
кПа;
Т0 – температура окружающей
среды
при начальных условиях, К;
Т - рабочая температура, К.
15

Определение массы горючих паров,
выходящих наружу при большом
дыхании аппаратов:
VП М
m
VМ
Vп – объём паров находящихся в резервуаре, м3
VРЕЗ ОБ где Vрез- объём резервуара, м3
VП
ОБ - объёмная концентрация
100
ОБ
РS
100%
Р
паров внутри резервуара,
% об
16

Герметизация аппаратов
путем установки
дыхательных
клапанов
Применение
газоуравнительных
систем
Устройство систем
улавливания и утилизации
выходящих через дыхательные устройства горючих
паров
Способы предупреждения образования горючей среды снаружи
аппаратов при использовании на них дыхательных устройств
Ликвидация паровоздушного пространства в
резервуарах
Окраска
аппаратов
в светлые
тона
Снижение количества
выбросов от
"малых дыханий"
Орошение
аппаратов
водой
Устройство
теплоизоляции
Вывод дыхательных
труб за пределы
помещения
Хранение
горючих
жидкостей в
подземных
емкостях
17

Вопрос 2.
Образование горючей среды при
эксплуатации аппаратов с открытой
поверхностью испарения, аппаратов
периодического действия и
герметичных аппаратов,
работающих под избыточным
давлением
18

При нормальных режимах работы
оборудования горючая среда на
технологических участках может
образовываться в том случае, если по
условиям технологии применяются:
1. Аппараты с открытой поверхностью
испарения
2. Аппараты, периодически открываемые
для выгрузки и загрузки веществ
3. Герметичные аппараты, работающие
под избыточным давлением
19

1. Аппараты с открытой поверхностью
испарения
Горючая концентрация паров жидкости в смеси с
воздухом над поверхностью аппаратов с открытой
поверхностью испарения будет образовываться в
том случае, если рабочая температура жидкости tр
будет выше ее температуры вспышки:
t p t всп
20

Способы предупреждения
образования горючей
среды при использовании
аппаратов
с открытой поверхностью
испарения
Замена
аппаратов с
открытой
поверхностью
испарения на
закрытые
герметизиров
анные
аппараты
Замена ЛВЖ
и ГЖ на
пожаробезопасные
жидкости
и составы
Поддержание
рабочей
температуры
горючей
жидкости
ниже
температуры
вспышки
Рациональны
й выбор
формы
открытого
аппарата
Устройство
местных
отсосов и
систем
улавливания
паров
21

2. Аппараты, периодически открываемые для
выгрузки и загрузки веществ
Оценка возможности образования горючей среды
в объеме помещений или локальных зонах в общем
случае может быть произведена путем сравнения
фактической концентрации горючих веществ ф со
значением нижнего концентрационного предела
распространения пламени н.
Горючая среда будет образовываться в том случае,
если выполняется условие
ф н
22

Способы предупреждения образования
горючей среды в помещениях при
использовании аппаратов
периодического действия
Замена
аппаратов
периодического действия на
герметичные
аппараты
непрерывного
действия
Герметизация
загрузочных и
разгрузочных
устройств
аппаратов
Устройство
систем
аспирации у
мест
сосредоточенного выхода
горючих газов,
паров и пылей
из аппаратов
Устройство
систем
аспирации из
внутреннего
объема
аппаратов с
открытой
выгрузкой
веществ
Очистка аппаратов от остатков продукта,
продувка инертным газом или
заполнение
водой при их
остановке на
длительный срок
23

Способы предупреждения образования горючей среды при
использовании аппаратов, работающих под избыточным давлением
Применение
сварки, пайки,
развальцовки
для
обеспечения
герметичности
неразъемных
соединений
Использование
легкодеформи-
руемых и из-
носоустойчи-
вых прокладок
для
герметизации
разъемных
соединений
Применение
оборудования
без
сальниковых
уплотнений
Устройство
отсосов паров
и газов
у мест
установки
сальниковых
уплотнений
Проверка
оборудования
на
герметичность
Развальцовка - круговая пластическая деформация пустотелого предмета
- расширение изнутри одного торца трубы, для того чтобы
придать ему форму небольшого раструба. В получившееся
развальцованное отверстие помещается труба с первоначальным
диаметром, и т. о. создается наиболее герметичное соединение

Для производственных целей широко используют открытый огонь, огневые печи, реакторы, факелы для сжигания паров и га­зов. При производстве ремонтных работ часто используют пламя горелок и паяльных ламп, применяют факелы для отогрева замерз­ших труб, костры для прогрева грунта или сжигания отходов. Тем­пература пламени, а также количество выделяющегося при этом тепла достаточны для воспламенения почти всех горючих веществ. Поэтому главная защита от данных источников зажигания - изо­ляция от возможного соприкосновения с ними горючих паров и га­зов (при авариях и повреждениях соседних аппаратов).

Аппараты огневого действия размещают на площадках с соблю­дением разрывов, величина которых в зависимости от характера и режима работы смежных аппаратов и сооружений регламентирует­ся нормативными актами.

К аппаратам огневого действия следует отнести факельные уста­новки для сжигания газовых выбросов. Недочеты в проектировании и устройстве факельных установок могут привести к тепловому воздействию факела пламени на расположенные вблизи здания, сооружения и аппараты с горючими газами и жидкостями, а также к загазованию территории при внезапном потухании пламени. Сле­дует отметить, что факелы общезаводские или общецеховые менее опасны, чем факелы, расположенные непосредственно на аппаратах так как имеют большую высоту вертикального ствола и раз­мещены на значительном расстоянии (60... 100 м и более) от взрыво- и пожароопасных зданий и сооружений.

Факельная установка (рис.) состоит из системы подводящих трубопроводов, предохранительных устройств (огнепреградителей) и факельной горелки. Конструкция горелки должна обеспечивать непрерывность сжигания подаваемого газа путем устройства легкозажигаемого и защищенного от ветра «маяка» (постоянно горящей горелки). Поджигание газовой смеси в дежурной горелке произво­дят с помощью так называемого бегущего пламени (предваритель­но подготовленная горючая смесь воспламеняется электрозапалом, и пламя, перемещаясь вверх, поджигает газ горелки). Чтобы умень­шить образование дыма и искр, к факельной горелке подводят во­дяной пар.

Следует отметить, что побочные продукты и отходы производ­ства выгоднее не сжигать на факельных установках, а утилизи­ровать.

К производственным источникам, зажигания, как было сказано выше, следует отнести высоконагретые продукты горения - газо­образные продукты горения, образующиеся при горении твердых, жидких и газообразных веществ, имеющих высокую температуру (800...1200° С и выше). При такой температуре топочных газов наружная поверхность стенок аппаратов может быть нагрета вы­ше температуры самовоспламенения образующихся в производст­ве веществ. Особенно это относится к металлическим выхлопным трубам топок и двигателей внутреннего сгорания.

Производственным источником зажигания являются искры, возникающие при работе топок и двигателей. Они представляют собой твердые раскаленные частицы топлива или окалины в га­зовом потоке, которые образуются в результате неполного сгора­ния или механического уноса горючих веществ и продуктов кор­розии. Температура такой твердой частицы достаточно; высока, но запас тепловой энергии невелик, так как мала масса искры. Искра способна воспламенить только вещества, достаточно подготовлен­ные к горению, а к таким веществам относятся газо- и паровоз­душные смеси (особенно при концентрациях, близких к стехиометрическим), осевшая пыль, волокнистые материалы.

Искры и нагар при работе дизельных и карбюраторных двига­телей образуются при неправильной регулировке системы подачи топлива и электрозажигания; при загрязнении топлива смазочны­ми маслами и минеральными примесями; при длительной работе двигателя с перегрузками; при нарушении сроков очистки выхлоп­ной системы от нагара.

Устранение причин искрообразования - это поддержание топок и двигателей в хорошем техническом состоянии, соблюдение установленных режимов сжигания топлива, использование только того вида топлива, на которое рассчитаны топка или двигатель, свое­временная их очистка, а также устройство дымовых труб такой высоты, чтобы искры догорали и гасли, не выходя из трубы.

Для улавливания и гашения искр используются искроуловители и искрогасители: осадительные камеры, инерционные камеры и циклоны, турбиновихревые уловители, электрофильтры, а также устройства с использованием водяных завес, охлаждения и разбав­ления газов водяными парами и т. п.

Наиболее распространенную группу представляют искроулови­тели с использованием сил тяжести и инерции (в том числе центро­бежных сил). Такими искроуловителями оборудуют дымогазовые сушилки, тракторы, комбайны, автомобили, тепловозы и другие аппараты, механизмы и устройства с использованием двигателей внутреннего сгорания и топок.
В искроосадительных камерах используется принцип осаждения искр под действием силы тяжести (рис.). При малой скорости движения газа в камере подъемная сила потока, воздействующая на искры, оказывается меньше силы тяжести, и искра оседает. Такой искроуловитель громоздок и недостаточно эффекти­вен. Поэтому в чистом виде искроосадительные камеры применяют редко. Но принцип, положенный в основу их работы, используют во многих искрогасителях.

В искроуловителях инерционного действия на пути движения газового потока устанавливают отражательные устройства в виде сеток, перегородок, козырьков, жалюзи и т. п. Газовый поток, встречая препятствие, изменяет направление движения, а искры, двигаясь по инерции, ударяются о препятствие, дробятся, теряют скорость, оседают или догорают. Эффективность улавливания искр такими приборами возрастает с увеличением массы искр и скоро­сти их движения.

Простейший искроуловитель инерционного действия показан на рис. Следует отмстить, что сетчатые искроуловители малоэф­фективны: отверстия сеток быстро забиваются, сетки прогорают. Более эффективным является инерционный искроуловитель жалюзийного типа (рис.), который улавливает 90...95% всех искр.

В центробежные искроуловители поток газа вводится тангенци­ально, благодаря чему приобретает вращательное винтообразное движение. Под воздействием центробежной силы искры отбрасы­ваются к стенке, дробятся, истираются и догорают. Такие искро­уловители называют циклонами (рис.).

Искроуловители-электрофильтры применяют для улавливания искр из газового потока силами электрического притяжения. Уста­новка (рис.) состоит из источника постоянного тока высокого

напряжения (40...75 кВ) А и электрофильтра Б, основными элемен­тами которого являются коронирующие (отрицательно заряжен­ные) и осадительные (положительно заряженные) электроды. Меж­ду электродами возникает коронный разряд (или корона), проходя через который газ ионизируется, а искры, сталкиваясь с ионами, приобретают в основном отрицательный заряд, притягиваются к осадительным электродам и осаждаются на них. Постепенно на осадительном электроде образуется толстый слой (шуба) отрица­тельно заряженных отложений частиц пыли и искр, экранирующих его. Поэтому периодически электрофильтр отключается от источ­ника тока, электроды встряхиваются, и осевшие частицы падают в бункер. Степень очистки в электрофильтрах очень высока, так как частицы любых размеров приобретают заряд и при достаточной продолжительности очистки оседают на электроде. Использование электрофильтров во взрывоопасных производствах нежелательно, так как их применение связано с появлением мощных источников зажигания электрической природы (электрические разряды, дуга, короткое замыкание и т. п.) Для более тщательной очистки продук­тов горения от искр на пути их движения устанавливают последо­вательно несколько ступеней искроулавливания. В отличие от искроуловителя, искрогаситель не предотвращает выделения искр в атмосферу, а лишь исключает их пожарную опасность. С по­мощью искрогасителя уменьшаются температура искр, их размер, теплосодержание.

Большое распространение для выхлопных систем двигателей внутреннего сгорания получили турбинно-вихревые искрогасители центробежного действия (рис.). Проходя через подвижное ло­пастное колесо (турбину), поток газа приобретает вращательное движение, за счет чего искры отбрасываются к корпусу, где они истираются и догорают.

Возможны комбинированные защитные устройства с улавлива­нием и гашением искр, например искрогаситель с водяной завесой.

Следует отметить, что вопросы улавливания и гашения искр при работе топок и двигателей исследованы недостаточно. Нет мето­дик, позволяющих еще на стадии проектирования топки и двига­теля определять реальную опасность их «искровыделения». Поиск типа и конструкций искроуловителей и искрогасителей ведется, как правило, эмпирически, поэтому необходима дальнейшая разработ­ка теоретических основ их расчета и конструирования.

Горение газов. В технологических процессах при применении горю­чих газов и паров могут образовываться их смеси с окислителями. При этом концентрация горючего вещества в смесях может изменяться от долей процента до 100%. Однако не при любой концентрации эти смеси становятся взрыво- и пожароопасными.

Представленный график иллюстрирует условия горения в замкнутом объеме. Смеси, в которых концентрация горючего вещества меньше С н, при горении в замкнутом объеме (рис. 4.6) не создают в нем повышен­ного давления. Объясняется это тем, что при концентрации горючего меньше С н в смеси имеется большой избыток окислителя (кислорода), на нагревание которого затрачивается значительная часть энергии. По­этому энергия, которая выделяется при горении в локальной области вокруг источника зажигания (заштрихованная область на рисунке), оказывается недостаточной, чтобы разогреть следующий слой до тем­пературы самовоспламенения. Процесс горения локализуется вокруг

источника зажигания и не распространяется по горючей смеси. Только при концентрации, равной С н, начинается процесс послойного распро­странения горения по всей горючей смеси во всем объеме сосуда. На кривой, характеризующей зависимость давления в замкнутом объеме от концентрации горючего компонента в смеси с воздухом, это соответ­ствует точке 1 (см. рис. 4.6). Такая концентрация названа нижним кон­центрационным пределом распространения пламени (НКПР). Это минимальная концентрация горючего газа или пара в смеси с окислителем, при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от исто чника зажигания. В справочной литературе встреча­ется синоним НКПВ (нижний концентрационный предел воспламене­ния). Термин НКПВ неточен, так как при концентрации С г меньше С н, как следует из определения, не происходит воспламенения, а оно есть всегда и только при достижении С г = С н начинается распространение пламени по горючей среде. Поэтому термин НКПР более точен.

Горючие смеси, соответствующие по составу НКПР, характеризуют­ся минимальной скоростью распространения пламени в объеме, срав­нительно низкой температурой горения (около 1550 К) и небольшим давлением (примерно 0,3 МПа), создаваемым в замкнутом объеме.

При концентрации горючего в смеси выше НКПР (на кривой за точ­кой 1) горение происходит с большей скоростью, температура в зоне ре­акции растет и давление повышается. Это объясняется тем, что по мере увеличения содержания горючего в смеси избыток окислителя уменьша­ется. И тепло, выделившееся в результате химической реакции, в меньшей степени расходуется на нагревание не участвующего в реакции окислите­ля. Максимальное избыточное давление в замкнутом объеме наблюдается при концентрации приблизительно соответствующей стехиометрической С г =С стех (на кривой точка 2). За точкой 2 (см. рис. 4.6) в смеси появляется избыток горючего вещества, который снижает температуру горения и, следовательно, давление начинает снижаться и при концентрации С г >>С стех горение локализуется вокруг источника зажигания (кривая дав­ления падает на ось абсцисс). С в - это верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПР). ВКПР - это та максимальная концен­трация горючего газа или пара в смеси с окислителем, при которой еще возможно распространение пламени от источника зажигания.

Диапазон концентраций между НКПР и ВКПР называют областью распространения пламени. Область распространения пламени у различ­ных газо- и паровоздушных смесей неодинакова. Наибольшее значение она имеет у таких веществ, как окись этилена С 2 Н 4 0 (3-80%об.), аце­тилен С 2 Н 2 (2-81 %об.), ацетилен водород Н 2 (4-75%об.) и др. В до­статочно узком диапазоне концентраций взрывоопасны пары бензина (0,8-5,2%об.), керосина (1,4-7,5%об.), пропана (2,1-9,5%об.) и др. Однако для оценки пожарной опасности горючей смеси важен не толь­ко размер области распространения пламени, но и абсолютная вели­чина НКПР. Чем меньше НКПР и чем шире область распространения пламени, тем большую опасность представляет горючая смесь.

Если концентрация горючего газа или пара в смеси с окислителем ниже НКПР, то такие смеси считаются безопасными. В диапазоне кон­центраций С н - С в смесь считается взрывоопасной, так как при горении развивается избыточное давление, способное разрушить оборудование, здание, травмировать персонал. Концентрация горючих газов и паров выше ВКПР является пожароопасной.

Знание областей безопасных и пожароопасных концентраций дает возможность в процессе переработки и хранения горючих газов и паров поддерживать такой технологический режим, при котором концентра­ция горючего была бы ниже нижнего или выше верхнего концентраци­онных пределов распространения пламени.

Максимум давления на кривой в точке 2теоретически соответству­ет стехиометрическим соотношениям горючего и окислителя, хотя практически наибольшее давление при горении наблюдается у смесей с концентрацией горючего компонента, немного отличающейся от стехиометрической концентрации.

Точке 2 на кривой соответствует величина, названная максималь­ным давлением взрыва. Максимальное давление взрыва (Р макс) - это наибольшее давление, которое возникает при го рение смеси в замкнутом объеме, _выражается в кПа. Максимальное давление взрыва - весьма важный показатель пожарной опасности горючих смесей. Эта величина используется при категорировании производственных помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, в расчетах взрывоустойчивости технологических аппаратов, предохранительных мембран, оболочек взрывозащищенного электрооборудования. В последнем случае в до­полнение к максимальному давлению взрыва используется еще один показатель, косвенно характеризующий энергию горючей смеси - без­опасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ, мм). БЭМЗ - это максимальный зазор между фланцами шириной 25 мм сферической оболочки объемом 20 см 3 , через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе (рис. 4.7). Все промышленные газы и пары в соответствии с ГОСТ 121,011-78 подразделяются натри категории (табл. 4.4).

Таким образом, чем меньше величина фланцевого зазора, через ко­торый не происходит проскок пламени в окружающее пространство, тем смесь более взрывоопасна.

Наиболее важными показателями пожарной опасности газов являются: температура самовоспламенения, максимальное давление взрыва, минимальное взрывоопасное-содержание кислорода МВСК, минимальная энергия зажигания(Между реакцией окисления и началом процесса горения есть не­который температурный и временной интервал. Это говорит о том, что не всяким источником зажигания можно пройти участок температур от начальной температуры (t 0) до температуры самовоспламенения (t св).Источник зажигания должен иметь такую энергию, которая будет до­статочной для воспламенения горючей среды. Эта энергия называется минимальной энергией зажигания W min - это наименьшее значение энер­гии электрической искры, которая способна воспламенить наиболее легко воспламеняемую смесь газа, пара или пыли с воздухом.

В технологическом оборудовании с твердыми веществами и материалами горючая среда может образоваться при тепловом воздействии на последние или в результате их самовозгорания. Как известно, сами твердые горючие вещества и материалы не способны образовывать в смеси с воздухом горючую среду. Однако, в процессе их нагрева до некоторой температуры может начаться процесс разложения с выделением летучих веществ. Так, в процессе пиролиза древесины при температурах 150-275 0 C происходит разложение менее термостойких ее компонентов с выделением оксида углерода, уксусной кислоты, метана водорода и других веществ. Выделяющиеся продукты разложения в смеси с окислителем при определенных условиях могут образовывать горючую смесь. В таких случаях оценку возможности образования горючей среды в технологическом оборудовании производят, как в случае с газами.

Технические аппараты с горючими пылями характеризуются значительной пожарной опасностью. При работе систем пневмотранспорта образуется очень большое количество пыли. Пыли в таких аппаратах могут находиться взвешенном в воздухе состоянии (аэрозоль) и в осевшем состоянии (аэрогель), потому что В первом случае пожарная опасность пылей рассматривается как для газов и паров, во втором случае – как для твердых веществ и материалов.

Взвешенная в воздухе пыль может образовываться взрывоопасные концентрации. Для оценки возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования с пылевидными материалами на практике используют значения нижнего концентрационного предела распространения пламени φ н. Верхние концентрационные пределы для пылей настолько велики, что практического значения для оценки пожарной опасности не имеют. Кроме того, пылевоздушные смеси в большей степени, чем паровоздушные и газовоздушные, склонны к расслоению. Поэтому в оборудовании даже при очень высоких концентрациях всегда могут образоваться локальные зоны с концентрацией ниже ВКПР.

Из четырехстороннего строгально-калевочного станка

Weinig Hydromat 23 пыль с опилками удаляется по пневмотрубопроводу типа «Циклон». В трубопроводе, особенно на изгибах и местах швов и стыков, будет образововаться скопление пыли. Необходимо прочищать трубопровод от оставшегося мусора с переодичностью, зависящей от объемов, времени использования станка и времени указанного производителем системы аспирации.

Нижний концентрационный предел аэрозольной древесной пыли равен 11,2 г/м куб. Рабочий концентрационный предел древесной пыли складывается из аэрозольной и аэрогельной пыли, именно поэтому так важно вовремя очищать аппараты от осевшей пыли.

2.3 Анализ образования горючей среды в помещениях

При рассмотрении вопроса о выходе пылей в помещение основное внимание должно быть уделено оценке запыленности помещений с учетом осажденности пыли (аэрогеля), которая может тлеть и гореть, создавая пожарную опасность, а при определенных условиях переходить во взвешенное состояние, образуя с воздухом взрывоопасные смеси.

Основные профилактические мероприятия:

• переход на менее пылящие технологические процессы;
• использование обеспыливающих устройств;
• регулярная очистка помещений от пыли.

В производственных помещениях и на открытых технологических площадках горючие пылевоздушные смеси могут образоваться в двух характерных случаях;

1) при выходе горючих веществ из нормально действующих технологических аппаратов

2)при выходе горючих веществ из поврежденного технологического оборудования

На деревообрабатывающем заводе ЗАО ЗСК «ИНКОН» используется калибровально-шлифовальный станок консольного типа Cindy , в результате работы которого в производственное помещение выбрасывается большое количество взвешенной пыли, которая оседает на технологическом оборудовании и помещении. Осевшую пыль после каждой работы станка удаляют два пылесоса Rupes KS 260. Пыль собирается в мешки объем каждого 2 м куб. и складируется рядом со станком.

Опилки и пыль образованные в результате работы торцовочного станка фирмы OMGA с нижним расположением пилы Т620 ST собираютв 2 короба объемом 4 м куб. После наполнения коробов, опилки вывозят за пределы цеха на временный склад.

Горючая смесь может образоваться в результате нарушения герметичности трубопровода системы аспирации внутри цеха. В результате аварии под давлением помещение цеха будет заполняться взвешенной пылью. Чтоб этого не случилось необходимо рассмотреть причины аварии трубопровода.

Повреждение технологического оборудования, работающего под вакуумом, может вызывать подсос воздуха внутрь аппаратов. В зависимости от начальной рабочей температуры в объеме аппарата могут возникнуть те же характерные ситуации, что и при выходе горючих веществ наружу. Опасность взрыва внутри аппарата при этом повышается. Поэтому часто локальные повреждения аппаратов, работающих под вакуумом, заканчиваются полным разрушением в результате взрыва горючей смеси, образующейся в их объеме.

Вибрация технологического оборудования возникает в результате повторяющихся с определенной частотой изменений внутреннего давления или при воздействии внешних возмущающих сил и представляет собой определенной частоты и амплитуды механические колебания технологического оборудования или отдельных его элементов.

Вибрация чаще всего приводит к появлению локальных повреждений во фланцевых соединениях, сварных швах. Если же кроме вибрации аппарат испытывает другие воздействия (например, избыточное давление), то может произойти и полное разрушение аппарата.

Источники вибрации: приводы электродвигатель, сами машины и агрегаты с подвижными элементами и – пилы

Опасность вибраций резко повышается, если частота собственных колебаний аппарата или трубопровода будет совпадать с частотой колебаний возмущающей внешней или внутренней силы (когда наблюдается так называемое явление резонанса).

На практике качественно оценить наличие вибрации можно по колебанию аппаратов и трубопроводов визуально или прикосновением руки, по наличию разрушенной теплоизоляции, образовавшимся проемам в стенах в местах проходов технологических коммуникаций, по нарушению мест крепления аппаратов и трубопроводов и т. п. Количественно вибрацию оценивают с помощью специальных приборов - вибрографов.

Механический износ материала стенок аппарата или трубопровода под действием движущейся среды называется эрозией.

Эрозия происходит при обтекании стенок потоком твердых, жидких или газообразных веществ, а также при действии электрических разрядов. Частицы вещества, ударяясь о материал стенки, разрушают ее поверхностный слой, толщина стенки постоянно уменьшается равномерно или в виде локальных мест разрушения.

Эрозионному износу больше подвержены стенки аппаратов и трубопроводов в местах изменения направления движения потока

Основные направления по предупреждению повреждений, вызванных механическими воздействиями:

Подача в аппараты очищенных веществ.

Своевременная очистка аппаратов от отложений в установленные инструкцией сроки.

Использование центробежных насосов.

Защита от вибрации:

устройство под источником вибрации массивных фундаментов, поглощающих механические колебания, изолированно от фундаментов несущих строительных конструкций зданий и сооружений; установка источника вибрации на различного рода эластичных прокладках, пружинах и т. п„ которые обеспечивают гашение механических колебаний;

систематический контроль за вибрацией и при необходимости устранением причин вибрации (центровка и балансировка валов вращающихся элементов машин и агрегатов, обеспечение надежного крепления источников вибрации и трубопроводов).

Защита от эрозии:

выбор материала для аппаратов и трубопроводов, устойчивый к данному виду эрозии;

увеличение поверхностной износоустойчивости стенки путем снижения шероховатости ее поверхности, повышения поверхностной твердости материала, созданием прочного защитного слоя футеровки и т. п.;

уменьшение турбулентности потока и механического воздействия струи путем выполнения плавных поворотов и переходов трубопроводов и снижения их количества, применения успокоителей, отражателей и рассекателей потоков и струй;

осуществление систематического контроля за толщиной стенки, не допуская ее уменьшения ниже нормы.