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.

Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри технологического оборудования

В полимеризаторе обращается пары пропилена, бензина Б-70 и циклогексана.

Процесс полимеризации происходит под избыточным давлением 0.38 МПа, при рабочей температуре в аппарате (полимеризаторе) = 78 0С. Рабочая концентрация газа в полимеризаторе пропилена составляет 100 %. Следовательно она выше верхнего концентрационного предела распространения пламени пропилена (11 %), то есть опасность взрыва (взрывоопасная концентрация отсутсвует. Однако она может образовываться в периоды запуска.

Условие горючей смеси газа с воздухом: ?н??р??в не выполняется.

Конечный сборник суспензии (бензин Б-70 + полимер):

В резервуаре над поверхностью суспензии всегда есть паровоздушное пространство. Для установления концентрации паров в паровоздушном объеме сборника при нормальной температуре, сравним ее с температурными пределами распространения пламине бензина:

Параметры работы аппарата: Темп. пределы Б-70:

Траб = 68 0 СТ нп = - 34 0 С

Т вп = -4 0 С

Условие Т нп? Траб? Т вп не выполняется, так как Траб >Т вп.

Взрывоопасная среда при нормальной работе сборника суспензии отсутствует. Однако она может образоваться при понижении уровня жидкости (в период расхода).

При нормальной работе насоса внутренний объем полностью заполнен жидкостью и поэтому горючая среда внутри насоса образовываться не может. Пожарная опасность может возникнуть в период остановки насоса на ремонт (профилактику).

№ аппарата	Наименование аппарата; жидкость	Рабочая температура в аппарате, 0 С	Наличие ПВС в аппарате	Температурные пределы воспламенения бензина Б-70	Заключение о горючести среды
	Конечный сборник суспензии					Среда не горючая, так как Траб >Т вп.
	Насос суспензионный					Отсутсвует паровоздушное пространство

Пожарная опасность выхода горючих веществ из нормально работающих технологических аппаратов

Особенностью технологического процесса полимеризации является то, что полимеризатор работает под избыточным давлением.

Из емкости полимеризатора выхода газа и паров не будет.

Сборник суспензии: при изменении уровня суспензии в аппарате возможен выход паровоздушной смеси через дыхательную линию. Проведем анализ является ли он пожаровзрывоопасным:

Т нпв? Т

Температура суспензии в сборнике 68 0 С, следовательно

68 0 С > -34 0 С

следовательно, выброс паровоздушной смеси через дыхательную систему пожаровзрывоопасен.

Количество горючих паров, выходящих из сборника за один цикл при «большом» дыхании равен:

G? = Vж * Рр/tр * ?s * М/8314,31

где, G? - количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата, кг/цикл; Vж - объем поступающей в аппарат жидкости, м куб.; Рр - рабочее давление в аппарате, Па.

Величину Vж можно определить, зная геометрический объем аппарата Vан и степень его заполнения Vж = є*Vан

Vап = П Д?*H/4=3.14*2.3*28/4= 11.6 м куб.

Є- степень заполнения аппарата пример равным 0,9

Vж = 0,9*11,6= 10,5 м куб

Концентрация насыщеного пара при рабочей температуре 5 4

S = ps *pp = 5,12 * 10 /14 * 10 = 3,66

(А - В/(tр +Са)

(5,0702 - 682,876/(68+222,066)) 5

ps = 10?*10 = 5,12 * 10

pр = 0,14МПа = 14*10 Па

Количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата:

G? = 10,5 * 14*10 / (68+273) * 3,66 *100/8314,31 = 13,6 кг/цикл.

Размер зоны взрывоопасной зоны вблизи места выхода паров

V ВОК = m/?н * k ?

k ? - коэффициент запаса надежности, пример равным 2.

масса выделившихся паров

m = G*N*? / 3600 = 13,6*2*900/3600 = 6,8 кг

при N = 2 в час

Н = 0,79 % об.

V ВОК = 6,8*2 / 0,79 = 17,9 м куб.

В целях сокращения потерь паров бензина и снижения пожаровзрывоопасности в окрестности дышащего сборника целесообразно осуществить следующие мероприятия:

осуществить устройство сисстем улавливания и утилизации паров (для этой цели могут использоваться адсорбционные, абсорционные, холодильные и компрессорные установки);

либо, при экономической невыгодности, вывести дыхательную трубу за пределы помещения.

Страница 8 из 10

Образование горючей среды внутри производственного оборудования.

Горючая среда – совокупность веществ, материалов, оборудования и конструкций, способных гореть.

Вещества и материалы, обращающиеся в технологических процессах производств, по агрегатному состоянию делятся на жидкие, газообразные и твердые. Каждая из этих групп веществ имеет свои особенности, которые влияют на условия образования горючей среды в аппаратах.

Знание физико-химических и взрывопожароопасных свойств веществ, обращающихся в производстве, позволяет правильно охарактеризовать горючую среду.

При оценке опасности горючих газов необходимо учитывать следующие свойства:

1. пределы воспламенения;
2. плотность газа;
3. состав газа;
4. температуру воспламенения;
5. склонность к электризации;
6. коррозирующую способность;
7. токсичность;
8. растворимость в воде.

При оценке опасности легковоспламеняющихся и горючих жидкостей необходимо учитывать следующие свойства:

1. температурные пределы воспламенения (Тнпв и Твпв);
2. концентрационные пределы воспламенения (φ н и φ в);
3. температуру вспышки паров (Твсп);
4. температуру самовоспламенения (Тсвп);
5. склонность к электризации;
6. склонность к самовозгоранию;
7. однородность состава и др.

При оценке опасности твердых веществ необходимо учитывать следующие свойства:

1. горючесть;
2. состояние;
3. нижний концентрационный предел воспламенения (φ н);
4. температуру воспламенения;
5. температуру самовоспламенения;
6. влажность;
7. склонность к электризации;
8. склонность к самовозгоранию.

Все вышеизложенные свойства газов, жидкостей и твердых веществ определяются по технологическому регламенту, по справочной литературе или могут быть определены экспериментально в лабораторных условиях. При этом необходимо помнить, что свойства веществ могут изменяться в зависимости от температуры и давления, поэтому для определения точных свойств веществ необходимо выяснить параметры ведения технологического процесса.

Аппараты с жидкостями. В производственных условиях аппараты с жидкостями обычно не заполняются полностью и, следовательно, над зеркалом жидкости имеется определенный свободный объем (рис. 1), который постепенно насыщается парами жидкости.

Рис.1. Аппарат с жидкостью:

1 - патрубок для подачи жидкости; 2 - жидкость; 3 - паровозлушное пространство; 4 - патрубок дыхательной линии; 5 - патрубок для отвода жидкости; 6 - патрубок дренажной линии

При таких условиях количество паров в свободном пространстве может быть достаточным для образования в смеси с воздухом или другим окислителем горючей концентрации. С некоторым допущением (главным образом для неоднородных высококипящих жидкостей) можно условиться, что концентрация в паровоздушном пространстве аппаратов с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями при неподвижном их уровне близка к концентрации насыщенного пара φ s . Эта концентрация определяется давлением насыщенного пара Рs и общим давлением Робщ в свободном объеме аппарата:

φ s= Рs/Робщ.(1.1)

φ s– концентрация насыщенного пара;

Ps – давление насыщенного пара;

Pобщ - общее давление в свободном объеме аппарата.

Давление насыщенного пара Ps жидкости может быть найдено из справочной литературы или определено расчетным путем по уравнению Антуана.

(1.2)

А,В и Са – константы, зависящие от свойств горючей жидкости;

tр – рабочая температура жидкости, К.

Давление насыщенного пара Ps жидкости зависит только от её температуры. Поэтому и концентрация насыщенных паров является также функцией температуры, т.е.

В связи с этим опасность образования горючей концентрации в закрытом аппарате может быть оценена путем проверки двух условий:

а) наличия над зеркалом жидкости паровоздушного объема;

б) выполнения зависимости

Tнпв£T£Tвпв (1.4)

где Т - рабочая температура жидкости;

Тнпв и Твпв - соответственно нижний и верхний температурные пределы воспламенения (распространения пламени).

Температурные пределы воспламенения для жидкостей приведены в справочниках. Они могут быть также определены экспериментально или расчетным путем.

Рабочая температура жидкости определяется различными путями. Так, при пожарно-техническом обследовании действующего производства ее можно определить по технологическому регламенту или непосредственно по показаниям приборов в цехе, при пожарно-технической экспертизе проектных материалов - по пояснительной записке технологической части проекта. Если температура жидкости в аппарате при этом изменяется во времени, то в зависимость (1.4) вместо рабочей температуры T следует подставлять интервал изменения температуры.

Условие опасности (1.4) применяется для оценки возможности образования горючей концентрации в аппаратах с неподвижным уровнем жидкости, а также в аппаратах с подвижным уровнем жидкости при наполнении, так как насыщенная концентрация паровоздушной смеси над зеркалом жидкости не изменяется. Однако при опорожнении таких аппаратов состояние насыщения газового пространства парами жидкости нарушается за счет поступления дополнительного количества воздуха через дыхательную арматуру. Концентрация при этом уменьшается и для богатых (выше Tвпв), насыщенных смесей, она может стать опасной. В таком случае оценку горючести среды по температурным пределам воспламенения, т. е. по условию (1.4), проводить нельзя. Поэтому ее осуществляют по соотношению

φн £ φ £ φв (1.5)

где φ - рабочая, действительная для данного момента времени, концентрация паров жидкости;

φн и φв - соответственно нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения жидкости (распростанения пламени).

Действительную рабочую концентрацию φ можно определить экспериментально или расчетом, в частности, исходя из того, что для данной рабочей температуры жидкости всегда справедливо неравенство φ < φ s, за счет разбавления насыщенной концентрации φs при поступлении в газовое пространство аппарата через дыхательную арматуру воздуха, равного по количеству объему откачанной (слитой) жидкости.

Концентрационные пределы воспламенения для жидкостей приведены в справочной литературе при температуре 298 К (25ºС), а при необходимости могут быть определены экспериментально или расчетным путем.

Значения величин φн и φв при температуре паровоздушной смеси, отличной от 298 К, можно по формулам

, (1.6)

, (1.7)

Таким образом, соотношение (1.5) также представляет собой условие опасности для образования горючей среды в закрытом аппарате. Однако оно справедливо не только при опорожнении аппарата, но и при наполнении и неподвижном уровне жидкости в аппарате. Поэтому это соотношение является более общим по сравнению с условием (1.4), но из-за больших трудностей при определении рабочей концентрации оно менее удобно для практического использования.

Если хотя бы одно из условий (а и б) в аппарате не соблюдается, то горючая среда в нем образоваться не может. Это положение заложено в основу тех технологических решений, которые направлены на предупреждение образования горючей среды.

Аппараты с газами (рис. 4). Их работа чаще связана с некоторым избыточным давлением, и обычно аппараты и трубопроводы при нормальной работе заполнены горючим газом (или смесью газов) без примеси окислителя.

Горючая концентрация внутри таких аппаратов образоваться не может из-за отсутствия окислителя (рабочая концентрация в них φ =100 % об.).

Рис.2. Аппарат с газом:

1 - корпус; 2 - наполнительная линия; 3 - манометр; 4 - расходная линия; 5 - предохранительный клапан; 6 - газ.

Реже по технологическому регламенту в аппарат подается смесь горючего газа с воздухом или кислородом (например, при производстве водорода конверсией метана, ацетилена - термоокислительным пиролизом природного газа). Возможность образования горючей смеси в этом случае может быть оценена по соотношению:

φн £ φ £ φв(1.8)

где φ - рабочая концентрация горючего газа в аппарате;

φн и φв - нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения газа.

Рабочую концентрацию определяют по технологическому регламенту исходя из соотношения компонентов, подаваемых в аппарат, или путем взятия проб смеси газов из аппарата и проведения газового анализа на соответствующих приборах.

Аппараты с пылями. Многие технологические процессы (дробление, размол, разрыхление, сепарация, пневмотранспорт и т. п.) связаны с получением, переработкой или выделением в качестве побочного продукта пылевидных материалов (пылей), которые представляют собой твердые вещества в состоянии тонкого измельчения.

В зависимости от размеров частиц и скорости движения воздуха пыль может находиться во взвешенном (аэрозоль) или осевшем (аэрогель) состояниях. Минимальную скорость движения воздушного потока (скорость витания), при которой твердая частичка данного размера начнет оседать, определяют расчетным путем.

Взвешенная в воздухе пыль может образовывать взрывоопасную концентрацию. Концентрационные пределы воспламенения пылевоздушных смесей зависят от химического состава вещества, его измельченности (дисперсности), влажности и зольности. Для оценки возможности образования горючей концентрации пыли в смеси с воздухом внутри технологического оборудования на практике используют чаще только нижний концентрационный предел воспламенения φн, так как верхний предел очень высок и практически труднодостижим. Кроме того, пылевоздушные смеси в большей степени, чем паровоздушные, склонны к расслоению. Поэтому в оборудовании даже при очень высоких концентрациях всегда могут образоваться локальные объемы (зоны) с концентрацией ниже верхнего предела воспламенения φв. В связи с этим условие, при котором внутри аппарата или трубопровода может образоваться горючая концентрация, имеет следующий вид:

φ ³ φн (1.9)

Рабочая концентрация в аппарате φ определяется по максимуму с учетом взвешенной и осевшей пыли.

Повышенную опасность для технологического оборудования представляет также осевшая пыль, образующаяся в виде отложений на внутренних стенках аппаратов и воздуховодов систем пневмотранспорта. Обладая развитой поверхностью контакта с окислителем (чаще с воздухом), она в отложившемся состоянии может самовозгораться, а при взвихрении - образовывать горючую концентрацию.

Это обстоятельство обуславливает характерную особенность циклического протекания пылевых взрывов.

1. Сначала, как правило, происходит первичный взрыв (вспышка) небольшой мощности в локальной зоне технологического оборудования.

2. Образующаяся при этом ударная волна приводит к взвихрению отложившейся пыли и образованию горючей пылевоздушной смеси в значительно большем объеме.

3. Происходит повторный взрыв, который часто приводит к разрушению оборудования и к образованию горючей концентрации уже в объеме производственного цеха. Мощность последнего взрыва оказывается достаточной для разрушения всего здания, в котором размещается производство.

Такое развитие процесса, представляющего собой следующие друг за другом взрывы с последовательно нарастающей мощностью, можно наблюдать во всех катастрофических по своим последствиям случаях пылевых взрывов, происшедших на элеваторах, сахарных заводах и других предприятиях, с «пылящими» технологическими процессами производства.

Осевшая пыль в машинах и аппаратах накапливается в застойных зонах (карманах, тупиковых линиях, при резком изменении диаметра трубопроводов и наличии острых сопряжений). Накапливанию осевшей пыли способствуют увеличенная влажность среды и конденсация влаги на внутренних стенках аппаратов и трубопроводов, повышенная их шероховатость.

Для некоторых пылей нижний предел воспламенения оказывается труднодостижимым в производственных условиях, а горение их в смеси с воздухом происходит относительно медленно. Поэтому пыли подразделяют на взрывоопасные и пожароопасные.

Пыли с пределом воспламенения менее 65г/м 3 считаются взрывоопасными.

Пыли с пределом воспламенения более 65г/м 3 считаются пожароопасными.

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

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель начальника Красноярского

Учебного центра ФПС

Б.Ж. Касымов

2010.

ПЛАН – КОНСПЕКТ

для проведения занятий со слушателями «профессиональной подготовки пожарного ФПС МЧС России»

по дисциплине «Пожарная профилактика»

Раздел 3: «Пожарная безопасность промышленных объектов»

Тема 3.2: «Обеспечение пожарной безопасности технологического оборудования»

Цель занятия: - ознакомление с особенностями эксплуатации аппаратов с горючими газами, легко воспламеняющимися и горючими жидкостями, твердыми горючими материалами и пылями;

Ознакомления с причинами и условиями образования горючей среды в аппаратах, производственных помещениях;

Количество часов: 2 часа

Место проведения: Учебный класс

Метод проведения: Классно-групповой

Материальное обеспечение: Наглядные пособия, нормативные документы,

план-конспект.

Руководящие документы и литература:

1. Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008г. Технический регламент «О

требованиях пожарной безопасности».

2. СП 12.13130.2009. «Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

3. ВНЭ 5-79 ППБО-103-79. «Правила безопасности при эвакуации предприятий химической промышленности».

4.В.С. Клубань «Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса». Москва Стройиздат 1987г.

ХОД ЗАНЯТИЯ:

I. ПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ - 10 мин.

· Проверка по списку – 1 мин.

· Опрос по ранее изложенному материалу – 8 мин.

1. Пожарная опасность зданий промышленных предприятий.

2. Общие положения по обеспечению пожарной безопасности промышленных

предприятий.

3. Требования пожарной безопасности к производственным зданиям.

· Объявление темы, цели занятия, рассматриваемых вопросов – 1 мин.

II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ – 60 мин.

1. Введение.

2. Образование горючей среды внутри технологического оборудования при

нормальной работе.

3. Образование горючей среды при выходе веществ наружу из нормально действующих аппаратов.

4. Образование горючей среды в период пуска и остановки технологических

аппаратов.

5. Образование горючей среды при нарушении режима работы и повреждении технологических аппаратов.

6. Предотвращение распространения пожара.

III. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ - 10 мин.

· Ответы на вопросы – 1 мин.

* Опрос по ранее изученному материалу – 7 мин.

1. Назвать причины образование горючей среды внутри технологического

оборудования при нормальной работе.

2. Назвать причины образование горючей среды при выходе веществ наружу из

нормально действующих аппаратов.

пожарной и взрывопожарной опасности.

* Подведение итогов – 1 мин.

* Задание на самоподготовку – 1 мин.

ПЛАН-КОНСПЕКТ составил

старший преподаватель Красноярского

учебного центра ФПС

подполковник внутренней службы

Т.А.Ульянова

2010г.

ПЛАН-КОНСПЕКТ

рассмотрен на заседании

предметной комиссии

2010г.

Протокол № ____

Старший преподаватель цикла специальных дисциплин

майор внутренней службы

Е.Н. Карелин

2010г.

Начальник цикла специальных дисциплин

Красноярского учебного центра ФПС

подполковник внутренней службы

Г.В.Сальникова

2010г.

Введение

Анализ пожарной опасности и защиты технологических процессов производств осуществляются поэтапно. Он включает в себя изучение технологии производства; оценку пожароопасных свойств веществ, обращающихся в технологических процессах; выявление возможных причин образования в производственных условиях горючей среды, источников зажигания и путей распространения пожара; разработку систем предотвращения возникновения пожара и противопожарной защиты. А также организационно – технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

Определяются аппараты, в которых содержится легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, горючие газы и измельченные твердые горючие вещества и материалы. Устанавливаются, какие именно вещества, и в каком количестве участвуют в технологических процессах; при этом составляется полный перечень пожароопасных веществ и дается оценка их пожарной опасности. К пожароопасным относятся вещества и материалы, свойства которых каким – либо образом способствуют возникновению или развитию пожара. В связи с этим кроме горючих веществ, к ним должны быть отнесены азотная и другие кислоты, негашеная известь, перекись водорода, марганцовокислый калий.

Образование горючей среды внутри технологического оборудования при нормальной работе

Вещества и материалы, обращающиеся в технологических процессах производств, по агрегатному состоянию делятся на жидкие, газообразные и твердые . Каждая из этих групп веществ имеет свои особенности, которые влияют на условия образования горючей среды в аппа­ратах.

Аппараты с жидкостями. Впроизводственных усло­виях аппараты с жидкостями обычно не заполняются пол­ностью и, следовательно, над зеркалом жидкости имеется определенный свободный объем, который по­степенно насыщается парами жидкости.

При таких условиях количество паров в свободном пространстве может быть достаточным для образования в смеси с воздухом или другим окислителем горючей концентрации

Концентрационные пределы воспламенения для жид­костей приводятся в справочной литературе, а при не­обходимости могут быть определены экспериментально или расчетным путем.

Аппараты с газами . Их работа чаще связа­на с некоторым избыточным давлением, и обычно аппа­раты и трубопроводы при нормальной работе заполнены горючим газом (или смесью газов) без примеси окисли­теля. Горючая концентрация внутри таких аппаратов образоваться не может из-за отсутствия окислителя (ра­бочая концентрация в них С =100 % об.).

Рабочую концентрацию определяют по технологиче­скому регламенту исходя из соотношения компонентов, подаваемых в аппарат, или путем взятия проб смеси газов из аппарата и проведения газового анализа на соответствующих приборах.

Для предупреждения образования горючей концентрации в аппаратах с газами используются следующие технические решения: поддержание рабочей концентрации горючего газа в смеси с окислителем за концентрационными пределами воспламенения с помощью систем автоматики; при этом условие опасности преобразуется в условие без­опасности.

Аппараты с пылями. Многие технологические процес­сы (дробление, размол, разрыхление, сепарация; пнев­мотранспорт и т.п.) связаны с получением, переработ­кой или выделением в качестве побочного продукта пы­левидных материалов (пылей), которые представляют собой твердые вещества в состоянии тонкого измельче­ния. В зависимости от размеров частиц и скорости дви­жения воздуха пыль может находиться во взвешенном (аэрозоль) или осевшем (аэрогель) состояниях. Мини­мальную скорость движения воздушного потока (ско­рость витания), при которой твердая частичка данного размера начнет оседать, определяют расчетным путем. Взвешенная в воздухе пыль может образовывать взры­воопасную концентрацию. Концентрационные пределы воспламенения пылевоздушных смесей зависят от хими­ческого состава вещества, его измельченности (дисперс­ности), влажности и зольности.

Повышенную опасность для технологического оборудования представляет осевшая пыль , образующая в виде отложений на внутренних стенках аппаратов. Обладая развитой поверхностью контакта с окислителем (чаще воздухом), она в отложившемся состоянии может самовозгораться, а при взвихрении – образовывать горючую концентрацию . Это обстоятельство обуславливает характерную особенность циклического протекания пылевых взрывов. Сначала, как правило, происходит первичный взрыв (вспышка) небольшой мощности в локальной зоне технологического оборудования. Образующая при этом ударная волна приводит к взвихрению отложившейся пыли и образованию горючей пылевоздушной смеси в значительно большом объеме. Происходит повторный взрыв, который часто приводит к разрушению оборудования и к образованию горючей концентрации уже в объеме производственного цеха. Мощность последнего взрыва оказывается достаточной для разрушения всего здания, в котором размещается производство.

Осевшая пыль в машинах и аппаратах накапливается в застойных зонах. Накапливанию осевшей пыли способствуют увеличенная влажность среды, конденсация влаги на внутренних стенках аппаратов и трубопроводов, повышенная их шероховатость.

Для предупреждения образования горючей концентрации в аппаратах с пылями могут быть применены следующие технологические решения:

Применение менее «пылящих» технологических процессов

(вибрационного помола, измельчение с увлажнением);

Устройство систем местных отсосов от технологического оборудования;

Флегматизация негорючими (инертными) газами минеральными пылями

Предупреждение оседания пылей внутренних поверхностях аппаратов и

трубопроводов. Это достигается выбором оптимальной скорости

пневмотранспортирования пылевидных материалов.