Количественная оценка взрывоопасности и пожароопасности технологических объектов химических производств

1. Цель работы

Ознакомиться с основными понятиями взрывоопасности, пожароопасности производств, методами взрыво- и пожарозащиты, рассчитать вероятности возникновения взрыва или пожара на химическом объекте.

 

1. Основные теоретические положения

 

Взрыв – это внезапно происходящее событие, при котором высвобождается внутренняя энергия и формируется избыточное давление, способное производить разрушительную работу.

На промышленных предприятиях чаще всего взрывы происходят в системах повышенного давления.

Основным параметром, характеризующим взрыв, является избыточное давление в зоне действия ударной волны.

Взрывозащита систем повышенного давления достигается:

- организационно-техническими мероприятиями;

- разработкой инструкций, норм и правил ведения технологических процессов;

- организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала;

- осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности.

Организационно технические мероприятия включают в себя технологические и строительные меры:

- установление «безопасного» технологического регламента (при высокой вероятности взрыва снижают скорость протекания процесса посредством уменьшения скорости подачи исходных компонентов, варьирования температурного режима и др.);

- осуществление технологического процесса в среде инертного разбавителя – азот, монооксид углерода и др., (позволяет снизить вероятность взрыва смеси, уменьшая концентрацию взрывоопасного вещества);

- перевод периодического или полунепрерывного технологического процесса в непрерывный (снижается общий объем реакционной массы за счет уменьшения объема реактора для непрерывного процесса, имеющего такую же производительность, что и больший реактор при периодическом процессе);

- применение высоконадежной системы автоматической защиты;

- снижение летучести пыли (увлажнением, при совместимости с технологическим процессом);

- своевременное удаление скоплений пыли, обеспечение надежной герметизации оборудования, применение вакуумного транспортирования пылевидных материалов;

- вынесение взрывоопасного оборудования на открытый воздух или его размещение в небольших обособленных зданиях.

- применение устройств ограничения и подавления взрывов, основанных на охлаждении, инертизации и ингибировании горения.

- применение автоматических систем взрывозащиты, подразделяющихся на: системы предупреждения, локализации (обнаруживают аварии при помощи датчика и подают исполнительную команду на срабатывание устройства разгерметизации, инертизации, пожаротушения) и подавления взрывов (обнаруживают взрыв на начальной стадии его развития при помощи высокочувствительных датчиков и быстро вводят в защищаемый аппарат распыленное огнетушащее вещество);

- применение устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки и др.);

- трубопроводы, баллоны и другие устройства для хранения и транспортировки паров и газов должны иметь опознавательную окраску в зависимости от содержащегося вещества по ГОСТ 14202-69 (например, кислоты – оранжевый, горючие и негорючие газы – желтый).

Пожар – это неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей.

Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением теплоты и света. Для возникновения горения необходимо наличие трех факторов: горючее вещество, окислитель (кислород воздуха) и источник загорания (импульс).

Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание – возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающееся выделением пламени

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящих к возникновению горения при отсутствии источника зажигания.

Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Основными показателями пожарной опасности, определяющими критические условия возникновения и развития процесса горения, являются:

1. температура самовоспламенения – минимальная температура воздуха, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся возникновением пламенного горения;

2. нижний концентрационный предел воспламенения – это минимальная концентрация горючих газов, при которой они способны загораться и распространять пламя;

3. верхний концентрационный предел воспламенения – максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени.

К показателям пожарной опасности, характеризующим критические условия образования достаточного для горения количества газообразных продуктов испарения, относятся:

1. температура вспышки – это самая низкая температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения (при температуре вспышки до 60 ˚С – жидкости легковоспламеняющие - ЛВЖ, > 60 ˚С – горючие);

2. температура воспламенения – это температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их воспламенения от источника зажигания возникает устойчивое горение;

3. температурные пределы воспламенения – это температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения.

Пожароопасность характеризуется линейной (м/с) и массовой (кг/с) скоростями горения, предельным содержанием кислорода, при котором еще возможно горение.

Меры пожарной профилактики включают следующие направления: строительно-планировочные; технические; способы и средства пожаротушения; организационные.

· Строительно-планировочные меры включают: правильный выбор материалов конструкций в зависимости от необходимой огнестойкости здания; соблюдение противопожарных разрывов (расстояний между зданиями). Строительные материалы и конструкции по возгораемости подразделяются согласно СНиП II-2-80 на:

- несгораемые – сохраняют массу при воздействии на них тепла;

- трудносгораемые – потеря массы < 20 %;

- сгораемые – потеря массы > 20 %.

Строительные конструкции, здания характеризуются пределом огнестойкости – временем (ч) от начала испытания конструкции на огнестойкость до появления одного из признаков: образование двойных трещин; повышение температуры на необогреваемой поверхности на 140 ˚С, более, чем на 180 ˚С в любой точке конструкции или более, чем на 220 ˚С независимо от температуры конструкции до испытания; потери конструкцией несущей способности. Нормируется V степеней огнестойкости зданий.

Все производства по взрывопожароопасности делятся на VI категорий:

1. Взрывопожароопасная категория А – производства, связанные с применением веществ, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; горючих газов, нижний предел воспламенения которых ≤ 10 %.

2. Взрывопожароопасная категория Б – производства, использующие горючие газы с нижним пределом воспламенения > 10 %, жидкости с температурой вспышки от 28 до 61 ˚С, горючие пыли и волокна с нижним пределом взрываемости ≤ 65 г/м³.

3. Пожароопасная категория В – обработка и применение твердых сгораемых материалов; жидкостей с температурой вспышки > 61 ˚С; пыли с нижним пределом взрываемости > 65 г/м³.

4. Пожароопасная категория Г – обработка несгораемых веществ и материалов в горячем, раскаленном и расплавленном состоянии.

5. Пожароопасная категория Д – обработка несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии.

6. Взрывоопасная категория Е.

• Технические меры включают:

- соблюдение противопожарных норм при эксплуатации систем вентиляции, отопления, освещения и т.д.;

- использование защитных систем - противопожарных преград (устройств, предназначенных для ограничения распространения пожаров в здании), средств пожарной сигнализации и связи;

- соблюдение параметров технологических процессов и режимов работы оборудования.

· Способы и средства пожаротушения:

Способы пожаротушения могут быть следующими:

- изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации путем разбавления негорючими газами;

- охлаждение очага горения;

- интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени;

- механический срыв пламени;

- создание условий огнепреграждения.

Огнегасительные вещества: 1. жидкие (вода, растворы солей), 2. газообразные (водяные пары, газообразная углекислота), 3. пенообразные, 4. твердые.

Средства пожаротушения бывают:

- ручные – огнетушители: порошковые ОПС-10 (для тушения щелочных металлов и кремний-органики); химические пенные ОХП-10; пенные; углекислотные ОУ-5, ОУ-8 (для тушения электроустановок) и углекислотные бромэтиловые (для тушения волокнистых материалов);

- противопожарные системы – система водоснабжения (через пожарные стволы, пожарные автомобили, лафеты), пеногенераторы (воздушно-механические);

- автоматические установки пожаротушения – водные (спринклерные и дренчерные); пенные; газовые; порошковые.

· Организационные мероприятия включают:

- проведение обучения пожарной безопасности;

- контроль за соблюдением мер пожарной безопасности;

- организация пожарной охраны на предприятиях.