Обеспечение взрывобезопасности оборудования.

Сдерживание взрыва-взрыв происходит,но ограничен определенной зоной,таким образом,что взрыв не проходит в окр среду(взрывонепроницаемая оболочка)

Изоляция- физическое разделение или изоляция электрических элов или горячих повей от взрывоопасных смесей.(поддержание повышенногодавления, герметизация..)

Предотвращение-ограничивает энергию,сохраняя опред уровни как при норм раюоте так и при аварийных обстоятельствах.(искробезопасная элая цепь)

В Европе приняты следующие обозначения типов защиты:

d— взрывонепроницаемая оболочка;

e— повышенная безопасность;

ia— искробезопасная электрическая цепь ( Zone 0);

ib— искробезопасная электрическая цепь ( Zone 1);

h— герметическая изоляция;

m— герметизация;

n— отсутствие искрообразования;

o— погружение в масло;

p— метод повышенного давления;

q— заполнение порошком;

41.Самовозгорание веществ и материалов: причины самонагревания, классификация веществ, склонных к самовозгоранию. Требования пожарной безопасности к хранению веществ.

Существуют некоторые вещества и материалы способные к самовоспламенению,те возгораться без источника зажигания.

Самовоспламенение-способность вещества или материала самопроизвольно при отсутствии внешних источников зажигания разогреваться до температуры самовоспламенения с послед развитием процесса до стадии пламенного горения или взрыва.в зависимости от причин самонагревания проц самовозгорания мб микробиологическим,тепловым и химическим

Микробиологич самовозгоранию склонны вещества гл образом раст происхождения,кот могт служить пит средой бактерий и грибов.

Тепловое связано с накоплением тепла в массе материала,облад низкой теплопроводностью.Источник окислительный процесс на повти за счет аб или адсорбции кислорода.

При химическом самовозг нагрев осущся за счет экзотермич эффекта реакции протекающей при горении либо сопутствующие ему реакции.

Вещества можно классифицировать на 4 группы:

· При в/д с кислородом воздуха могут самовозгораться:

1,ТВ вещева и материалы,применияемые для упакрвки,раст сырье, сульфиды, порошкообр материалы

2.Жидкости-растит масла и жиры,применяемые для приготовления мягких лекарств форм;олифа,лаки,краски. Особенность этих веществ ,что они могут окисляться кислородом воздуха при номальной или близкой к ней температуре

3. Для ТВ веществ характерен процесс тления-беспламенное горение ТВ вещества,повть которого раскалена и излучает свет и тепло.Тление сопровождается термическим разложением горючего веществаи обильным выделением газо- и парообразных продуктов,кот при этом не горят а рассеиваются в воздухе.

Температура тления-такая темп горючего вещества,при кот происходит резкое увеличение скорости экзотермич реакций окисления,заканчивающихся возникновением тления.Ее учитывают при экспертизах пожаров а так же при определении опасных условий кратковременного нагрева ТВ материалов.

Тление возможно без доступа кислорода и при избытке кислорода на поверхности вещества.В первом случае не образуется горючей газовой смеси.во втором случае при недостатке тепла,(если оно рассеивается в пространстве)температура горючей газовой смеси не достигает температуры самовоспламенения.

Склонность масел и жиров к возгоранию характеризуют йодным числом-количество йода в граммах, вступающее в химреакцию со 100 гр масло. Чем выше ЙЧ тем выше способность масла к самовозг.

Условия храненияпромасленную тряпье хранят в спец железных ящиках с плотно закрывающимися крышками для ограничения доступа кислорода. А спецодежду в шкафчиках с прорезями для предотвращения кумулирования тепла.

· Вещества,самовозгор при контакте с водой, реагируют с водойили влагой возд с выделением тепла, под действием кот исх вещва воспламеняются,а негорючие нагреваются и могут вызвать воспл горючих.(пр металлич натрий,гидриды,перикиси..) Предотвращение возгарание натрия-хранят в разрезанном виде под слоем керосина или в парафине.

· Химич в/д вещв самовозг при контакте друг с другом характериз Еакт<42 Кдж/моль. Способные многие вещва с сильными окислителями напр с кислородом,поэтому баллоны с сжатым должны обезжириваться

· К нейстойким веществам относят те, кот при воздействии тепла,удара,сжатия разлагаются с большим выделением енергии.(ацетилен,окись этилена,хлораты натр и калия, перекись. Добавка в технологические растворы воды и азота предотвращает орение. Ацетилен хранят в растворенном состоянии,тк при давлении боле 0,2МПа разлаг со взрывом.

· Способность веществ к самоозгоранию учитывают при определении условий безопасного хранения вещва на складе.При этом должны учитываться пожароопасные,токсические,хим активность, возм применения однородных средств пожаротушения.

В зависимости от этих характеристик вещва бывают совместимыми(вещва негорючие,кот во время пожара не выделяют горючих,ядовитых и едких продуктов разложения или в/д с др вещвами). НесовместимыеВещва,кот при хранении могут

А)увеличивать пожарную опасность каждого из материалов

Б)вызываь доп трудности при тушении пожара

В)усугублять экологич обстановку при пожаре

Для каждой из перечисленных категорий веществ определяют порядок их совместного хранения

-можно хранить на открытой территории и в закрытом складе

-степень огнестойкости здания склада

-возможность их хранения в одном отсекес соответств разрывами между местами хранения одного от другого

-необходимсоть отдельных отсеков на одном или разных складах.

42. Категорирование взрывоопасности технологического оборудования: энергетический потенциал, относительный потенциал, условная масса. Обеспечение взрывобезопасности технологического оборудования.

В технологических процессах в кот используются горючие вещества опасные,тк в них могут возникнуть аварийные ситуации со взрывом или горением среды. Вероятность и последствия таких аварий определяются 3мя факторами: физ-хим св-вагорючих веществ,уровень их взрывопожарной безопасности, количество этих веществ в установке и режим их переработки. В соответствии с этим технологические установки, помещения, зоны помещения и здания подлежат классификации . Технологическая среда считается взрывоопасной, если она обладает потенциальной энергией, которая при аварии может выделяться с большой скоростью. Потенциальная Е, выделяющаяся при аварии технологической системы, названа общим Е потенциалом.

Общий энергетический потенциал взрывоопасности(Е) – та энергия,кот может выделиться при аварийной разгерметизации технологического блока и привести к разрушениям и травмам персонала.

Технологический блок-это отдельная стадия, которую при аварийной разгерметизации можно выделить из общей технологической системы без нарушения режима и состояния аварийных состояний в смежных и взаимосвязных стадиях.Блок считается взрывоопасным, если в нем присутствуют горючие газы ЛВЖ и горючие жидкости, нагретые выше температуры вспышки, и взрывоопасные пыли во взвешенном состоянии.

Для взрывоопасных парогазовых сред энергетический потенциал определяется

Е=(G1+G2+G3+G4+G5+G6)*∆Hcг+А

∆Hcг-удельная теплота сгорания ПГФ,образующей взрывоопасные смеси при аварийной разгерметизации.

G1- Масса горючих паров или газов,находящихся в аварийном блоке к моменту аварийной разгерметизации

G2- масса ГП или ГГ,поступающ к АБ от смежных объектов до закрытия задвижки.

G3- масса ГП ,образующихся за счет перегрева ЖФ в аварийном блоке( температура жидкой технологич среды больше темп кипения ЛВЖ или ГЖ.

G4 –масса ГП, образующихся их ЖФ за счет тепла реакций ,кот продолжаются при взрыве

G5-масса ГП, образующихся их ЖФ за счет обогрева теплоносителем аппарата до закрытия задыижек

G6 масса ГП образующихся с поверхности разлива.

А-энергия адиабатического расширения ПГФ,находящейся непосредственно в аварийном блоке,работающем под давлением.

Уровень опасности ТБ со взрывоопасной пылью характеризуется энергией сгорания суммарного колва пыли,способной образоваться внутри оборудования и в объеме производственного помещения. Граница ТБ определяется запорной и откл арматурой( пламеотсекателем,секторным затвором, шнековым питателем)

Е=(G1+G2+G3)* ∆Hcг

G1- масса пыли, взвешенной в V ТБ, при воспламенении кот может произойти первичный взрыв, кот приведет к разгерметизации блока.

G2 масса взвешенной пыли,кот поступает из разруш блока в объем помещения

G3 масса взвеш пыли, образующейся из накопившейся пыли в помещении

Для оценки реальной опасности аварийной разгерметизации ТБ правилами введены относит величины:

-условная масса характеризует запас ГВ в аварийном блоке

M=E/qугв

Qугв-единая удельная энергия сгорания углеводов 46000кДж/кг.

-Относительный потенциал показывает запас энергии в ТБ

Qв=

qт- энергия взрыва тринитротолуола 4520кДж/кг

Уровень(категория) взрывоопасности ТБ определяет общие требования к обеспечению его безопасности

1.Требования к типовым технологическим стадиям(операциям)

-к транспортировке горючих сред

-разделению,смешению,измельчению горючих сред

-тепло и массообменным процессам

-реакционным процесса

-хранению, сливно-наливным операциям

2. требования к аппаратурному оформлению технологического процесса:

3. Требования к запорной и запорно-регулирующей арматуре и месту их установки, например,

- для блоков с относительным потенциалом (Q_в) не более 10 допускается установка запорных устройств с ручным приводом, при этом предусматривается минимальное время приведения их в действие не более 300 секунд. Такое время должно быть обеспечено за счет максимально допустимого приближения к рабочему месту оператора.

4. Требования к энергообеспечению технологических систем, в том числе к устройству электрооборудования.

43.Условие взрывобезопасности горючей технологической среды. Предотвращение образования горючей среды в технологическом оборудовании с газом, жидкостью.

Реализация первого принципа взрыво- и пожарозащиты обеспечивается безопасными концентрациями газов, паров ЛВЖ, пыли в объеме оборудования, либо безопасным температурным режимом технологической среды. Условия пожаровзрывобезопасности технологических сред (газов, жидкости, пыли) в оборудовании представлены ниже в таблице

Таблица 4.7 Условия взрывобезопасности технологических сред

Технологическая среда	Условие возникновения взрывоопасной среды	Условие взрывобезопасности среды
Горючие газы и пары	НКПР ≤ Сраб. ≤ ВКПР	НКПР/Кбез≥Сраб.≥ВКПР Кбез (когда диапазон КПР широк, то это условие практически невыполнимо)
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости	НТПР ≤ tраб.≤ ВТПР	tраб ≤ НТПР - ∆tн ВТПР + ∆tв≤tраб≤0,8tcв
Горючие пыли	НКПР ≤ Сраб.	Сраб.≤ НКПР/Кбез. (в аппаратах с пылящими материалами это условие практически невыполнимо)

Наиболее универсальным техническим решением по реализации первого принципа защиты технологических объектов от аварийных ситуаций независимо от характера горючей среды (газа, жидкости, пыли) является их эксплуатация в среде негорючих газов (флегматизаторов горения). В качестве флегматизирующих газов применяют азот, двуокись углерода, водяной пар.

Флегматизирующая концентрация инертного разбавителя (ФКИР) – это наименьшая концентрация инертного газа в смеси с горючим веществом и окислителем, выше которой смесь становится неспособной к распространению пламени. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) – минимальная концентрация кислорода в горючей смеси, разбавленной флегматизатором, ниже которой распространение пламени в горючей среде становится невозможным.

Инертные газы (чаще азот) в фармацевтической промышленности используют:

- для продувки аппаратов и коммуникаций с горючими газами и ЛВЖ перед проведением и после окончания взрывоопасных процессов технологических стадий, перед проведением ремонтных (сварочных) работ;

- для транспортировки взрывоопасных продуктов (ЛВЖ, горючей пыли) по коммуникациям;

- при проведении некоторых технологических операций (фильтрация, сушка и др.);

- при проверке и технических испытаниях оборудования на герметичность;

- в системе «азотного дыхания» резервуаров с ЛВЖ.

Тем не менее, при всех перечисленных технологических операциях необходимо проводить контроль концентрации кислорода в отходящих газах, которая должна быть ниже МВСК.

Однако в ряде случаев, метод флегматизации оказывается неприемлемым по технологическим причинам, например, ухудшается качество продукта или недоступен источник инертного газа. В таком случае целесообразно использовать вакуум как средство пожаровзрывобезопасности технологических объектов.

Следует иметь в виду, что если в технологическом аппарате находятся взрывоопасные вещества, то снижать вакуум можно только подачей инертного газа. В противном случае, если открыть «воздушку» аппарата, то в нем вполне вероятно образование взрывоопасной среды. Для обеспечения взрывобезопасности процесса необходим контроль герметичности аппарата и уровня разрежения (вакуума) в нем. Вакуум не рекомендуется применять, если горючая жидкость имеет низкую температуру кипения, так как это связано с большими ее потерями.

Вакуум, как средство безопасности для предотвращения образования горючей среды используют:

- для транспортировки ЛВЖ с высокой температурой кипения и горючей пыли;

- для сушки термолабильных горючих продуктов;

- при отгонке, ректификации, когда необходимо снизить температуру кипения жидкости с целью получения более чистого продукта, либо для снижения энергозатрат.

44.Предохранительные устройства для защиты технологического оборудования от взрыва и пожара.

Сухие огнепреградители– это защитные устройства, в которых гашение пламени происходит вследствие интенсивного отвода тепла из зоны горения, поэтому горючая смесь охлаждается до температуры ниже температуры самовоспламенения, и горение прекращается. Схема сухого огнепреградителя приведена ниже.

Рисунок 4.17 Схема устройства сухого огнепреградителя

Сухой огнепреградитель состоит из корпуса 1, в котором на решетке 2 находится огнепреграждающий элемент 3. В качестве огнепреграждающего элемента используют: насадку из сыпучих гранулированных материалов (керамические кольца Рашега, гравий); кассеты из фольги, спирально свернутых лент, сеток, металлокерамику. За счет такой насадки происходит дробление горящей струи, газа или пара на тонкие струйки, пленки, пузырьки с огромной поверхностью контакта с телом насадки. При этом происходит интенсивный теплообмен с поверхностью насадки и охлаждение газовой струи до температуры ниже температуры самовоспламенения.

Сухие огнепреградители могут устанавливаться на воздушных и материальных линиях. В гидрозатворах(огнепреградителях жидкостного типа) гашение пламени происходим в момент барботажа горящей газообразной смеси через слой жидкости.

Схема гидрозатвора для жидкостей – представлена ниже.

Рисунок 4.19 Схема устройства гидрозатвора для жидких сред

Гидравлический затвор в виде U –образного колена на линии: 1 – гидравлический затвор, 2 – пробка, 3 – аппарат.

Гидрозатворы устанавливают на сливных линиях эстакад и на складах ЛВЖ; на трубопроводах слива жидкости в аварийную емкость; на переливных линиях мерников и резервуаров с ЛВЖ и ГЖ. Их также устанавливают на наполнительных и расходных линиях подземных резервуаров; на газовых линиях высокого давления от компрессоров к буферным емкостям и низкого давления от буферной емкости до цеховой технологической установки; на линиях сдувки газов в аппараты; на линиях промышленной канализации.

Сухие и жидкостные огнепреградители непригодны в тех случаях, когда в транспортируемых смесях содержатся какие-либо механические примеси (твердые, жидкие) или, когда возможна полимеризация, кристаллизация веществ на поверхности насадки (решетки, рассекателя). В этом случае применяют более сложные устройства, не имеющие этих недостатков – пламяотсекатели.

В тех случаях, когда по трубопроводам транспортируются твердые сгораемые измельченные материалы, при появлении огня возможно его распространение навстречу движению горючего вещества. Для ликвидации этого на трубопроводах сухие затворы. Сухой затвор, заполняющий все сечение трубы, исключает на этом участке воздушное пространство и, следовательно, возможность распространения пламени. Сухие затворы (огнепреградители для твердых)измельченных материалов создаются в виде пробки из этих же материалов. Чаще всего они конструктивно оформлены в виде шнековых питателей,на шнеках которых снимается несколько витков перед выходным патрубком. Это обеспечивает образование пробки в корпусе шнека даже при полном прекращении подачи материала. Шнековые затворы устанавливают на горизонтальных участках самотечных систем транспортирования горючей пыли от циклона до бункера-накопителя.

Пламяотсекатель– это автоматическое устройство, которое срабатывает только в момент аварии и перекрывает массопровод. Пламяотсекатели устанавливают на пневмотранспортных линиях (схема вверху, слева).

Рисунок 4.20 Схемы устройства пламяотсекателей

При локализации взрыва внутри аппарата разрушающие нагрузки могут оказаться выше расчетного давления, на которое запроектирован аппарат. Для защиты такого аппарата от разрушения его оснащают устройствами для сброса давления взрыва – предохранительными мембранами.

Предохранительная мембранапредставляет собой ослабленное устройство с точно рассчитанным порогом разрушения. Сброс технологической или парогазовой среды из аппарата при разрушении мембраны производится, например, в аварийную емкость.

На воздушных и материальных линиях с горючими газами, жидкостями и дисперсными материалами могут устанавливаться следующие защитные устройства:

- на воздушных линиях аппаратов с ЛВЖ, ГЖ и горючими газами – огнепреградители, пламягасители; на воздушных линиях аппаратов с горючей пылью – взрывные клапаны.

- на материальных линиях с ЛВЖ и ГЖ: перед насосом – задвижки, сетчатые фильтры, обратные клапаны; после насоса – гидрозатворы; предохранительные мембраны – перед аварийной емкостью;

-на материальных линиях с дисперсными горючими средами – пламяотсекатели, шнековые затворы;

- на материальных газовых линиях – огнепреградители, предохранительные клапаны и мембраны.

45. Классификация взрывоопасных и пожароопасных зон помещений и открытой территории предприятия. Понятие о взрывоопасной зоне и ее размере.

Взрывоопасная зона – это помещение или ограниченное пространство в помещении или на открытой территории предприятия, в которой имеют место или могут образовываться взрывоопасные смеси. Такие взрывоопасные смеси могут создавать: горючие газы, независимо от их температуры в смеси с воздухом или другим окислителем, легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) с температурой вспышки до 61˚С, горючие пыли или волокна, если их нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) не превышает 65 .

Размеры взрывоопасной зоны в помещении определяются следующими условиями:

- взрывоопасная зона занимает весь объем помещения, если относительный объем взрывоопасной смеси в нем превышает 0,05 свободного объема помещения;

- взрывоопасной считается зона в пределах 5 метров по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если относительный взрывоопасный объем равен или менее 0,05свободного объема помещения. Размер взрывоопасной зоны может быть и меньше, если это подтверждено расчетом.

Свободный объем помещения представляет собой разницу между геометрическим объемом и объемом, занимаемым оборудованием, допускается принимать свободный объем равным 80% от геометрического объема помещения. Относительный взрывоопасный объем показывает, какую часть свободного объема помещения может занять взрывоопасная смесь газов и паров в воздухе помещения.

=0,8 =

Взрывоопасные зоны разделены на шесть классов и по ПУЭ обозначаются символом В.

Зона класса В-I – это зона помещения, в котором возможно выделение горючих газов и паров ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси и в нормальном режиме работытехнологического оборудования. Например, при загрузке или разгрузке аппарата, при хранении или переливании ЛВЖ, находящейся в открытой емкости

Зона класса В-Iа – это зона помещения, в котором возможно выделение горючих газов и паров ЛВЖ только в результате аварии, при неисправности технологического оборудования.

Зона класса В-Iб – это, по существу, та же зона класса В-Iа,но отличающаяся одной из следующих особенностей:

- возможно выделение горючего газа с НКПР более 15 % об, газ обладает резким запахом при концентрации, равной ПДК. Например, у газообразного аммиака НКПР=15% об., а ПДК=20мг/м³ (например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных установок). Концентрация на уровне НКПР в 4500 раз выше ПДК, поэтому вероятность образования взрывоопасной концентрации его незначительна, так как утечка газа может быть обнаружена персоналом по запаху. И на практике взрывоопасные концентрации аммиака не образуются ни в помещении, ни на открытой территории;

- если возможно образование водорода, например, при электролизе воды. Водород образуется в небольших количествах и накапливается, как легкий газ, в верхней зоне помещения;

- если горючие газы и ЛВЖ применяются в небольших количествах.

Зона класса В-II – это зона помещения, в котором возможно выделение пыли или волокон, переходящих во взвешенное состояние, в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовывать с воздухом смеси при нормальном режиме работы оборудования (например, загрузке или разгрузке технологического аппарата).

Зона класса В-IIа – это зона помещения, в котором возможно выделение пыли или волокон, переходящих во взвешенное состояние, в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси только в результате аварий или неисправности оборудования.

Если производственное помещение относится к категории А или Б, то весь объем помещения имеет взрывоопасную зону. Например, для помещения категории Амогут быть приняты зоны В-I, В-Iа, а для помещения категории Б – зоны В-I, В-Iа, В-II и В-IIа. Категории и классы зон указывают на дверях производственного помещения.

Зона класса В-Iг – это зона около наружной установки, из которой возможно выделение при аварии горючих газов и паров ЛВЖ. Взрывоопасной считается пространство в пределах от 0,5 до 20 метров в зависимости от типа технологического оборудования, установленного на открытой территории предприятия.

Пожароопасная зона – это пространство внутри и вне помещения, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в которых они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях. Пожароопасные зоны по ПУЭ обозначаются символом П и могут иметь четыре класса.

Зона класса П-I– это зона помещения, в котором обращаются горючие жидкости с температурой вспышки более 61˚С.

Зона класса П-II– это зона помещения, в котором обращаются горючие пыли или волокна с НКПР более 65 г/м³.

Зона класса П-IIа– это зона помещения, в котором обращаются твердые горючие вещества.

Зона класса П-III– это зона около наружной установки, в которой обращаются горючие жидкости с температурой вспышки более 61˚С или твердые горючие материалы.