Промышленная безопасность

I. Промышленная безопасность

Безопасность проектируемой установки

а). Свойства используемого в установке холодильного агента [1,3]

Фреон R134а

- химическая формула С₂H₂F₄

- молекулярная масса 102,0

- температура кипения при атмосферном давлении,ºС -26,1

- критическая температура,ºС 101,1

- температура затвердевания, ºС -101,0

- теплота парообразования при 98кПа, кДж/кг 217,1

- плотность пара при давлении 760 мм рт столба

и температуре 20ºС, кг/м³ 5,26

- плотность жидкости при температуре 25ºС, кг/м³ 1206

б). Токсичность веществ [3]

Холодильный агент R134а, используемый в данной установке, относится к одним из наименее опасных холодильных агентов с точки зрения воздействия на организм человека.

Фреон R134а относится к группе 1 - он негорючие при любой концентрации его паров в воздухе. Хладагент по европейской классификации относится к группе А - нетоксичный.

Согласно европейской классификации нетоксичным признаётся вещество, которое не оказывает неблагоприятного воздействия на практически всех работающих, подвергающихся воздействию вещества ежедневно в течение 8-часового рабочего дня или 40-часовой рабочей недели при средневзвешенной по времени объемной концентрации вещества, равной или большей 400 мл/ м³(ррт).

Предельно допустимая концентрация для R134а -/1000.

Для хладагентов - индивидуальных веществ приведены значения ПДК (в числителе, мг/м³) и классы опасности на основании действующих нормативных документов Российской Федерации (ГОСТ 12.1.005, ГН 2.2.5.686, ГН 2.2.5.794, ГОСТ Р 12.2.142, ГОСТ 12.1.007 и др.). Т.о. В Российской Федерации ПДК для R134а не установлена. На использование хладагентов, не предусмотренных нормативными документами, должно быть разрешение Минздрава России. В знаменателе приведены справочные значения для хладагентов ПДК (в ррт) по системе МАК, утвержденные немецким Комитетом по оценке вредных веществ, а также Европейского стандарта (проект pr EN 378-1) "Холодильные системы и тепловые насосы. Требования безопасности". Для R 134а с ПДК 1000 ppт устанавливается класс опасности 4.

R134а при контакте с пламенем и горячими поверхностями (t > 400°C) может разлагаться с образованием высокотоксичных продуктов, в частности, фосгена и фтористоводородной кислоты. Сильный запах, испускаемый разложившимся хладагентом, вызывает у человека раздражение слизистой оболочки носа и горла.

в). Пожаро- и взрывопоказатели веществ, применяющихся в технологическом процессе [1,2]

При разгерметизации оборудования происходит мгновенное испарение части жидкого хладагента. Фреон R 134а не является взрывоопасным и не образует с кислородом горючей смеси.

Для смазки компрессора применяется масло ХФ12-16.

Плотность при 20ºС, кг/м³ 0,874

Температура вспышки,ºС 225

Температура застывания,ºС -58

г). Вероятность разрушения теплонасосной установки, дерево отказов.

Риск несчастного случая

Для предупреждения повышения давления выше расчетного, установка оснащена средствами автоматики. Для этого установлены следующие автоматические и релейные защиты на компрессор:

1). защита от повышения давления всасывания;

2). защита от повышения давления нагнетания;

3). реле разности давлений между давлением нагнетания и давлением масла;

4). реле температуры, фиксирует температуру масла при выходе его из маслоотделителя.

Испытание аппаратов [6]

Аппараты установки изготавливают сварными (конденсатор, испаритель). Качество сварных соединений контролируется на заводе-изготовителе методом проникающего излучения. Процент контроля сварных швов:

- для межтрубного пространства конденсатора 50%;

- для трубного пространства конденсатора 25%;

- для трубного пространства испарителя 25%;

- для межтрубного пространства испарителя 50%.

Так как по техническим причинам гидравлические испытания теплообменных аппаратов невозможны, то их заменяют пневматическими испытаниями на прочность на такое же пробное давление воздухом или азотом.

Испытание на плотность[4]:

Сторона высокого давления

р_пл= р_расч=20,7 атм

Сторона низкого давления

р_пл= р_расч=3,5 атм

Испытание на прочность[4]:

Сторона высокого давления

р_пр=1,3·р_расч=1,3·20,7=26,91 атм

Сторона низкого давления

р_пр=1,3·р_расч=1,3·3,5=4,55 атм

Под пробным давлением аппарат должен находиться 30 минут, после чего давление снижается до рабочего, при котором производится осмотр с проверкой плотности швов и разъемных соединений мыльным раствором. Испытания проводятся в бронекамере.

Аппарат выдержал испытания, если:

- не окажется признаков разрыва

- нет пропуска воздуха

- не замечается остаточных деформаций после испытаний

д). Опасность удара электрическим током [5,7]

Теплонасосная установка находится в помещении, которое относится к помещениям с повышенной опасностью по удару током. Это сырое помещение с полом из токопроводящих материалов (бетонный, металлический) с возможностью одновременного прикосновения человека к токоведущим частям и хорошо заземленным предметам. В данном помещении для переносного электрооборудования применяется напряжение 42В. Напряжение переносных светильников не должно превышать 12В. Токоведущие части изолированы. Напряжение сети 220/380В.

U_{фдопустимое}≤42В (Помещение с повышенной опасностью).

При пробое изоляции для уменьшения напряжения на корпусе установки до 42В предусмотрено защитное заземление с R_заз≤40м. Для изоляции используются коррозионностойкие материалы. Провода и кабели с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией.

R_заз= U_{фдопустимое}/( I_заз·α)

I_заз – ток, протекающий через заземлитель , равен 12А,

α – коэффициент напряжения соприкосновения, равен 1.

R_заз= 42В /( 12·1)=3,5Ом

R_заз≤ R_доп

3,5≤ 4Ом

Количество заземлителей рассчитываем по формуле:

n=R₀/ (R₀· η)

Где R₀ – сопротивление растеканию тока одного трубчатого заземлителя

R₀=ρ/(2·π·d)х [ln2l/d+1/2·(ln(4t+l)/(4t-l))]

Где:

ρ – удельное сопротивление грунта, ρ=7·10⁴Ом/м

l – длина заземления, l=3м

d – диаметр заземлителя, d=0,05м

t – расстояние от заземлителя до поверхности земли, t=0,8м

η – коэффициент использования заземлителей, учитывающий взаимное экранирование (выбирается ориентировочно η=0,75).

R₀=7·10⁴/(2·π·0,05)х [ln2·3/0,05+1/2·(ln(4·0,8+l)/(4·0,8t-l))]=34,5Ом

n=34,5/ (3.5· 0,75)=13,14 Принимаем целое значение n=14 штук

Дерево отказов

II.Экологическая безопасность.

Особенностью данной теплонасосной установки является целесообразность ее использования вместо котельной, в которой сжигается жидкое, твердое или газообразное топливо для получения тепла. В процессе сгорания топлива происходит выброс в атмосферу вредных веществ, эти вещества оказывают неблагоприятное воздействие на работоспособность, а главное, на здоровье населения. Внедрение тепловых насосов дает значительное снижение вредных выбросов в атмосферу. За счет поддержания высокой герметичности установки вероятность загрязнения окружающей среды выбросами холодильного агента сведены до минимума.

За счет того, что подаваемая в установку вода циркулирует в замкнутом контуре, получается, что она не связана экологически с окружающей средой.

Используемый в установке винтовой маслозаполненный компрессор дает снижение шума благодаря тому, что сжатие паров холодильного агента происходит в среде масла, которое поглощает звуковую волну.

Тепловые выбросы в окружающую среду

Q=N·τ_экспл =24·45000=11·10⁵ кВт·ч

где N= 24 кВт- теплопроизводительность;

τ_экспл = τ_г ·τ_р =4500·10=45000 часов –время эксплуатации установки

где τ_г=4500- эффективное время работы за год;

τ_р= 10 лет- срок службы установки

При получении тепловой энергии на ТЭС в атмосферу выбрасывается газ CО₂ в количестве:

TEWI=QWP·M+α·B=0,25·16+0,52·11·10⁵=5,7·10⁵ кг СО₂

TEWI – полный коэффициент парникового эффекта

Где α=0,52кг СО₂/кВт – доля СО₂, выбрасываемого при производстве электроэнергии;

В= 11·10⁵-суммарное количество электроэнергии, потребляемое за весь период службы;

М- полная масса фреона, М=16кг

QWP- потенциал глобального потепления, QWP=0,25.

Средства индивидуальной защиты

При возгорании в результате короткого замыкания применяются огнетушители углекислотные ОУ-2, ОУ-5.

При возгорании масла используют огнетушитель бромэтиловый ОУБ-3. Этот противопожарный инвентарь должен находиться в машинном отделении.

Около теплонасосной установки в застеленном шкафу должны храниться не менее 2 пар резиновых перчаток, защитные очки и рукавицы, аптечка и изолирующий противогаз.

Перед входом в машинное отделение необходимо включить вентилятор. При большой утечке фреона или работе в загазованном помещении вентилятор должен работать непрерывно.

При обнаружении утечек фреона применяются галоидные лампы.

Помещение с теплонасосной установкой должно быть оборудовано пожарной сигнализацией с датчиком.

Мероприятия по созданию безвредных условий труда [3,8]

Машинное отделение теплонасосной установки оборудуют вытяжной и приточной вентиляцией. Предусмотрена принудительная вентиляция с кратностью воздухообмена 3 для приточной вентиляции и 4 для вытяжной, которая одновременно является и аварийной.

Введение

Энергосбережение – одна из основных проблем, решаемых мировым сообществом в настоящее время. Преследуются две основные цели – сохранение не возобновляемых энергоресурсов и сокращение вредных выбросов в атмосферу, продуктов сгорания, являющихся в частности, одним из основных факторов глобального потепления.

Этой проблемой активно занимаются международные, региональные и национальные организации и агентства. Выполняются комплексные программы энергосбережения, действуют системы финансовой поддержки и контроля выполнения мероприятий.

Наряду с этим заметное развитие получила так называемая «нетрадиционная энергетика». Ее технологии экологически чисты и применяют возобновляемые источники энергии. К ним относятся: солнечная, ветровая энергия, гидроэнергетика и т.д.

В этой области особое место занимают тепловые насосы, преобразующие низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды.

В данном разделе пояснительной записки разрабатываются мероприятия по обеспечению безопасной эксплуатации теплового насоса, способного работать и как холодильная машина.

В тепловых насосах и холодильных установках до последнего времени широко использовался в качестве рабочего вещества хладон R12. Однако, исследования динамики озонового слоя, защищающего население Земли от жестокого и вредного ультрафиолетового излучения, показали наличие тенденции к его систематическому истощению в течение последних лет, а поиски причин такого опасного явления показали, что одной из них является попадание в атмосферу хлорфторуглеродистых соединений, которым в частности является R12. В целях защиты озонового слоя от дальнейшего разрушения предусматривается сокращение, а затем и полный отказ от применения хлорфторуглеродов в мировой практике, в том числе и в холодильном машиностроении.

В данном разделе рассматривается фреон R134а.

Технологические характеристики теплового насоса

Теплопроизводительность, кВТ 24