Вопрос 15
Вопрос № 5. Защита технологических аппаратов.
Защита аппаратов от распространения пожара осуществляется по двум основным направлениям: от растекания при аварийном истечении огнеопасных жидкостей и от разрушения при взрыве.
Защита от растекания. Локализация аварии и пожара в технологических процессах с применением огнеопасных жидкостей зависит от решения по предупреждению аварийного истечения огнеопасных жидкостей из поврежденного технологического оборудования и по предупреждению растекания излившейся части жидкости.
Предупреждение или уменьшение аварийного истечения жидкостей из поврежденных аппаратов и трубопроводов обеспечивается установкой в определенных точках технологической схемы необходимого количества устройств, с помощью которых можно оперативно прекратить или уменьшить выход горючих веществ наружу.
Чаще всего для этой цели используют запорные задвижки ручного действия или с дистанционным пуском, с автоматическим приводом, а также другие специальные устройства (скоростные отсекатели потока, обратные клапаны, мембранные клапаны и т.п.). Введение в действие этих устройств часто блокируют с автоматическим отключением перекачивающих насосов.
Предупреждение растекания излившейся жидкости обеспечивают устройством на пути ее движения различных преград (обвалований, стенок, бортиков, порогов, лотков и т. п.). Обвалование устраивают вокруг отдельно стоящих наземных или полуподземных резервуаров или группы резервуаров, а также электродегидраторов, отстойников и других аппаратов емкостного типа с ЛВЖ и ГЖ или сжиженными газами. Его устраивают в виде сплошного земляного вала с расчетной высотой и шириной или сплошной стенки из негорючих материалов.
Защита аппаратов от разрушения при взрыве. При взрывном разрушении аппаратов внезапно создаются условия для быстрого распространения пожара в результате разбрасывания содержимого аппарата (огнеопасных жидкостей, сыпучих материалов) на большое расстояние в производственном цехе или на открытой площадке, осколочного повреждения соседнего технологического оборудования, разрушающего действия ударной волны. Разрушение аппаратов при взрыве опасно для жизни людей. В связи с этим возникает острая необходимость в создании решений пожарной безопасности, направленных на защиту аппаратов от разрушения при взрыве.
Разрушающим при взрыве является быстронарастающее давление внутри аппарата. Скорость нарастания и величина давления при взрыве зависят от химических свойств горючей смеси, концентрации горючего компонента в смеси, суммарного количества сгоревшего вещества при взрыве, начальной температуры и давления исходной горючей смеси. Так, при взрывном сгорании (без детонации) газо- и паровоздушных смесей давление в сосудах может увеличиться по сравнению с начальным в 8—10 раз, а при сгорании пылевоздушных смесей — в 4—6 раз.
Защиту аппаратов от разрушения при взрыве осуществляют путем создания условий для своевременного стравливания из них образующихся продуктов сгорания, Для этой цели не могут быть использованы предохранительные клапаны, которые эффективны для защиты аппаратов от избыточного давления, образующегося при нарушениях технологического процесса производства (кроме взрыва). Причина этого кроется в значительной разнице скоростей приращения давления при нарушении режима работы аппаратов и взрыве. Предохранительные клапаны имеют недопустимо большую инерционность срабатывания и малое для стравливания продуктов взрыва живое сечение. В связи с этим для того, чтобы в аппарате, где произошел взрыв, не образовалось давление выше пробного, аппарат защищают взрывными предохранительными клапанами мембранного типа (взрывными мембранами) или в виде шарнирно-откидных дверец. Наиболее широкое распространение в технологии получили взрывные мембраны. Ими, в частности, защищают центробежные распылительные сушилки (производство сухого молока, кормовых дрожжей), ацетиленовые генераторы и ацетиленопроводы (производство ацетилена), ксантатаппараты (производство вискозного волокна), магистральные линии рекуперационных станций, электрические и рукавные фильтры пылеулавливающих систем и другие аппараты. По характеру разрушения различают разрывные, срезные, ломающиеся, хлопающие, выщелкивающиеся и отрывные взрывные мембраны (рис. 1.25).
Рекомендуемые материалы
Разрывные мембраны при срабатывании разрываются, поэтому их чаще изготовляют в виде тонкой пластины, плоской или вогнутой, из пластичных металлов (алюминия, никеля, меди, латуни или других).
Срезные мембраны отличаются механизмом разрушения. Они не разрываются, а срезаются по периметру острой кромки прижимного кольца. Изготовляют их также из мягких материалов.
Ломающиеся мембраны при срабатывании ломаются и поэтому они выполняются из хрупких материалов (чугуна, графита, стекла и т.п.). Они чувствительно реагируют на нагрузки динамического характера являются малоинерционными.
Хлопающие мембраны имеют форму сферического купола, выпуклая сторона которого обращена к зоне повышенного давления (внутрь защищаемого аппарата) при повышении давления сверх критического сферический купол мембраны теряет устойчивость и выворачивается в обратную сторону. При этом она сталкивается
с крестообразным ножом и разрезается. Хлопающие мембраны изготовляют из тонколистового проката пластичных металлов.
Выщелкивающиеся мембраны применяют в тех случаях, когда разрывные и срезные мембраны из-за малой их толщины допускают ложные срабатывания. Выщелкивающиеся мембраны чаще изготовляют из пластмасс, они имеют выпуклую форму, их крепят в специальном гнезде (кольцевой выточке) с помощью мягкого припоя или замазки. При срабатывании выщелкивающиеся мембраны выбиваются из гнезда, полностью освобождая живое сечение стравливающего патрубка. После срабатывания выщелкивающиеся мембраны вновь могут быть использованы (они многоразового действия).
Отрывные мембраны применяют для защиты аппаратов с большим рабочим давлением. Ими, например,-защищены змеевиковые реакторы (РРаб = 150—200 МПа, 1500—2000 атм) производства полиэтилена методом высокого давления, колонны синтеза (Рраб = 20 МПа,
200 атм) производства карбамида из аммиака и т. п. Такие мембраны чаще всего имеют вид колпачка, отлитого заодно с фланцами для крепления и имеют ослабленное сечение, по которому и происходит ее отрыв при срабатывании.
Взрывные клапаны с шарнирно-откидными дверцами (рис. 1.26) применяют для защиты трубчатых печей, топок котлов, газогенераторов и других аппаратов. В исходном положении дверца клапана закрыта. Герметичность ее обеспечивается прижатием под действием собственного веса и противовеса. При нарастании взрывного давления в аппарате дверца клапана откидывается на шарнире и, выпустив избыточное давление, вновь закрывает выпускное отверстие.
Основные размеры взрывных мембран {диаметр и толщина), общую их площадь и количество определяют расчетом.
Мембранные клапаны, как правило, размещают у аппаратов — в верхней части, у трубопроводов и воздуховодов — на поворотах, в тупиках. Место установки должно учитывать безопасность людей и пожарную безопасность: стравливаемые высоконагретые продукты взрыва должны быть направлены в сторону от людей и горючих веществ. Материал мембран подбирают не только с учетом характера изменения нагрузок на мембрану, но и химической активности среды в защищаемом аппарате или трубопроводе. Аппараты после срабатывания взрывных мембран немедленно останавливают, все трубопроводы перекрывают. Пуск их в работу разрешается только после выяснения и устранения причин, вызывающих срабатывание мембран, и замены разрушенных мембран.
Вывод по вопросу.
Пожарная безопасность добычи нефти обеспечивается предупреждением ее розлива и исправной работой механизмов.
Вопросы темы.
Литература.
1. Рабочая программа курса пожарная безопасность технологических процессов (5 лет обучения).
Рекомендация для Вас - 3 - Библиографические издания и публикации.
2.М.В. Алексеев Основы пожарной профилактики в технологических процессах.
3. НПБ 105-03 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
1. Рабочая программа курса пожарная безопасность технологических процессов (5 лет обучения).
2. М.В. Алексеев Основы пожарной профилактики в технологических процессах. - М.: научно-исследовательский и редакционно-издательский отдел ВИПТШ, 1972.
3. Клубань В.С. и др. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. - М.: Стройиздат, 1987.
4. М.В. Алексеев Предупреждение пожаров от технологических причин. - М.: министерство коммунального хозяйства РСФСР, 1963.
