АГРЕГАТ АГРЕГАТ
Рисунок 3.13 Продування абсорбера від залишку горючої речовини
1 – корпус апарата; 2 – насадка; 3, 4, 5, 6 – виробничі трубопроводи; 7 – лінія інертного газу на продування апарата; 8 – продувна свіча
Найчастіше продування здійснюється водяною парою. Висока температура пари сприяє випаровуванню залишків рідини, що знаходиться в апараті. Час продування апаратів і трубопроводів негорючими газами залежить від багатьох чинників, із яких найбільш істотними є: внутрішній об’єм апарата, кількість горючих залишків в апараті та їх леткість, розміри ліній подачі газу на продування і відводу суміші, тиск продувного газу тощо.
Кількість водяної пари або інертного газу, необхідних для флегматизації горючої суміші в апараті, визначається з виразу:Vф фл.без Vв,
де Vф– кількість інертного газу, що подається в апарат, м3;Vв– вільний об’єм апарата, що заповнений парогазоповітряною сумішшю, м3; фл.без– гранично допустима вибухобезпечна концентрація флегматизатора, визначається за формулою:
ф ф Кбез без
фл
.
. ,
де Кбез.ф– коефіцієнт безпеки. При ф 0,15 об.частки Кбез.ф 1,2; при
0,15
ф об.частки Кбез.ф 1,5; ф – мінімальна концентрація флегматизатора, об.частки, яка визначається розрахунково.
Продування вважається закінченим, якщо в суміші, що відходить, концентрація горючих газів або парів буде не більшою від встановленої норми, яка у кожному конкретному випадку може бути різною, але завжди меншою від нижньої межі поширення полум'я, тобто:
) 7 , 0 (
9 ,
. 0 R
без н
р
Порядок відключення та продування апаратів від горючих газів і парів записується в цехову технологічну інструкцію.
Після закінчення продування приступають до відкривання апарата. На вертикальних апаратах люки відчиняють зверху вниз. Після цього апарат із відкритими люками залишають вентилюватися і прохолоджуватися. Якщо всередині апарата будуть проводитися вогневі роботи, то перед цим із різних точок треба взяти пробу повітря.
Продувні свічі виводяться за межі виробничого приміщення (приблизно на 2 м вище від гребеня даху) або приєднуються до загальної лінії для вловлювання газів і парів із метою подальшої утилізації (див. рис. 3.19).
Аналогічно, як і при зупинці, проводиться продування апаратів та трубопроводів від повітря при пуску їх в експлуатацію. Продування проводиться найчастіше водяною парою або негорючими газами і лише у виняткових випадках припускається витіснення повітря горючим газом (ацетиленові генератори). В цьому випадку продувні свічі захищають вогнеперешкоджувачами.
Таким чином, умови утворення вибухонебезпечних концентрацій при експлуатації технологічного обладнання залежать не тільки від вибухопожежонебезпечних властивостей та агрегатного стану горючих речовин, а також і від конструктивних особливостей та режиму роботи обладнання, що необхідно враховувати при розробці пожежно-профілактичних заходів.
3.2. Горюче середовище при виході речовин з працюючих апаратів Після оцінки вибухопожежонебезпеки середовища всередині технологічного обладнання необхідно встановити, при експлуатації яких апаратів можливий вихід горючих речовин назовні з утворенням горючого середовища. Горючі гази, пари і рідини виходять з апаратів і трубопроводів не тільки при пошкодженнях та аваріях, але і при нормальній експлуатації апаратів, які мають свої конструктивні особливості, зокрема, апаратів з відкритою поверхнею випаровування, апаратів з дихальними пристроями, апаратів періодичної дії. Невеличкі витікання відбуваються навіть з герметично закритих апаратів, що працюють під підвищеним тиском, через нещільності в прокладках, сальниках, зварних швах. При їх експлуатації біля місць виходу парів і газів у виробничих приміщеннях та на відкритих майданчиках можуть утворюватись вибухопожежонбезпечні концентрації.
Розглянемо детально умови їх утворення.
Апарати з відкритою поверхнею випаровування
До апаратів з відкритою поверхнею випаровування відносять фарбувальні ванни, ванни для просочування тканин і паперу розчиненими смолами, для промивання розчинниками та сушіння деталей, відкриті резервуари для зберігання рідин. Випаровування з відкритої поверхні відбувається і у випадку розливання рідини при аварії апаратів і трубопроводів.
Розміри вибухопожежонебезпечних зон визначаються властивостями речовин, що обертаються в технологічному процесі, кількістю, яка може виходити назовні за певний проміжок часу, умовами викиду, розтікання та розсіювання у навколишньому середовищі, температурними умовами випаровування, площею поверхні випаровування, часом випаровування, а також рухливістю повітря.
Горюча концентрація пароповітряної суміші над відкритою поверхнею пожежонебезпечних рідин утворюється за умови:
tсп tр ,
де tр – робоча температура рідини, оС; tсп– температура спалаху рідини, оС, або за умови:
р н ,
де н – нижня концентраційна межа поширення полум'я, %; р – фактична (робоча) концентрація горючої речовини, %.
Для аналізу пожежної небезпеки має значення вид випаровування рідини.
Розрізняють випаровування у нерухоме середовище (молекулярна дифузія) та в рухоме середовище (конвективна дифузія).
При випаровуванні в нерухоме середовище розсіювання парів ускладнене, створюються більш сприятливі умови для нагромадження парів у місцях їх виходу з утворенням місцевих пожежонебезпечних концентрацій.
Кількість рідини (mн), що випаровується з відкритої поверхні у нерухоме середовище за час , визначається за формулою:
, - 1 Dt F 1,155
=
mн в
s t
s
де mн– маса рідини, що випаровується з відкритої поверхні в нерухоме середовище, кг;
t – густина парів рідини при робочій температурі, кг/м3;
Fв – площа поверхні випаровування, м2;
Dt – коефіцієнт дифузії парів при робочій температурі, м2 /c.
Величину коефіцієнта дифузії парів або газу при робочій температурі tp визначають за формулою:
273 273 p t
n
Do
Dt ,
де DO – значення коефіцієнта дифузії за нормальних умов (То=273K, Ро=1.105 Па), м2/c; n – показник степеня, що залежить від фізико-хімічних властивостей речовини.
При випаровуванні у рухоме середовище маса переходить із однієї фази в іншу не тільки внаслідок молекулярного руху, але і в результаті руху повітря, а також більш інтенсивного теплообміну. Завдяки цьому збільшується кількість рідини, що випаровується. У такому випадку над поверхнею рідини утворюється невеликий приграничний прошарок із насиченою концентрацією пари, потім відбувається різкий перепад концентрації. В прошарках, розташованих вище від приграничного прошарку (внаслідок інтенсивного перемішування середовища при русі), концентрація пари буде приблизно однаковою.
Кількість рідини, що випаровується у рухоме середовище mв за час :
Fв
Ps 10 6 M
mр ,
де – коефіцієнт, що залежить від температури та швидкості руху повітря, M– молекулярна маса речовини, г/моль.
Діаметр зони вибухонебезпечної концентрації парів, що утворюється при випаровуванні з відкритої поверхні, визначається за формулою:
333 , 0 813
, 0
3 ,
6
п s в н
s
з P
m K P
D
де: К – константа випаровування, яка визначається як К= τвип / 3600;
Рs – тиск насичених парів при робочій температурі, кПа; πп – густина парів при робочій температурі, кг/м3; н – нижня концентраційна межа поширення полум’я, об.частки.
Заходи для запобігання утворенню горючого середовища при експлуатації апаратів з відкритою поверхнею випаровування:
Проєктування (або заміна) технологічних схем таким чином, щоб весь процес, у тому числі завантаження і розвантаження матеріалу, здійснювався ізольовано від навколишнього середовища (апарати з відкритою поверхнею випаровування у всіх випадках, де це можливо за технологією, повинні замінятися закритими).
Заміна ЛЗР негорючими або менш пожежонебезпечними рідинами.
Нариклад, використання в процесах миття та знежирення вузлів і деталей, лужних та синтетичних миючих засобів, хлористого метилену, трихлоретилену, а також застосування ультразвукового методу знежирення і очистки тощо.
Вибір найбільш раціональної форми відкритого апарата, що дає можливість створити мінімальну величину поверхні випаровування.
Встановлення систем витяжки та вловлювання парів рідини, що вилучаються при випаровуванні, безпосередньо біля апаратів.
Наявність спеціальних пристроїв захисту на випадок пожежі (кришки для закривання апаратів, аварійний злив рідини, локальна установка пожежогасіння).
Підтримання робочої температури рідини нижчою за температуру її
спалаху: oС
tсп без
tр 35
. .
Апарати з «дихальними» пристроями
У багатьох технологічних процесах застосовують апарати, у яких в процесі роботи змінюється рівень рідини, зокрема, резервуари, мірники, дозатори, баки тощо. Нормальна експлуатація таких апаратів потребує сполучення їх з атмосферою за допомогою «дихальних» пристроїв («дихальних» труб, відкритих люків, клапанів).
Пожежна небезпека апаратів з «дихальними» пристроями зумовлюється кількістю парів горючої рідини, що виходить в атмосферу або в приміщення через «дихальні» клапани або відкриті люки в результаті так званих малих та великих «дихань».
Велике «дихання» – витіснення парів рідини назовні або підсмоктування повітря всередину апаратів при зміні в ньому рівня рідини.
Мале «дихання» – витіснення парів назовні або підсмоктування повітря всередину апарата при зміні температури в його газовому просторі під впливом зміни температури середовища.
Вибухобезпечні умови експлуатації апаратів, що «дихають», визначаються зі співвідношення:
р,без 0,9 (н – 0,0021),
оскільки в процесі експлуатації при зниженні рівня продукту або температури навколишнього середовища в апарати через «дихальні» пристрої надходить повітря, яке розбавляє «багаті» суміші з р в та приводить до утворення вибухонебезпечних концентрацій.
Потрапляння повітря в апарат при «диханні» може призвести до розбавлення багатої суміші парів до вибухонебезпечних концентрацій.
При малих та великих «диханнях» може утворюватися горюча пароповітряна суміш біля «дихальних» пристроїв, якщо температура рідини дорівнює або більша за величину нижньої температурної межі поширення полум'я:
нтмрп р t
t .
За потужністю одноразового викиду і розмірами зовнішніх пожежонебезпечних зон, що утворюються при цьому, більш небезпечними є великі «дихання».
Розмір зовнішньої небезпечної зони залежить від кількості парів, що виходять, їх властивостей, конструкції ємності та її «дихального пристрою», а також від стану навколишнього середовища (в основному від швидкості руху та вертикального розподілу температури повітря).
Кількість парів горючої рідини, що виділяються з апаратів при «диханні», можна визначити розрахунком, якщо прийняти, що концентрація парів рідини при цій температурі у всіх точках пароповітряного простору ємності або апарата однакова і дорівнює концентрації насичених парів.
Нехай в апараті з «дихальним» пристроєм знаходиться легкозаймиста рідина, рівень та температура якої змінюються (рис.3.14).
а б