36

МЧС России

Санкт-Петербургский университет

Государственной противопожарной службы

Кафедра пожарной безопасности технологических процессов и производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: Анализ пожарной опасности процесса улавливания паров бензина  из паровоздушной смеси методом адсорбции и разработка мер противопожарной защиты

Вариант № 31

                                                                                       Выполнил:

курсант 42 учебной группы

                                                                                      рядовой вн. службы                                                                 

                                                                                                       Емельянова А.Н.

                                                                            Научный руководитель:

                                                                                    старший преподаватель

                                                                                         кафедры ПБТП и П                                                                                                         майор вн.службы

                                                           Новордовская В.Л.

                                                                                  Дата защиты___________                                                                    ______________________

                                                                                 Оценка________________

Санкт-Петербург

2012

Содержание

Введение.              3

1. Исходные данные              5

2. Описание технологического процесса              7

3. Анализ пожарной опасности технологического процесса              10

3.1. Анализ пожарной опасности обращающихся веществ и материалов.              10

3.2. Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического   оборудования              11

3.3. Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ из   технологического оборудования              11

3.4 Оценка возможности появления источников зажигания (инициирования горения)              17

3.5. Определение возможных причин и путей распространения пожара              18

4. Основные мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса              19

4.1. Основные мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение образования горючей среды внутри технологического оборудования              20

4.2.Основные мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение повреждения технологического оборудования и образования горючей среды при выходе веществ наружу              24

4.3. Основные мероприятия и технические решения, направленные на предупреждение возникновения источников зажигания (инициирования горения)              26

4.4. Основные мероприятия и технические решения, направленные на предупреждение распространения пожара              27

5. Инженерные расчеты              30

5.1. Расчет категории помещения технологического процесса с использованием легковоспламеняющихся жидкостей              30

5.2. Определяем продолжительность аварийного слива из резервуара товарной продукции, если в опорожняемую емкость подается инертная среда под избыточным давлением              36

Литература              38

                                                                                                                   Введение

Защита промышленных предприятий от пожаров и взрывов неразрывно связана с изучением пожаро-взрывоопасности технологического процесса производства. Без выявления причин возникновения и распространения пожара или взрыва нельзя провести качественно пожарно-техническое обследование объектов, исследование  имевших место пожаров и взрывов, а следовательно, - необходимости дальнейшего улучшения защиты объектов.

Разработка эффективной противопожарной защиты предполагает, помимо знаний общей методики анализа пожарной опасности, наличие глубокого понимания сущности технологии и пожароопасных свойств обращающихся в производстве веществ.

Используемые в производстве вещества обычно претерпевают ряд физических и химических превращений: нагреваются, охлаждаются, реагируют друг с другом и т.д. Все эти процессы  широко используются в большинстве современных производств и поэтому называются основными технологическими процессами. Наиболее распространенными в промышленности  и пожароопасными являются  процессы нагрева, ректификации, абсорбции и сушки.

Целью курсового проекта является осуществление анализа пожарной опасности технологического процесса и разработка мер противопожарной защиты. Метод анализа пожарной опасности и защиты технологических процессов производств основан на выявлении  в производственных условиях причин возникновения горючей среды, источников зажигания и путей распространения огня.

Таким образом, при анализе пожарной опасности и защиты технологических процессов производств необходимо:

a)     Выяснить, какие вещества и в каком количестве обращаются в производстве, каковы их основные физико-химические и пожароопасные свойства, химический состав, температуру кипения, плотность паров по воздуху, температуру вспышки, нижний и верхний температурные пределы воспламенения (взрыва), концентрационные пределы воспламенения (взрыва), температуру воспламенения и самовоспламенения, теплоту горения, токсичность, средства для тушения.

b)    Установить пожаровзрывоопасность среды внутри производственного оборудования с учетом свойств веществ и режима работы аппаратов.

c)     Установить, по каким причинам может происходить выход горючих веществ из аппаратов и трубопроводов наружу, т.е. выявить возможные причины повреждений и аварий аппаратов и к каким последствиям это может привести.

d)    Выявить причины появления источников зажигания и путей распространения пожара.

e)     По всем рассмотренным вопросам определить основные направления противопожарной защиты.

              В нашем случае объектом анализа пожарной опасности выступает технологический процесс улавливания паров бензина паровоздушной смеси методом адсорбции .                                                                                                                               Наряду с совершенствованием процесса улавливания паров бензина паровоздушной смеси методом адсорбции необходимо также учитывать особенности пожарной опасности применяемых установок и предусматривать комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предупреждение возникновения и распространения пожара. 

1. Исходные данные

2. Описание технологического процесса

Из паровоздушной смеси пары летучего растворителя можно выделить, используя метод адсорбции. Адсорбцией называют процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твёрдым пористым веществом - адсорбентом. Установка предназначена для улавливания из паровоздушной смеси паров бензола. Технологические схемы адсорбционных процессов улавливания из паровоздушных смесей паров бензола и паров бензина принципиально не отличаются друг от друга. Ниже приведена схема и дано описание технологического процесса адсорбционной установки, общее для первого (улавливание бензола) и второго (улавливание бензина) случаев.

Поступающая на установку по линии 1 паровоздушная смесь (в первом случае воздух с парами бензола, во втором - воздух с парами бензина) имеет концентрацию 20 г. горючего вещества в 1 м3 воздуха. Паровоздушная смесь подсасывается на установку центробежным вентилятором 3 и под избыточным давлением 400 мм. рт. ст. и температуре 20°С поступает по линии 4 в адсорбер 7. Находящийся в адсорбере активированный уголь поглощает 90% паров горючего вещества из паровоздушной смеси, а воздух с остатком пара выбрасывается по линии 9 в атмосферу. В адсорбере 8 в этот же момент (т.е. когда в адсорбере 7 идёт поглощение) происходит процесс десорбции - обратное извлечение из активированного угля паров растворителя.

Для осуществления процесса десорбции в адсорбер по линии 10 подают водяной пар давлением 0,3 МПа. Смесь водяного пара и извлеченных из угля паров растворителя по линии 11 поступает в холодильник-конденсатор 12 на конденсацию. Охлаждение паров в конденсаторе происходит за счёт подачи через трубки холодной воды. Полученный в холодильнике 12 конденсат, представляющий собой смесь горючей жидкости (бензола, бензина) и вода, поступает в отстойник 13 на разделение эмульсии путем её расслаивания. Вода, как наиболее тяжёлая, скапливается в нижней части отстойника и по трубе 18 отводится в канализацию. Горючая жидкость, как более лёгкая, из верхней части отстойника 13 насосом 15 подаётся в ёмкость растворителя 18. Емкость имеет дыхательную трубу 17. Несконденсировавшиеся пары из отстойника по линии 14 поступают снова в адсорбер на улавливание. После процесса адсорбции паров адсорбер 7 переключается на десорбцию, а адсорбер 8 после десорбции переключается на адсорбции паров растворителя, т.е. пропускают через него паровоздушную смесь. Для сушки увлажнённого после десорбции угля, пропускаемого через адсорбер, паровоздушную смесь подогревают некоторое время в кожухотрубчатом паровом подогревателе б до температуры 80°С. При аварийной ситуации на ректификационной станции ПВС выбрасывается в атмосферу по трубе. 5. От распространения пламени линии ПВС защищены гравийными огнепреградителями 2, а для защиты их от разрушения при взрыве имеются мембранные предохранительные клапаны.

Адсорберы расположены. на открытой металлической этажерке, примыкающей к зданию II степени огнестойкости, где размещены все остальные аппараты установки.

План размещения адсорберов и технологических аппаратов в здании, а также продольный разрез, представлены на рисунке 2.1.

Принципиальная технологическая схема производства

3. Анализ пожарной опасности технологического процесса

Пожарная опасность процессов адсорбции обусловлена следующими факторами:

-         наличием большого количества легковоспламеняющегося растворителя;

-         возможностью образования горючих концентраций в линиях транспортировки паровоздушной смеси и адсорбентах;

-         возможностью повреждения стенок аппаратов и трубопроводов в процессе эксплуатации;

-         горючестью активированного угля, который может самовозгораться;

-         возможностью распространения начавшегося пожара по паровоздушным линиям.

3.1. Анализ пожарной опасности обращающихся веществ и материалов.

Одним из факторов, характеризующих пожарную опасность установок улавливания паров бензина паровоздушной смеси методом адсорбции являются вещества и материалы, у которых показатели пожарной опасности колеблются в широких пределах(табл. 1).

Таблица 1. Показатели пожарной опасности обращающихся веществ и материалов

Анализ данных показателей пожарной опасности показывает, что в производственных условиях, даже при нормальных режимах работы технологического оборудования пары данных веществ представляют собой опасность и могут образовывать взрывоопасные и горючие концентрации, а также воспламеняться. Кроме того, горючая концентрация может образоваться не только в паровоздушном пространстве аппаратов, но и при выходе паров наружу. Поэтому данный процесс требует строжайшего соблюдения технологического регламента, правил эксплуатации технологического оборудования, правил пожарной безопасности, и своевременного принятия пожарно-профилактических мер.

3.2. Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

Вещества и материалы, обращающиеся в технологическом процессе - ЛВЖ. Аппараты с жидкостями заполняются не полностью  и ,следовательно, над зеркалом жидкости имеется объем, заполненный парами ЛВЖ. При таких условиях количество паров в свободном пространстве может быть достаточным для образования в смеси с воздухом горючей концентрации. Однако следует учитывать, что концентрация паров по высоте свободного пространства распределяется неравномерно. Над поверхностью жидкости она близка к концентрации насыщения, а у крыши аппарата её значения минимальны. Даже на одной высоте в различные промежутки времени от начала испарения концентрация будет отличаться. Это обусловлено особенностями протекания процесса диффузии паров в свободное пространство аппарата. То есть для технологического аппарата характерно  то, что в свободном пространстве может присутствовать лишь некоторая область концентраций , которая находится между верхним и нижним концентрационными пределами воспламенения. Высота расположения зоны  опасных концентраций с течением времени изменяется. Горючая среда будет иметь место , если выполняется условие:

н <р <в     (1)

Для аппаратов с неподвижным уровнем жидкости оценка возможности образования горючей среды может быть облегчена.Эксплуатация таких аппаратов характеризуется неизменными значениями рабочей концентрации при постоянной температуре и давлении в аппарате.  Учитывая это, можно провести сравнение рабочей температуры жидкости со значениями  температурных пределов распространения пламени .  Горючая среда будет образовываться в случае, если выполняется условие:

tн <tр <tв     (2)

Условие (2) можно также использовать для аппаратов с подвижным уровнем жидкости в период их заполнения после простоя. Это обусловлено тем, что при подъёме уровня жидкости в аппарате насыщения концентрация паровоздушной смеси над уровнем жидкости не изменяется. В случае опорожнения таких аппаратов состояние насыщения свободного пространства парами жидкости нарушается за счет поступления дополнительного количества воздуха через дыхательную арматуру. При этом концентрация паров над зеркалом жидкости уменьшается и может стать опасной. Поэтому оценку возможности образования горючей среды в период опорожнения производят только по условию   (1).

Опасность образования горючей среды внутри аппаратов может возникать в периоды их остановки и пуска в эксплуатацию. В эти периоды опасность образования горючей среды внутри технологического оборудования характеризуется поступлением горючих компонентов в объем аппаратов, заполненных воздухом, и выходом аппаратов на заданный рабочий режим. При этом концентрация горючих веществ увеличивается и может стать горючей, если превысит НКПР.

Причинами образования горючей среды при остановке оборудования являются:

-снижение температурного режима  в аппаратах м рабочей температурой жидкости, превышающей значение ВКПР, при этом температура , снижаясь, войдет в температурную область воспламенения ;

-поступление наружного воздуха через дыхательную арматуру при опорожнении аппаратов или через открытые люки при их разгерметизации;

-неполное удаление из аппаратов горючих веществ;

-негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с горючими веществами. При этом горючие вещества будут через неплотности попадать  в аппарат и образовывать в смеси с воздухом горючую смесь.

Все  эти особенности следует учитывать при оценке возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования и разработке пожарно-профилактических мероприятий.

3.3. Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ из   технологического оборудования.

Горючая среда в производственных помещениях может образоваться только при выходе горючих веществ из аппаратов наружу. Такие условия появляются при нормальной работе технологического оборудования, так как в технологическом процессе применяются аппараты с дыхательными устройствами, через которые в помещения могут выходить пары ацетона, бензола, керосина, бензина; аппараты, периодически открываемые для разгрузки и выгрузки; также насосы для перекачки ЛВЖ с сальниковыми уплотнениями.

Наибольшую пожарную опасность для производства представляют собой нарушения режима работы технологического оборудования и связанные с ними повреждения и аварии, при которых за короткий промежуток времени может образоваться горючая концентрация не только внутри аппаратов, но и снаружи вследствие выхода значительного количества горючих веществ. Горючая среда образуется в результате образования трещин, свищей, сквозных отверстий; прокладочного материала, разъемных соединений (насосы для транспортирования ЛВЖ), обрыва трубопровода, а также разрушения технологических аппаратов в целом.

Последствия утечек зависят от места повреждения, от рабочей температуры в аппаратах и о пожаровзрывоопасных свойств выходящих веществ. Так, если температура выходящих паров не будет превышать значения температуры вспышки Твсп, то образование горючей смеси исключено. Если же Траб > Твсп, то будет иметь место загазованность технологического участка с образованием горючих концентраций. А если рабочая температура   будет превышать значение температуры самовоспламенения Тсв, то его контакт с воздухом приведет к возникновению пламенного горения.

Наибольшую пожарную опасность при эксплуатации рекуперационных колонн представляют различного рода повреждения. Классификация основных причин повреждений приводится на рисунке 1.

Рис. 1.  Основные причины повреждения технологического оборудования.

Повышенное давление внутри рекуперационных колонн может образоваться из-за нарушения материального или теплового баланса, а также при попадании в высоко нагретые колонны жидкостей с низкой температурой кипения.

Механические повреждения возникают  в результате нарушения их материального и теплового баланса, нарушения нормального процесса конденсации паровой фазы, а также при попадании в высоко нагретые колонны жидкостей с низкой температурой кипения.  Повышенное давление в рекуперационных колонне может возникнуть в результате увеличения подачи начальной смеси или в результате нарушения отбора из колонны паровой фазы и остатка.

Условия для образования горючей среды могут возникнуть при применении аппаратов с открытой поверхностью испарения, с дыхательными устройствами, периодически открываемые для загрузки и выгрузки и с сальниковыми уплотнениями. В данном технологическом процессе имеются следующие аппараты, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ без повреждения их конструкции.

Аппараты с дыхательными установками представляют собой закрытые емкости, внутренний объем которых сообщается с атмосферой с помощью дыхательных установок (дыхательных труб, клапанов и т.п.). Их применяют в тех случаях, когда работа аппарата по условиям технологии требует изменения уровня жидкости. К ним относятся резервуары и другие емкостные аппараты для приема и хранения ЛВЖ и ГЖ, мерники, дозиметры и т.п. Выход горючих паров у этих аппаратов происходит при больших и малых дыханиях, которые на практике могут происходить одновременно или в разное время. Вытеснение паров может привести к образованию горючей паровоздушной смеси около дыхательных устройств, если рабочая температура жидкости в аппарате больше или равна нижнему температурному пределу воспламенения паров жидкости.

Герметичные аппараты, работающие под избыточным давлением, также могут быть источником выделения горючих паров и газов, так как они имеют различные разъемные и неразъемные соединения, уплотнения валов и т.д., через которые даже при их исправном состоянии могут происходить небольшие утечки горючих веществ. К таким аппаратам относятся рекуперационные колонны, насосы, трубопроводы под избыточным давлением и т.п. Однако эти утечки происходят хоть и непрерывно, но чаще всего не вызывают реальной пожарной опасности, так как горючие пары выходят в виде отдельных небольших струек, рассредоточенных по поверхности аппаратов или трубопроводов, при наличии воздухообмена легко рассеиваются в воздухе.  

Опасность образования горючей среды снаружи трубчатой печи возникает при выходе нагреваемого в змеевиках продукта через двойники. Выход продукта наружу через двойники наблюдается при неплотном прилегании пробки к корпусу двойника, выбросе пробки, нарушении герметичности соединения труб с корпусом двойника и при повреждениях корпуса. Чаще всего утечка продукта из двойников происходит из-за слабой затяжки пробки нажимными болтами или негерметичном ее прилегании к конусным отверстиям. Образование горючей среды становится неизбежным при выбросе пробок или срыве двойников с теплообменных труб, при этом струя горячего продукта выбрасывается наружу под большим давлением и загазовывает территорию. Если температура выходящего горючего продукта будет превышать tсв ,то возможно его самовоспламенение при смешивании с воздухом. Основными причинами выброса пробок и срыва двойников являются работа печи при повышенном давлении в змеевиках или резкое изменение давления и температуры. Опасность образования горючей среды на технологической площадке может возникать также при разгерметизации насосов, трубопроводов и другого оборудования. Если не принять своевременные меры по ликвидации утечек, то загазованная зона может принять значительные размеры. 

Исходя из сказанного, можно сделать вывод о том, что горючая среда может образовываться при выходе веществ как их поврежденного оборудования (вследствие аварийных режимов работы), так и из нормально работающего оборудования (вследствие особенностей его конструкции). А это означает, что технологическое оборудование и аппараты, входящие в процесс улавливания паров бензина, представляют собой большую пожарную опасность и требуют постоянного контроля рабочих параметров оборудования, соблюдения мер пожарной безопасности и своевременного проведения пожарно-профилактических мероприятий.

3.4 Оценка возможности появления источников зажигания (инициирования горения).

Источниками зажигания горючих смесей на участках улавливания паров бензина могут явиться:

- открытый огонь и раскаленные продукты сгорания;

- тепловое проявление механической энергии;

- увеличение тепловыделения;

- тепловое проявление химической энергии;

- тепловое проявление электрической энергии.

При нормальном режиме работы в технологическом процессе невозможно образование открытого огня и раскаленных продуктов сгорания. Такая опасность существует только в период проведения ремонтных работ при применении электро- и газосварки, резки, пайки. Пожарная опасность этих работ определяется наличием открытого пламени, раскаленных огарков электродов и нагретых до высоких температур поверхностей технологического оборудования в местах обработки пламенем, а также образованием большого количества разлетающихся во все стороны искр в виде брызг расплавленного металла.

Большую опасность представляют подшипники насосов - увеличение тепловыделения возможно при перегрузке валов и чрезмерной затяжке подшипников.

Тепловое проявление химической энергии не представляет большой пожарной опасности, так как вещества, используемые в технологическом процессе, не могут самовоспламеняться и самовозгораться при рабочей температуре.

Тепловым проявлением электрической энергии может являться не правильный выбор электрооборудования, перегрузка сетей и электродвигателей - приводов вращающихся узлов и механизмов технологических аппаратов. механическое повреждение электрооборудования. Опасное выделение тепла может проявиться в виде: электрических искровых разрядов, электрической дуги при коротких замыканиях, перегрева или перегрузках электрооборудования, больших переходных сопротивлений в местах электрических контактов. Искровых разрядов статического электричества и воздействий атмосферного электричества - прямых ударов и вторичных воздействий молнии.

Проанализировав возможность появления источников зажигания, можно сделать вывод о том, что опасность образования горючей среды усугубляется тем, что в технологическом процессе присутствует большое количество источников зажигания, способных привести к воспламенению горючих смесей, рабочих жидкостей и др.   

3.5. Определение возможных причин и путей распространения пожара

Возникший на участке улавливания паров бензина пожар может распространиться:

1)по воздуховодам на рекуперационную станцию и на соседние аппараты или помещения- если воспламенение произошло на рабочем месте  в производственном помещении;

2) в сторону производственных помещений - если воспламенение произошло на рекуперационной станции.

4. Основные мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса.

Пожарная безопасность технологического процесса достигается при правильной эксплуатации технологического оборудования, выполнении необходимых пожарно-профилактических мероприятий, соблюдении правил пожарной безопасности и технологического регламента. Правила эксплуатации оборудования, меры безопасности и профилактические мероприятия разрабатываются с учетом особенностей технологического процесса, особенностей и степени его пожарной опасности, эффективности принятых решений. Правильные и грамотно разработанные мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса значительно снижают опасность возникновения пожара, образования горючей среды, появления источников зажигания, а также огранивают распространения пожара в случае его возникновения. Умелыми действиями обслуживающий персонал может предотвратить аварийные режимы работы технологического оборудования и ограничить масштабы возможной аварии.

Поэтому надзорным органам необходимо уделять особое внимание на состояние пожарной безопасности объекта при его обследовании, грамотно составлять предписания и постановления и осуществлять строгий контроль за выполнением предложенных мероприятий.

4.1. Основные мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение образования горючей среды внутри технологического оборудования.

Для предупреждения образования горючей среды внутри рекуперационных колонн  при проектировании должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

1. Рекуперационные колонны должны оборудоваться системами автоматического контроля за основными рабочими параметрами и системами   автоматического регулирования, а именно:

-         расхода исходной смеси, подаваемой в колонну;

-         температуры в нижней и верхней частях колонны, а также температуры исходной смеси; давления в колонне;

-         подачи паров в адсорберы в зависимости от давления и температуры подаваемых на конденсацию паров.

Предельно допустимые значения основных рабочих параметров должны быть указаны в технологических регламентах и инструкциях.

2. Чтобы не допустить остановку процесса поглощения, насыщенный уголь(адсорбент) необходимо подвергнуть десорбции.

3. Рекуперационные колонны должны быть оборудованы предохранительными клапанами, обеспечивающими стравливание избыточного количества паров и газов при повышении давления. 

4. Чтобы не допустить вибрации, рекуперационные колонны необходимо устанавливать на самостоятельных мощных фундаментах, не связанных с фундаментами других аппаратов. Крепление колонны к фундаменту должно исключать возможность ее колебания при воздействии ветровых нагрузок.

5. Для местного контроля за основными рабочими параметрами, а также для обслуживания рекуперационных колонн должны быть сооружены специальные этажерки.

6. Толщину корпуса колонн необходимо устанавливать с учетом поправки на коррозию для того, чтобы снизить вероятность повреждения колонн. Снаружи и изнутри колонну необходимо защищать от агрессивного воздействия окружающей среды изолирующими покрытиями (лаками, красками, эмалями и т.д.).

7. В процессе эксплуатации установок улавливания паров необходимо строго руководствоваться требованиями технологического регламента и производственных инструкций.

8. В период остановки рекуперационных колонн на очистку или ремонт необходимо соблюдать следующую последовательность операций. В начале следует прекратить подачу в колонну паров, прекратить обогрев колонны и произвести герметичное отключение всех связанных с ней аппаратов и трубопроводов. После этого должно производиться полное удаление из колонны горючих веществ. Для полного удаления флегмы необходимо произвести многократную промывку таких колонн горячей водой с последующей пропаркой водяным паром или продувкой инертным газом. Окончание продувки определяется путем анализа отходящих газов на присутствие горючих веществ. После окончания продувки приступают к открыванию люков на корпусе колонны. Для того, чтобы исключить возможность попадания внутрь колонны воздуха, люки открывают, продолжая подавать внутрь колонны водяной пар или инертный газ. Открывание люков должно производиться в строгой последовательности снизу вверх.

9. Для предупреждения образования горючей среды в период пуска рекуперационной колонны необходимо обеспечивать полное удаление из нее воздуха. При этом также производится продувка колонны водяным паром или инертным газом.

10. С целью контроля за состоянием технологического оборудования, на предприятии должен быть составлен график планово-предупредительного ремонта, в соответствии с которым оборудование выводится из эксплуатации для осмотра, очистки, ремонта и проведения испытаний.

11. В процессе эксплуатации установок необходимо обеспечивать визуальный контроль за состоянием фланцевых соединений, арматуры и другими возможными местами утечек.

12. На каждом предприятии, где эксплуатируются трубчатые печи, должен быть в обязательном порядке разработан график проведения профилактических осмотров и планово-предупредительных ремонтов. В соответствии с этим графиком необходимо в установленные сроки производить проверки и испытания на герметичность трубопроводов системы топливоподачи, змеевиков и запорно-регулирующей арматуры. Если оборудование не удовлетворяет установленным требованиям, то оно должно быть выведено из эксплуатации и заменено на новое.

13. Перед проведением ремонта, очистных работ или профилактического осмотра трубчатых печей необходимо в обязательном порядке производить газовый анализ среды во внутреннем пространстве и при необходимости обеспечить его продувку.

14. Перед пуском установок в эксплуатацию необходимо убедиться в отсутствии каких-либо предметов, оставшихся после ремонта в камере сгорания, дымоходах, боровах; проверить состояние всех узлов, оборудования и приборов; удалить подтеки топлива и смазки. Все люки и лазы в период розжига печи должны быть закрыты.

15. Топочное пространство перед пуском печей в эксплуатацию должно быть в обязательном порядке продуто водяным паром, инертным газом или провентилировано. Продолжительность продувки для каждой установки указывается в технологических инструкциях и регламенте. После продувки необходимо произвести газовый анализ среды в топочном пространстве. Если концентрация горючих веществ превышает допустимые значения, то продувка продолжается.

16. Для предупреждения образования горючей среды в адсорберах при установившемся режиме работы необходимо предусматривать следующие инженерно-технические решения и профилактические мероприятия:

-         после процесса поглощения адсорбер переключить на десорбцию;

-         после сушки угля паровоздушную смесь подавать в адсорбер в холодном состоянии.

17. Если при работе печи возникают ситуации, связанные с неожиданным прекращением подачи сырья, перебоями в подаче топлива, водяного пара, электроэнергии, а также ситуации, связанные с угрозой возникновения пожара как в самой печи, так и на соседних установках, то производят ее аварийную остановку.

18. Плановую остановку оборудования следует производить постепенно, одновременно со снижением температуры и давления в аппаратах. Снижение температуры необходимо осуществлять при работающих форсунках или горелках.

19. При наличии прогаров в трубопроводах и значительных утечках продукта необходимо произвести немедленную остановку оборудования.

20. Для обеспечения надежной герметичности неразъемных соединений применяют сварку, пайку, развальцовку, различные склеивающие составы. Герметичность уплотнений вращающихся валов и движущихся возвратно-поступательных плунжеров насосов, компрессоров и других машин можно обеспечить использованием безсальниковых машин, например мембранные насосы, жидкостные и газовые эжекторы. При использовании сальниковых насосов следует применять насосы с торцевыми уплотнениями и уплотняющими жидкостями и газами.

4.2.Основные мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение повреждения технологического оборудования и образования горючей среды при выходе веществ наружу.

Для предотвращения повреждения технологического оборудования и образования горючей среды при выходе веществ наружу необходимо обеспечивать выполнение следующих мероприятий:

1)     снижение образования горючей среды у дыхательных устройств:

·  уменьшение или ликвидация паровоздушного пространства путем постоянного поддержания высокого уровня жидкости в аппаратах;

·  применение газоуравнительной системы – трубопроводной обвязки, соединяющей между собой паровоздушные пространства резервуаров с однородными продуктами;

·  вывод дыхательных труб за пределы производственного помещения. Для предотвращения выброса флегмы вместе с парами и газами через предохранительные клапана необходимо отводные линии оборудовать сепараторами с дренажными линиями. При этом сепараторы должны быть обеспечены системами контроля за уровнем уловленной жидкости.

2)     уменьшение вибрации аппаратов:

·  применение центробежных насосов вместо поршневых;

·  устройством под источником вибрации массивных фундаментов, поглощающих механические колебания, изолированно от фундаментов несущих строительных конструкций зданий и сооружений;

·  установкой источника вибрации на различного рода эластичных прокладках и пружинах, которые обеспечивают гашение механических колебаний;

·  систематическим контролем за вибрацией и при необходимости устранением причин вибрации (центровка и балансировка валов вращающихся элементов машин и агрегатов, обеспечение надежного крепления источников вибрации и трубопроводов). Для снижения эрозионного износа в месте ввода исходной смеси необходимо устанавливать специальные рассекатели потока или предусматривать ввод смеси через два диаметрально расположенных штуцера.

3)     увеличение противопожарной защиты насосов:

·  систематический контроль герметичности уплотнений;

·  применение торцовых уплотнений;

·  устройство перепускных линий (со стороны нагнетания на всасывание) и предохранительных клапанов;

·  предотвращение вибрации насосов путём тщательной регулировки;

·  исключение перегревов насосов в местах трения;

·  визуальный контроль температуры подшипников осуществляется путём нанесения термочувствительных красок, изменяющих свой цвет при нагревании, на корпуса подшипников;

              ·  вокруг мест установки насосов устраивать бортики высотой не менее 0,15 м..

4)     Ограничение массы и объёма горючих веществ и материалов, а также наиболее безопасный способ их размещения достигается устройством аварийного слива ЛВЖ и аварийного стравливания горючих газов из аппаратуры; периодической очистки территории, на которой расположен объект, аппаратуры от горючих отходов и отложений пыли; удаление пожароопасных отходов производства Аппараты и трубопроводы установок низкотемпературной ректификации, работающие при температурах, значительно ниже 0°С, необходимо выполнять из стали повышенной ударной вязкости.

5)     Чтобы снизить вероятность повреждения колонн вследствие химического износа, необходимо прежде всего толщину корпуса колонн устанавливать с учетом поправки на коррозию. Сам корпус должен выполняться из легированных сталей, а тарелки и колпачки – из чугуна. Снаружи и изнутри колонну необходимо защищать от агрессивного воздействия окружающей среды изолирующими покрытиями (лаками, красками, эмалями и т.п.).

6)     На линиях подачи теплоносителя необходимо устройство автоматических регуляторов расхода и температуры.

  7) В процессе эксплуатации оборудования необходимо в установленные графиком сроки производить его профилактические осмотры и ремонты, контролировать герметичность, при необходимости – производить замену. Сроки проверки указаны в цеховой инструкции согласно нормативной документации на данные устройства.

8) Для всего оборудования, в котором используется ЛВЖ, устраиваются отбортовки, не допускающие растекание жидкости.

9) Оборудование, используемое в технологическом процессе, должно соответствовать показателям взрывоопасности среды. Как правило, рукуперационные станции( по пожаровзрывоопасности)  относятся к категории производств А.

4.3. Основные мероприятия и технические решения, направленные на предупреждение возникновения источников зажигания (инициирования горения).

Предупреждение возникновения источников зажигания должно обеспечиваться выполнением следующих мероприятий и технических решений. Прежде всего необходимо предусматривать целый комплекс решений, исключающих возможность воспламенения горючих смесей от открытого пламени и высоконагретых конструктивных. К таким техническим решениям относятся:

    - для контроля за состоянием воздушной среды в производственных и складских помещениях установлены автономные газоанализаторы;

- для производственных помещений предусмотрен автоматический контроль загазованности с устройством световой и звуковой сигнализации о повышении нормативных значений;

      - для контроля загазованности на наружных резервуарах предусмотрены средства автоматического газового контроля с сигнализацией и регистрацией случаев превышения допустимых значений;

- поддержание в исправном состоянии лопастей вентилятора, подшипников, регулировка зазора между ротором и корпусом, т.д.;

-вентиляторы для транспортировки паровоздушной смеси должны быть взрывобезопасными, а двигатели к ним – во взрывозащищенном состоянии;

-необходимо систематически  проверять техническое состояние ротора вентилятора и подшипников вала;

-чтобы избежать самовозгорание угля в адсорберах, необходимо заполнять их только стандартным проверенным углем, выдерживать оптимальную высоту слоя угля и строго следить за его температурой;

-строго следить за температурным режимом адсорбции, обеспечить полное извлечение уловленных углем паров и чаще брать пробы угля на анализ;

-пыли в угле не должно быть более 1 % по весу;

-поскольку давление в адсорберах может повышаться до опасных пределов, аппараты защищают предохранительными клапанами, а для защиты от разрушения при возможном взрыве – взрывными мембранными клапанами.

4.4. Основные мероприятия и технические решения, направленные на предупреждение распространения пожара.

Разработка и осуществление мероприятий по предупреждению распространения пожара является одной из наиболее важных и сложных проблем пожарной  профилактики. От качества и правильности данных технических решений во многом зависят масштабы пожаров и ущерб от них, а также действия пожарных подразделений по тушению.

Для предупреждения распространения пожара на участках с установками улавливания паров бензина необходимо выполнять следующие мероприятия и технические решения:

1.       На случай пожара или аварии должна быть предусмотрена возможность аварийного удаления паровоздушной смеси из рекуперационных колонн и других аппаратов установки.

2.       Необходимо устанавливать безопасную концентрацию растворителя в паровоздушной смеси и оптимальную скорость движения смеси  по воздуховодам (10-12 мс).

3.       Установки защищают огнепреградителями гравийного типа.

4.       Для защиты огнегасящей насадки от разрушения взрывной волной огнепреградители имеют мембранные предохранительные клапаны (обычно алюминиевые).

5.       На время перерывов  в работе адсорберы не должны оставаться с поглощенными парами растворителя, а также во влажном и горячем состоянии.  В этом случае необходимо отогнать растворитель, высушить и охладить активированный уголь до температуры ниже 40 0С. Адсорберы целесообразно размещать на открытых площадках.

6.       С целью тушения пожара и защиты аппаратов от опасного воздействия высоких температур на предприятиях предусматривают стационарные установки пенного или парового пожаротушения, а также установки водяного охлаждения.

7.  Рукуперационна станция должна быть обеспечена противопожарным водопроводом и необходимым количеством первичных средств пожаротушения.

8.      При возникновении пожара на установке одновременно с действиями по тушению необходимо принимать меры по прекращению подачи в аппараты горючих веществ, снижению внутреннего давления и подачи внутрь водяного пара.

9.      Машинное отделение рекуперационной станции должно быть изолировано от других отделений. Площадку для адсорберов целесообразно отделять коридором управления от площадки размещения аппаратов разделения растворов и эмульсии.

10. В  качестве рабочей среды в гидравлическом приводе использовать не масло, а воду.

11. Необходимый запас угля и полученный растворитель хранить на складах.

5. Инженерные расчеты

5.1. Расчет категории помещения технологического процесса с использованием легковоспламеняющихся жидкостей

5.1.1. Характеристика горючего вещества.

              Бензин Б-70. Температура вспышки tвсп = -34 0С. Нижний концентрационный предел распространения пламени НКПР = 0,79 %. Константы уравнения Антуана: А = 6,0507; В = 1328,17; С = 217,713. Плотность жидкости ж = 745 кг/м3. Молярная масса вещества 90 кг/кмоль.

5.1.2. Характеристика помещения.

              Длина l = 30 м, ширина b = 10 м, высота h = 8 м. Температура воздуха в помещении 28 0С. Кратность воздухообмена аварийной вентиляции                     nвозд = 7 час-1. Скорость воздушного потока в помещении возд = 0,04 м/с.

5.1.3. Характеристика оборудования и параметры технологического процесса.

Высота слоя бензина 0,6м. Температура жидкости в аппарате tж = 28 0С. Производительность насоса q = 0,51 м3/мин. Время отключения задвижек откл = 120 сек.         

              Подводящий трубопровод: длина lподв = 8 м,

      диаметр dподв = 75 мм = 0,75 м.

              Отводящий трубопровод: длина lотв = 8 м,

                                                                          Диаметр dотв = 75 мм = 0,75м.

5.1.4. Решение

Определяем массу жидкости, которая поступит в помещение в случае разрушения аппарата и трубопроводов.

mап = ж · (Vап ·  + lподв. · Sподв. + lотв. · Sотв.), где

ж – плотность жидкости, кг/м3;

Vап – объем аппарата, м3;

 – степень заполнения аппарата;

lподв. – длина подводящего трубопровода, м;

lотв. – длина отводящего трубопровода, м;

Sподв; отв. – площадь поперечного сечения соответственно подводящего и отводящего трубопроводов, м2.

mап = 745 · ((1-0,6) + 8 ·3,14 ·0,0752/4 + 8 · 3,14 ·0,0752/4) = 351 кг

Определяем массу жидкости, которая дополнительно поступит в помещение за счет работы насоса до полного отключения задвижек.

mдо откл. = ж · q · tоткл., где

q – производительность насоса; 

tоткл – время отключения задвижек.

mдо откл. = 745 · 0,0085 · 120 = 760 кг

Определяем общую массу жидкости, которая поступит в помещение из технологического блока.

mбл = mап + mдо откл., где

mап – масса жидкости, которая поступит из аппаратов и трубопроводов;

mдо откл. – масса жидкости, которая поступит в помещение за счет работы

                насосов.

mбл = 351 + 760 = 1111 кг

Определяем площадь разлива жидкости Fразлива. Коэффициент растекаемости для бензина f = 1.

Fразлива = f · mбл / ж

Fразлива = 1000 · 1111 / 745 = 1490 м2

              Определяем площадь испарения жидкости.

Sпом. = l · b = 30 · 10 = 300 м2

Fразлива  Sпом., следовательно принимаем площадь испарения

Sисп. = Fразлива. = 300 м2.

              Определяем интенсивность испарения Wисп.

коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока;

М – молярная масса вещества;

Рs – давление насыщенного пара жидкости.

              По табл. 3 (НПБ 105-95 п.3.11) определяем коэффициент η при 28 0С.           η = 4,4.

              Давление насыщенного пара PS октана определяем по уравнению Антуана.

tж = 28 0С

              Тогда интенсивность испарения будет равна

Определяем расчетное время испарения расч.

              Полное время испарения будет равно

      сек

Согласно п.3.2. НПБ 105-95 время испарения принимаем равным сек.

              Определяем массу испарившихся паров mисп.

кг

Определяю массу паров, которая останется в объеме помещения с учетом  воздухообмена.

nвозд – кратность воздухообмена, n =7 ( 1/час) .

  кг

Рассчитываю избыточное давление взрыва.

, где

Рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями п.1.4. НПБ 105-95. При отсутствии данных допускается принимать Рmax равным 900 кПа;

Ро - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m - масса ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать значение Z по табл. 2 НПБ 105-95;

Vсв - свободный объем помещения, м3. Определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать равным 80 % геометрического объема помещения;

г.п. - плотность газа или пара при расчетной температуре tр, кг/м3, вычисляемая по формуле:

, где

М - молярная масса, кг/кмоль;

Vo - мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;

tр - расчетная температура, оС. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры tр по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной    61 оС;

кг/м3

Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, %(об.), вычисляемая по формуле:

, где

 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

 nc, nн, no, nx - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

%

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.

кПа

Вывод: помещение насосной станции продуктовых насосов относится к             категории А (взрывопожароопасная), так как температура             вспышки менее 28 С и при аварийной ситуации может создаться избыточное давление, превышающее 5 кПа.

5.2. Определяем продолжительность аварийного слива из резервуара товарной продукции, если в опорожняемую емкость подается инертная среда под избыточным давлением.

Критический диаметр канала огнепреграждающего элемента для сбросных огнепреградителей на резервуарах определяется выражением

d < 32,5∙ R∙ T∙ ʎ / Su∙ Cp∙ p,

где R — универсальная газовая постоянная;

Т— начальная температура газовой горючей смеси, К;

ʎ — теплопроводность горючей смеси, Вт/(мК);

Su — нормальная скорость распространения пламени, м/с;

Сp -теплоемкость газовой горючей смеси при постоянном давлении,

Дж/(кг · К);

р — давление горючей смеси. Па.

Su=0,44 м/с

Список использованной литературы.

1.   НПБ 105-95  Категорирование помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. Санкт-Петербург, 2002.

2.   Алексеев М.В. Основы пожарной профилактики в технологических  процессах производств. Москва: 1972.

3.   Киселев Я.С.,Хорошилов О.А.Методические рекомендации по выполнению курсовых проектов , Санкт-Петербург, 2009.

4.   Баратов А.Н. Справочник:  Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Москва: Химия, 1990.