3. Аппараты периодического действия.

Аппараты, периодически открываемые для загрузки и выгрузки, относятся к закрытым аппаратам. Они работают под избыточным или нормальным давлением, а также при вакууме.

К аппаратам периодического действия относятся такие аппараты, которые требуют периодических процессов загрузки и выгрузки. Эксплуатация таких аппаратов, сопряжена с необходимостью открывания люков, крышек, загрузочных и разгрузочных приспособлений и выходом при этом наружу определенного количества горючих веществ, представляет повышенную пожарную опасность по сравнению с аппаратами непрерывного действия.

Типичным аппаратом периодического действия является смеситель, используемый для приготовления резинового клея (раствор каучука в бензине марки «КАЛОША») или целлулоидной массы (раствор нитроклетчатки и камфоры в ацетоне). Разгрузка готовой массы из такого аппарата производится опрокидыванием его при открытой крышке. Открывание крышки смесителя приводит к выходу паров ЛВЖ наружу, образованию пожароопасных концентраций вблизи аппарата, а также внутри него (при поступлении в него воздуха).

Количество паров жидкости, выходящих из аппарата, определяется в зависимости от характера выполняемой операции. Так, загрузка растворителя, соответствует вытеснению паров из наполняемого аппарата, открывание крышки - сбросу избыточного давления, разгрузка в тару - испарение со свободной поверхности.

Количество горючих паров, выходящих из периодически действующих аппаратов при их разгерметизации (например, открываемых на загрузку и выгрузку), определяется по формуле:

(1.20)

По опасности образования горючей среды с наружи производственного оборудования аппараты, периодически открываемые для загрузки и выгрузки, могут быть приравнены к любым закрытым аппаратам в периоды их пуска и остановки, так как условия выхода горючих веществ у них одинаковы и связаны с разгерметизацией аппаратов (открытие люков, крышек, другой запорной арматуры).

Остановка технологического оборудования на производстве осуществляется периодически и связана с необходимостью проведения различных регламентных работ: профилактических осмотров, чисток, ремонтов и т. п. Пуск и остановка являются неотъемлемыми составными частями технологического цикла работы аппаратов периодического действия.

Пуск и остановка технологических аппаратов связаны с неустановившимся режимом работы. В этот момент одновременно могут изменяться все основные параметры технологического процесса (температура, давление, концентрация), производиться заполнение или опорожнение аппаратов, их разгерметизация и другие операции.

В связи с этим в периоды пуска и остановки вероятность образования горючей среды внутри технологического оборудования и снаружи значительно повышается.

Причины образования горючей среды при остановке аппаратов являются:

1. снижение температурного режима, если в них при нормальной работе имелась огнеопасная жидкость при Траб>Твпв (при этом температура, снижаясь, войдет в температурную область воспламенения);

2. поступление наружного воздуха через дыхательную арматуру при сливе жидкости или через открытые люки при разгерметизации аппаратов с не полностью удаленными из них огнеопасными жидкостями и газами;

3. негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с огнеопасными веществами.

Опасность образования горючей среды при пуске аппаратов создается, когда в их объем, заполненный воздухом, поступают горючие компоненты, и осуществляется выход на заданный рабочий режим. При этом концентрация в аппарате увеличивается от 0 до jр и может стать горючей, если jр ³jнпв.

4. Аппараты с пылями и волокнами.

При рассмотрении вопроса о выходе пылей в помещение основное внимание должно быть уделено оценке запыленности помещений с учетом осажденности пыли (аэрогеля), которая может тлеть и гореть, создавая пожарную опасность, а при определенных условиях переходить во взвешенное состояние, образуя с воздухом взрывоопасные смеси.

Основные профилактические мероприятия:

• переход на менее пылящие технологические процессы;
• использование обеспыливающих устройств;
• регулярная очистка помещений от пыли.

Взрывоопасными производствами являются мукомольные, комбикормовые, сахарорафинадные и пробковые заводы; размольные отделения, перерабатывающие отходы крахмало-паточной, бродильной, масложировой и мясной промышленности; развесочные и упаковочные цеха ряда пищевых предприятий (связанных с развеской и упаковкой чая, кофе, цикория, какао, табака, стирального порошка и др.); отделочные и размольные цеха (анодов пластмасс, граммофонных пластинок и производств фармацевтической промышленности; размольные, смесительные и сушильные отделения анилинокрасочных заводов; торфобрикетные заводы: отдельные участки пенько-джутовой и льняной промышленности: обогатительные фабрики и размольные участки топлива, колчедана и серных руд; обогатительные фабрики легких сплавов и металлов (алюминия, магния, цинка). За последние годы повысились пожарная опасность производств, связанных с изготовлением мебели, корпусов телевизоров и радиоаппаратуры.

При рассмотрении вопроса о выходе пылей в производственные помещения основное внимание должно быть уделено оценке запыленности помещений с учетом осажденной пыли (аэрогеля), которая может тлеть и гореть, создавая пожарную опасность, а при определенных условиях переходить во взвешенное состояние, образуя с воздухом взрывоопасные смеси.

Для определения запыленности помещений можно использовать следующий способ: на поверхностях с залежами пыли (оборудование, строительные конструкции, полы) измеряют толщину слоя осевшей пыли и площадь запыленной поверхности; общую площадь поверхностей с залежами пыли умножают на среднюю толщину слоя и получают общий объем пыли; отбирают пробы пыли и определяют объемный или насыпной вес; умножением объема отложившейся ныли на ее объемный вес получают ее общую массу; определяют максимально возможную концентрацию пыли в объеме всего помещения или максимальный объем образуемой пылью взрывоопасной смеси.

В любом производстве регулярно проводятся текущие и генеральные уборочные работы.

Масса отложившейся в помещении пыли к расчетному моменту определяется по формуле:

(m1 + m 2) (1.21)

где: Кг - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;

m1 - масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между генеральными уборками, кг;

m2 - масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между текущими уборками, кг;

Ку – коэффициент эффективности пылеуборки.

Ку принимается:

- при ручной пылеуборке: сухой – 0,6; влажной - 0,7;

- при механизированной вакуумной уборке: пол ровный - 0,9; пол с выбоинами (до 5 % площади) - 0,7.

Под труднодоступными для уборки площадями подразумевают такие поверхности в производственных помещениях, очистка которых осуществляется только при генеральных пылеуборках. Доступными для уборки местами являются поверхности, пыль с которых удаляется в процессе текущих пылеуборок (ежемесячно, ежесуточно и других).

Масса пыли mi (i=1, 2), оседающей на различных поверхностях в помещении за межуборочный период, определяется по формуле

mi = Мi (1 - a) bi (i=1, 2),

где: Мi = - масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за j период времени между генеральными пылеуборками, кг;

Мij - масса пыли, выделяемая единицей пылящего оборудования за указанный период, кг;

М2 = 2 j - масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за j период времени между текущими пылеуборками, кг;

М2j – масса пыли, выделяемая единицей пылящего оборудования за указанный период, кг;

a – доля выделяющейся в объем помещения пыли, которая удаляется вытяжными вентиляционными системами. В отсутствие экспериментальных сведений о величине a полагают a = 0;

b1, b2 - доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей соответственно на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения (b1 + b2 = 1).

При отсутствии сведений о величине коэффициентов b1 и b2 допускается полагать b1=1, b2=0.

Величина Мi (i = 1,2) может быть также определена экспериментально (или по аналогии с действующими образцами производств) в период максимальной загрузки оборудования по формуле

Мi = (G i j × F i j) ti, (i = 1, 2)

где: Gi j, Gi j - интенсивность пылеотложений соответственно на труднодоступных F1 j (м²) и доступных F2 j (м²) площадях, кг×м^-2×с^-1;

t1, t2 - промежуток времени соответственно между генеральными и текущими пылеуборками, с.

Исключение образования горючей среды с наружи производственного оборудования при нормальных условиях работы.

Технологические решения по предупреждению образования горючих паровоздушных смесей над аппаратами с открытой поверхностью испарения:

1. замена (где это допускается технологией) открытых аппаратов на закрытые аппараты;
2. выбор наиболее рациональной формы открытого аппарата, позволяющей иметь минимальную величину поверхности испарения;
3. поддержание рабочей температуры в безопасной области (ниже температуры вспышки жидкости);
4. замена ЛВЖ и ГЖ в открытых аппаратах на негорючие или менее горючие жидкости (имеющие более высокие значения температуры вспышки);
5. устройство систем местных отсосов, которые дают положительный эффект даже тогда, когда выполняется условие Т³Твсп за счет поддержания рабочей концентрации над зеркалом жидкости ниже НКПВ;
6. наличие специальных устройств защиты на случай пожара (крышки для закрывания аппаратов, аварийный слив жидкости, локальная установка пожаротушения).

Мероприятия, направленные на снижение опасности образования горючей среды у дыхательных устройств при больших или малых дыханиях:

1. уменьшение или ликвидация паровоздушного пространства:

1.1. постоянное поддержание высокого уровня жидкости в аппаратах;

1.2. применение резервуаров с плавающей крышей и понтоном;

2. хранение жидкостей (например, сжиженных газов) в аппаратах под избыточным давлением;

3. применение газоуравнительной системы (ГУС) — трубопроводной обвязки, соединяющей между собой паровоздушные пространства резервуаров с однородными продуктами (рис. 6);

4. улавливание вытесняемых через дыхательные устройства паров методами сорбции, охлаждения и т. п.;

5. вывод дыхательных труб за пределы производственного помещения.

Рис. 6. Схема газоуравнительной системы резервуаров:

1 - резервуары; 2 - газгольдер; 3 - трубопроводы ГУС; 4 - огнепреградители; 5 - конденсатосборник; 6 - насос для откачки конденсата

6. ослабление нагрева аппаратов от воздействия солнечной радиации:

6.1. окрашивание в светлые тона,

6.2. орошение водой,

6.3. устройство теплоизоляции или специальных экранов, тогда GM=0 при условии, когда Т1=Т2 и =;

6.4. устройство подземных резервуаров.

Мероприятия, направленные на снижение опасности образования горючей среды в аппаратах периодического действия:

1. Замена периодически действующих аппаратов герметичными аппаратами непрерывного действия.
2. Герметизация загрузочных и разгрузочных устройств.
3. Аппарат с открытой разгрузкой оборудуют системой отсоса паров и газов из его внутреннего объема.
4. Места выхода паров и газов (крышки, люки для взятия проб и т.д.) оборудуют местными отсосами.
5. При остановке аппаратов на длительный период удаляют остатки продуктов, продувают инертным газом или заполняют водой.

Мероприятия, направленные на снижение опасности образования горючей среды в период пуска и остановки технологических аппаратов:

1. При остановке аппаратов:
   1. из аппаратов полностью сливают огнеопасные жидкости или стравливают горючие газы,
   2. надежно отключают аппараты от других аппаратов и трубопроводов, находящихся под давлением,
   3. тщательно продувают инертными газами или пропаривают водяным паром от остатков паров и газов;
   4. если конструкция аппарата не обеспечивает полный слив жидкости (как, например, в ректификационной колонне), то применяют способы промывки аппарата водой. Вода постепенно вымывает огнеопасную жидкость, замещая ее в аппарате.
2. При пуске аппаратов:
   1. тщательная продувка аппаратов и трубопроводов инертными газами, водяным паром для снижения концентрации кислорода воздуха перед подачей в них горючих веществ,
   2. тщательная продувка аппаратов и трубопроводов воздухом для снижения горючих паров или газов перед подачей в них горючих веществ.

Мероприятия, направленные на снижение опасности образования горючей среды с наружи аппаратов с пылями:

1. Переход на менее пылящие технологические процессы.
2. Использование обеспыливающих устройств.
3. Герметизация оборудования.
4. Регулярная очистка помещений от пыли.