§ 1.1. Аппараты с неподвижным уровнем жидкости
Внутри закрытого аппарата с неподвижным уровнем горючей жидкости (рис. 1.1) горючая среда может образоваться только при наличии в аппарате свободного от жидкости объема (газового пространства), который сообщается с атмосферой и в той или иной степени насыщается парами жидкости. В наиболее общем случае наличие горючей смеси в аппарате выражается следующим образом:
, (1.1)
где φр — рабочая (фактическая) концентрация паров жидкости в аппарате; φн, φв — соответственно нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения паров (область воспламенения). При установившемся (в течение достаточно длительного периода времени) технологическом режиме эксплуатации аппарата пары; равномерно распределяются по всему объему газового пространства при концентрации насыщения φs, величина которой зависит от температуры среды в аппарате. Из курса химии известно, что φs = =f(T),- поэтому образование горючей среды в аппарате в этом случае определяется соотношением
ТНПВ≤Т≤Т впв, (1.2)
где Т — расчетная температура жидкости; Тнпв , Т'впв — соответственно нижний и верхний температурные пределы воспламенения жидкости (с учетом давления среды в аппарате).
Рис. 1.1. Закрытый аппарат с паровоздушным пространством: 1 — жидкость; 2 — паровоздушное пространство; 3— дыхательная линия
Рис. 1.2.- Схема установки для укрепления водного раствора спирта: 1 — промежуточная емкость; 2 — насос; 3 — подогреватель; 4 — ректификационная колонна; 5 — дефлегматор; 6 — холодильник; 7 — сборник ректификата; / — 20%-ный раствор спирта; // — вода; III — 96%-ный раствор спирта (ректификат)
Рабочая температура жидкости определяется по показаниям приборов, из технологического регламента либо из пояснительной записки к проекту. Если рабочая температура жидкости в процессе эксплуатации аппарата изменяется, следует определить, в какие именно периоды работы аппарата внутри него могут возникнуть горючие концентрации.
Сказанное проиллюстрируем следующим примером. На установке получения этилового спирта (рис. 1.2) 20%-ный раствор спирта при 18° С из емкости подается на подогрев (до 70° С) в подогреватель, а затем подвергается укреплению (ректификации) в ректификационной колонне при минимальной температуре 80° С аи давлении, близком к атмосферному. Из верхней части колонны выходят и конденсируются пары чистого спирта-ректификата, который охлаждается до 20° С в холодильнике и сливается в емкость. Требуется определить взрывоопасность паров спирта во всех аппаратах данной технологической схемы. Для решения этого вопроса следует установить, имеют ли аппараты свободный объем, в котором могут образоваться паровоздушные смеси, и сравнить рабочие температуры жидкостей в аппаратах с величиной их температурных пределов воспламенения (табл. 1.1): в аппарате 1 среда негорючая, так как температура раствора спирта ниже нижнего предела воспламенения; в аппарате 7 среда горючая; в аппаратах 2—6 отсутствует паровоздушное пространство.
При незначительных колебаниях рабочей температуры в аппаратах с неподвижным уровнем горючей жидкости в большинстве случаев за расчетную температуру Т принимают среднюю рабочую температуру жидкости Т. При значительных колебаниях рабочей температуры в аппарате необходимо учитывать тот факт, что концентрация насыщенных паров в газовом пространстве емкости определяется меньшей из температур: поверхностного слоя жидкости или газового пространства. Например, в неизолированных металлических емкостях, расположенных на открытом воздухе (резервуары для нефти и нефтепродуктов) и летом в дневное время подверженных воздействию солнечной радиации, температура газового пространства превышает температуру жидкости. Следовательно, концентрация насыщенных паров определяется температурой поверхностного слоя жидкости, которая превышает среднюю рабочую температуру жидкости. В этом случае необходимо дополнительно определять и учитывать перегрев поверхностного слоя жидкости. Это особенно важно для жидкостей, имеющих высокий нижний температурный предел воспламенения (керосин, реактивное топливо, в некоторых случаях дизельное топливо), когда при повышении температуры окружающей среды или под воздействием солнечной радиации температура поверхностного слоя растет и достигает нижнего температурного предела воспламенения. Концентрация паров жидкости при этом входит в область воспламенения.
В жаркие летние дни перегрев поверхностного слоя жидкости в металлическом неизолированном резервуаре может достигать
Таблица 1.1
Номер аппарата | Наименование аппарата; жидкость
| Наличие паровоздушного пространства в аппарате | Рабочая температура в аппарате, ° С
| Температурные пределы воспламенения водно-спиртовых растворов | Заключение о горючести среды в аппарате
| |
нижний | верхний | |||||
1 | Резервуар; 20%-ный раствор спирта | Есть | 18 | 33 | 54 | Среда негорючая, так как Тр<Тнпв |
2 | Насос; 20%-ный раствор спирта | Нет | 18 | 33 | 54 | Отсутствует паровоздушное пространство |
3 | Подогреватель; 20%-ный раствор спирта | Нет | 70 | 33 | 54 | Отсутствует паровоздушное пространство |
4 | Ректификационная колонна; верх — 96%-ный раствор спирта; низ — вода | Нет | Верх 80 Низ 100 | 11 | 40 | Отсутствует паровоздушное пространство |
5 | Дефлегматор; спирт-ректификат | Нет | 80 | 11 | 40 | Отсутствует паровоздушное пространство |
6 | Холодильник; спирт-ректификат | Нет | 80...20 | 11 | 40 | Отсутствует паровоздушное пространство |
7 | Приемник; спирт-ректификат | Есть | 20
| 11 | 40 | Среда горючая, так как есть паровоздушное пространство и Тнпв < Тр < Твпв |
10...20 градусов, что влияет на пожаровзрывоопасность газового пространства резервуара.
Предотвращению образования горючей среды в закрытых аппаратах и емкостях с неподвижным уровнем жидкости способствуют следующие технические решения.
1. Ликвидация газового пространства. Этого можно достичь:
а) предельным (полным) заполнением аппарата или емкости жидкостью. Здесь три опасности: перелив при перенаполнении аппарата жидкостью, разрушение аппарата и перелив при повышении температуры в полностью заполненном аппарате;
б) хранением жидкости (например сероуглерода) под защитным слоем воды;
в) применением резервуаров с плавающей крышей (рис. 1.3, а), одновременно выполняющей роль внешней стационарной крыши Кольцевой зазор между плавающей крышей и стенкой резервуара уплотняют специальным затвором. В резервуаре такой конструкции горючая среда может образоваться только в кольцевом зазоре под уплотнением, а также при снижении уровня жидкости ниже предельного нижнего положения крыши, когда она опускается на опорные стойки;
Рис. 1.3. Резервуар с плавающей крышей (с) и с понтоном (б)
Рис. 1.4. График изменения концентрации паров в резервуаре через 1 ч
после окончания операции откачки бензина: 1 — уровень бензина после откачки; 2 — концентрация паров бензина
г) применением резервуаров со стационарной крышей и плавающим понтоном (рис. 1.3,6). В резервуаре с понтоном предотвращение образования горючей среды возможно только при условии обеспечения интенсивного (хотя бы естественного) проветривания преднамеренно разгерметизированного надпонтонного газового пространства. Применение понтона приводит к снижению концентрации паров легковоспламеняющейся жидкости в паровоздушном пространстве над понтоном, что при отсутствии вентиляции повышает пожаровзрывоопасность надпонтонного пространства;
д) применением емкостей с гибкими внутренними оболочками.
2. Поддержание безопасного температурного режима. Это достигается посредством систем контроля и регулирования. Рабочая температура поддерживается ниже нижнего (например в подогреваемом мазутном резервуаре) или выше верхнего (например в ректификационной колонне) температурного предела воспламенения паров жидкости.
3. Снижение концентрации паров горючей жидкости при заданной температуре ниже нижнего концентрационного предела воспламенения. Это достигается:
а) применением высокостойких пен, эмульсий и полых микрошаров, плавающих на поверхности жидкости и препятствующих ее испарению;
б) применением добавок, снижающих упругость паров и испаряемость жидкости. В качестве таких добавок могут использоваться вода — для спиртов, ацетона, уксусной кислоты; четыреххлористый углерод — для нефтепродуктов и сероуглерода; специальные желатинизирующие (загущающие) добавки — для моторного топлива в авиации.
4. Введение негорючих (инертных) газов в газовое пространство аппарата. В результате данной операции либо снижается концентрация окислителя (кислорода воздуха), либо он полностью замещается. Негорючими газами (флегматизаторами) могут быть азот, углекислый газ, водяной пар, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Добавление инертных компонентов ухудшает горючие свойства среды. Область воспламенения при этом сужается вплоть до ее полной ликвидации при определенной (флегматизирующей) концентрации инертного компонента.
Флегматизирующие концентрации инертных газов (при достижении и превышении которых воспламенение невозможно) для смесей различных горючих веществ с воздухом приводятся в справочной литературе [2].
Расход инертного газа определяют по объему газового пространства аппарата или по производительности аппарата.
Флегматизирующее действие инертных примесей подробно изучается в курсе «Процессы горения» [6, с. 117].
- Пожарная безопасность
- § 1.1. Аппараты с неподвижным уровнем жидкости
- § 1.2. Аппараты с подвижным уровнем жидкости
- § 1.3. Аппараты с газом
- § 1.4. Аппараты с пылями, порошками и волокнами
- Глава 2. Выход горючих веществ наружу из нормально действующих аппаратов
- § 2.1. Аппараты с открытой поверхностью испарения
- § 2.2. Аппараты с дыхательными устройствами
- § 2.3. Аппараты периодического действия
- § 2.4. Выход пыли в помещение
- Глава 3. Выход горючих веществ наружу из поврежденного технологического оборудования
- § 3.1. Характеристика аварийной ситуации
- § 3.2. Локальное и полное повреждение аппаратов
- § 3.3. Ограничение утечек горючих веществ
- § 3.4. Образование взрывоопасной смеси в помещении и на открытой площадке
- Глава 4. Причины повреждения технологического оборудования
- § 4.1. Основы прочности и классификация причин повреждения оборудования
- § 4.2. Повреждения технологического оборудования в результате механических воздействий
- § 4.3. Повреждения технологического оборудования в результате температурного воздействия
- § 4.4. Повреждения технологического оборудования в результате химического воздействия
- Защита от коррозии
- Глава 5. Производственные источники зажигания
- § 5.1. Понятие источника зажигания
- § 5.2. Открытый огонь, раскаленные продукты горения и нагретые ими поверхности — производственные источники зажигания
- § 5.3. Тепловое проявление механической энергии как производственный источник зажигания
- § 5.4. Тепловое проявление химических реакций — производственный источник зажигания
- § 5.5. Тепловое проявление электрической энергии — производственный источник зажигания
- Глава 6. Подготовка оборудования к ремонтным огневым работам
- § 6.1. Использование естественной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.2. Использование принудительной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.3. Пропаривание аппаратов перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.4. Промывка аппаратов водой и моющими растворами перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.5. Флегматизация среды в аппаратах инертными газами — способ подготовки их к проведению ремонтных огневых работ
- § 6.6. Заполнение аппаратов пеной при проведении ремонтных огневых работ
- § 6.7. Организация ремонтных огневых работ
- Раздел второй. Предотвращение распространения пожара
- Глава 7. Ограничение количества горючих веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе
- § 7.1. Выбор технологической схемы производства
- § 7.2. Режим эксплуатации технологического процесса производства
- Производства,их удаление
- § 7.4. Замена горючих веществ, обращающихся в производстве, негорючими
- § 7.5. Аварийный слив жидкостей
- § 7.6. Аварийный выпуск горючих паров и газов
- Глава 8. Огнезадерживающие устройства на производственных коммуникациях
- § 8.1. Сухие огнепреградители
- Расчет огнепреградителя по методу я. Б. Зельдовича
- § 8.2. Жидкостные огнепреградители (гидрозатворы)
- § 8.3. Затворы из твердых измельченных материалов
- § 8.4. Автоматические заслонки и задвижки
- § 8.5. Защита трубопроводов от горючих отложений
- § 8.6. Изоляция производственных помещений от траншей и лотков с трубопроводами
- Глава 9. Защита технологического оборудования и людей от воздействия опасных факторов пожара
- § 9.1. Опасные факторы пожара
- § 9.2. Защита людей и технологического оборудования от теплового воздействия пожара
- § 9.3. Защита технологического оборудования от разрушений при взрыве
- § 9.4. Защита людей и технологического оборудования от агрессивных сред
- Пожарная профилактика основных
- § 10.2. Пожарная профилактика процессов измельчения твердых веществ
- § 10.3. Пожарная профилактика процессов механической обработки древесины и пластмасс
- § 10.4. Замена л вж и гж пожаробезопасными моющими средствами в технологических процессах обезжиривания и очистки поверхностей
- Глава 11. Пожарная профилактика средств транспортировки и хранения веществ и материалов
- § 11.1. Пожарная профилактика средств перемещения горючих жидкостей
- § 11.2. Пожарная профилактика средств перемещения и сжатия газов
- § 11.3. Пожарная профилактика средств перемещения твердых веществ
- § 11.4. Пожарная профилактика технологических трубопроводов
- § 11.5. Пожарная профилактика хранения горючих веществ
- Глава 12. Пожарная профилактика процессов нагревания и охлаждения веществ и материалов
- § 12.1. Пожарная профилактика процесса нагревания водяным паром
- § 12.2. Пожарная профилактика процесса нагревания горючих веществ пламенем и топочными газами
- § 12.3. Пожарная профилактика теплопроизводящих установок, используемых в сельском хозяйстве
- § 12.4. Пожарная профилактика процесса нагревания высокотемпературными теплоносителями
- Глава 13. Пожарная профилактика процесса ректификации
- § 13.1. Понятие процесса ректификации
- § 13.2 Ректификационные колонны: их устройство и работа
- § 13.3. Принципиальная схема непрерывно действующей ректификационной установки
- § 13.4. Особенности пожарной опасности процесса ректификации
- § 13.5. Пожарная профилактика процесса ректификации
- Пожаротушение и аварийное охлаждение ректификационной установки
- Глава 14. Пожарная профилактика процессов сорбции и рекуперации
- § 14.1. Пожарная опасность процесса абсорбции
- § 14.2. Пожарная профилактика процессов адсорбции и рекуперации
- Возможные пути распространения пожара
- Глава 15. Пожарная профилактика процессов окраски и сушки веществ и материалов
- § 15.1. Пожарная опасность и профилактика процесса окраски
- Окраска окунанием и обливанием
- Окраска в электрическом поле высокого напряжения
- § 15.2. Пожарная опасность и профилактика процессов сушки
- Глава 16. Пожарная профилактика процессов, протекающих в химических реакторах
- § 16.1. Назначение и классификация химических реакторов
- § 5. По конструктивному оформлению теплообменных устройств
- § 16.2. Пожарная опасность и противопожарная защита химических реакторов
- Глава 17. Пожарная профилактика экзотермических и эндотермических химических процессов
- § 17.1. Пожарная профилактика экзотермических процессов
- Процессы полимеризации и поликонденсации
- § 17.2. Пожарная профилактика эндотермических процессов
- Дегидрирование
- Пиролиз углеводородов
- Глава 18. Изучение технологических процессов
- §18.1. Информация о технологии производств, необходимая работнику пожарной охраны
- § 18.2. Источники информации о технологических процессах производств
- § 18.3. Методы изучения технологии производств
- Глава 19. Исследование и оценка пожаровзрывоопасности технологических процессов производств
- § 19.1. Категории пожаровзрывоопасности производств согласно требованиям сНиПов
- § 19.2. Соответствие технологии производств системе стандартов безопасности труда
- § 19.3. Разработка пожарно-технической карты
- Глава 20. Пожарно-техническая экспертиза технологических процессов на стадии проектирования производств
- § 20.1. Особенности пожарного надзора на стадии проектирования технологических процессов производств
- § 20.2. Использование норм проектирования по обеспечению пожарной безопасности технологических процессов производств
- § 20.3. Задачи и методика пожарно-технической экспертизы проектных материалов
- § 20.4. Основные решения пожарной безопасности, разрабатываемые на стадии проектирования производств
- Глава 21. Пожарно-техническое обследование технологических процессов действующих производств
- § 21.1. Задачи и организация пожарно-технического обследования
- § 21.2. Бригадный метод пожарно-технического обследования
- § 21.3. Комплексное пожарно-техническое обследование предприятий отрасли
- §21.4. Нормативно-технические документы пожарно-технического обследования
- § 21.5. Пожарно-техническая анкета как методический документ обследования
- § 21.6. Взаимодействие госпожнадзора с другими надзорными органами
- Глава 22. Обучение рабочих и инженерно-технических работников основам пожарной безопасности технологических процессов производств
- § 22.1. Организация и формы обучения
- § 22.2. Учебные программы
- § 22.3. Методика и технические средства обучения
- § 22.4. Программированное обучение
- Литература
- Оглавление