Пожарная опасность технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

При технико-экономическом обосновании строительства, проектировании технологического процесса и размещении технологического оборудования должен предусматриваться комплекс мер по обеспечению пожарной безопасности. По уровню пожарной опасности технологические процессы разделяются на:

- технологические процессы повышенной опасности, в которых обращаются пожаровзрывоопасные вещества в количестве, равном или большем порогового значения;

- технологические процессы, в которых обращаются пожаровзрывоопасные вещества в количестве, меньшем порогового значения.

Поэтому технико-экономическое обоснование строительства и проекты технологических процессов повышенной опасности подлежат государственной экспертизе по пожарной безопасности, проводимой органами государственной противопожарной службы в соответствии с их компетенцией и требуют многоуровневого исследования и проведения расчетных работ по обоснованию целесообразности применения того или иного метода защиты пожарной безопасности технологического процесса и оборудования. Реализация технологического процесса (включая строительство и конструкцию) должна осуществляться по проектам, имеющим положительное заключение государственной экспертизы. требования пожарной безопасности к устройству, изготовлению и эксплуатации оборудования для технологических процессов повышенной пожарной опасности устанавливаются нормами и правилами пожарной безопасности. Изготовитель оборудования устанавливает в технической документации условия и ограничения применения оборудования, требования по его техническому обслуживанию, ремонту, утилизации и другие меры, обеспечивающие пожаробезопасную эксплуатацию выпускаемого оборудования.



1. Анализ пожарной опасности технологических процессов

Оценку пожарной безопасности технологических процессов повышенной пожарной опасности осуществляют с помощью критериев:

- индивидуального риска;

- социального риска;

-регламентированных параметров пожарной опасности технологических процессов.

Пожарная безопасность технологических процессов считается безусловно выполненной, если:

- индивидуальный риск меньше 10 ;

- социальный риск меньше 10 ;

Эксплуатация технологических процессов является недопустимой, если индивидуальный риск больше 10 или социальный риск больше 10 . Эксплуатация технологических процессов при промежуточных значениях риска может быть допущена после проведения дополнительного обоснования, в котором будет показано, что предприняты все возможные и достаточные меры для уменьшения пожарной опасности.

Оценку пожарной опасности технологических процессов следует проводить на основе оценки их риска. В случае невозможности проведения такой оценки (например из- за отсутствия необходимых данных) допускается использование иных критериев пожарной безопасности технологических процессов (допустимых значений параметров этих процессов). В этом случае действие требований на оценку пожарной опасности технологических процессов не распространяется.

При оценке пожарной опасности технологического процесса необходимо оценить расчетным или экспериментальным путем:

- избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении

- размер зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР) газов;

- интенсивность теплового излучения при пожарах проливов ЛВЖ и ГЖ для сопоставления с критическими (предельно допустимыми) значениями интенсивности теплового потока для человека и конструкционных материалов.

- размеры зоны распространения облака горючих газов и паров при аварии для определения оптимальной расстановки людей и техники при тушении пожара и расчета времени достижения облаком мест их расположения;

- возможность возникновения и поражающее воздействие «огненного шара» при аварии для расчета радиусов зон поражения людей от теплового воздействия в зависимости от вида и массы топлива;

- параметры волны давления при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве;

- поражающие факторы при разрыве технологического оборудования вследствие воздействия на него очага пожара;

- интенсивность испарения горючих жидкостей и сжиженных газов на открытом пространстве и в помещении;

- температурный режим пожара для определения требуемого предела огнестойкости строительных конструкций и т.д.

На мой взгляд, наиболее значимая оценка производства стирола из этилбензола расчетным путем мер ПБ являются:

- выбор размеров огнегасящих каналов огнепреградителей на технологических установках;

- Расчета интенсивности теплового излучения и времени существования "огненного шара", необходимого для дальнейшей характеристики объекта;

- выбор огнезащитных ограждений технологического оборудования;

При выполнении данных мер безопасности, с учетом их правильного, своевременного обслуживая и замены, воздействие вредных факторов значительно снизиться.

2. Выбор размеров огнегасящих каналов огнепреградителей на технологических установках

Для предотвращения распространения пламени из аварийного оборудования в смежные с ним, а также проскока пламени через сбросные и дыхательные клапаны в емкости с горючими веществами необходимо предусматривать устройства огнепреграждения (далее - огнепреградители). Конструкция огнепреградителя обеспечивает свободный проход газа через пористую среду, в то же время не допускает проскок пламени в защищаемый объем из аварийного пространства.

Основным расчетным параметром конструкции огнепреградителя является критический диаметр канала огнепреграждаюшего элемента. Пламегасящую способность следует рассчитывать по каналу максимальных поперечных размеров, поскольку пламя, в первую очередь, пройдет именно по этому каналу.

Диаметр канала в насадке из одинаковых шариков может приниматься в зависимости от диаметра шариков.

Для огнепреградителей с гранулированными насадками рекомендуется, чтобы поперечный размер корпуса огнепреградителя превышал размер одной гранулы не менее чем в 20 раз, а высота слоя насадки превышала диаметр ее канала не менее чем в 100 раз.

Численные значения критических диаметров пламягасяших каналов для некоторых наиболее распространенных в промышленности стехиометрических смесей с воздухом при атмосферном давлении и комнатной температуре приведены в таблице 1:



Таблица 1

Смеси	d, мм	Смеси	d, мм
Аммиак NН3 при Т = 425К	22,10	Метанол СН4О	2,70
Анилин С6Н7N (при Т = 375 К)	2,84	Метилацетилен С3Н4	2,05
Ацетальдегид С2Н4О	3,08	Оксид углерода СО	3,04
Бензол С6Н6	2,66	Пропилен С3Н6	2,38
Стирол С8Н8	5,34	Винилацетат С4Н6O2	2,66
Бутан С4Н10	2,49	Сероводород СS2	0,75
Гексан С6Н14	2,5	Циклогексан С6Н12	2,66

Исходя из вещества, которое используется на данном производстве, необходима установка огнегасящих каналов огнепреградителей на технологических установках соответствующих следующим размерам: Критический диаметр канала огнепреграждаюшего элемента для сбросных огнепреградителей на резервуарах, диаметр должен быть не менее d=2,66; по подходящим параметрам выбираем ОП (ААН), представлен на рис.1.

Описание огнепреградителя ОП (АНН):

Огнепреградители ОП (АНН) предназначены для временного предотвращения проникновения пламени внутрь резервуара при воспламенении выходящих из него взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом. По устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды огнепреградители изготовляются в исполнениях У (умеренный климат) и УХЛ (холодный климат с нижним пределом температуры эксплуатации до -60 °С), категория размещения 1 по ГОСТу 15150-69.

Огнепреграждающий элемент состоит из плоской и гофрированной лент, намотанных на ось, которая также предохраняет элемент от выпадания. Гасящее действие огнепреградителя, установленного на крыше резервуара типа РВС, основано на принципах интенсивного теплообмена, который происходит между стенками узких каналов огнепреграждающего элемента и проходящим через него газовоздушным потоком. При этом достигается снижение температуры газовоздушного потока до безопасных пределов.

Рисунок 1- Огнепреградитель марки ОП(АНН).

Устройство и принцип работы

Основой конструкции является: огнепреграждающий элемент - 2, размещенный между двух половинок корпуса - 1, стягиваемых между собой четырьмя шпильками - 3; (рис. 2).

Рисунок 2 - Огнепреградитель марки ОП(АНН).



3. Расчет интенсивности теплового излучения и времени существования "огненного шара"

Необходимо определить время существования «огненного шара» и интенсивность теплового излучения от него на расстоянии 500 м при разрыве сферической емкости с пропаном объемом 600 м3 в очаге пожара.

Данные для расчета.

Объем сферической емкости 600 м3. Плотность жидкой фазы 530 кг/м3. Степень заполнения резервуара жидкой фазы 80 %. Расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» 500 м.

Расчет.

Находим массу горючего т в «огненном шаре» по формуле:

т = V r a = 600 · 530 · 0,8 = 2,54·105 кг,

где V - объем резервуара, м3 (V = 600 м3);

r - плотность жидкой фазы, кг/м3 (r = 530 кг/м3);

a - степень заполнения резервуара (a = 0,8). определяем эффективный диаметр «огненного шара» Ds:

Ds = 5,33 (2,54·105)0,327 = 312 м.

Принимая Н = Ds/2 = 156 м, находим угловой коэффициент облученности Fq: огнепреградитель тепловой излучение ограждение

находим коэффициент пропускания Атмосферы t:

-Принимая Ef = 450 кВт/м2, находим интенсивность теплового излучения: q = 450 · 0,037 · 0,77 = 12,9 кВт/м2.

Определяем время существования «огненного шара» ts:

ts = 0,92 · (2,54 · 105)0,303 = 40 с.

Исходя из полученных данных делаем вывод, что необходима установка и использование огнезащитных ограждений технологического оборудования. Примером такого ограждения может служить как сами ограждения, либо установка огнезащитного экрана около самой установки.

4. Огнезащитные экраны

Огнезащитное действие экранов основывается либо на высокой сопротивляемости их материалов тепловым воздействиям при пожаре, сохранении в течение заданного времени теплофизических характеристик при высоких температурах, либо на способности материалов экрана претерпевать структурные изменения при тепловых воздействиях с образованием коксоподобных пористых структур, для которых характерна высокая способность огнезащиты. Расположение огнезащитных экранов может осуществляться либо непосредственно на поверхности защищаемых элементов конструкции, либо на откосе с помощью специальных мембран-коробов, каркасов, закладных деталей.

Рисунок 3 - Установка огнезащитного экрана

Реализация данного мероприятия препятствует распространению огня и/или тепла и/или продуктов сгорания при пожаре в определенных условиях и в течение нормируемого времени.

5. Требования к огнезащите ограждений технологического оборудования

Огнезащита предназначена для повышения практического предела огнестойкости экранов, механических устройств защиты технологических проемов, футляров, резервуаров, трубопроводов, этажерок, рам, электропроводок и т. д. Эта задача выполняется конструктивными методами (штукатуриванием, применением облицовок) и использованием теплозащитных экранов из облегченных составов (покрытия, вспучивающиеся краски и лаки).

Выбор адекватного метода огнезащиты конструкций, конкретного огнезащитного материала или состава следует проводить с учетом конструктивных, эксплуатационных, технологических и технико-экономических факторов, допустимой вероятности отказов огнезащиты.

В технических условиях на использование огнезащитных покрытий должны быть установлены следующие характеристики:

- тип защищаемой конструкции и ее расположение в пространстве;

- требуемый предел огнестойкости защищаемого элемента, отвечающего расчетной аварии;

- требуемый срок эксплуатации огнезащиты, принимаемый равным сроку эксплуатации оборудования (до капитального ремонта) или устанавливаемый заказчиком с учетом конкретных условий функционирования оборудования;

- виды нагрузок, действующих на защищаемый элемент (статические, динамические, сейсмические);

- температурно-влажностные условия эксплуатации и производства работ по огнезащите, влаго- и атмосферостойкость; огнезащитного состава и материала;

- экологические и эстетические требования к огнезащите.

Выбор оптимального состава огнезащиты следует проводить с учетом требования экономической эффективности системы пожарной безопасности согласно ГОСТ 12.1.004 или из условия нормирования предельной вероятности возникновения развитых пожаров, устанавливаемой нормативными документами на соответствующие технологические процессы.

Для огнезащиты технологического оборудования эффективны вспучивающиеся покрытия, сочетающие теплопоглощающие и теплоизолирующие свойства, требования к которым изложены ниже.

Требования к эксплуатационным характеристикам

Покрытие должно разрабатываться и соответствовать температурно-влажностным условиям одного из вариантов, приведенных в таблице 2.

Таблица2

Вариант эксплуатации	Температурно-влажностные условия
Универсальный	Температура±50°С. Относительная влажность воздуха до 98 %.
Сооружение с искусственным климатом	Температура от 5 до 35 °С. Относительная влажность воздуха до 80 %. Допускается кратковременное понижение температуры (в течении четырех часов) до 0 °С и повышение влажности до 98 %

Физико-механические свойства огнезащитного вспучивающегося покрытия должны обеспечивать сохранение его работоспособности в условиях воздействия:

- вибрации с амплитудой виброускорений до 30 м/с2 в диапазоне частот от 0,5 до 100 Гц, механических ударов с максимальной амплитудой импульса до 150 м/с2 (однократное воздействие).

Форма импульса - треугольная. Длительность импульса от 5 до 10 мс. Длительность нарастания импульса - 1 мс.

Проанализировав все вышеперечисленные характеристики делаем вывод:

- для нашего производства подходит универсальный тип исполнения ограждений с повышенной огнестойкостью, с применением вспучивающихся покрытий и со следующими характеристиками: температура ± 50 °С; относительная влажность воздуха до 98 %.(Пример приведен на рис.4)

Рисунок 4 - Пример огнезащитного ограждения

1 - плита минераловатная огнезащитная Феникс ПМО;

2 - противопожарная преграда; 3 - короб; 4 - направляющая.

№ позиции	Наименование	Основные технические характеристики
1	Плита минераловатная огнезащитная Феникс ПМО	· «Феникс ПМО» -- огнезащитная плита (покрытие) представляет собой минераловатную плиту, покрытую огнезащитным составом «Феникс СЕ» (ТУ 5768-009-20942052-05), нанесенным на одну из сторон. Цвет покрытия плиты белый. Плотность 200 кг/м3; При проведении монтажных работ с применением огнезащитных плит «Феникс ПМО» необходимо обеспечить достаточное проветривание, так как вредным производственным фактором является пыль материала плит.
2	Противопожарная преграда	Состав регламентируется и подбирается в зависимости от пожеланий заказчика
3	Короб	Необходим для монтирования
4	Направляющая	Необходима для монтирования и создания направления размещения данного ограждения (размеры зависят от размеров ограждения по заказу)

Основной показатель ограждения -- это предел огнестойкости, который показывает, как долго ограждение сможет сохранить свои защитные качества в случае воздействия высоких температур пожара. Предел огнестойкости измеряется в минутах, и может составлять период от 15 минут до 2 часов (120 минут).

На минераловатную плиту, входящую с состав огнезащитного ограждения, по необходимости возможно нанесение огнезащитного вспучивающегося покрытия, которое имеет широкий спектр применения. Данное мероприятие поможет значительно повысить степень и продолжительность огнестойкости ограждения.

Рисунок 5 - Вспучивающееся покрытие марки ВПМ 2 - ГОСТ 25131-82

Вспучивающееся огнезащитное покрытие марки ВПМ 2 - ГОСТ 25131-82, (двухкомпонентное) предназначено для защиты стальных конструкций с целью повышения предела их огнестойкости. Огнезащитное покрытие толщиной 3 - 4 мм обеспечивает предел огнестойкости защищаемых стальных конструкций 0,75 ч. Покрытие применяется в закрытых помещениях зданий и сооружений жилищного, промышленного и гражданского строительства с относительной влажностью не более 80 % при отсутствии выделения агрессивных паров и газов и положительной температуре не более 35 °С.

Физико-механические свойства покрытия ВПМ 2 - адгезия к металлу от 50 до 100 Па, прочность при ударе 500 Па.

Покрытие рекомендуется для огнезащитных конструкций, не подвергающихся в период эксплуатации механическим воздействиям.

Покрытие ВПМ 2 негорючее и нетоксично. Разрешено к применению Министерством здравоохранения.

Рисунок 6 - Пример нанесения огнезащитного слоя вспучивающейся краски



Принятие и реализация данных предложений и мер уменьшит опасное влияние факторов пожара при его возникновении и снизит вероятность аварии с выбросов веществ, тем самым обеспечит временную защиту персонала, работающего на данном оборудовании.



Заключение

Итак, технологический процесс -- это совокупность физико-химических или физико-механических превращений веществ, изменение значений параметров тел и материальных сред, целенаправленно проводимых на технологическом оборудовании или в аппарате.

При производстве любого вида товаров и услуг в технологическом процессе, необходимо обеспечивать надежную защиту персонала от возможных аварий, находящимся непосредственно на рабочем месте.

В связи с этим, в технологическом процессе производства стирола из этилбензола, на мой взгляд необходимо использовать следующие меры:

- установка огнегасящих каналов огнепреградителей на технологических установках, диаметр должен быть не менее d=2,66; по подходящим параметрам выбираем ОП (ААН);

- установка ограждений с повышенной огнестойкостью тип - универсальный;

- нанесение огнезащитного слоя вспучивающейся краски марки ВПМ 2 на строительные конструкции здания;

- установка огнезащитного экрана.

Благодаря данным мерам реализации пожарной безопасности, риск травмирования и летального исхода рабочих лиц (персонала), можно свести к минимуму, а при своевременном обслуживании оборудования и проверки исправности систем, полностью исключить.



Список использованной литературы

1. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

2. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. ? М.: ВНИИПО МЧС России, 2009.

3. Пожарная безопасность технологических процессов. Учебник / С. А. Швырков, С. А. Горячев и др.; Под общ. ред. С. А. Швыркова. ? М.: Академия ГПС МЧС России, 2011.

4. Пожарная безопасность технологических процессов. Ч. 2. Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования: Учебник / С. А. Горячев, С. В. Молчанов, В. П. Назаров и др.; Под общ. ред. В. П. Назарова и В. В. Рубцова. ? М.: Академия ГПС МЧС России, 2007.

5. СНиП 2.01.02-85 Противопожарные нормы.

6. СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий.

7. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и

кондиционирование.

8. СНиП 2.04.09-84 Пожарная автоматика зданий и

сооружений.

9. СНиП 2.11.03-93 Склады нефти и нефтепродуктов.

Противопожарные нормы.

10. НПБ 21-94 Системы аэрозольного тушения пожаров.

Размещено на Allbest.ru