Проект цеха по производству полиэтиленовых пленок методом экструзии с последующими вытяжкой и раздувом рукава

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества выделяются с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.

Температура самовоспламенения - наименьшая температура горючего вещества, при нагреве до которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических объёмных реакций, приводящее к возникновению пламенного горения и/или взрыва

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени (НКПРП и ВКПРП) - минимальная (максимальная) концентрация горючего вещества (газа, паров горючей жидкости) в однородной смеси с окислителем (воздух, кислород и др.) при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания (открытое внешнее пламя, искровой разряд)

Температурные пределы распространения пламени - такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

В таблице 5.1 указаны сведения о пожароопасных свойствах веществ и материалов (ингредиентов, вспомогательных веществ и продуктов) а также рекомендуемые средства пожаротушения

Таблица 5.1 - Пожароопасные свойства веществ [23]

Наименование (формула) вещества	Агрегатное состояние	Фазово-дисперсионная характеристика	Температура °С	Пределы распространения пламени	Средства пожаротушения
			Вспышки	Воспламенения	самовоспламенения	Концентрационные, % об.	Температурные, °С	НКРПП аэровзвеси гр/м3
Исходные вещества и материалы
ПЭВД -[-CH2-CH2-]-	Тв.	Гранулят	-	340 (аэрогель)	349-422 (аэрогель)	-	-	20	Прим 1.
Добавка СКП-ПН(ПЭ)402.00 010	Тв.	гранулят	230	Нет данных
Добавка СКП-ПН(ПЭ)402.00 009	Тв.	Гранулят	Нет данных
Добавка СКП-ПН(ПЭ)402.00 007	Тв.	Гранулят	Нет данных
Продукты и отходы
Ацетальдегид С2H4O	Г.	П	-40	-	172	4,1-57	-43ч8	-	Прим 2
Формальдегид СН2O	Г.	П	-	-	430	7ч73	-	-	Прим 3
Оксид углерода (II) CO	Г.	П	-	-	605	12,5ч74	-	-	Прим 3
Уксусная кислота CH3COOH	Г.	П	40	61	465	4,0ч19,9	-	-	Прим2

Примечания:

1. Во избежание создания взрывоопасной среды применять распыленную воду со смачивателями

2. При крупных проливах-распыленная вода, воздушно-механическая пена средней кратности на основе ПО-1Д, Сампо, ПО-6К, ПО-ЗАИ, порошок ПСБ-3, в помещениях - объемное тушение диоксидом углерода CO₂, хладонами 114В2, и 12В1, комбинированным составом из 85% (масс) CO₂ и 15% (масс) CrP₄Br, небольшие очаги - CO_2, вода

3. Объемное тушение хладонами или комбинированным составом, охлаждение водой соседнего с очагом горения оборудования.

5.1.2 Определение категорий помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Категорирование производственных по взрывопожарной и пожарной опасности осуществляется в соответствии с нормами Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации стихийных бедствий "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности НБП 105-03"

Так как степень термоокисления полиэтилена в процессе экструзии крайне невысока, и, как следствие, концентрация его газообразных горючих продуктов заведомо ниже НКРПП, единственным потенциально опасным материалом в исследуемом производстве является собственно, ПЭВД. Поэтому определение категории помещения по пожарной и взрывопожарной безопасности будет проводиться по нему.

Помещение, в котором хранятся или обращаются горючие вещества в твёрдом агрегатном состоянии, относится к категории В - пожароопасные. Для уточнения подкатегории необходимо производить расчет пожарной нагрузки.

Пожарная нагрузка определяется по формуле 5.1

(5.1)

G_i - количество i-го материала пожарной нагрузки

Q_hi - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг. Для ПЭВД Q_hi=46 МДж/кг.

Удельную пожарную нагрузку можно найти по формуле 5.2

g=Q/S, где (5.2)

S - площадь размещения пожарной нагрузки

Определим категорию для склада сырья.

Масса хранящегося сырья - 50 000 кг, площадь пола S=19,1·15,6=298 м²

Q=50000·46=2300000МДж

g=2300000/298=7719МДж/м²

g>2200, следовательно, помещение склада относится к категории В1

Определим категорию для цеха.

Максимальная масса хранящегося сырья - 2·919·0,59=1084 кг

Площадь пола S=8,3·11=91,3 м²

Q=1084*46=49864МДж

g=49864/91,3=546МДж/м²

181<g<1400, следовательно, предварительно помещение можно отнести к категории В3

Для окончательного определения категории необходимо провести проверку условия

Q<0,64g·H²

Высота потолков в помещении составляет H=7м,

46864<0,64·926·49

49864<29039, условие не выполняется, следовательно, помещение цеха относится к категории В2.

5.1.3 Пожарная безопасность

Пожарная безопасность представляет собой единый комплекс организационных и технических мероприятий по предупреждению и локализации взрывов и пожаров.

При возгорании полиэтилена очаг пожара необходимо тушить всеми известными способами. К ним относится: вода, подаваемая в очаг горения сплошной струей или в распыленном состоянии и обеспечивающая охлаждающий эффект, химическая и различной кратности воздушно-механическая пена, оказывающая, в основном, изолирующее действие, порошковые составы, обладающие универсальными свойствами, комбинированные составы.

Производственные и вспомогательные здания оборудуются пожарной сигнализацией и связью.

Предусмотрены автоматические установки тушения пожаров мелкодисперсной водой.

В случае возгорания предусмотрена эвакуация персонала предприятия.

5.2 Санитарно-гигиеническая характеристика проектируемого объекта

5.2.1 Токсикологическая характеристика веществ

В процессе получения пленки из полиэтилена высокого давления применяются различные вещества, а также образуются продукты реакций, которые при попадании в организм человека могут оказывать на него вредное токсическое (отравляющее) действие.

Для оценки токсичности веществ пользуются классом опасности и ПДК.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - такая концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Класс опасности - условная величина, предназначенная для упрощённой классификации потенциально опасных веществ. Класс опасности устанавливается в соответствии с нормативными отраслевыми документами. В зависимости от ПДК и среднесмертельных доз при попадании внутрь, на кожу и вдыхании, в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 различают 4 класса опасности, начиная от I - чрезвычайно опасных веществ и заканчивая IV- малоопасными.

Описания токсических свойств используемых и получаемых веществ и материалов, а также средств, применяемых при отравлении ими, приведены в таблице 5.2

Таблица 5.2 - Токсикологическая характеристика веществ

Наименование вещества	Агрегатное состояние	ПДК, мг/м3	Класс опасности	Характер воздействия на организм человека	Меры и средства первой помощи
ПЭВД -[-CH2-CH2-]-	Тв	нетоксичен	Не требуется
Добавка СКП-ПН(ПЭ)402.00.010	Тв	нетоксичен	Не требуется
Добавка СКП-ПН(ПЭ)402.00.009	Тв	нетоксичен	Не требуется
Добавка СКП-ПН(ПЭ)402.00.007	Тв	нетоксичен	Не требуется
Ацетальдегид С2H4O	П	5	3	Раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, при высоких концентрациях вызывает удушье, кашель, головную боль, бронхиты, воспаление легких	При ингаляционном отравлении-свежий воздух, затем ингаляция водяных паров с добавлением нескольких капель нашатырного спирта
Формальдегид СН2O	П	0,5	2	Раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, дегенеративные процессы в паренхиматозных органах, сенсибилизация кожи, позднее-явления поражения печени	При раздражении глаз-обильное промывание водой или физиологическим раствором, холодные примочки; при болезненном кашле-кодеин, дианин, горчичники, банки
Оксид углерода (II) CO	Г	20	4	Соединяясь с гемоглобином и блокируя его, оксид углерода нарушает снабжение тканей кислородом, из-за чего возникает кислородное голодание, характеризующееся симптомами поражения ЦНС: шумом в ушах, головной болью, головокружением, тошнотой, рвотой, резкой слабостью, нарушением сознания, а затем глубокой комой. Концентрация величиной в 0,1% может привести к смерти в течение 1 часа.	При ингаляционном отравлении-немедленное удаление пострадавшего из зараженной атмосферы, ингаляция кислорода, при показаниях-искусственное дыхание, включая аппаратное. Антидотом является метиленовый синий, который вводится внутривенно в виде препарата хромосмона (р-р метиленового синего в глюкозе в ампулах) в количестве 50-100 мл
Уксусная кислота CH3COOH	п	1	2	Раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, 2-3 мг переносимы не более 3-х минут; хроническое воздействие паров вызывает у рабочих заболевание носа, носоглотки, зева, гортани, а также конъюктивиты и бронхиты	При раздражении глаз-обильное промывание водой или физиологическим раствором; при отравлении путем вдыхания-масляные ингаляции с антибиотиками

При работе с материалами и веществами, представленными в таблице 5.3 производственному персоналу необходимо проявлять бдительность и осторожность. Специальных защитных средств при стационарном режиме работы в цеху не требуется, за исключением обязательного наличия спецодежды.

В цехе предусмотрены местные вытяжные устройства, благодаря которым практически все вредные вещества удаляются из помещения. В случае чрезвычайной ситуации (авария, сбой в вентиляционной системе и т.п.) есть вероятность отравления персонала выделяющимися вредными веществами. На этот случай в цехе имеются специальные средства защиты:

В случае аварии с выделением больших концентраций вредных веществ-фильтрующие гражданские противогазы ГП-5 c дополнительными патронами ДПГ-1

В случае аварий местного характера - респираторы "Лепесток" и "Астра".

5.2.2 Микроклиматические условия

В соответствии с санитарными правилами и номами СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений" микроклиматические условия устанавливаются в зависимости от категории работ по уровню энергозатрат и периода года.

Работы в цехе экструзии относятся к категории IIа "Средней тяжести" Оптимальные и допустимые микроклиматические условия в производственных помещениях приведены в таблицах 5.3 и 5.4, рекомендуемые показатели величины интегрального показателя среды (ТНС-индекса)-в таблице 5.5. Оптимальные условия устанавливаются по критериям наилучшего теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья и являются предпочтительными на рабочих местах. Допустимые микроклиматические условия не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к общим или локальным ощущениям теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.

ТНС-индекс - эмпирический интегральный показатель (выраженный в °С), отражающий сочетанное влияние температуры воздуха, скорости его движения, влажности и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой.

Таблица 5.3 - Оптимальные величины показателей микроклимата

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат	Температура воздуха, °С	Температура поверхностей, °С	Относительная влажность воздуха	Скорость движения воздуха, м/с
холодный	IIа(175ч232Вт)	19ч21	18ч22	40ч60	0,2
теплый	IIа(175ч232Вт)	20ч22	19ч23	40ч60	0,2

Таблица 5.4 - Допустимые величины показателей микроклимата

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат	Температура воздуха, °С	Температура поверхностей, °С	Относительная влажность воздуха	Скорость движения воздуха, м/с
холодный	IIа(175ч232Вт)	17ч23	16ч24	15ч75	0,1ч0,3
теплый	IIа(175ч232Вт)	18ч27	17ч28	40ч60	0,2

Таблица 5.5 - Рекомендуемые величины интегрального показателя нагрузки (ТНС-индекса)

Категория работ по уровню энергозатрат	Величина интегрального индекса, °С
IIа(175ч232Вт)	20,5ч25,1

Для обеспечения нормальных метеоусловий надо уменьшить тепловые потери, теплоизолировать аппараты и трубопроводы, экранировать оборудование и обеспечить его герметичность, рационально использовать воздухообмен.

В целях уменьшения тепловых потерь огнеупорные материалы с малой теплопроводностью поверхности защищаются теплоизоляционным материалом.

Для тепловой изоляции применяются теплоизоляционные огнеупорные материалы. Для нагретых аппаратов используется многослойная изоляция.

На пультах управления установлены теплоотражающие экраны для защиты рабочих мест от воздействия теплового излучения.

Для обеспечения герметизации нагретое оборудование обкладывается листами алюминия, а площадь рабочих отверстий делается минимально необходимой для проведения технологических операций.

Для предупреждения перегрева организма применяется рациональный питьевой режим, режим труда и водные процедуры. Рабочие в цехе обеспечиваются подсоленной газированной водой, содержащей от 0,2 до 0,5% хлорида натрия.

Также в целях регулирования микроклимата используется отопление и вентиляция.

5.2.3 Отопление и вентиляция

В данном производстве предусмотрено воздушное отопление, совмещенное с системой вентиляции. При таком отоплении теплоноситель (воздух) нагревают до температуры более высокой, чем температура воздуха в помещении. Нагретый воздух подается в помещение, смешивается с внутренним воздухом и отдает ему то количество тепла, которое возмещает теплопотери помещения. Перемещение нагретого воздуха осуществляется вентиляторами. Применяют отопительно-вентиляционные системы воздушного отопления, в которых используют свежий воздух. Не допускается рециркуляция нагретого воздуха, так как в воздушной среде цехов по переработке пластмасс содержатся вредные вещества. В цеху устанавливается не менее двух вентиляционноотопительных агрегатов.

Предусмотрена вентиляция трех видов:

1. Общееобменная, приточно-вытяжная вентиляция

2. Местная - вытяжная, благодаря которой вредные пары, газы и пыль удаляются непосредственно от экструдеров. Местная вентиляция представлена в виде вытяжного зонта

3. Естественная вентиляция представлена в виде аэрации, что способствует большей кратности воздухообмена при меньших энергозатратах.

5.2.4 Освещение

В целях обеспечения гигиенических условий в помещениях проектируемого объекта должно быть естественное и искусственное освещение. Проблема естественного освещения решается созданием оконных проемов, предусматриваемых проектом здания.

Искусственное освещение по функциональному назначению должно быть общим равномерным, обеспечивающим равномерное распределение светового потока без учета расположения оборудования. Кроме того, должно быть предусмотрено аварийное освещение, применяемое для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

Нормы искусственной освещенности производственных помещений проектируемого объекта соответствуют строительным нормам и правилам СниП 23-05-95 "Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение". Выдержки из этих норм, применимые к рассматриваемому цеху, приведены в таблице 5.6

Таблица 5.6 - Нормы искусственной освещенности производственных помещений

Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения	Разряд и подразряд зрительной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Освещенность, лк
					При системе комбинированного освещения	При системе общего освещения
					Всего	В том числе общего
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI	Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	-	-	200

Для общего равномерного искусственного освещения выбираем

люминесцентные лампы общего назначения белого цвета типа ЛБ-80 (сила тока 0,87А, напряжение 102±10,2В)

светильники типа ЛСП-01-2х 80-005-УЗ (светильник с двумя прямыми трубчатыми люминесцентными лампами мощностью по 80Вт, подвесной для промышленных предприятий серии 01, модификации 005 для работы в условиях умеренного климата в закрытых отапливаемых помещениях.

Индекс помещения рассчитывается по формуле 5.3 [26]

(5.3)

A - длина помещения, м

B - ширина помещения, м

Из расчета 4.2.3 A=11 м; B=8,3 м

H_р - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью (расстояние от светильника до рабочей поверхности), определяется по формуле 5.4

H_р=H-h_c-h_рп, где (5.4)

H - высота помещения, H=7м

h_c - высота свеса светильников с потолка. h_c=0,5ч1,5м. Принимаем h_c=1м

h_рп - высота рабочей поверхности над уровнем пола. Принимаем h_рп = 0,8м

При подстановке значений получаем

H_р=7-1-0,8=5,2

Количество ламп в помещении определяется по формуле 5.5 [24]

(5.5)

n - число ламп

E - требуемая освещенность, лк. В нашем случае Е=200 (по табл. 5.7)

S - площадь пола помещения. Из геометрических соображений очевидно для прямоугольного помещения S=A·B=11·8,3=91,3

K - коэффициент запаса освещенности, учитывающий падение напряжения в электрической сети, изношенность и загрязненность ламп, светильников, стен помещения. Принимаем K=1,5

z - поправочный коэффициент светильника, учитывающий неравномерность освещения. Для газоразрядных ламп принимаем z=1,20

F - световой поток для одной лампы. Для ламп ЛБ-80 F=5400 лм

з - коэффициент использования светового потока; для различных ламп определяется исходя из индекса помещения i и коэффициентов отражения для пола и потолка.

Коэффициент отражения светового потока для потолка р_п принимается равным 0,7 для побеленного потолка; коэффициент отражения светового потока для стен р_с для побеленных стен равен 0,5

При р_с=0,5, р_п=0,7, i=1 для светильников ЛСП-01 з=0,38 [24]

Таким образом,

Округляя до ближайшего целого получаем n=16 ламп. Для размещения 16 ламп, очевидно, нужно 8 светильников. Оптимальным при двухрядном расположении оборудования трёхрядное расположение светильников, поэтому принимаем 9 светильников (18 ламп) Светильники расположим в 3 ряда по 3 шт. в каждом.

Схема расположения приведена на рисунке 5.1

рисунок 5.1 - Схема расположения светильников. 1-оборудование, 2-ряды светильников, 3- опорные колонны; А-длина помещения, B-ширина помещения, l₁-расстояние от стены до крайнего ряда светильников, l₂-расстояние между рядами.

Общая длина светильников в ряду может быть определена по формуле 5.6

L=m·d, где (5.6)

m - число светильников в ряду. m=3

d - длина светильника, d=1,52м

L=3·1,52=4,56м

Полученное значение меньше длинны помещения, что позволяет расположить светильники равномерно по всей длине помещения, поэтому сохраняем первоначально выбранные лампы ЛБ-80

Проведем проверочный расчет освещенности

Полученное значение лежит в допустимых пределах 200лк?Е_расч?300лк и может быть принято в качестве окончательного. Таким образом, итоговое количество ламп ЛБ-80 - 18 штук

5.2.5 Шум и вибрация

Санитарно-гигиеническое нормирование вибрации осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрация. Общие требования безопасности", техническое нормирование - в соответствии с Санитарными нормами вибрации рабочих мест СН 3044-84.

В проектируемом предприятии основными причинами возникновения механического шума и вибрации могут быть следующие:

работающее экструзионное оборудование;

некачественный монтаж технологического оборудования;

нарушение правил технической эксплуатации, плохой уход за оборудованием;

несвоевременный и некачественный планово-предупредительный ремонт.

Основными методами защиты от шума и вибрации в соответствии с ГОСТ 12.1.029-80 "Средства и методы защиты от шума" являются следующие:

Установка глушителей на воздуховодах в целях снижения уровня аэродинамического шума, возникающего при работе вентиляционных установок

Установка на экструдеры звукоизолирующих кожухов, внутренняя поверхность которых облицована звукопоглощающим материалом; эти кожухи должны быть снабжены вентиляционными отверстиями с глушителями для отвода выделяющегося в процессе работы экструдера тепла

Установка упругих прокладок для уменьшения вибрации трубопроводов. Особенно актуальна данная мера в местах стыка трубопроводов, где возможность возникновения вибрации максимальна.

5.2.6 Статическое электричество

При производстве пленки и работе с ней (сматывание в рулоны, протягивание через валки), возможно скопление зарядов на поверхности пленки. В момент прикосновения к такой пленке происходит электрический разряд, вызывающий неприятное ощущение, легкое покалывание. Кроме того, что существеннее, разряды статического электричества являются одним из основных источников возникновения пожара или взрыва. Оборудование, во избежание накопления статического электричества, должно быть заземлено, рабочие места снабжены резиновыми ковриками.

Для нейтрализации зарядов статического электричества необходимо в производственном помещении поддерживать влажность около 60%. Также введение в экструзионную смесь скользящей добавки уменьшает образование статического электричества.

5.3 Электробезопасность

Напряжение, используемое в электрической сети цеха - 380В для технологических и 200В для осветительных целей при частоте 50 Гц.

Характер помещений по степени опасности поражения электрическим током, класс помещение по взрыво- и пожароопасности при применении электрооборудования, необходимый уровень и вид взрывозащиты электрооборудования и виды его исполнения представлены в таблице 5.7 [26]

Таблица 5.7-классификация помещений и выбор взрывозащитного электрооборудования

Наименование помещений и участков	Характеристика помещений по степени опасности поражения электрическим током	Класс помещений по ПУЭ	Температурный класс	Уровень и вид взрывозащиты	Условные обозначения выбранного электрооборудования
		По пожароопасности	По взрывоопасности
Производственный цех	С повышенной опасностью	П IIа	В IIa	Без средств взрывозащиты*	-
Складское помещение	Без повышенной опасности	П IIа	В IIa	Электрооборудование не используется

Примечание

*-во взрывоопасных зонах класса В-IIа рекомендуется применять электрооборудование, предназначенное для взрывоопасных зон со смесями горючих пылей или волокон с воздухом. При отсутствии такого электрооборудования допускается применять взрывозащищенное оборудование общего назначения (без взрывозащиты) но имеющее соответствующую защиту оболочки от проникновения пыли.

Для защиты от поражения электрическим током предусмотрены следующие меры

Применение надежной изоляции, в том числе двойной.

Защитное заземление: все открытые металлические части электрически соединяются на главной шине заземления, таким образом разность потенциалов между ними не должна представлять угрозу для человека или животных при касании между двумя частями металлоконструкций.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Использование рубильников - выключателей нагрузки, позволяющих оперативно снять напряжение и освободить попавших под напряжение людей

5.4 Безопасность производственного процесса

Одним из общих требований безопасной эксплуатации производства является ведение процесса в строгом соответствии с требованием технологического регламента.

Обслуживающий персонал должен постоянно следить за нормальной работой оборудования, непрерывной работой вентиляции, наличием и исправностью приборов, блокировочных и сигнализирующих устройств.

При производстве пленки методом экструзии с последующим раздувом необходимо соблюдение общих правил техники безопасности, так как возможны поражения электрическим током, ожоги, механические травмы, и отравления продуктами термического разложения перерабатываемых материалов.

На участке выхода пленки из формующей головки обслуживающий персонал должен работать в спецодежде и защитных перчатках во избежание получения термических ожогов, возникающих при соприкосновении с расплавом полимера и нагретыми частями экструдера, в частности, экструзионной головкой.

Оборудование снабжено местными вентиляционными отсосами, так как при некоторых отклонениях от заданного технологического режима возможно выделение вредных летучих веществ.

Для предотвращения поражения электрическим током рабочие места оборудованы резиновыми ковриками, все оборудование заземлено.

Анализ технологических операций с точки зрения возникающих при их осуществлении потенциальных опасностей и вредных факторов представлены в таблице 5.8

Таблица 5.8 Потенциальные опасности и вредные факторы, возникающие в процессе осуществления разных технологических операций.

Наименование операции	Используемое оборудование	Вещества и материалы, использующееся в операции	Выявленные опасности и вредности	Меры, обеспечивающие безопасное проведение технологической операции
Приготовление смеси	Смеситель напольный	ПЭВД, добавки СКП-ПН(ПЭ)402.00.010 СКП-ПН(ПЭ)402.00.009, СКП-ПН(ПЭ)402.00.007	Травмирование при перемешивании	Устройство аварийной остановки
Загрузка сырья в экструдер с помощью пневмотранспорта	Всасывающие сопла, гибкая трубка бункера	--//--	Попадание зажигательной или горючей смеси в сопло и, в дальнейшем, в бункер-опасность возникновения пожара	Запрет вноса в цех горючих смесей и использования открытого огня.
			Накопление пыли и продуктов распада - опасность возникновения пожара	Постоянный контроль вентиляторов.
			Пробой на корпус - опасность получения электротравм	Обеспечение изоляции и заземления оборудования
Экструзия смеси	Экструдер	--//--	Выделение летучих продуктов - опасность отравления	Применение устройств местной вытяжной вентиляции
			Поражение электрическим током	Применение двойной изоляции
Формирование рукава пленки	Приемное устройство	Смесь ПЭ в расплаве	Ожог о поверхность экструдера или расплав	Использование средств защиты
			Падение с высоты и травма Попадание частей тела в пространство между валками	Соблюдение инструкций по технике безопасности и технических инструкций

Причины, которые могут привести к авариям на проектируемом производстве:

Снижение расхода хладагента. Может возникнуть из-за отказа средств автоматизации технологического процесса или ошибок обслуживающего персонала. Приводит к уменьшению теплоотбора, увеличению температуры перерабатываемого материала, и, как следствие термическому его разложению с выделением вредных веществ в воздух.

Несвоевременная замена фильтрующих сеток. Может привести к возрастанию давления внутри экструдера выше допустимого и, либо к остановке и перегреву мотора с последующим возможным возникновением пожара, либо к разрушению корпуса экструдера

Отсутствие или несвоевременное проведение ремонтно-профилактических работ. Может привести к разрушению оборудования с возможным травмированием рабочих и возникновением пожара.

Выводы по разделу

В разделе проекта "Охрана труда" были произведены расчеты категории помещения по взрывопожарной и пожарной безопасности. Категория помещений цеха - В2, склада - В1

Изучены токсикологические свойства веществ, выбраны необходимые средства индивидуальной защиты, разработаны рекомендации на случай отравления персонала.

Рассмотрены микроклиматические условия на предприятии, описаны системы отопления и вентиляции, рассчитано необходимое количество и тип осветительных устройств.

Рассмотрена безопасность производственного процесса, даны рекомендации по предотвращению травм и несчастных случаев на производстве.

6. Экологическая Безопасность

В современном мире очень остро стоит вопрос влияния человеческой деятельности на природу и окружающую среду. В результате непродуманной хозяйственной деятельности устойчивость биосферы была нарушена и на сегодняшний день человечество стоит перед лицом глобальных экологических проблем, таких, как загрязнение воздуха и связанное с ним глобальное потепление, загрязнение почв, загрязнение рек.

Человечество обязано нести ответственность за совершаемые действия, поэтому если мы хотим сохранить нашу планету пригодной для жизни для будущих поколений, мы должны серьезно подходить к вопросам загрязнения окружающей среды. рукавный пленка экструдер производственный

При проектировании любого современного предприятия необходимо учитывать вредное влияние на окружающую среду, которое оно может оказывать, чтобы уменьшить и компенсировать неблагоприятные последствия деятельности этого предприятия.

Задача этой части проекта - оценить неблагоприятное влияние проектируемого предприятия на окружающую среду, рассчитать допустимые пределы этого воздействия и разработать рекомендации по его сокращению.

6.1 Промышленные выбросы в атмосферу

Для оценки выбросов в атмосферу пользуются значениями среднесуточной и максимальной разовой ПДК, а также значением предельно допустимого выброса. ПДК - справочные значения, ПДВ - параметр, рассчитываемый исходя из ПДК, класса опасности вещества, расстояния до населенных пунктов и других объектов промышленности.

ПДКсс (среднесуточная) - это среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест в мг/мі. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределённо долгого круглосуточного вдыхания.

ПДКмр (максимальная разовая) - концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека.

Сведения о выбросах, образующихся в проектируемом производстве, приведены в таблице 6.1 [24]

Так как процентное содержание газообразных продуктов нам неизвестно, предположим, что каждый из возможных механизмов реакции термоокисления полиэтилена реализуется с одинаковой вероятностью.

(CH₂-CH₂)_n+0,5nO₂=nC₂H₄O

(CH₂-CH₂)_n+nO₂=2nCH₂O

(CH₂-CH₂)_n+nO₂=nCH₃COOH

(CH₂-CH₂)_n+ nO₂=2nCO+2nH₂0

Потери полиэтилена на термическое разложение составляют 900 грамм с тонны, как видно из расчета 2.7

Если предположить, что по каждому из механизмов разлагается х моль ПЭВД, то массы продуктов, соответственно, будут 44х, 44х, 60х, 56х, массы затрачиваемого кислорода - 8х, 16х, 16х, 16х. Массы разлагаемого по каждой из реакций ПЭВД 36х, 30х, 44х, 40х, суммарная - 150х. Таким образом, х=6г/тонны

С каждой тонны будет следующее выделение газообразных продуктов

Ацетальдегид и формальдегид по 264 г/тонны

Уксусная кислота - 360 г/тонны, угарный газ - 336 г/тонны. Теперь, зная выпуск продукции в 1710 т/год, мы можем найти годичные выбросы.

Промышленной пыли содержится 0,5% от массы сырья, т.е, 8,55 тонн/год. Примем, что половина из неё выбрасывается в воздух, половина оседает в производственном помещении и удаляется оттуда во время уборки в качестве твердых отходов

Таблица 6.1 - Выбросы проектируемого производства

Источники выделения вредных веществ	Наименование веществ	Количество, т/год	ПДКсс мг/м3	ПДКмр, мг/м3	Класс опасности	Методы очистки
Экструзионный процесс	Ацетальдегид С2H40	0,451	0,01	0,01	3	Адсорбция
	Формальдегид CH2O	0,451	0,003	0,035	2
	Оксид углерода CO	0,575	3	5	4
	Уксусная кислота CH3COOH	0,616	0,06	0,2	3
Процесс смешения	Промышленная пыль	4,275	0,15	0,5	3	Механическая сухая

В соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого источника загрязнения атмосферы устанавливается предельно допустимый выброс, при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника или совокупности источников для данного населенного пункта с учётом развития действующих и проектируемых промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосферу не создадут приземную концентрацию вредных веществ, превышающую ПДК для населения с учётом фоновой концентрации, а также для растительного и животного мира, даже в тех точках, где в приземной атмосфере создаются максимальные концентрации.

6.1.1 Расчет предельно допустимых выбросов

Критерием нагретости выбросов является параметр f, определяемый по формуле 6.1

(6.1)

W - линейная скорость выброса из трубы газово-воздушного потока. W=3,8ч7,8 м/с. принимаем W=4,5 м/с

D - диаметр устья трубы D=3,6ч8,6. принимаем D=3,6м

Н - высота трубы. H=25ч80м. Принимаем H=25м

ДT - разность температур выбрасываемой газо-воздушной смеси и окружающей среды, определяется по формуле 6.2

ДT=t_ВЫБ-t_ОС где (6.2)

t_ВЫБ - температура выбрасываемой газо-воздушной смеси °С, принимается как разность температуры технологической операции и температуры охлаждения пыле-газо-воздушной смеси в системе вентиляции (70ч80°С)

t_ВЫБ=155-75=80°С

t_ОС - температура окружающей среды, °С. При расчетах рассеивания температура окружающей среды берется как средняя многолетняя температура наружного воздуха самого жаркого месяца в 13:00. Для московской области t_ос=29°с

ДT=80-29=51°С

При f<100 выбросы считаются нагретыми.

Значение ПДВ для одиночного источника с круглым устьем может быть рассчитано по формуле 6.3

(6.3)

ПДК_мр - предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³

С_ф - фоновая концентрация вещества, мг/м³

V - средний секундный объем газо-воздушной смеси, выходящий из устья трубы, рассчитываемый по уравнению 6.4

(6.4)

А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, показывающий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере.

Для московской области A=140c^2/3_·град^1/3·мг

F - коэффициент, зависящий от фазово-дисперсной характеристики выброса и учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F=1

v - коэффициент учета влияния местности или застройки. v=1,17

m и n - специальные коэффициенты, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья трубы; для нагретых выбросов m рассчитываются по уравнению 6.5

(6.5)

Для расчета n необходимо рассчитать промежуточный параметр Vm по формуле 6.6

(6.6)

Для Vm>2 n=1

Результаты расчета ПДВ приведены в таблице 6.2

Таблица 6.2 - Предельно допустимые выбросы

Состав выброса	ПДКмр мг/м3	Сф мг/м3	F	ПДВ г/с	Масса М т/год	Масса М г/с*	М(г/с)/ПДВ(г/с)
Ацетальдегид	0,01	0,001	1	0,578	0,451	0,014	0,025
Формальдегид	0,035	0,0035	1	2,024	0,451	0,014	0,007
Оксид углерода	5	0,5	1	289,111	0,575	0,018	6,307·10-5
уксусная кислота	0,2	0,02	1	11,564	0,616	0,020	0,002
Промышленная пыль	0,5	0,05	1	28,911	4,275	0,136	0,005

*-при круглосуточной непрерывной работе предприятия

В процессе получения полиэтиленового рукава методом экструзии с раздувом выделяются вредные газообразные вещества - продукты термоокислительной деструкции перерабатываемого полимера. Однако, как показал проведенный расчет, выброс в секунду меньше ПДВ, поэтому специальных устройств для очистки выбросов не требуется. Продукты разложения при помощи вентиляции выбрасываются в атмосферу, где перемешиваются с воздухом до концентраций, не причиняющих вреда человеческому организму.

6.2 Промышленные сбросы

В производстве полиэтиленовой пленки методом экструзии с последующим раздувом используется вода для охлаждения технологического оборудования. Кроме того, вода требуется для уборки производственных помещений и личной гигиены сотрудников. Использование охлаждающей воды по замкнутому циклу связано со значительными затратами на её охлаждение, кроме того, в охлаждающей воде не содержится высокотоксичных веществ, поэтому для охлаждения допустимо использование проточной воды.

Характеристика сточных вод представлена в таблице 6.3

Таблица 6.3 - Характеристика сточных вод

Наименование оборудования	Расход сточных вод, м3/год	Загрязняющие вещества	Методы очистки
Экструзионная машина	2056	Накипь, взвешенные вещества	фильтрация
Бытовая канализация	2998	Взвешенные вещества

Вода не вступает в контакт с какими-либо химическими веществами, поэтому её можно отнести к условно чистой. Вода проходит через фильтры, на которых улавливаются механические взвеси, после чего сбрасывается в систему канализации.

6.3 Твердые отходы

Характеристика твердых отходов и способов их утилизации приведены в таблице 6.4

количества отходов рассчитываются исходя из материального баланса производства (расчёт 2.7) и производительности предприятия в 1710 тонн/год

Таблица 6.4 - Твердые отходы производства

Наименование оборудования	Наименование отходов	Количество, т/год	Способы утилизации
Экструзионное оборудование	ПЭ пленка, брак	89,76	Используется как вторичное сырье
	Застывший расплав ПЭ	8,72	Собирается в бумажный мешок и вывозится вместе с другим мусором

В цехе предусмотрен участок централизованной переработки отходов. Дробление вторичного сырья происходит на дробилке, затем "дробленку" гранулируют на грануляторе и добавляют полученное вторсырье к исходному в количествах, не превышающих 5% и при постоянном контроле получаемой продукции.

В промышленности применяют следующие основные направления утилизации и ликвидации отходов полимерных материалов.

Переработка отходов в полимерное сырье и повторное его использование для получения изделий. Самый экологичный способ из-за своей безотходности, но может быть применен ограничено и не ко всем отходам, так как отходы, подвергшиеся высокой степени термической деструкции при добавлении к исходному сырью будут негативно сказывается на качестве продукции.

Сжигание вместе с бытовыми отходами. При температурах горения выше 1000 градусов в закрытой печи окисление полимерных материалов протекает полностью до практически безвредных углекислого газа и воды, без образования вредных промежуточных продуктов.

Захоронение твердых бытовых отходов на полигоне. Самый дешёвый но наименее экологичный способ.

Выводы по разделу

В данном разделе были приведены сведения о выбросах, образующихся в проектируемом производстве, дана характеристика сточных вод и твердых отходов.

Произведен расчет предельно допустимых выбросов. Обосновано отсутствие необходимости очистки газообразных выбросов.

Приведены способы очистки сточных вод и методы утилизации твердых отходов.

7. Защита персонала цеха в Чрезвычайных ситуациях

В данном разделе рассматривается организация гражданской защиты на проектируемом предприятии, возможность возникновения чрезвычайных ситуаций и разрабатываются инструкции для персонала на случай возникновения этих ситуаций.

Раздел призван оценить риск и последствия возникновения чрезвычайных ситуаций на предприятии и минимизировать негативные их эффекты. Оценивается масштаб возможных поражений. Рассматриваются мероприятия, направленные на уменьшение человеческих жертв, урона для окружающей среды и материального ущерба в случае возникновения нештатной ситуации, а также меры, направленные на предотвращение возникновения ЧС

7.1 Оценка потенциальной опасности производства

Основной производственный процесс на проектируемом предприятии - получение рукавной пленки из полиэтилена высокого давления.

В качестве сырья используется гранулированный полиэтилен высокого давления. ПЭВД невзрывоопасен, нетоксичен, не оказывает вредного действия на организм человека, не радиоактивен. Полиэтилен - горючий материал, в процессе его горения могут выделяться токсичные вещества. Аэровзвесь полиэтилена, как любая пыль горючего вещества, способна взрываться.

В используемом оборудовании отсутствуют емкости и трубопроводы, в которых жидкости или газы находились бы под большими давлениями. Оборудование не содержит источников радиации. В процессе работы экструзионной установки отдельные её части нагреваются до 155°С

Из всего вышеперечисленного следует, что предприятие не может служить источником токсического или радиационного заражения. Единственная потенциальная опасность, исходящая от предприятия заключается в возможности возникновения пожара на нём.

Предприятие находится в 4 км от поселка городского типа Софрино, население которого составляет около 15,1 тыс. чел.

Предприятие представляет собой отдельно стоящее здание 1-этажное бескаркасное железобетонное сооружение 3-й степени огнестойкости. Его площадь 1069 м и высота - 7м, ширина защитно-санитарной зоны 250 м.

Из-за отсутствия радиационной и токсической опасности а также значительного удаления предприятия от других строений, предприятие не представляет угрозы для жителей города, риску гибели в результате пожара или взрыва подвергается лишь персонал предприятия.

На предприятии работает 90 человек. Максимальный состав смены-29 человек.

В составе каждой смены 4 человека входят в нештатную команду пожаротушения, 2 человека - санитарное звено. Нештатные команды пожаротушения формируются из отрудников, работающих в сменном режиме, т.е., в основном из рабочих и МОП

Основная опасность с точки зрения пожарной и взрывопожарной опасности исходит от склада сырья.

На складе хранится ПЭВД, его пожароопасные свойства приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1 - Пожароопасные свойства сырья.

Наименование (формула) вещества	Агрегатное состояние	Фазово-дисперсионная характеристика	Температура °С	Нижний концентрационный предел взрываемости аэровзвеси, г/м3
			Вспышки	Воспламенения	самовоспламенения
ПЭВД -[-CH2-CH2-]-	Тв.	Гранулят		340 (аэрогель)	349-422 (аэрогель)	20

Для обеспечения бесперебойной работы предприятия необходимо иметь запас сырья, соответствующий 10суточной потребности.

Суточная потребность в сырье составляет 4945 кг ПЭВД по 50,7 кг светостабилизирующей и скользящей добавки, 25,3 кг добавки-антиоксиданта.

Сырье поставляется 1 раз в десять дней на автомобилях, к моменту поступления новой партии сырья в запасе должно оставаться сырья не менее, чем на полутора суток работы. Таким образом, размеры склада должны быть достаточны для размещения 56 867,5 кг ПЭВД 584 кг светостабилизирующей добавки, 584 кг скользящей добавки, 291 кг добавки-антиоксиданта.

ПЭВД поступает на предприятие в мешках, в каждом мешке содержится 25 кг полимера. Для удобства погрузки мешки расположены на паллетах и обмотаны пленкой. На каждом паллете размещено 12 мешков, габариты паллета - 1200Ч800Ч120мм, паллета с мешками - 1200Ч800Ч770мм. Масса ПЭВД на одном паллете - 300кг. Добавки также поступают в мешках, сгруппированных в паллеты, однако, имеют большую плотность, поэтому одна паллета с добавками содержит 15 мешков или 375кг.

Паллеты размещаются на стеллажах. Каждый стеллаж имеет три полки, на высоте 30 см от пола, 1м 20 см и 2 м 10 см, ширина полки - 1200 мм, длина 2700 мм. Таким образом, на полке может размещаться 3 паллеты, на стеллаже -9; суммарная масса полимера на одном полке - 720 кг, на одном стеллаже - 2160 кг.

Таким образом, для размещения ПЭВД необходимо 79 полок, еще 2 полки необходимы для размещения добавок. Общее количество стеллажей на складе составит 27

Стеллажи расположены в 5 рядов, в крайнем ряду 7 стеллажей, в остальных - по 5. Для обеспечения движения электропогрузчика между рядами стеллажей должно быть расстояние не менее 2,4 метра; в ряду стеллажи можно располагать без разрывов. С каждой стороны от рядов стеллажей необходимо пространство длинной 2,8 метра для маневрирования электропогрузчиков и работ по растариванию.

Таким образом, размеры склада - 19,1 метров в длину 15,6 - в ширину. План склада приведен на рисунке 7.1

рисунок 7.1 - План склада.

По взрывной и взрывопожарной безопасности цех относится к категории В2, склад - В1 расчет произведен в пункте 5.1.2 настоящего проекта, в главе "Охрана Труда". Практически возникновение взрыва крайне маловероятно, так как для этого в момент разгерметизации контейнера, которая возможна только при разгрузке контейнера и попадании пыли в воздух необходимо появление источника открытого пламени, что практически невозможно, поэтому имеет смысл рассматривать предприятие только с точки зрения пожароопасности.

7.2 Анализ риска возникновения пожара

7.2.1 Место возникновения пожара и источники воспламенения

Единственным реальным источником для возникновения масштабной внутренней ЧС может служить пожар, так как опасность взрывов чрезвычайно мала, а с точки зрения радиационной или токсической опасности предприятие не представляет угрозы.

В трех помещениях проектируемого предприятия содержатся значительные количества горючих веществ - экструзионный цех, склад сырья и склад готовой продукции.

На складе сырья, как было показано в предыдущем расчете, может храниться до 50 тонн полиэтилена.

На складе готовой продукции хранится пленка, произведенная не более, чем за 5 последних дней, по истечении этого срока происходит отгрузка пленки потребителю. При суточной производительности цеха 1710/357=4,8 тонны, запас готовой продукции не может превышать 20 тонн.

В экструзионном цеху максимальные емкости, содержащие ПЭВД, - бункеры экструдеров увеличенного объема, каждый из которых имеет объем 0,5 м³; количество таких бункеров равно количеству экструзионных агрегатов и составляет 4 единицы. Таким образом, максимальное количество ПЭВД в цехе - 2 м³. Насыпная плотность ПЭВД может быть рассчитана по формуле 7.1

с_нас=(1-е)·с_ист, где (7.1)

с_ист - истинная плотность. Для ПЭВД с_ист919кг/м³[16]

е - порозность. Для статистической упаковки сферических частиц е=0,41

с_нас=0,59·919=542 кг/м³

Таким образом, масса содержащегося в бункерах ПЭВД

m= с_нас·V

m=2·542=1084кг

Очевидно, максимальное количество горючих веществ хранится на складе сырья, поэтому это наиболее опасное место с точки зрения возникновения пожара. Кроме того, пожар, возникший здесь, будет иметь максимальный масштаб и последствия.

Причиной возникновения пожара может стать замыкание электропроводки, курение на складе, либо иное нарушение техники пожарной безопасности сотрудниками предприятия.

Пожар может возникнуть в одном или нескольких местах, в центре склада либо у стен; возникновение пожара в одном месте исходя из общих представлений о вероятности, является более возможным.

Для расчета возможности распространения пожара необходимо оценить безопасное расстояние, при котором не произойдет возгорания ближайших объектов.

7.2.2 Динамика пожара

Предположим, что возгорание началось в середине нижней полки стеллажа. Рассчитаем время охвата пламенем поверхности нижней полки по формуле 7.2

t_охв=L/V, где (7.2)

L - половина длины полки, L=1,35 м

V - линейная скорость горения. Для ПЭВД принимаем V=0,4 м/мин

t_охв=1,35/0,4=3,38 мин. Или 3 минуты и 23 секунды

По высоте пламя будет распространяться с той же скоростью, таким образом, через 0,77/0,4=1,93 минуты или через 1 минуту 56 секунд пламя достигнет верхней поверхности паллетов с сырьем.

Высота факела может быть рассчитана по формуле 7.3

,где (7.3)

d - диаметр зоны, на которой происходит горение

M - массовая скорость выгорания вещества, для ПЭВД M=0,87кг/(м²·мин)=0,0145 кг/(м²·с) [28]

g - ускорение свободного падения. g=9,81м/с²

с_В - плотность воздуха При 20°С с_В=1,2 кг/м³

Таким образом, диаметр зоны горения, при котором высота пламени превысит 0,13м, достаточных для возгорания расположенной выше полки, может быть найдено по формуле 7.4

(7.4)

м

Очевидно, что на достижение необходимого диаметра основанием пламени при поверхностной скорости горения 0,4 м/мин уйдет 0,08 мин или 5 секунд. Т.е., через 2 минуты и 1 секунду от момента возгорания нижней полки пламя перекинется на вторую полку, еще столько же уйдет на возгорание третьей полки.

В пределах ряда пламя будет переходить от полки к полке без задержек, так как стеллажи стоят без разрывов. На охват пламенем всего ряда стеллажей уйдет время

t_охв=6,75/0,4=16,88мин или 16 минут 53 секунды

для крайнего ряда, состоящего из 7 стеллажей

t_охв=9,45/0,4=23,63 минуты или 23 минуты 38 секунд

Безопасное расстояние, при котором не будет происходить возгорание материала в соседнем ряду, может быть определено по формуле 7.5

(7.5)

ш₁ и ш₂ - угловые коэффициенты облученности, определяемые исходя из значений наибольших углов между направлением излучения и нормалью к поверхности, излучающей тепло. Если геометрические размеры факела и площадь облучаемой поверхности равны, а плоскости параллельны, что наблюдается при рядном расположении аналогичных стеллажей, как на складе проектируемого предприятия, то коэффициенты облученности можно принять равными 1

Т_ф - средняя температура пламени факела. Температура пламени при горении полимерных материалов достигают 1100-1200 °С [28], принимаем Т_Ф=1150°С=1423К

T₁ - температура возгорания материала на соседней полке. Для полимерных материалов T₁=433К [27]

S_ф - площадь проекции поверхности пламени факела на плоскость, параллельную облучаемой поверхности.

q_доп -допустимая интенсивность облучения. Для полимерных материалов q_доп=15000Вт/м²

С_пр - приведенный коэффициент излучения; В практических расчетах принимается равным 4,65 Вт/(м²·K⁴)

Площадь, при которой безопасное расстояние превысит реальное расстояние между рядами полок (2.4 м) может быть вычислено по формуле 7.6

(7.6)

Исходя из предположения, что пламя будет распространятся во все стороны с одинаковой скоростью из нижней точки боковая поверхность факела будет представлять собой полукруг.