Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция 2
Взрывозащита технологического оборудования
Ни одно производство (химическое, холодильные установки и т.д.) не обходится без систем с повышенным давлением (трубопроводы, баллоны и емкости для хранения и перевозке сжатых, сжиженных и растворенных газов, газгольдеров и т.д.) т.е. обладающие герметичностью.
Под герметичностью понимают непроницаемость жидкости и газа стенок сосудов и соединений трубопроводов. Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.
При разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств среды, т.е. может возникнуть опасность:
а) получение ожогов под действием высоких или низких температур (термические ожоги) и из-за агрессивности среды (химические);
б) опасность травматизма;
Так разрушение герметичности баллона с газом при давлении 20 Мпа (200 ат) с образованием отверстия диаметром 15 мм приведет к появлению начальной реактивной тяги около 3,5 кН: при массе баллона 70 кг он может приобрести ускорение 5g и переместиться на значительное расстояние.
В настоящее время действуют обязательные для всех "Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением".
Причины разрушения или разгерметизации (ожоги, травмы, отравление, взрыв) систем повышенного давления могут быть:
1 – снижение механической прочности в результате внешнего воздействия;
2 – накипь или коррозия;
3 – нарушение технологического режима;
4 – конструкторские ошибки, дефекты изготовления, дефекты сварки, хранения и транспортировки;
5 – неисправности в КИП, регулирующих и предохранительных устройств;
6 – образование системы “горючее - окислитель” (напр. масло О2);
7 – Расширение жидкостей в замкнутых объемах (характерно для криогенных материалов).
Методы предотвращения: должно соблюдаться правило наполнения баллона, т.е., отношение массы на объем (m/v) - масса газа, кг, V (л).
Например: для пропана m/v = 0,425 для NH3 m/v = 0,570; Кроме того при низких температурах свойства материалов значительно изменяются. Так Al, Cu, Ni, сохраняют вязкость до 770К, а Fe при этой температуре становится очень хрупким!
Взрывозащита систем повышенного давления достигается организационно – техническими мероприятиями, разработкой инструкций, регламентов (нормы и правила ведения технологического процесса) обучение и инструктаж обслуживающего персонала, контроль и надзор за соблюдением норм технологического режима, правил и норм ТБ, пожарной безопасности. Кроме того, оборудование должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают:
Предохранительные устройства:
Достоинства – простота конструкции, являются самыми надежными из всех средств взрывозащиты.
Широко используются разрывные мембраны, изготовленные из тонколистового металлического проката. Конструктивное оформление узла зажима мембраны может быть различным (шип – паз, конический или линзовый зажим).
Давление срабатывания мембраны:
Pc=2 ∆o σ R;
∆o – толщина материала мембраны;
σ – предел прочности;
R – радиус купола мембраны;
Сосуды работающие под давлением должны быть зарегистрированы (Госпроматомнадзором), если на них распространяются “Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”.
Баллоны испытывают 1 раз в 5 лет.
Рпроб.=1,5 Рраб
“Правила устройства и безопасной эксплуатации” не распространяются:
К изготовлению, ремонту и монтажу аппаратов и машин работающих под давлением допускаются только специализированные предприятия и организации, имеющие разрешение Госпроматомнадзора. После монтажа обязательна регестрация в органах Госпроматомнадзора.
Приказом по предприятию назначается ответственное лицо за эксплуатацию сосудов. На каждый сосуд составляется паспорт, в котором указывается его характеристика, результаты испытаний и дата следующего испытания вывешивается на видном месте на сосуде. Кроме того: наименование завода изготовителя, заводской номер сосуда, год изготовления, рабочее давление, пробное давление, допустимая температура стенок сосуда.
Дефектоскопия сосудов проводится: рентген, ультрозвуковая и магнитная дефектоскопия + механические испытания (изгиб, растяжение, сжатие).
Баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных газов окрашиваются в определенные цвета.
|
Надпись |
Цвет надписи |
Цвет полосы |
Окраска баллона |
|
Азот |
Желтый |
Коричневый |
Черная |
|
Аммиак |
Черная |
Коричневый |
Желтая |
|
Ацетилен |
Красный |
Красный |
Белая |
|
Водород |
Красный |
Красный |
Темно – зеленая |
|
Сжатый воздух |
Белый |
Белый |
Черная |
|
Кислород |
Черный |
Черный |
Голубая |
|
Диоксид углерода |
Желтый |
Желтый |
Черная |
Все остальные горючие газы (окраска баллонов – красная, цвет надписи и полосы - белый). Негорючие газы (окраска баллонов – черная, цвет надписи и полосы - желтый). Вентиль в баллоне горючих газов имеет в боковом патрубке левую резьбу, а у инертных – правую!
Вентиль защищен колпаком. Для устойчивости – башмак. Баллоны до конца не опорожняются, Рост должно быть не < 0,05 МПа. Для Ацетилена Рост не < 0,05 и не > 0,1 МПа.
Взрыв Ацетиленовых баллонов может быть вызван пористой массы, в которой растворяется Ацетилен (активированный уголь в ацетоне).
Баллоны с О2 могут взорваться при попадании в вентиль масла (образовывается смесь “горючее - окислитель”).
Баллоны с Н2 – взрыв может быть при появлении в них окалины или попадании О2.
Каждый сосуд должен быть снабжен манометром класса точности не ниже 2,5 – при Рраб до 2,5 МПа и 1,5 при Рраб> 2,5 МПа.
Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения Рраб находился во второй трети шкалы. На шкале манометра должна быть нанесена красная черта, указывающая Ррабочее. Установка манометра должна быть не > 2м на высоте. Манометр не допускается к применению если:
1 - отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении проверки;
2 – просрочен срок проверки;
3 – стрелка при отключении не возвращается в “0” положение;
4 – разбито стекло;
Трубопроводы должны быть окрашены согласно ГОСТу 14202 – 69
Вода – зеленый;
Пар – красный;
Воздух – синий
Газы (горючие и негорючие) – желтый;
Кислоты – оранжевый;
Щелочи – фиолетовый;
Жидкости (горючие и негорючие) – коричневый;
Прочие вещества – серый;
Для выделения вида опасностей на трубопровод наносят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца, количество которых определяет степень опасности.
Так, на трубопроводы взрывоопасных, огнеопасных, легковоспламеняющихся веществ наносят красные кольца, безопасных и нейтральных веществ – зеленые, токсичных веществ – желтые.
Для обозначения глубокого вакуума, высокого давления, наличие радиации используют также желтый цвет.
Все трубопроводы подвергают гидравлическим испытаниям водой при пробном давлении а 25% выше Рраб, но не < 0,2 МПа (на прочность)
Кроме того, трубопроводы испытывают на герметичность воздухом Рпроб=Рраб. Отсутствие утечки воздуха из соединений проверяют мыльным раствором или погружением узлов в ванну с водой.
Газопроводы прокладывают с небольшим уклоном в сторону движения газа, а буферную емкость снабжают в нижней части спускной трубы с краном для систематического удаления водяного конденсата и масла.
Паропроводы снабжают конденсатоотводчиками, которые позволяют предотвратить возникновение ударов и пробок.
Во избежание возникновения напряжений от тепловых деформаций, особенно в наземных газопроводах, устраивают специальные компенсаторы, в виде П – образного участка.
Трубопроводы со сжиженными газами прокладывают на расстоянии не < 0,5м от трубопроводов с горячим рабочим телом (которые должны быть изолированы). Трубопроводы с легкозамерзающими жидкостями монтируют рядом с паропроводами и трубопроводами горячей воды.
Для предотвращения ожогов кислотами и щелочами фланцевые соединения трубопроводов закрывают защитными кожухами!
Трубопроводы для транспортировки О2 (жидкого и газообразного) периодически и после каждого ремонта обезжиривают трихлорэтиленом или тетрахлорэтиленом. Трубопроводы, по которым в зону реакции к аппарату подается горючее и окислитель оборудуют специальными устройствами: автоматическими задвижками, обратными клапанами, гидравлическими затворами, огне – и взрывопреградителями. Обратные клапаны препятствуют обратному ходу потока рабочего тела в случае процесса горения и появления противодавления. Предохранительные затворы применяют в генераторах С2Н2 для исключения обратного проскока пламени от газовой горелки сварочного аппарата в генератор.
Классификация взрывоопасных смесей по группам.
|
Группа |
t0 воспламенения |
|
А Б Г Д |
|
По категориям смеси могут быть І – IV категории в зависимости от их способности передавать взрыв через фланцевые заоры определенной ширины. Например:
I категория зазор Ш > 1мм;
II категория 0,6 – 1мм;
III категория 0,35 – 0,65мм;
IV категория < 0,35мм (самая опасная)
Оборудование для взрывоопасных процессов болжны быть во взрывобезопасном исполнении, т.е. взрывозащещенным.
(В) – 1 – взрывонепроницаемое (корпус очень прочный).
Н – 2 – оборудование повышенной надежности (исключена возможность искрения).
М – 3 – с масляным наполнителем.
(И) – 4 – искробезопасное оборудование.
Это оборудование обозначается буквами:
П – продуваемая под избыточным давлением
С – специальное исполнение
Например: В2Б – означает оборудование непроницаемое для взрывоопасных смесей 2-й категории группы Б.
|
Категория взрывоопасных смесей |
Группы взрывоопасных веществ |
|||
|
А |
Б |
Г |
Д |
|
|
1 |
Аммиак, циклогексанол, метилацетит, хлоридистый метил |
Изоприл, бутиловый спирт, винилацетат |
Уайт-спирит, циклогексан, скипидар |
|
|
2 |
Этан, пропан, ацетон, хл. Этил, диэтиламин, триэтиламин, бензол, толуол, ксилол, стирол, этилбензол |
Бутан, пентан, пропилен, СН3ОН, С2Н5ОН, этилацетат, дивенил, диоксан, изопентан |
Ацетальдегид, гексан, бензин, триметиламин |
Ди-этил, эфир этилен-глюколя |
|
3 |
Этилен, коксовый газ (40% - СН4 + 60% - Н2) |
Оксид этилена, оксид пропилена |
Серый эфир, этилдихлорсилан |
|
|
4 |
Водород, СО+Н2 |
Метилдихлорсилан |
Сероводород, трихлорсилан |
Сероуглерод |
Горение жидкостей
Температура вспышки – минимальная температура, при которой пары данного вещества образуют над его поверхностью смесь с воздухом, вспыхивающую при приближении пламени.
По температуре вспышки определяют степень пожарной опасности.
t0всп < 450С (эфир, бензин, керосин) – І класс горючих жидкостей, т.е. легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ).
t0всп > 450С (мазуты, масла, глицерин) – ІІ класса горючих жидкостей.
Твсп.=Тк·К
Твсп. – температура вспышки в градусах Кельвина;
Тк – температура кипения в градусах Кельвина;
К – коэффициент=0,736;
Для расчета:
Твсп.=Тк·0,736
Термин Твсп обычно относится к жидкостям, однако некоторые твердые вещества (хорошо испаряющиеся при нормальных температурах), также характеризуются t0всп (камфара , фосфор и др.).
Температура самовоспламенения – минимальная температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающиеся самопроизвольным возникновением пламени.
Температура самовоспламенения зависит:
1 – от состава горючей смкси;
2 – объема горючей смеси: чем > V, < t0сам;
3 – давление, чем > Р, тем < t0сам;
4 – на t0сам влияют катализаторы, содержащиеся в горючей смеси (нагретый тетраэтилсвинец повышает t0сам на 1000).
В результате исследований было установлено:
Если имеем смесь газов, то она характеризуется пределами воспламенения (нижним НП или верхним ВП).
При взрывах некоторых газов и паров в трубах нормальное горение переходит в особую форму – детонацию, при которой объем распределения пламени превышает объем распространения звука в данной среде и может достигать 1000 – 4000 м/сек
Для сравнения обычное горение СН4 (10%) + воздух (90%) после чего, объем распространения пламени = 0,37 м/сек.
Пределы взрываемости (верхний и нижний)
Н2 горение и взрыв с воздухом 2÷80%;
СН4 (и природный газ) воспламеняется с воздухом (может взорваться) 4,5÷15,4% об;
NH3 (аммиак) – 15,5÷27% об;
Этилен – 2,75÷35% об;
Ацетилен – 1,53÷82%об;
Ацетон – 1,6÷13%об;
Бензин – 2,4÷4,9%об;
Пропан - 2÷9,5%об;
Бутан – 1,55÷8,5%об;
Керосин – 1,1÷7%об;
Нефтяной газ – 3,2÷13,6%об;
СО – 2,5÷80%об;
Н2S – 4,3÷44,5%об;
СS2 – 1÷50%об;
C2H5OH – 2,6÷19%об;
CH3OH – 3,5÷38,5%об;
Категория помещений и зданий по взрывной и пожарной опасности.
|
Категория помещения |
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении. |
|
А взрыво-пожарная |
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенение которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещество и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа (например, производство газообразного и жидкого водорода, участки окраски и лакировки, участок хонинговальных станков; отделение химической обработки металлов). |
|
Б взрыво-пожаро- опасная. |
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа (например, участок маркировки микросхем, помещение шлифовальных станков для обработки твердых горючих металлов, склад баллонов с кислородом, ам миачная станция). |
|
В пожароопасная. |
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категории А или Б (например, отделение обработки деталей из магниевых сплавов; отделение холодной прокатки; отделение консервации и упаковки; складские помещения; участок обработки резанием пластмасс). |
|
Г |
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или распыленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр, пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива (например, литейные и сварочные цехи, отделение горячего проката; прессово-штамповочные цехи, участок плазменной резки, отделение термической обработки) |
|
Д |
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии (па-пример, отделение холодной прокатки, отделение обрубки и очистки отливок; склад заготовок; отделение холодной обработки металлов резанием; слесарная обработка, участок общей сборки; участок механических испытаний) |
PAGE 11