Герметичные системы, находящиеся под давлением

Тема: Пожаровзрывоопасность

Основные сведения о пожаре и взрыве

Пожар — неконтролируемое горение вне специального очага наносящее материальный ущерб и создающее опасность для жизни и здоровья людей.

Основные причины и источники пожаров и взрывов. Основные причины пожаров на предприятиях: нарушение технологического режима — 33%; неисправность электроустановок —16%; самовозгорание промасленной ветоши и других материалов, склонных к самовозгоранию, — 10%.

Открытое пламя и искры наиболее часто являются источником зажигания различной горячей среды (открытое пламя и искры возникают при сварке, резке металлов, заточке инструмента, зачистке швов и целом ряде других технологических процессов). Наиболее частой причиной пожара из-за неисправности электроустановок являются: короткие замыкания, особенно с образованием электрической дуги; перегрузка электрической сети в результате подключения потребителей (машин, оборудования и т. д.) повышенной мощности, на которую не рассчитана электрическая сеть. Причиной пожара могут быть разряды статического электричества, а также разряды молнии.

Опасные факторы пожара. Независимо от причин пожар характеризуется рядом опасных факторов, воздействующих на людей и материальные ценности в условиях производства.

Опасный фактор пожара (ОФП) — фактор пожара, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу. К ОФП относятся следующие:

· открытое пламя и искры;

· повышенная температура окружающей среды;

· токсичные продукты горения;

· дым;

· пониженная концентрация кислорода;

· последствия разрушения и повреждения объекта;

· опасные факторы, проявляющиеся в результате взрыва (ударная волна, пламя, обрушение конструкций и разлет осколков, образование вредных веществ с концентрацией в воздухе существенно выше ПДК).

Пламя чаще всего поражает открытые части тела. Очень опасны ожоги, получаемые от горящей одежды, которую трудно потушить и сбросить. Особенно легко воспламеняется одежда из синтетических тканей. Температурный порог жизнеспособности тканей человека составляет около 45°С.

Повышенная температура окружающей среды, поверхностей предметов нарушает тепловой режим тела человека, вызывает перегрев, ухудшение самочувствия из-за интенсивного выведения необходимых организму солей, нарушения ритма дыхания, деятельности сердца и сосудов. Необходимо избегать длительного облучения инфракрасными лучами интенсивностью около 540 Вт/м² и кратковременного облучения с интенсивностью 1050 Вт/м². Температура тела человека в зоне облучения при пожаре не должна превышать 39...40 °С, т. к. при этом возникает опасность теплового удара, а при 60...70°С в организме человека происходят необратимые изменения, при которых наступает смерть.

Токсичные продукты горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и условий, при которых происходит его горение. При горении прежде всего выделяется большое количество оксида углерода (СО), углекислого газа (С0₂), оксидов азота (NO_x), которые заполняют объем помещения, в котором происходит горение, и создают опасные для жизни человека концентрации. Концентрация СО может достигать 100% от объема помещения, в то время как при 1% объемной концентрации человек теряет сознание, а затем может наступить смерть. Концентрация углекислого газа С0₂ более 3...4% становится опасной при вдыхании воздуха с такой концентрацией более получаса. Концентрация углекислого газа в 8...10% вызывает быструю потерю сознания и смертельный исход.

Однако в продуктах сгорания могут быть и значительно более токсичные вещества, например цианистый водород (HCN) и др. Наиболее опасны продукты сгорания различных синтетических веществ, пластмасс.

Дым, выделяющийся при пожаре, очень разнообразен по своему составу и свойствам. По цвету он может быть белым, серым, черным и представляет собой аэрозоль, состоящий из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в продуктах сгорания. В дыме содержатся раздражающие и токсичные вещества, дым снижает видимость, в результате чего теряется ориентация человека в помещении и усложняются условия эвакуации.

Недостаток кислорода. Нормальное содержание кислорода в атмосферном воздухе примерно 21% по объему. При пожаре атмосферный кислород расходуется как окислитель в реакции горения, и его концентрация в помещении резко снижается. Человек теряет сознание при концентрации кислорода примерно 18 % по объему, возникает удушье. Практика показывает, что наибольшее количество людей погибает при пожарах не от прямого воздействия огня, а от удушья, связанного с недостатком кислорода, и от отравления токсичными продуктами сгорания.

Обрушение и разрушение несущих конструкций здания. При воздействии высоких температур, возникающих в очаге пожара, несущие конструкции здания теряют свою механическую прочность, и происходит их обрушение. Это приводит к гибели людей и большим материальным потерям.

Взрыв приводит к быстрому обрушению конструкции. Человек может быть также поражен ударной волной, разлетающимися осколками и элементами конструкций.

Таким образом, пожары наносят большой материальный и моральный ущерб, ведут к разрушению промышленных зданий, гибели людей.

Категорирование помещений и зданий по степени взрывопожарной опасности. Согласно НПБ 105—95, предусматривается категорирование промышленных и складских помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожарной опасности.

Категории помещений и зданий определяются по табл. 2.17.

Таблица 2.17 - Категории помещений по взрывопожарной опасности

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А Взрывопожароопасная	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28˚С в таком количестве, что могут образовывать парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества 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
Б Взрывопожароопасная	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28˚С в таком количестве, что могут образовывать парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества 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
В1 - В4 Пожароопасные	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 обращении, не относятся к категориям А или Б
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Категорирование помещений и зданий применяется для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности.

Категории помещений определяются путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).

Категория самого здания определяется согласно следующим рекомендациям:

· здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5% всех помещений или 200 м². В случае оборудования помещений установками автоматического пожаротушения допускается не относить к категории А здания и сооружения, в которых доля помещений категории А менее 25% (но не более 1000 м²);

· к категории Б относятся здания и сооружения, если они не относятся к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5% суммарной площади всех помещений или 200 м². Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категории А и Б в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м²) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения;

· здание относится к категории В, если оно не относится к категории А или Б и суммарная площадь помещений категории А, Б и В превышает 5% (10%, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. В случае оборудования помещений категории А, Б и В установками автоматического пожаротушения допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В не превышает 25% (но не более 3500 м²) суммарной площади всех размещенных в нем помещений;

· если здание не относится к категориям А, Б и В и суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений, то здание относится к категории Г. Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м²), а помещения категорий А, Б, В и Г оборудуются установками автоматического пожаротушения;

· здания, не отнесенные к категориям А, Б, В и Г, относят к категории Д.

На объектах категорий В, Г и Д возникновение отдельных пожаров будет зависеть от степени огнестойкости зданий, а образование сплошных пожаров — от плотности застройки.

Герметичные системы, находящиеся под давлением

Герметизированные системы, в которых под давлением находятся сжатые газы и жидкости (нередко токсичные, пожаровзрывоопасные или имеющие высокую температуру), широко применяются в современном производстве. Такие системы являются источником повышенной опасности, и поэтому при их проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте должны строго соблюдаться установленные правила и нормы. К рассматриваемым установкам, сосудам и системам относят паровые и водогрейные котлы, экономайзеры и пароперегреватели; трубопроводы пара, горячей воды и сжатого воздуха; сосуды, цистерны, бочки; баллоны; компрессорные установки; установки газоснабжения.

Одним из основных требований, предъявляемых к системам, находящимся под давлением, является их герметичность.

Герметичность — это непроницаемость жидкостями и газами стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы устройств и установок.

Принцип герметичности, т. е. непроницаемость, используется во всех устройствах и установках, в которых в качестве рабочего тела применяется жидкость или газ. Этот принцип является также обязательным для вакуумных установок.

Любые системы повышенного давления всегда представляют собой потенциальную опасность.

Классификация герметичных систем. Принцип герметичности, используемый при организации рабочего процесса ряда устройств и установок, является важным с точки зрения безопасности их эксплуатации. Из множества герметичных устройств и установок можно выделить те, которые наиболее широко применяются в промышленности. К ним следует отнести:

· Трубопроводы. Жидкости и газы, транспортируемые по трубопроводам, разбиты на следующие десять укрупненных групп, в соответствии с которыми установлена опознавательная окраска трубопроводов (табл. 2.18).

Таблица 2.18 – Окраска трубопроводов

Транспортируемая по трубопроводу среда	Цвет окраски трубопровода
Вода	Зеленый
Пар	Красный
Воздух	Синий
Газы горючие и негорючие	Желтый
Кислоты	Оранжевый
Щелочи	Фиолетовый
Жидкости горючие и негорючие	Коричневый
Прочие вещества	Серый

Чтобы выделить вид опасности, на трубопроводы наносят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца (табл. 2.19).

Таблица 2.19 – Сигнальные цветные кольца, наносимые на трубопроводы

Характеристика опасности транспортируемой среды	Цвет колец
Взрывоопасные, огнеопасные, легковоспламеняющиеся вещества	Красный
Безопасные и нейтральные вещества	Зеленый
Вещества токсичные	Желтый
Глубокий вакуум, высокое давление, радиация и т.д.	Желтый

При нанесении колец желтого цвета на трубопроводы с опознавательной окраской газов и кислот, а также при нанесении колец зеленого цвета на трубопроводы с опознавательной окраской воды кольца имеют соответственно черные или белые каемки шириной не менее 10 мм. Число предупреждающих колец какого-либо цвета должно соответствовать степени опасности транспортируемого вещества.

Кроме цветных сигнальных колец применяют также предупреждающие знаки, маркировочные щитки и надписи на трубопроводах (цифровое обозначение вещества, слово «вакуум» для вакуум-проводов, стрелки, указывающие направление движения жидкости, и др.), которые располагаются на наиболее ответственных местах коммуникаций.

2 Баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов при температурах 223...333 °К (-50...+60 С). Баллоны изготовляют малой вместимости 0,4—12 л, средней — 20—50 л и большой вместимости 80—500 л. Баллоны малой и средней вместимости изготовляют на рабочие давления 30, 15 и 20 МПа из углеродистой стали и на рабочие давления 15 и 20 МПа из легированной стали.

Для того чтобы легко и быстро распознать баллоны, предназначенные для определенных газов, предупреждать их ошибочное наполнение и предохранять наружную поверхность от коррозии, на заводах-изготовителях баллоны окрашивают в установленные стандартом цвета, наносят соответствующие надписи и отличительные полосы (табл. 2.20).

Таблица 2.20 - Окраска баллонов

Вещество находящееся в баллоне	Цвет окраски баллона
Азот	Черный
Ацетилен	Белый
Водород	Темно зеленый
Кислород	Голубой
Углекислота	Черный
Этилен	Фиолетовый

Кроме того, на баллоне указывают наименование газа, а у горловины каждого баллона на сферической части отчетливо должны быть выбиты следующие данные: товарный знак предприятия-изготовителя, дата (месяц, год) изготовления (испытания) и год следующего испытания в соответствии с правилами Госгортехнадзора (например, при изготовлении баллонов в марте 1999 г. и последующем их испытании в марте 2004 г. ставят клеймо 3—99—04); вид термообработки, рабочее и пробное гидравлическое давление (МПа); емкость баллона (л); массу баллона (кг); клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

Баллоны для сжатых газов, принимаемые заводами-наполнителями от потребителей, должны иметь остаточное давление не менее 0,05 МПа, а баллоны для растворенного ацетилена — не менее 0,05 и не более 0,1 МПа. Остаточное давление позволяет определить, какой газ находится в баллонах, проверить герметичность баллона и его арматуры и гарантировать непроникновение в баллон другого газа или жидкости. Кроме того, остаточное давление в баллонах для ацетилена препятствует уносу ацетона-растворителя ацетилена (при меньшем давлении унос ацетона увеличивается, а уменьшение количества ацетона в баллоне повышает взрывоопасность ацетилена).

· Сосуды для сжиженных газов. Сжиженные газы хранят и перевозят в стационарных и транспортных сосудах (цистернах), снабженных высокоэффективной тепловой изоляцией.

Для хранения и транспортирования криогенных продуктов (азота, аргона, кислорода и воздуха) изготовляют специальные криогенные сосуды.

Транспортные сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс. л. Наружную поверхность резервуаров окрашивают эмалью, масляной или алюминиевой красками в светло-серый цвет. На транспортных сосудах наносят надписи и отличительные полосы (табл. 2.21).

3 Газгольдеры. Они могут быть низкого (постоянного) и высокого (переменного) давления. Газгольдеры высокого давления служат для создания запаса газа высокого давления. Расходуемый из него газ проходит через редуктор, который понижает давление и поддерживает его постоянным в течение всего процесса подачи газа потребителю. Обычно такие газгольдеры собирают из баллонов большого объема, изготовляемых на рабочее давление меньше 25, 32 и 40 МПа.

Таблица 2.21 - Маркировка транспортных сосудов (резервуаров)

Газ	Надпись	Цвет надписи	Цвет полосы
Аммиак	Аммиак, ядовитый сжиженный газ	Черный	Желтый
Хлор	Хлор, ядовитый сжиженный газ	Зеленый	Защитный
Фосген	Ядовитый сжиженный газ	Красный	Защитный
Кислород	Опасно	Черный	Голубой
Все остальные газы
Негорючие	Наименование газа и слово «Опасно»	Желтый	Черный
Горючие	Наименование газа и слово «Огнеопасно»	Черный	Красный

Газгольдеры низкого давления имеют большой объем 10⁵—3 ∙ 10⁷ л и применяются для хранения запаса газа, сглаживания пульсаций, выдачи газов, отделения механических примесей и других целей.

Кроме герметичных устройств и установок, рассмотренных выше, в промышленности широко применяют сосуды, предназначенные для ведения химических и тепловых процессов, компрессоры, котлы.

Причины возникновения опасности герметичных систем. Анализ показывает, что разгерметизация устройств и установок происходит в результате действия целого ряда факторов, которые можно условно разделить на две группы — эксплуатационные и технологические.

Первые обусловлены физико-химическими свойствами рабочего тела, параметрами его состояния, условиями эксплуатации и т. д. К ним, например, относят: протекание побочных процессов в устройствах и установках, приводящих к ослаблению прочности конструкции; образование взрывчатых смесей; неправильную эксплуатацию и др.

Вторые связаны с дефектами при изготовлении, монтаже, транспортировании и хранении устройств.

Основными причинами разрушения или разгерметизации систем повышенного давления являются:

· внешние механические воздействия;

· снижение механической прочности;

· нарушения технологического режима;

· конструкторские ошибки;

· изменение состояния герметизируемой среды;

· неисправности в контрольно-измерительных и предохранительных устройствах;

· ошибки обслуживающего персонала.

Опасности, возникающие при нарушении герметичности. В ряде случаев нарушение герметичности, т. е. разгерметизация устройств и установок, не только нежелательна с технической точки зрения, но и опасна для обслуживающего персонала и производства в целом.

Во-первых, нарушение герметичности может быть связано с взрывом. Здесь следует различать две причины. С одной стороны, взрыв может являться следствием нарушения герметичности, например, воспламенение взрывчатой смеси внутри установки. С другой, нарушение герметичности может стать причиной взрыва, например, при нарушении герметичности ацетиленового трубопровода вблизи участков нарушения образуется ацетиленовоздушная смесь, которая может воспламениться самыми слабыми тепловыми импульсами. Незамеченное длительное горение приводит к такому сильному разогреву трубопровода, что ацетилен в нем самовоспламеняется.

Во-вторых, при разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, т. е. возникает опасность:

· получения ожогов под воздействием высоких или, наоборот, низких температур (термические ожоги) и из-за агрессивности среды (химические ожоги);

· травматизма, связанного с высоким давлением газа в системе, например, нарушение герметичности баллона с газом при давлении 20 МПа 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 и переместиться на некоторое расстояние;

· радиационная, возникающая, например, при использовании в установках в качестве теплоносителя жидких радиоактивных металлов, обладающих высоким уровнем ионизирующего излучения;

· отравления, связанные с применением инертных и токсичных газов и др.

Контрольные вопросы:

1. Какие основные причины и источники пожаров и взрывов?

2. Какие факторы относятся к опасным факторам пожара?

3. Как осуществляется категорирование помещений и зданий по степени взрывопожарной опасности?

4. Какие герметичные устройства и установки наиболее широко применяются в промышленности?

5. В какие цвета окрашивают баллоны и какие наносят надписи и отличительные полосы?

6. Какие опасности возникают при нарушении герметичности систем и установок?

Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 355; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!