Технологические процессы и аппараты пожаро-взрывоопасных производств

Технологические процессы по их организации могут быть непрерывными, периодическими и комбинированными (рис.2; демонстрация слайда № 13)

Периодические процессы проводятся в аппаратах, в которые через определенные промежутки времени загружаются исходные материалы, происходит их обработка, а затем ― выгрузка конечных продуктов. После этого все операции повторяются вновь. Таким образом, периодический процесс характеризуется тем, что все его стадии (загрузка, переработка и выгрузка веществ) протекают в одном аппарате, но в разное время.

Непрерывные процессы осуществляются в проточных аппаратах. Поступление исходных веществ в аппарат, их обработка и выгрузка конечных продуктов производятся одновременно и непрерывно.

К комбинированным процессам относятся непрерывные процессы, отдельные стадии которых проводятся периодически, а также периодические процессы, одна или несколько стадий, которых протекают непрерывно.

Процессы характеризуются технологическим режимом, определяющим совокупность основных параметров (давление, температура, скорость протекания, тепло-массообменные характеристики, количественный выход продукта и его качество). Именно эти параметры лежат в основе классификации различных технологических процессов по назначению (Рис.3)

Тепловыми называются технологические процессы, которые описываются законами теплопередачи ― науки о способах распространения теплоты. К ним относятся процессы нагревания, охлаждения, выпаривания и

Рисунок 2 - Классификация технологических процессов по способу их организации

Рисунок 3 - Классификация технологических процессов по назначению

конденсации. Скорость протекания этих процессов определяется скоростью подвода и отвода теплоты.

Массообменными называются технологические процессы, которые описываются законами массопередачи и характеризуются переносом веществ из одной фазы в другую через поверхность их раздела. Например, испарение – переход из жидкой фазы в паровую (газовую) фазу или наоборот.

Последние два процесса, как правило, взаимосвязаны.

К тепломассообменнымотносятся процессы: сушка, окраска, перегонка, ректификация, сорбция, экстракция.

Механическими называются технологические процессы, описываемые законами механики твердых тел. К ним относятся процессы измельчения, сортирования, смешения и транспортировки твердых веществ.

Гидромеханическими называются технологические процессы, которые описываются законами гидродинамики ― науки о движении жидкостей и газов. К таким процессам относятся перемещение и перемешивание жидкостей, сжатие и перемещение газов, а также разделение жидких и неоднородных газовых систем.

К тепломассообменнымотносятся процессы: сушка, окраска, перегонка, ректификация, сорбция, экстракция.

Механическими называются технологические процессы, описываемые законами механики твердых тел. К ним относятся процессы измельчения, сортирования, смешения и транспортировки твердых веществ.

Гидромеханическими называются технологические процессы, которые описываются законами гидродинамики ― науки о движении жидкостей и газов. К таким процессам относятся перемещение и перемешивание жидкостей, сжатие и перемещение газов, а также разделение жидких и неоднородных газовых систем.

Химическиминазываются процессы, протекающие с изменением химического состава веществ и их превращением. Они описываются законами химической кинетики. В зависимости от теплового эффекта реакции все химические процессы подразделяются на экзотермические и эндотермические.

Экзотермическиминазываются химические процессы, которые протекают с выделением теплоты. В большинстве случаев такие процессы требуют условий отвода тепла – охлаждения.

Эндотермическиминазываются химические процессы, которые протекают с поглощением теплоты. Такие процессы требуют нагрева реакционной среды для обеспечения нормального протекания химической реакции.

Необходимость иметь представление о классификации технологических процессов диктуется требованием к обучающимся уметь оценить уровень пожарной опасности объекта зная, что возникновение пожара возможно только при наличии теплофизических условий для зажигания горючей среды. При этом помнить, что анализ пожарной опасности производственных объектов включает в себя изучение или исследование не только основных условий возникновения пожара, но и:

· условий образования горючей среды;

· условий возможного самопроизвольного возникновения горения (самовозгорания, самовоспламенения);

· условий вынужденного зажигания;

· условий для распространения горения (пожара);

· физико-химических свойств горючей среды (свойств окислителя и горючего).

При рассмотрении, например, наличия окислителя следует четко представлять, что в качестве окислителя может выступать не только кислород воздуха, но и другие вещества, используемые в технологическом процессе производства. Такими окислителями могут быть жидкий кислород, концентрированная перекись водорода, хлор, азотная кислота и её окислы, фтор, фосфор и др. (см. табл. 1). При анализе свойств горючего, помнить что, кроме химического состава, для него необходимо как минимум знать:

· для жидкого - температуру кипения, плотность паров по воздуху, температуру вспышки (для ЛВЖ с Твсп = 61^оС в закрытом тигле и Твсп = 66^оС в открытом тигле); для их паров - концентрационные пределы распространения пламени, температуры воспламенения и самовоспламенения, способность к самовоспламенению и образованию статистического электричества, теплоту сгорания, токсичность, огнетушащие средства для их тушения;

· для газообразного – нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени, температуру самовоспламенения, теплоту сгорания, плотность по отношению к воздуху, токсичность, огнетушащие средства для их тушения;

· для твердого – группу горючести (негорючие, трудногорючие, горючие), температуру воспламенения, температуру самовоспламенения, склонность к самовозгоранию, теплоту сгорания, токсичность продуктов термического разложения и горения, огнетушащие средства для их тушения; для веществ с температурой плавления ниже 300^оС температуру плавления и вспышки;

· для порошкового и пылеобразного - данные о величине нижнего концентрационного предела распространения пламени аэровзвеси.

Как максимум определить показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов согласно с ГОСТ 12.1.044-89, перечень которых в зависимости от их агрегатного состояния представлен в таблице 2 (демонстрация слайда № 16).

Количество показателей, необходимых и достаточных для характеристики пожарной опасности веществ и материалов в условиях функционирования на производстве, определяет разработчик системы пожарной безопасности производственного объекта.

По показателям пожаровзрывоопасности и параметрам при проектировании и эксплуатации технологических процессов осуществляется прогноз возможных пожароопасных ситуаций в случаях вероятных аварий.

При этом необходимо учитывать:

1. Пожаровзрывоопасность среды внутри производственного оборудования с учетом свойств веществ и режимов работы аппаратов.

2. Возможные причины выхода горючих веществ наружу из аппаратов, резервуаров, трубопроводов и т.д.;

3. Причины появления источников зажигания(теплофизических условий) и возможность их контакта с горючими веществами (горючей средой).

4. Возможные причины и пути развития начавшегося пожара.

Таблица 2 -Показатели пожаровзрывоопасности горючих веществ и материалов

Примечания:

1. Знак «+» обозначает применяемость, знак «-» - не применяемость показателя.

2. Кроме указанных в данной таблице, допускается использовать другие показатели, более детально характеризующие пожаровзрывоопасность веществ и материалов.

В настоящее время существуют проблемы совершенствования системы обеспечения пожарной безопасности производственных объектов, включая такие направления:

- инфраструктурная сущность противопожарной службы в целом;

- правовые аспекты;

- организационно-управленческие аспекты;

- инженерно-технические аспекты и т.д.

Следует отметить, что понятие "пожарная опасность" производственных объектов и технологических систем можно трактовать:

- как сравнительную опасность по частоте случаев возникновения пожара за единицу времени (год, месяц) или по количеству пожаров на число объектов за год;

- как меру тяжести моральных, социальных последствий пожара на объекте;

- как степень опасности последствий пожара или сопутствующих ему явлений, мера опасности которых выше, чем мера опасных факторов пожара;

- как меру материального ущерба.

Поэтому понятие "пожарная опасность" и принципы ее оценки следует рассматривать с трех точек зрения:

1. С точки зрения вероятности возникновения опасности, обусловленной физико-химическими и инженерно-техническими факторами.

2. С точки зрения сложности инженерной и боевой обстановки на пожаре, определяющей масштаб и сложность боевой работы по его ликвидации.

3. С точки зрения анализа всего комплекса надзорных, организационно-технических и оперативно-технических мероприятий по снижению пожарной опасности.

В этой связи, для обеспечения пожарной безопасности производственных объектов можно дать следующие рекомендации:

· применять максимум надзорных, конструктивно-технологических, организационных мероприятий, направленных на недопущение возникновения пожара;

· на случай, если пожар все-таки возник, необходимо для снижения интенсивности его развития локализовать зоны горения и задымления, предусматривая для этого конструктивно-планировочные и технологические решения;

· для тушения и активной локализации пожара предусматривать комплекс мероприятий на основе специальных технологических приемов, АС Предотвращения пожара, АС Противопожарной защиты и т.д.

Система пожарной безопасности должна характеризоваться уровнем обеспечения пожарной безопасности людей и материальных ценностей, на всех стадиях становления производственного объекта: научная разработка, проектирование, строительство, эксплуатация;

и выполнять одну из следующих задач:

- исключить возможное возникновение пожара;

- обеспечивать безопасность людей;

- обеспечивать ПБ материальных ценностей;

- одновременно обеспечивать безопасность людей и материальных ценностей.

Объекты должны иметь системы ПБ, направленные на предотвращение воздействия на людей ОФП, в том числе их вторичных проявлений на требуемом уровне.

Требуемый уровень обеспечения безопасности людей в случае пожара с помощью использования СПП должен быть не менее 0,999999 предотвращения воздействия ОФП в год, а допустимый уровень ПО должен быть не более 0,000001 воздействия ОФП, превышающих допустимые значения, в год в расчете на одного человека.

Объекты, отнесенные к соответствующим категориям пожарной опасности, согласно нормам технологического проектирования (НТП) для определения категорий помещений и зданий по пожаровзрывоопасности, должны иметь экономически эффективные системы ПБ.

Классификация объектов по взрывопожарной опасности должна производиться с учетом допустимого (требуемого) уровня их опасности с учетом массы горючих и трудногорючих веществ и материалов, находящихся на объекте, и возможного ущерба для людей и материальных ценностей.

Вероятность возникновения пожара от электрического или другого единичного изделия или оборудования при их разработке, проектировании и изготовлении не должна превышать 0,000001 в год. Значение величины допустимой вероятности пожара при применении изделия на объектах должна устанавливаться расчетом (ГОСТ 112.1.004-91, приложение 5).

Противопожарная защита производственного объекта и работающих на нем людей должна достигаться применением одного из следующих способов или их комбинаций:

· применением эффективных средств пожаротушения с соответствующими видами пожарной техники;

· применением автоматических устройств предупреждения и тушения пожара (АУПП и АУПТ);

· применением строительных конструкций и материалов с нормированными показателями пожарной опасности;

· применением пропитки конструкций объектов антипиренами и нанесением на их поверхности огнезащитных красок (составов);

· организации с помощью технически средств (ТС), включая автоматические ТС, своевременного оповещения и эвакуации людей;

· применением средств коллективной, индивидуальной защиты людей от ОФП;

· применением эффективных средств противодымной защиты.

Ограничение распространения пожара за пределы очагов должно достигаться:

· установлением предельно допустимых по технико-экономическим расчетам площадей противопожарных отсеков и секций, этажности зданий, но в пределах установленных норм;

· устройством аварийного отключения технологических систем и аппаратов;

· применением средств КПЗ, предотвращающих или ограничивающих разлив и растекание жидкостей при пожаре;

· применением средств КПЗ в виде огнепреграждающих устройств в оборудовании и помещениях.

Каждый объект (производство) должен иметь такие объемно-планировочные и технические решения и исполнения, чтобы эвакуация персонала из него была завершена до наступления предельно допустимых значений ОФП.

Для обеспечения эвакуации необходимо:

· конструктивно верно исполнить эвакуационные пути и выходы (количество, размер и т.п.);

· иметь возможность беспрепятственно управлять движением персонала по эвакуационным путям (световые указатели, звуковое оповещение и т.д.).

Средство коллективной и индивидуальной защиты должны обеспечивать безопасность работающего персонала и пожарных в течение всего времени действия ОФП. Коллективную защиту следует обеспечивать с помощью пожаробезопасных зон и конструктивных решений.

Система противодымной защиты объектов должна обеспечивать незадымление, снижение температуры и удаление продуктов горения и термического разложения на путях эвакуации в течение времени, необходимого для эвакуации и (или) коллективной защиты людей и материальных ценностей.

На каждом объекте должно быть обеспечено оповещение и (или) сигнализация о пожаре в его начальной стадии техническими средствами или организационными мероприятиями или средствами.

В производственных сооружениях должны быть предусмотрены лестничные клетки, противопожарные стены, лифты, наружные пожарные лестницы, аварийные люки и т.д. с достаточной устойчивостью и огнестойкостью конструкций при пожаре не менее времени, необходимого для спасения людей при пожаре и расчетного времени тушения пожаров.

Для пожарной техники должны быть определены:

· быстродействие и интенсивность подачи огнетушащих веществ;

· допустимые огнетушащие вещества, в том числе с позиций требований экологии и совместимости с горящими веществами и материалами;

· источники и средства подачи огнетушащих веществ для пожаротушения;

· нормативный (расчетный) запас огнетушащих веществ;

· необходимая скорость наращивания подачи огнетушащих веществ с помощью транспортных средств оперативных пожарных служб;

· требования к устойчивости от воздействия ОФП и их вторичных проявлений;

· требования техники безопасности при использовании средств пожаротушения.