2.4 Оценка возможности образования горючей среды в производственных помещениях и на открытых технологических площадках при выходе веществ наружу из оборудования

В производственных помещениях и на открытых технологических площадках горючие паро-, газо- и пылевоздушные смеси могут образовываться в двух характерных случаях:

1) При выходе горючих веществ из нормально действующих технологических аппаратов.

2) При выходе горючих веществ из поврежденного технологического оборудования.

При нормальных режимах работы оборудования горючая среда на технологических участках может образовываться в том случае, если по условиям технологии применяются аппараты с открытой поверхностью испарения, аппараты с дыхательными устройствами, аппараты периодического действия и герметичные аппараты, работающие под избыточным давлением.

1-й тип. Аппараты с открытой поверхностью испарения (окрасочные ванны, ванны для пропитки изделий, ванны для промывки и обезжиривания деталей, закалочные ванны и т. п.). Горючая концентрация па­ров жидкости в смеси с воздухом над поверхностью таких аппаратов будет образовываться в том случае, если рабочая температура жидкости t_р будет выше ее температуры вспышки:

(2.6)

2-й тип. Аппараты с дыхательными устройствами. Данные аппараты представляют собой закрытые емкости, внутренний объем которых сообщается с окружающей средой через дыхательные устройства (дыхательные трубы, клапана и т.п.). К таким аппаратам относятся резервуары, мерники, дозаторы и другие емкости, работа которых по условиям технологии требует изменения уровня жидкости.

Выход горючих паров из аппаратов с дыхательными устройствами происходит при увеличении температуры в газовом пространстве и в периоды их заполнения. В таких случаях опасность образования горючей среды у дыхательных устройств оценивают путем сравнения рабочей температуры жидкости t_р в аппарате со значением нижнего температурного предела распространения пламени t_н. Верхний температурный предел распространения пламени t_в не используется, поскольку концентрация паров при их выходе из аппарата снижается и может попасть в область воспламенения. Образование горючей среды у дыхательных устройств возможно, если рабочая температура жидкости в аппарате больше или равна НТПР:

(2.7)

3-й тип. Аппараты, периодически открываемые для выгрузки и загруз­ки веществ. При открывании загрузочных и разгрузочных крышек, лю­ков и других приспособлений, установленных на аппаратах периоди­ческого действия, в окружающую среду может выходить значительное количество горючих паров, газов и пыли. Оценка возможности образования горючей среды в объеме помещений или локальных зонах в общем случае может быть произведена путем сравнения фактической концентрации горючих веществ _ф со значением нижнего концентраци­онного предела распространения пламени _н. Горючая среда будет образовываться в том случае, если выполняется условие:

(2.8)

4-й тип. Герметичные аппараты, работающие под избыточным давлени­ем. При эксплуатации таких аппаратов даже при их исправном состо­янии могут происходить небольшие утечки горючих веществ через прокладки, швы, разъемные соединения, уплотнения валов, плунжеров и т.п. Это объясняется тем, что даже при самой тщательной обра­ботке прилегающих друг к другу поверхностей нельзя создать абсо­лютную непроницаемость. При соприкосновении двух поверхностей из-за наличия незначительных выпуклостей образуется большое коли­чество капиллярных каналов, по которым происходит истече­ние газов и жидкостей.

Значительное количество аппаратов, работающих под избыточным давлением, имеют вращающиеся механизмы (лопасти мешалок, колеса насосов, винты шнеков и т.п.). Все эти элементы связаны с элект­роприводом при помощи валов или штоков, которые проходят через корпус аппаратов. Зазоры между валами и корпусом аппаратов чаще всего герметизируются посредством сальниковых уплотнений. Создать надежную герметичность сальников достаточно трудно, в процессе работы оборудования они изнашиваются, поэтому эксплуатация аппа­ратов с наличием сальниковых уплотнений всегда связана с утечками паров, газов или жидкостей.

Для оценки возможности образования горючей среды в объеме помещений или локальных зонах необходимо, как и в случае с аппаратами периодического действия использовать условие (2.8).

Наибольшую пожарную опасность технологическое оборудование представляет в тех случаях, когда нарушается его нормальный режим работы и происходят повреждения аппаратов и коммуникаций. При этом горючие вещества могут выходить наружу в больших количест­вах, растекаться и создавать значительные зоны загазованности.

Все возможные причины повреждений технологического оборудования объединяются в три основные группы:

• механические воздействия (образование повышенного или пониженного давления, динамические нагрузки, эрозионный износ);

• температурные воздействия (воздействие высоких и низких температур, температурные напряжения в металле);

• химические воздействия (химическая и электрохимическая коррозия).

При прогнозировании возможных причин повреждения технологического оборудования необходимо четко представлять цепочку причинно-следственных связей. Любая причина повреждения аппаратов и трубопроводов может стать следствием ряда других причин. Более подробно цепочки причинно-следственных связей, приводящих к повреждению технологического оборудования, рассмотрены в учебной литературе [50].

Газо-, паро- и пылевоздушные смеси при аварийных ситуациях могут образовывать горючую среду внутри помещений или на открытых технологических площадках, если выполняется условие (2.8). Методы расчета зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени газов и паров приведены в ГОСТе [2].