Анализ пожарной опасности технологического процесса окрасочного цеха и разработка мероприятий, направленных на обеспечение пожарной безопасности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Российской Федерации

по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям

и ликвидации последствий стихийных бедствий

ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия

Государственной противопожарной службы

Кафедра пожарной безопасности объектов защиты

(в составе УНК «Государственный надзор»)

Курсовая работа

по дисциплине «Пожарная безопасность технологических процессов»

Тема: «Анализ пожарной опасности технологического процесса окрасочного цеха и разработка мероприятий, направленных на обеспечение пожарной безопасности».

Выполнил: курсант факультета . техносферной безопасности, 42 курса, . . 424 учебной группы . Костылев П.О.

Руководитель: преподаватель кафедры пожарной безопасности объектов защиты (в составе УНК «Государственный надзор»), майор внутренней службы Ширяев Е.В.

Иваново 2017

Задание на курсовую работу

пожарный безопасность технологический горючий

Зачетная книжка № 45

Вариант задания на курсовую работу

Последняя цифра зачетной книжки	Наименование аппарата	Наименование помещения
5	Мерник растворителя (поз. 2)	Помещение мерников и растворителей

Таблица 1.1 Основные характеристики оборудования

Позиция на рис.	Наименование аппаратов	Режим работы	Размеры
		Р, МПа	t, єС	d или l, м	h, м
2	Мерник растворителя	--	20	1	2

Таблица 1.2 Основные характеристики оборудования и помещений

Позиция на рис.	Исходные данные	Данные для вариантов (предпоследняя цифра зачетной книжки)
		4
Мерник растворителя (степень заполнения 0,9)
2	Диаметр, м	1
	Высота, м	1
	Температура жидкости, єС	20
	Давление, МПа	0,101
	Диаметр линии, мм	50
	Длина, м	6
	Ширина, м	6
	Высота, м	6
	Кратность вентиляции, 1/ч	8
	Скорость воздуха м/с	0,5
	Расстояние до задвижек, м	1
	Привод задвижек	Ручн

Таблица 1.3 Помещение цеха мерников и растворителей

№ варианта (предпоследняя цифра зачетной книжки)	4
Состав растворителей в лаке/ % содержания летучих компонентов	сольвент - 45, ацетон-55
Емкость с растворителем, м3	0,9
Площадь зеркала бака, м2	2,6
tp, °С	22
степень заполнения лаком, %	85
Производительность насоса, м3·с-1	7·10-3
Откл. насоса	ручн
Длина подводящего трубопровода, м	3
Длина отводящего трубопровода, м	9

Содержание

Введение

1. Анализ пожарной опасности технологического процесса

1.1 Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в технологическом процессе

1.2 Изучение технологического процесса

1.3 Анализ возможности образования горючей среды внутри и снаружи технологического оборудования

1.3.1 Анализ возможности образования горючей среды внутри аппаратов

1.3.2 Анализ возможности образования горючей среды при аварийном режиме работы

1.4 Анализ возможности образования источников зажигания в горючей среде

1.5 Анализ возможных путей распространения пожара

1.6 Классификация технологических сред по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности

1.7 Анализ возможных причин повреждений аппаратов

1.8 Расчет критериев пожарной опасности технологического процесса

1.9 Расчет категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

2. Разработка мероприятий направленных на обеспечение пожарной безопасности технологических процессов

2.1 Разработка мероприятий, направленных на предотвращение пожара

2.2 Разработка мероприятий, направленных на противопожарную защиту

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Пожарная безопасность (опасность) технологического процесса - состояние технологического процесса, при котором с определенной вероятностью исключается (существует) возможность возникновения и развития пожара, а также воздействия на людей и материальные ценности ОФП.

Система пожарной безопасности технологического процесса должна характеризоваться уровнем обеспечения пожарной безопасности людей и материальных ценностей с учётом всех стадий жизненного цикла объекта и выполнять следующие задачи: предотвращать возникновение пожара; обеспечивать безопасность людей; обеспечивать безопасность материальных ценностей; обеспечивать безопасность людей и материальных ценностей одновременно.

Оценку пожарной опасности технологического процесса следует осуществлять с учётом величин показателей пожарной опасности, технологических сред и значений расчётных пожароопасных параметров, определяемых в соответствии с документами по стандартизации в области пожарной безопасности и НПБ, утверждёнными федеральными органами исполнительной власти в рамках их компетенции.

В настоящее время разработана широкая система предупредительных мероприятий по противопожарной защите объектов.

Исходя из специфики, окрасочный цех является пожароопасным производством. В процессе окраски применяется большое количество легковоспламеняющихся жидкостей, которая может образовывать горючую среду как при нормальном так и при рабочем режиме, что значительно увеличивает пожарную опасность, так как малейшее искрение и местные нагревы приводят к воспламенению и быстрому распространению огня.

При выполнении данной курсовой работы основными целями и задачами являются:

1. Выявление и анализ наиболее опасных веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе.

2. Выявление и анализ возможности образования горючей среды внутри и снаружи мерника растворителя.

3.Расчет основных критериев пожарной опасности технологического процесса

4. Выявление профилактических мероприятий, направленных на уменьшение пожарной опасности технологических процессов

5. Закрепление и обобщение теоретических знаний в области пожарной безопасности технологического процесса согласно теме курсовой работы.

1. Анализ пожарной опасности технологического процесса

1.1 Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в технологическом процессе

Таблица 1. Пожароопасные свойства веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе

№ п/п	Наименование веществ	Агрегатное состояние	Горюч.	Твсп	Твоспл	Тс.воспл	Температурные (концентрационные) пределы воспламенения	Другие свойства веществ
							НТПВ	ВТПВ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Сольвент	Жидк.	ЛВЖ	30°С	36°С	490°С	22°С	61°С	Мол. масса 116,16 кг/кмоль; плотн.867/м3
2.	Ацетон	Жидк.	ЛВЖ	-18°С	-5°С	535°С	-20°С	6°С	Мол.масса 58,08 кг/кмоль; плотн.790,8 кг/м3

Сольвент -- смесь лёгких углеводородов, выделяемая из нефтяного или угольного сырья, легковоспламеняющаяся жидкость. Плотность 867 кг/м^3 при 20 °С . Температура вспышки 29°С ; температура воспламенения 36 °С; температура самовоспламенения 488 °С; нижний концентрационный предел распространения пламени 1,0 %; минимальная энергия зажигания 0,45 мДж. Летучесть по ксилолу 1,01- 1,08

По результатам анализа пожароопасных свойств веществ и материалов мы определили, что наиболее опасным веществом будет ацетон, т.к. в процессе обращается несколько различных ЛВЖ и ГЖ, и наиболее опасной из них является жидкость с наименьшей температурой вспышки.

1.2 Изучение технологического процесса

Технологический процесс представлен из оборудования, участков или мест, где сосредоточены горючие материалы или места возможного образования пыле- и парогазовоздушных горючих смесей.

Процесс приготовления краски. В краскоприготовительном отделении цеха насосом подается необходимое количество растворителя, которое отмеривается мерником и сливается в лопастный аппарат-растворитель. Одновременно в аппарат-растворитель из бункера подается полуфабрикат краски, состоящий из 70% смолы и 30% растворителя.

В аппарате при непрерывной работе мешалки и при подогреве его горячей водой (до температуры 40єС на автомобильном заводе и до 60єС на тракторном заводе) происходит растворение и разбавление полуфабриката до требуемого готового состава краски. В состав краски, потребной для цеха автомобильного и тракторного заводов, входит 20% смолы и 80% растворителя. Приготовленная краска из аппарата выбирается центробежным насосом, продавливается для очистки от твердых частичек через фильтр и поступает в расходные емкости. Из емкостей краска непрерывно циркулирует за счет насосов по кольцевой линии до окрасочной камеры и обратно.

Процесс окраски и сушки деталей. Подлежащие окраске металлические детали поступают из соседних цехов на площадку цеха окраски. Здесь детали навешивают на контейнер и он доставляет их в камеру для механической и химической очистки от грязи и ржавчины, а также для обезжиривания. Химическая очистка осуществляется слабыми водными растворами фосфорной кислоты и ПАВ (поверхностно-активных веществ). После очистки и промывки деталей водой конвейер доставляет их для сушки в камеру.

Очищенные и высушенные детали поступают в окрасочную камеру через открытые проемы в торцевых стенах. Камера имеет два рабочих места для окраски изделий пульверизатором. К каждому пульверизатору по гибкому рукаву подводится краска от циркуляционного кольца, а по отдельному рукаву - сжатый воздух. Окрасочная камера имеет вытяжную вентиляцию. Отсасываемый воздух при выходе из камеры очищается от частичек краски, проходя через гидрофильтр.

Стены окрасочной камеры очищаются от осевшей краски медными скребками раз в неделю, пол - после каждой рабочей смены. После окраски детали поступают на сушку в сушильную камеру. Сушильная камера терморадиационного типа с электро- или газообогревательными закрытыми панелями. Максимальная температура обогреваемой поверхности панели в камере - 400єС. Сушильная камера имеет вытяжную вентиляцию.

При сушке окрашенной поверхности автомобильных деталей выделяются пары ацетона, при сушке тракторных деталей выделяются пары бензола. Высушенные детали конвейером подаются на разгрузочную площадку и далее отвозятся тележками в сборочные цехи.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема;

Деление технологического процесса на блоки является основой для выбора максимальной проектной аварии при определении категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности.

Под блоком понимается стадия (участок, часть) технологического процесса, границами которой является запорная аппаратура с ручным или дистанционным управлением (в том числе автоматические отсекатели), установленная на межблочных трубопроводах как по прямому, так и обратному потоку горючих материальных сред. Блоком может быть определенный аппарат, группа аппаратов, участок трубопровода и т. д., которые можно отключить от остальных аппаратов запорными органами (вентилями, клапанами, задвижками и т. д.).

Определим энергетический потенциал блока окрасочной камеры.

где - энергетический потенциал блока, Дж;- низшая теплота сгорания i-ого горючего материала, находящегося в данном блоке, Дж/кг;- масса i-ого горючего материала, находящегося в данном блоке.

Определим массу сольвента:

Определим массу ацетона:

1.3 Анализ возможности образования горючей среды внутри и снаружи технологического оборудования

1.3.1 Анализ возможности образования горючей среды внутри аппаратов

Анализ возможности образования горючей среды внутри аппаратов проводится при следующих режимах работы технологического оборудования:

- нормальный (процесс протекает при постоянных значениях технологических параметров);

- особый (пуск, остановка).

Таблица 2. Свойства горючей среды внутри аппаратов

№ п/п	Наименование операции (режима работы) № аппарата, обращающиеся вещества	Пожароопасные свойства веществ	Технологические параметры	Наличие ПВП	Условие образов. ВОС	Вывод о наличии ВОС
		НТПР	ВТПР	Тр.	Рр.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	ацетон №2 пуск	-20°С	6°С	20°С	атм	есть	Тр ? Тнтпрп	Да
2	ацетон №2 нормальный	-20°С	6°С	20°С	атм	нет	1. ПВП 2.Тнтпрп - 10є ? Тр ? Твтпрп + 15є	Да
3	ацетон №2 остановка	-20°С	6°С	20°С	атм	есть	Тнтпрп ? Тр ? Твтпрп	Нет

Вывод: таким образом, внутри аппарата ВОС образуется только при запуске и нормальном режиме - мерника растворителя.

Опишем каждый из режимов:

Режим пуска: Тр ? Тнтпрп ; 20°С ?-20°С; Условия выполняются, ГС образуется.

Нормальный режим: Тнтпрп - 10°С ? Тр ? Твтпрп + 15°С;

-20єС-10єС ? 20°С ?6°С+15 єС; -10єС ? 20°С ?21 єС; Условия выполняются, ГС образуется.

Режим остановки: Тнтпрп ? Тр ? Твтпрп; -20єС? 20°С ?6°С; Условия не выполняются, ГС не образуется.

После оценки взрывоопасности среды внутри мерника растворителя необходимо установить, какой из этих мерников могжет являться источниками выхода горючих веществ наружу.

Горючие газы, пары и жидкости выходят из аппаратов и трубопроводов в производственные помещения или на открытую площадку не только при повреждениях и авариях, но и при наличии исправных аппаратов, имеющих открытую поверхность испарения жидкости или дыхательные устройства, если эксплуатируются аппараты периодического действия, с сальниковыми уплотнениями и т.п. Даже из герметически закрытых аппаратов, работающих под повышенным давлением, также происходят небольшие утечки из-за наличия неплотностей в швах, фланцевых соединениях и арматуре.

Мерники растворителя относятся к аппаратам, периодически открываемым для выгрузки и загрузки веществ. При открывании загрузочных и разгрузочных крышек, люков и других приспособлений, установленных на мернике растворителя, в окружающую среду может выходить значительное количество горючих паров.

Таблица 3. Свойства горючей среды снаружи аппаратов

№ п/п	Наименование операции (режима работы) № аппарата, обращающиеся вещества	Пожароопасные свойства веществ	Технологические параметры	ТВСП	Условие образов. ВОС	Вывод о наличии ВОС
		НТПР	ВТПР	Тр	Рр.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Заполнение	-20°С	6°С	20°С	атм	-18°С	ТР ? ТВСП	да
2	Нормальный	-20°С	6°С	20°С	атм	-18°С	ТР ? ТВСП	да
3	Остановка	-20°С	6°С	20°С	атм	-18°С	ТР ? ТВСП	да

Вывод: таким образом, снаружи мерника растворителя ВОС образуется при всех режимах работы.

1.3.2 Анализ возможности образования горючей среды при аварийном режиме работы

Таблица 4. Свойства горючей среды при аварии

№ п/п	Наименование аварии, аппарат	Обращающиеся вещества	Пожароопасные свойства веществ	Температура (концентрация) вещества при аварии	Условие образования ВОС в помещении	Вывод о наличии ВОС
			НТПР	ВТПР
1	2	3	4	5	6	7	9
1.	Разгерметизация	ацетон	-20°С	6°С	20°С	ТР ? ТВСП	Образуется
2.	Ремонтные работы	ацетон	-20°С	6°С	20°С	ТР ? ТВСП	Образуется

Вывод: таким образом, можно сделать вывод что в результате аварийной ситуации в помещении мерников растворителя а так же при проведении ремонтных работ, взрывоопасная среда образуется.

1.4 Анализ возможности образования источников зажигания в горючей среде

Источник зажигания - это средство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения.

На производстве существует большое количество различных источников зажигания. По времени действия различают постоянно действующие (они предусмотрены технологическим регламентом при нормальном режиме работы оборудования) и потенциально возможные источники зажигания, возникающие при нарушении технологического процесса.

Производственные источники зажигания характеризуются воспламеняющей способностью.

По природе проявления различают следующие группы источников зажигания:

1. Открытый огонь и раскаленные продукты сгорания.

2. Тепловое проявление механической энергии.

3. Тепловое проявление электрической энергии.

4. Тепловое проявление химических реакций.

Таблица 5. Наиболее вероятные источники зажигания

№ п/п	Группа источников зажигания	Наиболее вероятные источники зажигания*
		В аппарате	В помещении
1	2	3	4
1.	Открытый огонь и раскаленные продукты сгорания	Искры, возникающие при сварке во время проведения ремонтных работ в аппарате, при недостаточной его очистке.	Искры в результате проведения в помещении ремонтных работ, связанных с применением сварки. Искры, возникающие в результате курения в помещении, в нарушение правил противопожарного режима.
2.	Тепловое проявление механической энергии	Искры, возникающие в результате ударов, при проведении ремонтных работ.	Искры, возникающие в результате ударов, при проведении ремонтных работ. .
3.	Тепловое проявление электрической энергии	Искры, возникающие в результате образования статического электричества.	Искры, возникающие в результате образования статического электричества (одежда работников). Искры возникающие при коротком замыкании незащищенного электрооборудования.
4.	Тепловое проявление химических реакций	Самовозгорание отложений.	Самовозгорание отложений.

1.5 Анализ возможных путей распространения пожара

Пожар на окрасочном производстве характеризуется быстрой скоростью его распространения. Как правило такие пожары приводят к большим материальным потерям, не говоря уже о возможных погибших людях. Наличие больших объемов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей приводит к тому, что пожар в мернике растворителя может принять значительные размеры. Условиями распространения горения в мернике растворителя являются: разливы по помещению мерников горючих и легковоспламеняющихся жидкостей; разветвленная сеть промышленной канализации при неэффективности гидравлических затворов в колодцах; отсутствие аварийных сливов из емкостных аппаратов, линий стравливания газовоздушных смесей из аппаратов; разветвленная сеть трубопроводов при отсутствии на них гидравлических затворов. При пожаре возможен взрыв, так как имеет место образование взрывоопасных концентраций в них. Испарение паров легковоспламеняющихся жидкостей будет создавать газовоздушную смесь, которая будет перемещаться к возможному очагу пожара.

Таблица 6. Пути распространения пожара (аварии)

№ п/п	Основные пути и причины (условия) распространения пожара (аварии) по технологическим коммуникациям и оборудованию	Основные пути и причины (условия) распространения пожара (аварии) по помещению и зданию цеха
1	2	3
1.	Распространение пожара по питающим и отводящим трубопроводам.	Позднее обнаружение возникшего пожара и сообщение о нём в пожарную часть
2.	Распространение пожара по красочному туману, возникающему в результате распыления в камере ЛВЖ и ГЖ	Распространение пожара по трубопроводам систем вентиляции и кондиционирования.
3.	Дыхательные клапаны и дыхательные линии.	Облако паров ЛВЖ и ГЖ, возникающее при открывании аппаратов.
4.	Распространение пожара по системе вентиляции мерника растворителя	Распространение пожара по поверхности оборудования, неочищенного от отложения лакокрасочных материалов.

1.6 Классификация технологических сред по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности

Классификация взрывоопасных зон (по ФЗ-123)

В зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной смеси взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы:

0-й класс - зоны, в которых взрывоопасная смесь газов или паров жидкостей с воздухом присутствует постоянно или хотя бы в течение одного часа;

1-й класс - зоны, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей, образующие с воздухом взрывоопасные смеси;

2-й класс - зоны, в которых при нормальном режиме работы оборудования не образуются взрывоопасные смеси газов или паров жидкостей с воздухом, но возможно образование такой взрывоопасной смеси газов или паров жидкостей с воздухом только в результате аварии или повреждения технологического оборудования;

Помещение мерников-растворителя будет относиться к 0-му классу классификации взрывоопасных зон по ФЗ-123.

Классификация взрывоопасных зон (по ПУЭ):

Зоны класса В-I -- зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т. п.

Зоны класса В-Iа -- зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Зоны класса В-Iб -- зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отличаются одной из следующих особенностей:

1. Горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более) и резким запахом при предельно допустимых концентрациях по ГОСТ 12.1.005-76 (например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных установок).

2. Помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения. Взрывоопасная зона условно принимается от отметки 0,75 общей высоты помещения, считая от уровня пола, но не выше кранового пути, если таковой имеется (например, помещения электролиза воды, зарядные станции тяговых и статерных аккумуляторных батарей).

Пункт 2 не распространяется на электромашинные помещения с турбогенераторами с водородным охлаждением при условии обеспечения электромашинного помещения вытяжной вентиляцией с естественным побуждением; эти электромашинные помещения имеют нормальную среду.

К классу В-Iб относятся также зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, и в которых работа с горючими газами и ЛВЖ производится без применения открытого пламени. Эти зоны не относятся к взрывоопасным, если работа с горючими газами и ЛВЖ производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами.

Зоны класса В-Iг -- пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.

К зонам класса В-Iг также относятся: пространства у проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений со взрывоопасными зонами классов В-I, В-Iа и В-II (исключение -- проемы окон с заполнением стеклоблоками); пространства у наружных ограждающих конструкций, если на них расположены устройства для выброса воздуха из систем вытяжной вентиляции помещений со взрывоопасными зонами любого класса или если они находятся в пределах наружной взрывоопасной зоны; пространства у предохранительных и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппаратов с горючими газами и ЛВЖ.

Зоны класса В-II -- зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов).

Зоны класса В-IIа -- зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Зоны в помещениях и зоны наружных установок в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от аппарата, в котором присутствуют или могут возникнуть взрывоопасные смеси, но технологический процесс ведется с применением открытого огня, раскаленных частей либо технологические аппараты имеют поверхности, нагретые до температуры самовоспламенения горючих газов, паров ЛВЖ, горючих пылей или волокон, не относятся в части их электрооборудования к взрывоопасным. Классификацию среды в помещениях или среды наружных установок за пределами указанной 5-метровой зоны следует определять в зависимости от технологических процессов, применяемых в этой среде.

Зоны в помещениях и зоны наружных установок, в которых твердые, жидкие и газообразные горючие вещества сжигаются в качестве топлива или утилизируются путем сжигания, не относятся в части их электрооборудования к взрывоопасным.

Помещение мерников-растворителя будет относиться к зоне В-1 классификации взрывоопасных зон по ПУЭ.

По результатам проведенного анализа мы определили, что технологическая среда в нашем процессе будет являться взрывоопасной.

1.7 Анализ возможных причин повреждений аппаратов

Повреждения мерников и трубопроводов являются следствием сложных одновременно протекающих физико-химических процессов. Чаще всего повреждение подготавливается постепенно совместным действием механических и химических причин, которые проявляются при нарушении установленного технологического регламента или отсутствии систематического контроля над действительным состоянием оборудования.

Следовательно, для предупреждения повреждений и аварий большое значение имеет систематический надзор за состоянием мерников и регулярное их испытание на прочность и герметичность.

Для обеспечения безопасности помещений мерников большое значение имеют эффективно действующая вентиляция (в том числе аварийная), а также наличие специальных систем, обеспечивающих защиту от образования взрывоопасных концентраций паров и газов в воздухе.

Работа производственного оборудования в каждом цехе и отделении, нормы межремонтного пробега, нормы его загрузки и основные параметры процесса должны соответствовать требованиям утвержденного технологического регламента.

Нарушения установленных норм давления, температуры и других параметров технологического регламента подвергаются тщательному рассмотрению.

Все аварии, взрывы, пожары и загорания расследуются с целью выяснения причин и принятия мер, предупреждающих повторение подобных случаев.

В первом случае через образовавшиеся отверстия почти под постоянным давлением продукт в виде струй пара, газа или жидкости будет выходить наружу. Во втором случае все содержимое мерника сразу выйдет наружу, и, кроме того, будет продолжаться истечение жидкости из соединенных с ним трубопроводов.

Чтобы решить какой вид повреждения является наиболее специфичным для данного производства, и какой из мерников будет являться наиболее опасным при разрушении, необходимо исходить из результатов анализа возможных причин повреждений и аварий.

Определить истинную причину повреждения не всегда бывает просто, так как кажущаяся на первый взгляд очевидной причина повреждения в действительности может являться следствием ряда других взаимосвязанных между собой явлений.

Причины повреждений производственного оборудования можно разделить на три группы.

Повышенное давление - причина повреждения мерников.

Механическая прочность технологического оборудования является необходимым условием для обеспечения его безопасной эксплуатации. Под механической прочностью понимают способность материала воспринимать усилия рабочих нагрузок, не разрушаясь и не образуя пластических деформаций сверх предельно установленных величин.

Прочность технологического оборудования обеспечивается правильным подбором материала с учетом характера и величин внешних нагрузок, действующих на мерник. При этом всегда исходят из самых неблагоприятных условий работы мерника.

При проектировании и изготовлении мерников принимают все меры к тому, чтобы предотвратить возможность их повреждения вследствие недостаточной механической прочности. Вместе с тем на промышленных предприятиях нередко наблюдаются повреждения мерников и трубопроводов.

Это происходит по многим причинам, в т.ч. и в результате воздействия не предусмотренных расчетом нагрузок, наличие скрытых внутренних дефектов материала, отсутствия или неисправности эффективных средств защиты мерников от перегрузок, а также некачественного технического надзора за оборудованием в процессе его эксплуатации. В результате не предусмотренного расчетом механического воздействия материал корпуса мерника или трубопровода может испытывать чрезмерно высокие внутренние напряжения, способные вызвать не только образование неплотностей в швах и разъемных соединениях, но и полное разрушение мерника или трубопровода по наиболее слабому сечению.

Причинами появления высоких внутренних напряжений могут являться завышенное против нормы внутренние давление в мернике (от нарушения материального баланса, т.е. масса исходных веществ процесса должна быть равна массе его конечных продуктов, независимо от того, каким изменениям оно подвергается в данном аппарата, теплового расширения веществ, прекращения конденсации паров и т.п.) и нагрузки динамического характера, на которые мерник не рассчитан.

Повреждение мерника и трубопроводов в результате коррозии.

Под химическим износом понимают уменьшение толщины или прочности стенок мерника в результате химического взаимодействия материала с обрабатываемыми веществами или с внешней средой;

Находящиеся в мернике и трубопроводах вещества, имеющиеся в них химические примеси, используемые катализаторы, инициаторы или ингибиторы, а также среда, окружающая аппараты, могут химически взаимодействовать с материалом корпуса, вызывая его разрушение.

Разрушение металла от действия на него соприкасающейся с ним среды называется коррозией.

За последние четверть века борьба с коррозией приобрела особое значение, так как все шире и шире применяются высокие температуры и давления, большие скорости, агрессивные среды и т.п. Защита производственной аппаратуры от коррозии имеет большое народнохозяйственное значение и, кроме того, является своего рода инженерно-техническим мероприятием, снижающим пожарную опасность процесса.

1.8 Расчет критериев пожарной опасности технологического процесса

В данном разделе проводится расчет количества поступающих в помещение веществ при полном разрушении технологического оборудования. Для расчета критериев пожарной опасности, по варианту предусмотрена емкость с растворителем объемом 0,9 м³, площадь зеркала 2,6 м². Емкость заполнена на 85 %. Производительность насоса, для транспортировки растворителя 7^.10^-3м³/с^-1. Отключение насоса - ручное. Длина подводящего трубопровода - 3 м, отводящего -9 м.

Полное повреждение

1. Массу горючих веществ m_в, выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяют по формуле:

где V_ап - геометрический внутренний объем мерника, м³;

е- степень (коэффициент) заполнения мерника;

Р_р - рабочее давление среды в мернике, Па;

q_iнq_ik- производительность соответственно i-го насоса или компрессора (или пропускная способность i-го трубопровода), питающего мерник, м³/с;

ф_i - продолжительность отключения i-го побудителя расхода, с;

n- число побудителей расхода, питающих мерник;

1_jтр и f_jтр - соответственно длина (м) и сечение (м²) j-го участка трубопровода (от аварийного мерника до запорного устройства), из которого происходит истечение жидкости или газа;

с_ж и с_г - соответственно плотность жидкости или газа при рабочей температуре среды в мернике, кг/м³;

k-число участков трубопроводов, примыкающих к аварийному мернику.

2. Время полного испарения жидкости ф_п, разлившейся на полу производственного помещения при аварии технологического оборудования, определяют по формуле:

где W_И - интенсивность испарения жидкости (кг/м²·с), определяемая по формуле:

где з- коэффициент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока на процесс испарения жидкости (принимается по таблице А.2 СП 12.13130.2009).

F_И - площадь испарения (м²), принимается из следующего выражения:

где F_р - площадь разлившейся жидкости, м²;

f_р - удельная площадь разлива жидкости, м^-1;

V_ж - объем разлившейся жидкости, м³;

V_ж = m_ж /с_ж (здесь с_ж - плотность разлившейся жидкости, кг/м³);

F_п- площадь пола помещения, в котором произошла авария, м²;

а и b - длина и ширина помещения, м.

Величину f_р принимают по п. А.1.2 (г) СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности», исходя из того обстоятельства, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей - на площади 1 м²_.

3. Объем зоны, в которой может образоваться взрывоопасная концентрация паров при испарении разлившейся жидкости, определяют по формуле:

где - нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³;

К_б - коэффициент запаса надежности, обычно принимается равным 2.

Для перерасчета концентрации паров, в том числе концентрационных пределов распространения пламени, из объемных (мольных долей) в килограммы в кубическом метре используют формулу:

где ц_Н*- нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³;

ц_Н -нижний концентрационный предел распространения пламени, об.доли;

М- молекулярная масса пара, кг/кмоль;

V_t- молекулярная масса пара (м³/кмоль) при рабочих условиях, определяемый по формуле:

где V_O= 22,4135 м³/кмоль - молярный объем паров при нормальных условиях (V_O?22,4 м³/кмоль);

Р_О = 1,01325 ·10⁵ Па - давление при нормальных физических условиях (Р_О ? 1 ·10⁵ Па или Р_О = 760 мм рт. ст.). В технических расчетах величину Р_О можно принимать равной барометрическому давлению (Р_О ? Рбар).

4. Продолжительность образования взрывоопасных концентраций в производственном помещении (при повреждении мерника с парами) определяют по формуле:

где - длительность нарастания взрывоопасных концентраций в помещении, с;

V_св - свободный объем помещения, м³;

- нижний концентрационный предел распространения пламени горючего вещества, об. доли;

q- интенсивность поступления паров или газов в помещение из мерника, м³/с.

1.9 Расчет категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности следует проводить по методике, изложенной в Приложениях А, Б СП 12.13130.2009, подтвердив выводы расчетами. В качестве расчетного критерия взрывопожарной опасности следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии, исходя из проведенного анализа пожарной опасности технологического процесса, в соответствии с вариантом задания на курсовое проектирование.

Количество поступивших в помещений веществ определяется, исходя из следующих предпосылок:

-происходит расчетная авария одного мерника;

-все содержимое мерника поступает в помещение.

- происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих мерник в течение расчетного времени.

Выбор и обоснование расчетного варианта: Рассмотрим наиболее неблагоприятный вариант аварии. Происходит полная разгерметизация мерника с растворителем объемом 0,9 м³, и выход ЛВЖ в помещение окрасочной камеры.

Расчет категории помещения: Избыточное давление взрыва Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле:

где Р_max - максимальное давление взрыва стехиометрической паровоздушной смеси в замкнутом объеме, 634 кПа (принимается по справочной литературе);

Р₀ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m - масса горючих паров раствора, кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, Z =0,3;

V_св - свободный объем помещения, м³ (при отсутствии данных допускается принимать 80 % от объема помещения)

с_г,п - плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кгЧ м^-3, вычисляемая по формуле:

где М - молярная масса, кгЧ кмоль^-1 (принимается по справочной литературе);

V₀ - мольный объем, равный 22,413 м³Ч кмоль^-1;

t_p -- рабочая температура, °С.

С_ст -- стехиометрическая концентрация паров рабочего раствора, % (об.), вычисляемая по формуле:

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; n_C, n_н, n_o, n_X - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего; химическая формула ацетона C₃H₆O

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.

Масса паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.)

где m_р - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

m_емк - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг. - емкости нет;

m_св.окр - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.- нет данных по площади окрашенных изделий.

В свою очередь, каждый из вышеуказанных параметров определяется:

где W - интенсивность испарения, кгЧ с^-1Ч м^-2;

F_и - площадь испарения, м²;

T - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство,с.

Интенсивность испарения W определяется пo формуле:

где - коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения.

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р, определяемое по официально опубликованным справочным данным по пожароопасным свойствам веществ и материалов.

Определим свободный объем помещения по формуле:

Определим избыточное давление взрыва:

Так как величина избыточного давления взрыва больше 5 кПа, помещение мерников растворителей относится к категории помещений А повышеной взрывопожароопасности в соответствии со статьей 27 ФЗ-123.

2. Разработка мероприятий направленных на обеспечение пожарной безопасности технологических процессов

2.1 Разработка мероприятий, направленных на предотвращение пожара

Целью создания систем предотвращения пожаров является исключение условий возникновения пожаров.

Исключение условий возникновения пожаров достигается исключением условий образования горючей среды и (или) исключением условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания. Состав и функциональные характеристики систем предотвращения пожаров на объекте защиты устанавливаются.

Исключение условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания должно достигаться одним или несколькими из способов согласно данных документов:

Окрасочные работы

1. Пролитые на пол лакокрасочные материалы и растворители следует немедленно убирать при помощи опилок, воды и др., мытье пола, стен и оборудования горючими растворителями не разрешается. [8.1]

2. Обтирочные концы, тряпки и ветошь после употребления должны складываться в стальные ящики, закрываемые стальными крышками, а в конце смены выноситься из помещений и уничтожаться за пределами производственных зданий. [8.2]

3. В краскоприготовительном отделении запрещается проводить какие-либо работы, кроме приготовления краски. [8.3]

Все операции по приготовлению многокомпонентных лакокрасочных материалов (полиэфирных, эпоксидных, уретановых и др.) и разбавление их растворителями необходимо производить в специально выделенном помещении краскоприготовительного отделения при работе системы местной вытяжной вентиляции или в вытяжном шкафу. Исключение составляют случаи, когда используется специальная окрасочная техника (например, двухсопловые пульверизаторы) и смешение компонентов происходит непосредственно в момент нанесения.

4. Запрещается сливать отходы лакокрасочных материалов в канализацию. Их следует собирать в специально отведенные емкости. [8.4]

5. Лакокрасочные материалы следует переливать в рабочую посуду на поддоне с бортиками, изготовленном из негорючих искробезопасных материалов. [8.5]

6. Подачу в рабочие емкости растворителей и лакокрасочных материалов из тары вместимостью более 40 л следует осуществлять с помощью насосов. [8.6]

7. Баки и другие емкости для лакокрасочных материалов, растворителей и разбавителей перед очисткой и ремонтом необходимо промыть горячей водой, обработать острым паром и проветрить. [8.7]

8. Приготовление составов для обезжиривания и других составов для операций химической подготовки поверхностей должно быть механизировано и производиться в отдельном помещении, оборудованном механической системой вытяжной вентиляции. [8.8]

9. Все процессы окрашивания следует проводить на определенных постах, в специальных установках, камерах, оборудованных системой местной вытяжной вентиляции. [8.9]

Хранение и транспортирование лакокрасочных материалов

В помещениях по хранению лакокрасочных материалов следует предусматривать их стеллажное хранение в соответствующей таре и упаковке.

1. Хранить в складах (помещениях) лакокрасочные вещества и материалы необходимо с учетом их пожароопасных, физико-химических свойств, признаков совместимости и однородности огнетушащих веществ. [9.2]

2. Емкости с лакокрасочными материалами, а также аэрозольные упаковки должны быть защищены от солнечного и иного теплового воздействия. [9.3]

3. Складирование аэрозольных упаковок в многоэтажных складах допускается в противопожарных отсеках только на верхнем этаже, количество таких упаковок в отсеке склада не должно превышать 150000. [9.4]

Общая вместимость склада не должна превышать 900000 упаковок. В общих складах допускается хранение аэрозольных упаковок в количестве не более 5000 шт. В изолированном отсеке общего склада допускается хранение не более 15000 упаковок (коробок).

4. На открытых площадках или под навесами хранение аэрозольных упаковок допускается только в негорючих контейнерах. [9.5]

5. Совместное хранение лакокрасочных материалов в таре в одном помещении разрешается при общем их объеме не более 200 м³. [9.6]

6. В складских помещениях при бесстеллажном способе хранения материалы должны укладываться в бочках в штабели. Ширина штабеля должна быть не более ширины 2 бочек. Ширину главных проходов для транспортирования бочек следует предусматривать не менее 1,8 м, а между штабелями - не менее 1 м. Напротив дверных проемов складских помещений должны оставаться свободные проходы шириной, равной ширине дверей, но не менее 1 м. [9.7]

Через каждые 6 м в складах следует предусматривать, как правило, продольные проходы шириной не менее 0,8 м.

7. Расстояние от светильников до хранящихся товаров должно быть не менее 0,5 м. Светильники должны иметь защитные стеклянные плафоны и соответствующую степень защиты по ПУЭ. [9.8]

8. В зданиях складов все операции, связанные с вскрытием тары, проверкой исправности и мелким ремонтом тары, расфасовкой лакокрасочных материалов должны проводиться в специально отведенных для этих целей помещениях, изолированных от мест хранения. [9.9]

9. При использовании горючих веществ их количество на рабочем месте не должно превышать количества, необходимого для работы в течение одной смены. Емкости с горючими веществами нужно открывать только перед использованием, а по окончании работы закрывать и сдавать на склад. [9.10]

10. Тара, в которой находятся лакокрасочные составы, должна быть небьющейся, исправной и плотно закрытой. На таре должны быть обозначены: наименование материала; номер партии; дата изготовления, наименование предприятия-изготовителя; способ безопасного хранения, транспортирования, применения и срок хранения. Емкости, содержащие вредные и взрывоопасные вещества, должны иметь предупреждающую окраску в соответствии с требованиями. [9.11]

11. В помещениях, где складируются материалы, выделяющие взрывопожароопасные пары, не допускаются использование пламени, а также действия, при которых возможно искрообразование. Электрооборудование должно быть во взрывобезопасном исполнении. [9.12]

12. Отверстия в металлических емкостях должны закрываться пробками. Вынимать или отвинчивать пробки разрешается инструментом, изготовленным из материала, не вызывающего искрообразование. [9.13]

13. Компоненты лакокрасочных материалов, вступающие в реакцию друг с другом с выделением вредных веществ, следует транспортировать и хранить раздельно. [9.14]

14. Хранить лакокрасочные материалы в производственных помещениях не допускается. У рабочих мест могут находиться только лакокрасочные материалы в готовом к употреблению виде и в количестве, не превышающем вместимость красконагнетательного бака или стандартной фляги (40 л), причем тара должна быть плотно закрыта. [9.15]

15. Пустая тара из-под лакокрасочных материалов должна быть плотно закрыта и храниться на специальных площадках вдали от производственных зданий или в помещениях, оснащенных вентиляцией. [9.16]

16. При транспортировании и хранении лакокрасочных материалов следует соблюдать требования нормативных документов на их конкретные виды. [9.17]

2.2 Разработка мероприятий, направленных на противопожарную защиту

Целью создания систем противопожарной защиты является защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение его последствий.

Защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение его последствий обеспечиваются снижением динамики нарастания опасных факторов пожара, эвакуацией людей и имущества в безопасную зону и (или) тушением пожара.

СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям».

6.2 Требования к производственным зданиям.

При размещении в одном здании или помещении технологических процессов с различной взрывопожарной и пожарной опасностью предусматриваются мероприятия по предупреждению взрыва и распространения пожара. Эффективность этих мероприятий должна быть обоснована в проектной документации.

1. Участки перекрытий и технологических площадок, на которых установлены аппараты, установки и оборудование с наличием в них легковоспламеняющихся, горючих и токсичных жидкостей должны иметь глухие бортики или поддоны из материалов НГ. Высота бортиков и площадь между бортиками или поддонов устанавливаются в технологической части проекта. [6.2.13]

Отдельно стоящие энергетические или вентиляционные сооружения допускается размещать в полузамкнутых дворах, при этом расстояние от этих сооружений до зданий должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к устройству полузамкнутых дворов.

2. Производства и испытательные станции с особо вредными процессами, взрывоопасные и пожароопасные объекты, а также базисные склады горючих и легковоспламеняющихся материалов, ядовитых и взрывоопасных веществ располагаются в соответствии с требованиями специальных норм. [6.2...