Анализ пожарной опасности технологического процесса по производству мебельной продукции цеха №11 АО "Новосибирский завод искусственного волокна" и разработка мер противопожарной защиты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра пожарно-технических экспертиз

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: «Анализ пожарной опасности технологического процесса по производству мебельной продукции цеха № 11 АО «Новосибирский завод искусственного волокна» и разработка мер противопожарной защиты»

Содержание

• Введение
• Глава 1. Описание технологического процесса
• 1.1 Характеристика объекта
• 1.2 Описание технологического процесса и оборудования, задействованного в производстве
• Глава 2. Анализ пожарной опасности предприятия
• 2.1 Анализ веществ и материалов, обращающихся в производстве
• 2.2 Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования
• 2.3 Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ наружу из технологического оборудования
• 2.4 Оценка возможных источников зажигания
• 2.4.1 Тепловое проявление механической энергии
• 2.4.2 Тепловое проявление электрической энергии
• 2.4.3 Механические искры
• 2.4.4 Малокалорийные источники зажигания
• 2.4.5 Статическое электричество
• 2.4.6 Разряд атмосферного электричества
• 2.5 Пути распространения пожара
• Глава 3. Проверка соответствия категорий помещений
• 3.1 Расчет категории помещения склада готовой продукции
• 3.2 Расчет категории участка окраски изделий №1
• 3.3 Расчет категории помещения склада ЛВЖ
• 3.4 Расчет категории участка шлифовки
• 3.5 Расчет категории помещения сушки изделий
• 3.6 Расчет категории здания
• Глава 4. Разработка инженерно-технических мероприятий по противопожарной защите
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение а. Графическая часть
• Введение
• Сегодня деревообрабатывающая отрасль промышленности в России развивается быстрыми динамическими темпами. Данное явление вызвано большой и развитой ресурсной базой лесного хозяйства и постоянными внедрениями современных технологий в данную отрасль. Использование новейших технологий, привлечение квалифицированного обученного персонала способствуют повышению производительности и роста качественной выпускаемой продукции.
• В настоящее время существуют и успешно функционируют деревообделочные заводе, спичечные фабрики, подсобные предприятия и специализированные деревообрабатывающие заводовы, которые производят различного рода деревянную продукцию, незаменимую в нашей повседневной жизни.
• Защита технологических процессов переработки древесины, в том числе производство мебели от взрывов и пожаров, создание условий для безопасности работающих людей является одной из главных задач, обеспечивающих безопасные условия труда и сохранение материальных ценностей. К числу наиболее взрывопожароопасных технологических операций, требующих повышенного внимания, с точки зрения взрывопожаробезопасности, относятся операции окраски и сушки мебели, а также шлифовки изделий, связанные с обращением в технологических процессах большого количества горючих и легковоспламеняющихся веществ и образованием пыли. В связи с этим, методологической основой разработки мер пожарной безопасности при отделке мебели являются исследования условий образования горючей среды, оценки показателей пожарной опасности веществ и применяемого оборудования. На этих участках возникает опасность поступления в объем помещений горючих веществ, в частности, паров легковоспламеняющихся жидкостей и существуют условия, способные привести к образованию взрывоопасных паровоздушных смесей.
• Целью данной дипломной работы является определение эффективных мер профилактики пожаров и разработка предложений мер противопожарной защиты на предприятии АО «Новосибирский Завод Искусственного Волокна» города Новосибирска на основе анализа пожарной опасности.
• В ходе дипломной работы ставятся следующие задачи:

- проанализировать статистику пожаров за последние пять лет;

- проанализировать пожарную опасность технологического процесса;

- исследовать пожароопасные свойства веществ и материалов;

- проанализировать возможные источники зажигания;

- исследовать возможные пути распространения пожара;

- предложить инженерно технические и организационные мероприятия для повышения пожарной безопасности здания;

- разработать технические решения (при необходимости) по каждому из направлений анализа пожарной опасности объекта.

В 2016 году на территории Российской Федерации произошло 139703 пожаров, на которых погибло 8711 человек, еще 9845 человек было травмировано. Ущерб от происшедших пожаров составил 12218781 рублей. Огнем было уничтожено 34403 строений и 6815 единиц техники[1]. Статистические данные по количеству пожаров за последние пять лет представлены на рис. В.1.

В производственных зданиях в этом же году произошло 2690 пожаров (2 % от общего количества пожаров в 2016 году). Статистические данные по количеству пожаров на производственных объектах за последние пять лет представлены на рис. В.2.



Рис. В.1.Статистика пожаров, происшедших на территории Российской Федерации за последние 5 лет

Рис. В.2. Статистика пожаров, происшедших на производственных объектах на территории Российской Федерации за последние 5 лет

технологический производство противопожарная защита

Из представленных выше диаграмм видно, что количество пожаров на производственных объектах на протяжении последних пяти лет стабильно снижается вслед за общим количеством пожаров.

На рис. В.3. представлена диаграмма, на которой отображено количество человеческих жертв при пожарах на производственных объектах за последние пять лет. Исходя из диаграммы можно сделать вывод о том, что несмотря на небольшое количество пожаров на производственных объектах, человеческие жертвы все же присутствуют.

Рис. В.3. Количество погибших, при пожарах на производственных объектах за 5 лет

Количество пожаров на производственных объектах на территории Новосибирской области за последние пять лет представлено на рис. В.4. Из этих показателей пока не случалось ни одного случая пожара либо взрыва на деревообрабатывающих объектах.



Рис. В.4. Количество пожаров на производственных объектах происшедших на территории Новосибирской области за последние 5 лет

Глава 1. Описание технологического процесса

1.1 Характеристика объекта

Акционерное общество «Новосибирский Завод Искусственного Волокна» было основано в 1971 году. С того же года освоено и успешно развивается мебельное производство и деревообработка. В настоящее время завод выпускает разнообразные наборы мягкой и корпусной мебели, мебель для учебных заведений, сборные деревянные строения (балки, бани), различные столярные изделия, гладильные доски и другую продукцию, постоянно расширяя ассортимент изделий, используя новые технологии в данном производстве и учитывая требования потребителя. Помимо мебельной продукции, на заводе производят промышленные взрывчатые вещества для горнодобывающей промышленности и геофизических работ, а также изделия из пластмассы и пищевые продукты.

Акционерное общество «Новосибирский Завод Искусственного Волокна» расположено по адресу: Новосибирская область, г. Искитим, м-н Южный, ул. Большевистская,101.

Рис. 1.1. План расположения объекта на местности

Здание цеха деревообработки 3-х этажное без подвального этажа, IIстепени огнестойкости, размером в плане 72 Ч 156 м. Производственная часть здания одноэтажная, высотой - 9 м; административная часть здания 3-х этажная высотой - 9 м; высота одного этажа административной части здания - 3 м; общая площадь здания 11232 м2.

Стены административного здания кирпичные, а производственного - блочные с оконными проёмами. Перекрытие совмещенное железобетонное. Колонны железобетонные. Перегородки кирпичные. Кровля мягкая из рубероида. На покрытии производственной части имеются световые фонари. Производственная часть здания отделена от административной противопожарной стеной. С восточной стороны здания имеется наружная пожарная лестница типа П1.

В состав цеха деревообработки (цех № 11) входят:

- производственная часть - сушильное отделение, участок пошива, склад готовой продукции, электрощитовая, вентиляционные камеры № 1-3, склады материалов, участок сборки, участок шлифовки, участок механической обработки, участок окраски № 1,2, склад ЛВЖ, слесарный участок, сварочный пост, тепловозное депо цеха № 25, инструментальная кладовая, материальная кладовая, заточной участок, участок изготовления скоб, столярный участок, склад продукции № 1-5, комната мастеров, кабинет ОТБ, комната отдыха;

- административная часть: на 1-ом этаже - кабинет механика и энергетика, бойлерная, склад № 1-3, гардеробы, раздевалки, душевые кабины, комната приёма пищи; на 2-ом этаже - кабинеты диспетчера цеха № 25, экономиста цеха № 25, мастера цеха № 25, начальника цеха № 25, начальника РСУ, мастера РСУ, экономиста, санузлы, склад, гардероб, душевая, комната отдыха, подсобное помещение, кухня, столовая цеха № 11; на 3-ем этаже - комната ОТК, комната художника, красный уголок, кладовая, комната технологов, комната нормировщиков, кабинет начальника цеха № 11, приёмная, кабинет зам. начальника цеха № 11, комната ОМТС.1.2 Описание технологического процесса и оборудования, задействованного в производстве

Технологический процесс цеха №11 АО «Новосибирский Завод Искусственного Волокна» связан с производством мягкой и корпусной мебели, мебели для учебных заведений, также производят мебель из массива. Принципиальная схема технологического процесса производства мебели из ДСП, ДВП и ЛСДП представлена на рис.1.2.

Рис. 1.2. Принципиальная схема технологического процесса производства мебели из ДСП, ДВП и ЛСДП

Для производства корпусной мебели используют плиты ДСП, ЛДСП и ДВП. Плита материала, из которого будет изготовлено изделие, фиксируется на станке, распиливается на отдельные детали в соответствии с картами раскроя.

Детали мебели из ДСП и ЛДСП поступают на кромкооблицовочный станок, где с помощью клея и прижимного пресса срезы плит облицовываются шпоном (рис.1.3). Мебельная кромка защищает и декорирует место среза. При производстве мебели из ЛДСП её использование является необходимым, так как она уберегает людей от воздействия вредного формальдегида. Кроме того она придает прочность и защищает материал от попаданий влаги внутрь.

Рис. 1.3. Облицовка шпоном среза плит на кромкооблицовочном станке

Рис. 1.4. Присадочный станок

Далее на присадочных станках (рис. 1.4) проделываются отверстия для крепежей. После присадки отверстий, изделие шлифуют по краям, чтобы загладить, снять свесы кромочного материала по высоте и длине, и затем отправляют на сборку.

Контрольная сборка с применением ручного инструмента помогает выявить недочеты и нестыковки и устранить их в готовом изделии. После чего, мебель разбирается (при необходимости), упаковывается и отправляется на склад готовой продукции.

Принципиальная схема технологического процесса производства мебели из массива выглядит немного иначе. Схема данного технологического процесса представлена на рис.1.5.

Рис. 1.5. Принципиальная схема технологического процесса производства мебели из массива

Для производства мебели из массива используют сосну. На производство сосна поступает в виде досок, с показателями естественной влажности 40-60%.

Доска должна быть хорошо просушена, поэтому её отправляют в сушильную камеру, где с помощью вентиляторов нагнетается горячий воздух прямо на стеллажи с сырьем. Сушится доска до тех пор, пока её влажность не опустится до 80% от первоначальных показателей.

Затем подготовленная доска отправляется на роспуск мебельного щита. Многопильная машина (рис.1.6) удаляет кору и разрезает доску по заданным размерам на заготовки.

Рис. 1.6. Многопильная машина

При помощи станка для поперечной резки, вырезаются сучки, смоляные карманы, участки с искривленными волокнами и прочие дефекты.

Внутри древесного монолита присутствует сильное напряжение дерева, именно из-за него изделия из цельной древесины часто коробятся и трескаются. Распиливание дерева компенсирует это напряжение, поэтому мебель из массива более прочная и долговечная, чем цельная доска.

Далее для того, чтобы получить ламели для мебели, бруски необходимо срастить по длине. Для этого заготовки выкладывают на стол, выравнивают по краю и прижимают прессом сверху и по бокам. После этого вращающаяся пила вырезает в зафиксированных заготовках соединение «шип-паз». Затем ламели переворачивают и вырезают соединение для стыковки с обратной стороны. «Шип-паз» похож на гребень, что создает дополнительную площадь для склеивания заготовок в единый щит. Далее ламели укладывают на стыковочную машину, которая оборудована специальными компрессионными роликами, направляющими заготовки так, чтобы шипы вошли в пазы. При достижении запрограммированной длины, ламели обрезаются и отправляются на пресс. После они шлифуются с двух сторон, склеиваются между собой на веерном прессе с учетом направляющих волокон и годовых колец для предотвращения коробления и растрескивания будущего изделия.

На ленточно-делительном станке (рис. 1.7) щит формируется в нужные размеры, после чего - ламель простругивается на рейсмусовом станке с каждой стороны. Ламели - тонкие срезы массива древесины.

Рис. 1.7. Ленточно-делительный станок

На калибровально-шлифовочной машине (рис.1.8) щит приобретает заданную толщину, распиливаясь на листы определенных размеров.



Рис. 1.8. Калибровально-шлифовочная машина

Так как при производстве используется мягкая древесина, чтобы придать изделию прочности, необходимо защитить массив, отделав все детали шпоном. Отдельно подготавливается шпон из дерева твердых пород: подрезается, сортируется вручную по оттенку и структуре дерева.

Отсортированные полосы сшиваются зигзагообразно термоплавкой нитью, которая придает месту соединения дополнительную прочность.

Способ приклеивания шпона к мебельному щиту зависит от того, какой формы деталь необходимо облицевать:

- плоские плиты облицовывают на прессе - шпон прижимается к щиту, на который нанесена клеевая основа, в течение 3 минут под давлением в 2 атм;

- сложные радиусные детали, которые изготавливаются отдельно - на мембранно-вакуумном прессе (рис.1.9).

Рис. 1.9. Мембранно-вакуумный пресс

Облицованные детали отправляют в сверлильно-присадочный станок (рис.1.10), в программу которого заносится развертка крепежных отверстий для будущей стыковки деталей мебели.

Рис. 1.10. Сверлильно-присадочный станок

Изготовление отдельных частей мебели происходит на автоматизированных станках по заданным параметрам. Сверловочная группа делает все необходимые разрезы и вырезы. Здесь же на распилы наносится кромка из шпона.

Готовые детали поступают на контрольную сборку изделия, где проверяется:

· точность стыковки деталей,

· наличие всех отверстий,

· комплектация,

· соответствие размеров.

После проверки - изделие разбирается и отправляется на шлифовку и покраску.

Все детали шлифуются 3 раза. От качества шлифовки зависит не только гладкость изделия, а равномерное покрытие лаком и краской.

Покраска осуществляется в помещении с водяной завесой, которая отводит взвесь морилки и лака.

После полного высыхания лака, изделие упаковывается и отправляется на склад готовой продукции. Окрашивание деревянных изделий выполняется для защиты древесины от нежелательного воздействие окружающей среды и придания изделиям более декоративного вида. Лучше всего деревянные изделия окрашивать масляными красками и эмалями. Высыхая, они образуют на поверхности изделий прочные, водостойкие блестящие покрытия, толщин которых редко превышает несколько сотен долей миллиметра.

Вывод: технологический процесс предприятия по производству мебели является пожароопасным. Каждый из технологических участков имеет свои особенности и требует дополнительных мер по обеспечению пожарной безопасности.

Глава 2. Анализ пожарной опасности предприятия

Анализ пожарной опасности технологических процессов должен включать:

- определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов[2];

- изучение технологического процесса с целью определения оборудования, участков или мест, где сосредоточены горючие материалы или возможно образование пылевоздушных и паровоздушных горючих смесей;

- определение возможности образования горючей среды внутри помещений, аппаратов и трубопроводов;

- определение возможности образования в горючей среде источников зажигания;

- исследование различных вариантов аварий, путей распространения пожара и выбор проектной аварии;

- расчет категории помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасной и пожарной опасности;

- определение состава систем предотвращения пожара и противопожарной защиты технологических процессов;

- разработку мероприятий по повышению пожарной безопасности технологических процессов и отдельных его участков.

2.1 Анализ веществ и материалов, обращающихся в производстве

Древесина имеет сложный химический состав: целлюлоза, лигнин, гемицеллюлоза, смола. Органическая масса древесины состоит из 49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,2% кислорода. Древесина склонна к тепловому самовоспламенению. Причина этого в способности древесины при длительном нагреве переходить в пирофорное состояние, при котором она может загораться даже при температуре ниже 1000С [3].

В условиях пожара при горении древесины могут выделяться следующие вещества: формальдегид, ацетальдегид, смоляные кислоты, сложные эфиры, кетоны, пиридин.

Кроме того, при определенных условиях (влажность 30 - 40%, подтекание масла) древесина способна к микробиологическому самовозгоранию.

Древесно-волокнистая плита (ДВП) -- листовой материал, изготовленный путем горячего прессования или сушки ковра из древесных волокон с введением при необходимости связующих и специальных добавок.

Плотность 212 кг/м3.

Теплота сгорания -(17334,31 - 20890,71) кДж/кг.

Теплопроводность 0,054 Вт/(м*К).

Температура воспламенения 222 0С.

Температура самовоспламенения 345 0С.

Температура тления 2250С.

Древесно-стружечная плита (ДСП) -- листовой композиционный материал, изготовленный путем горячего прессования древесных частиц, преимущественно стружки, смешанных со связующим веществом неминерального происхождения с введением при необходимости специальных добавок на одно- и многоэтажных периодических прессах или в непрерывных ленточных, гусеничных либо экструзионных агрегатах.

Ламинированная ДСП (ЛДСП) -- древесно-стружечная плита, произведённая на основе высококачественной ДСП, облицованная при повышенном давлении и температуре стойкой меламиновой пленкой и иногда покрытая специальным лаком, устойчивым к влаге и механическим повреждениям.

В процессе переработки образуется большое количество древесной пыли, которая, в свою очередь, более пожароопасная, чем компактная древесина. Так же как и древесина, она склонна к тепловому самовоспламенению. Температура самонагревания 1200С. Температура самовоспламенения аэрогеля 2500С, аэровзвеси 4500С. Нижний концентрационный предел распространения пламени составляет 20 г/м3. Максимальное давление взрыва 710,2 кПа. Минимальная энергия зажигания аэровзвеси 60 мДж. Древесную пыль следует предохранять от действия источника нагревания с температурой более 800С [3].

Для окраски подготовленных металлических, тканевых, деревянных поверхностей, бетонных и железобетонных стальных конструкций используется эмаль ХВ-16.

Эмаль ХВ-124 предназначена для окраски загрунтованных металлических поверхностей, а также деревянных поверхностей, эксплуатируемых в атмосферных условиях. Образует влагостойкое, масло-бензостойкое покрытие.

Для разведения эмали используют следующие растворители: Уайт-спирит, растворитель Р-4 и растворитель 648.

Для смазывания станков и оборудования применяется масло индустриальное 50 (машинное СУ), которое представляет собой горючую вязкую жидкость плотностью 903 кг/ мі.

Сольвент представляет собой смесь ароматических углеводородов бензольного ряда, получаемую при пиролизе нефтяных фракций. По внешнему виду представляет собой бесцветную жидкость, применяется в качестве растворителя для эмалей. Сольвент токсичен и пожароопасен.

Ксилол получается из каменноугольной смолы путем ароматизации нефти. Применяется как растворитель. Ксилол - жидкость со своеобразным запахом, вызывает раздражение органов дыхания, кожные заболевания, токсичен и пожароопасен.

Показатели пожарной опасности обращающихся в производстве веществ приведены в сводной таблице 2.1.

Таблица 2.1. Показатели пожарной опасности обращающихся в производстве веществ.

№ п/п	Наименование вещества, материала	Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов по ГОСТ 12.1.044-89
		Теплота сгорания, кДж*моль-1	Твсп, 0С	Твосп/Тсвспл, 0С	Пределы распространения пламени концентрационные/ температурные	Характеристика по горючести
1.	ДВП	17334,31 - 20890,71	-	222/345	-	Горючий материал
2.	Древесина (сосна)	18731-20853	-	255/399	34 г/ м3	Горючий материал
3.	Пыль древесная	-	-	-/380	20 г/м3	Горючий материал
4.	Опилки сосновые	18618,8	-	230/300	-	Горючий материал
5.	Эмаль ХВ-16	-	-2	-/541	/7…19 °С	ЛВЖ
6.	Эмаль ХВ-124	-	-3	-/504	/10…13 °С	ЛВЖ
7.	Сольвент	-	31	36/488	1,0..-%/	ЛВЖ
8.	Эмаль ЭП-51	-	3	3/416	/1…21 °С	ЛВЖ
9.	Масло индустриальное 50	-	200	-/380	/146…191 °С	ГЖ
10.	Ксилол	-	29	-/490	1,1…6,5% /24…50 °С	ЛВЖ
11.	Уайт-спирит	-	33	47/260	0,7…5,6% /33…68°С	ЛВЖ
12.	Растворитель Р-4	-	7	-/550	1,65...-% /9….19°С	ЛВЖ
13.	Растворитель 648	-	13	-/388	1,65...-% /10….40°С	ЛВЖ

Проанализировав свойства веществ и материалов, применяемых на данном производстве, можно сделать вывод о том, что технологический процесс является пожаровзрывоопасным.

Анализ данных показателей пожарной опасности показывает, что в производственных условиях, даже при нормальных режимах работы технологического оборудования легковоспламеняющиеся жидкости и древесная пыль представляют собой опасность и могут образовывать взрывоопасные и горючие концентрации, а также воспламеняться. Поэтому процесс производства мебели требует строжайшего соблюдения технологического регламента, правил эксплуатации технологического оборудования, правил пожарной безопасности и своевременного принятия пожарно-профилактических мер.

2.2 Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

Горючая среда - это смесь горючего вещества с окислителем в таких соотношениях, при которых возможно возникновение и дальнейшее развитие горения.

Горючая среда может образовываться при окраске изделий, как в самих окрасочных камерах, так и в сушильных камерах, помещениях, емкостях с лакокрасочными материалами, а также в вентиляционных воздуховодах.

Любая жидкость, находящаяся в аппарате, испаряется, ее пары распределяются в свободном пространстве, и если в аппарате имеется воздух или другой окислитель, то пары жидкости, смешиваясь с ним, могут образовать горючую среду.

Следует отметить, что опасность образования горючей среды как внутри оборудования, так и в помещениях значительно возрастает при использовании органических растворителей для мойки и обезжиривания изделий перед окраской, а также для очистки окрасочного оборудования по окончанию работы.

Возможно образования горючей среды внутри мерников с растворителем, используемым для приготовления краски, вследствие разрушения целостности мерника и попадания внутрь его воздуха.

Горючая среда может образовываться в мебельном цехе на участках деревообработки в пылеотчистных внутренних установках. Также пыль может оседать и откладываться на внутренних стенках аппаратов и воздуховодов. Обладая развитой поверхностью контакта с окислителем, она в отложившемся состоянии может самовозгораться, а при взвихрении - образовывать горючую концентрацию.

Это обстоятельство обуславливает характерную особенность циклического протекания пылевых взрывов.

1. Сначала, как правило, происходит первичный взрыв (вспышка) небольшой мощности в локальной зоне технологического оборудования.

2. Образующаяся при этом ударная волна приводит к взвихрению отложившейся пыли и образованию горючей пылевоздушной смеси в значительно большем объеме.

3. Происходит повторный взрыв, который часто приводит к разрушению оборудования и к образованию горючей концентрации уже в объеме производственного цеха. Мощность последнего взрыва оказывается достаточной для разрушения всего здания, в котором размещается производство.

Осевшая пыль в машинах и аппаратах накапливается в застойных зонах (карманах, тупиковых линиях, при резком изменении диаметра трубопроводов и наличии острых сопряжений). Накапливанию осевшей пыли способствуют увеличенная влажность среды и конденсация влаги на внутренних стенках аппаратов и трубопроводов, повышенная их шероховатость.

Для некоторых пылей нижний предел воспламенения оказывается труднодостижимым в производственных условиях, а горение их в смеси с воздухом происходит относительно медленно. Поэтому пыли подразделяют на взрывоопасные и пожароопасные.

Пыли с пределом воспламенения менее 65г/м3 считаются взрывоопасными. Пыли с пределом воспламенения более 65г/м3 считаются пожароопасными.

2.3 Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ наружу из технологического оборудования

Горючая среда в производственных помещения может образоваться при выходе горючих веществ из аппаратов наружу. Такие условия могут возникнуть как при нормальной работе технологического оборудования, так и при его повреждении.

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 зоны загазованности. Газо-, паро- и пылевоздушные смеси при аварийных ситуациях могут образовать горючую среду внутри помещений.

Для предупреждения аварийных ситуаций, связанных с выходом из аппаратов и коммуникаций большого количества горючих веществ, необходимо знать возможные причины повреждения технологического оборудования и в процессе эксплуатации исключать возможности их проявления.

Машины и оборудование в деревообрабатывающих производствах в процессе работы подвергаются различным воздействиям: механическим, температурным и химическим.

Основными механическими воздействиями являются: давление, которое испытывают изнутри или снаружи стенки аппаратов. Удары, испытываемые рабочими частыми (например, рубильных машин, окорочных барабанов, мельниц и др.). Истирание, которому подвергаются поверхности стенок аппаратов, трубопроводов, лопастей мешалок и шнеков при размешивании и транспортировании веществ, особенно содержащих твердых взвешенные частицы. Вибрации аппаратов как следствие образования не плотностей во фланцевых соединениях, нарушение швов и поломки. Наибольшая опасность от вибраций возникает в том случае, когда число колебаний возмущающей силы по своему значению будет приближаться к числу собственных колебаний системы или отличаться от него в целое число раз. При этом наблюдается так называемое явление резонанса. Для того, чтобы оборудование выдерживало нагрузки оно должно иметь необходимый запас прочности.

Температурные воздействия имеют место в аппаратах, когда взаимно связанные механическими связями элементы этих аппаратов имеют разные температуры и, особенно, когда эти элементы выполняются из материалов с различными коэффициентами линейного расширения (аппараты для выпарки, сушки продуктов, теплообменники, трубопроводы, по которым передаются горячие продукты) [3].

Химические воздействия на аппараты, трубопроводы и коммуникации весьма разнообразны. Они вызываются действием на материалы, из которых они изготовлены, кислот, щелочей, газов и других агрессивных веществ.

Коррозией называется разрушение (разъедание) металлов вследствие химического или электрохимического воздействия агрессивной среды. Коррозия разъедает металлы, снижает их прочность и может служить одной из причин аварий, взрывов, поломок и разрушений оборудования и коммуникаций.

Механическое разрушение металлических поверхностей (истирание) называется эрозией металла; процессы коррозии и эрозии часто протекают совместно (в насосах, трубопроводах, мешалках и др.).

Различают два вида коррозии - химическую и электрохимическую.

Некоторые агрессивные вещества создают на поверхности металлов защитные или пассивирующие пленки, предохраняющие металл от дальнейшего разъедания. Например, серная кислота при малых концентрациях вызывает сильную коррозию металла, а при высоких концентрациях проявляет пассивирующие свойства, и в этом случае её можно хранить и транспортировать в металлических емкостях без применения специальных защитных мер.

Электрохимическая коррозия возникает в растворах электролитов (слабые растворы солей, щелочей, кислот, проводящие ток) при наличии двух различных металлов или одного вида металла кристаллической структуры, содержащей различные примеси и загрязнения. В этом случае образуется гальваническая пара: между обоими металлами возникает электрический ток, и металл, играющий роль анода, постепенно разрушается.

Электрохимическая коррозия увеличивается в местах соприкосновения разнородных металлов и там, где нарушена их однородность (например, в сварных швах, заклепках, трещинах) [12].

Нередко повреждения аппаратов возникают при нарушении элементарных требований по эксплуатации. Поэтому нужно уделять больше внимания к подготовке обслуживающего персонала.

В помещении окрасочного цеха горючие паровоздушные концентрации могут образовываться в следующих случаях:

- при выходе паров растворителей из окрасочных камер через технологические проемы и неплотности;

- при наличии открытых или негерметично закрытых емкостей с лакокрасочными материалами и растворителями;

- в результате испарения растворителей с поверхности изделий при прохождении последних на конвейере от окрасочной к сушильной камере;

- при разливе лакокрасочных материалов и растворителей;

- при повреждении трубопроводов и шлангов;

- при использовании органических растворителей для мойки и очистки оборудования в помещениях.

Образование горючей среды снаружи окрасочных камер возможно при нарушении целостности как самой окрасочной камеры, так и оборудования, подводящего раствор лакокрасочного материала к окрасочной камере.

Горючая среда может также образовываться в вентиляционных трубопроводах, обеспечивающих вентиляцию помещения окрасочного цеха, а также самой окрасочной камеры. Это может произойти в результате оседания «красочного тумана» на стенках вентиляционного трубопровода и дальнейшего испарения растворителя в объеме вентиляционного канала.

При обработке и шлифовке древесины на станках остается много древесной пыли. Под действием подвижных механизмов станков и воздушных потоков она переходит во взвешенное состояние, а потом оседает на конструкциях здания и технологическом оборудовании.

2.4 Оценка возможных источников зажигания

Наличие горючей среды не является достаточным условием для возникновения горения. Взрывы и пожары на производстве могут возникать в том случае, если имеются источники теплоты, которые способны нагреть горючие вещества до температур их самовоспламенения и самовозгорания. Появление таких источников теплоты может быть связано с внутренними и внешними воздействиями на горючую среду. Под внутренним воздействием понимаются тепловые проявления, возникающие в результате протекания экзотермических реакций при контакте веществ с кислородом воздуха, друг с другом, а также в результате их саморазложения при нагревании или механическом воздействии. Внешние тепловые воздействия связаны с появлением в горючей среде источника зажигания извне.

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

Производственные источники зажигания классифицируются:

1. по длительности действия:

- потенциально возможные;

- постоянно действующие (факелы, печи, нагретые стенки оборудования, двигатели и т.д.).

2. по природе образования:

- тепловое проявление механической энергии;

- тепловое проявление химических реакций;

- тепловое проявление электрической энергии;

- открытый огонь.

Для количественной оценки зажигательной способности различных источников зажигания существует ряд методик.

2.4.1 Тепловое проявление механической энергии

Существуют различные механизмы возникновения пожара вследствие теплового проявления механической энергии. Не нужно забывать о том, что длительный нагрев древесины даже при температуре 90-1000С может привести к её самовозгоранию.

Разогрев при трении наиболее часто встречается при обработке материалов круглопильными пилами. Определяющими факторами нагрева режущего инструмента (пилы) является недостаточный развод пил либо неправильная установка расклинивающего ножа. В обоих случаях полотна, соприкасаясь с обрабатываемыми материалами, могут нагреваться до высоких температур.

Эксплуатация круглопильных и фрезерных станков показывает, что при попадании опилок, стружки и других мелких частиц древесины в пространство между соприкасающимися поверхностями пилы (фрезы) и зажимных шайб возможно воспламенение под воздействием высоких температур. Нагрев приводных узлов оборудования возможен при превышении скорости подачи материала в станок, по сравнению с требуемой в технологическом режиме.

В результате плохой проковки пил при вращении образуется вибрация, от которой возникает трение пилы о доски и возможно её загорание. Неправильная установка пил, и их заклинивание приводит к нагреванию пил и воспламенению опилок.

Потенциальную опасность нагрева движущихся частей представляет некачественно выполненная или содержащаяся в неисправном состоянии тормозная система деревообрабатывающего оборудования. Отсутствие на ленточных конвейерах узла автоматического натяжения ленты может привести к нагреву приводного барабана вследствие его пробуксовки. Опасный нагрев может быть также при пробуксовке приводных ремней, соединяющих электродвигатель с редуктором приводной станции ленточных конвейеров. Чрезмерная натяжка ремня может привести к перегреву подшипников шкива, воспламенению масла и пыли. Трение ремней передач и лент конвейера о деревянную или металлическую часть желоба или ограждения. Трение маховиков и шкивов о фундамент конвейера [3, 4].

Источником воспламенения могут стать подшипники скольжения и качения. При нарушении режима смазки, перекосе валов, загрязнении, чрезмерной затяжке подшипников возможны увеличение трения и перегрев. Оценим возможность воспламенения древесной пыли от перегретого корпуса подшипника электродвигателя. Из картера смазки подшипников произошла утечка масла, и подшипник работает в режиме сухого трения.

Данные для расчёта:

- Диаметр вала d= 35 мм;

- Коэффициент теплообмена = 220 Вт/(м2. К);

- Температура воздуха в помещении Тв = 310 К, согласно [31];

- Коэффициент трения f = 0,15;

- Число оборотов вала n = 1035 об/мин;

- Радиальная сила N = 1850 H;

- Поверхность подшипника S = 0,05 м 2.

2.4.2 Тепловое проявление электрической энергии

Тепловое проявление электрической энергии возможно в результате:

- несоответствия электрооборудования характеру технологической среды;

- в случае несоблюдения правил эксплуатации электрооборудования;

- при коротких замыканиях;

- при пробоях изоляции электропроводников;

- при чрезмерном перегреве электродвигателей;

- при искровых разрядах статического и атмосферного электричества;

- больших переходных сопротивлений.

При коротком замыкании образуется электрическая дуга, искры и выделяется большое количество тепла, что приводит к воспламенению изоляции, расплавлению проводников с разбрызгиванием частичек расплавленного металла. Замыкания и искровые пробои между обкладками конденсаторов, между электродами аппаратов и устройств могут привести к повреждению герметичности аппаратов, выходу из них горючих веществ и их воспламенению.

Перегрузка электрических сетей и машин может быть вызвана увеличением механической нагрузки на валах электродвигателей, а также подключением к электрическим сетям дополнительных потребителей. Увеличение нагрузки в сетях приводит к нагреву электропроводников, расплавлению изоляции, короткому замыканию и воспламенению изоляционного материала.

Переходные сопротивления возникают в местах, где проводники некачественно присоединены к электрическим машинам, токопроводящие жилы соединяются холодной скруткой, а также в местах плохого контакта.

В местах больших переходных сопротивлений выделяется большое количество тепла на единицу площади. От нагрева мест переходных сопротивлений плавится изоляция проводников, происходит короткое замыкание. Разряды статического электричества могут образоваться при транспортировании пыли, при ударах, измельчении, распылении и подобных процессах механического воздействия на материалы и вещества, являющиеся диэлектриками. Искровые разряды статического электричества могут воспламенять пылевоздушные смеси. Накапливанию высоких потенциалов статического электричества и формированию искровых разрядов способствует отсутствие или малая эффективность специальных мер по защите от статического электричества, образование электроизоляционного слоя отложений на заземляющих поверхностях, нарушение режимов работы оборудования.

Особую опасность представляют лампы накаливания. В случае перенапряжении в сети или технического брака лампы перегорает нить накаливания. При этом стеклянная колба лампы разрушается или прожигается, остатки раскалённой нити накаливания падают вниз и, попав на легкогорючий материал, могут вызвать его тление с последующим воспламенением. Температура частицы после проплавления и выхода из колбы составляет 16400С. Размер никелевой частицы достигает 4-5 мм.

Не менее опасны и люминесцентные лампы. При эксплуатации вследствие неисправности пускорегулирующей аппаратуры, например «залипания» стартера, в цепи появляется большой ток и это приводит к нагреву электродов до температуры плавления (1450-3300 0С в зависимости от материала). Оплавление электродов и смещение их к стенкам вызывает нагрев лампы до 190-2000С. Температура дросселя достигает 100-1200С и является опасной, так как температура размягчения для заливочной массы составляет по нормам 1050С, а монтажного провода (с полихлорвиниловой или резиновой изоляцией) не должна превышать 650С. Поэтому при эксплуатации светильников происходит разрушение изоляции обмоточного провода, образуются межвитковые замыкания, в результате чего температура дросселя резко повышается, и воспламеняются краски, изоляционные материалы, рассеиватель (если он сгораемый). Определённую пожарную опасность представляют стартеры: внутри них находятся легкосгораемые материалы (бумажный конденсатор, картонные прокладки и др.). Известны случаи загораний от пламени, выбрасываемого из сигнального отверстия, у стартеров раннего выпуска [6].

На деревообрабатывающих предприятиях очень часто возникает потребность в проведении электросварочных работ. Поэтому проведем расчет возможности загорания древесины от капли металла электрической сварки. Для этого задаемся определенными параметрами.

При расчете зажигательной способности сварочной искры принимаем следующие данные.

Размер капель при потолочной сварке равен dк = 0,004 м; Высота полета искры равна Н = 3,2 м. Начальная температура искры Тн=2373 К [5].

На основании проведенных расчетов делаем вывод о том, что капли металла, образующиеся при электросварке, способны воспламенить древесную пыль в состоянии аэровзвеси [5].

2.4.3 Механические искры

Механические искры, образующиеся в результате перемещения двух контактирующих поверхностей (трения или удара), в зависимости от дисперсности, начальной температуры и других факторов могут разогреваться до температуры видимого свечения. Воспламеняющая способность фрикционных искр зависит от химического состава материалов и от режимов механического взаимодействия. Наиболее вероятно возникновение искр при попадания на станок вместе с древесиной металлических элементов (например, гвозди, проволока и др.). Искра в этом случае представляет собой раскалённую до свечения частицу металла размером 0,1-0,5 мм. Температура фрикционных искр, образующихся при истирании стального стержня карборундовым диском, составляет для нелегированных малоуглеродистых сталей (содержащих 0,1...0,6% углерода) 1910 …1930 К и мало зависит от условий истирания. С увеличением содержания углерода в стали, температура искр возрастает незначительно. Наибольшую опасность представляют не летящие, а неподвижные искры, упавшие после высечения на горючий материал. При этом искра медленнее охлаждается и отдает тепло одному и тому же объёму окружающей её горючей среды [4].Таким образом, условия для воспламенения будут более благоприятными. Летящая искра не воспламеняет пылевоздушной смеси, но, попав на осевшую пыль, вызывает появление очагов воспламенения. Так искра из стали, охлаждаясь от 15000С до 3000С, отдаёт 0,42 Дж, чего вполне достаточно для воспламенения древесной пыли [10].

2.4.4 Малокалорийные источники зажигания

Нередко пожары возникают при нарушении элементарных требований, т.е. при использовании факелов для разогрева застывшего продукта в трубах, освещения при осмотре аппаратов, емкостей, при замере уровней жидкостей, курение и использование спичек в недозволенных местах, разведение костров на территории объекта, выжигание гороючих отложений в аппаратах. Температура горящей спички достигает 620 …6400С. Тлеющие окурки сигарет или папирос имеют температуру 350 …4000С, количество выделяемого тепла 800-3200 Дж и длительность тления 12 мин и более. Контакт тлеющего окурка с твёрдым и волокнистым веществом или пылью вызывает появление очага тления, который при достаточном доступе воздуха и при условиях, способствующих аккумуляции тепла, вызывает пламенное горение вещества. Так, тлеющая папироса или сигарета вызывает воспламенение стружек и древесных опилок уже через 1 …1,5 ч и 2 …3 ч соответственно (пламя появляется при температуре 450 … 5000С) [4].

2.4.5 Статическое электричество

Проявление статического электричества возможно в виде электрических разрядов между металлическими частями и искусственными материалами. Разряды статического электричества, способные воспламенить паровоздушную среду. Они подразделяются на искровые (полный электрический пробой межэлектродного промежутка), коронные и кистевые. Характеризуются частичным электрическим пробоем межэлектродного промежутка. Разряды статического электричества могут происходить:

- с наэлектризованного материала на заземлённый проводник;

- с наэлектризованного материала на стенку аппарата;

- между изолированным и заземлённым проводником;

- с диэлектрической конструкции аппарата на заземлённый проводник.

В ряде случаев могут происходить скользящие разряды. Разряды между проводящими телами могут происходить вследствие электризации или накопления зарядов статического электричества на изолированных проводящих телах. Такие разряды могут возникать с заряженного человека, с тележек на резиновых шинах, которые иногда применяются в качестве внутрицехового транспорта, с незаземлённой механической тары, применяемой для жидких и сыпучих материалов.

Разряды с наэлектризованного материала на проводящий электрод могут возникнуть при осаждении пыли в циклонах и бункерах. В этом случае имеет место коронный разряд. В процессе осаждения пыли пропорционально увеличению плотности твёрдой фазы увеличивается и плотность зарядов. По этой причине и вследствие того, что в трубопроводах может существовать бульшая, чем в бункерах, объёмная плотность зарядов, в верхнем, прилегающем к стенкам, слое осевшего материала возникают перенапряжённые зоны и происходят разряды, хорошо наблюдаемые в темноте невооружённым глазом.

Механизм защиты от статического электричества состоит в том, что корпусы аппаратов, трубопроводов заземляют и присоединяют к общей системе цехового заземления [4].

2.4.6 Разряд атмосферного электричества

Это один из наиболее опасных источников зажигания. Он возможен при поражении объекта молнией, при её вторичном воздействии или при заносе в здание высоких потенциалов. Опасность прямого удара молнии обусловливается контакта горючей среды с каналом молнии, температура в котором достигает 200000С. Время существования разряда составляет около 100 мкс. От прямого удара молнии воспламеняются все горючие смеси [8]. Он способен расплавить металлический лист толщиной до 4-5 мм. Противоположная от удара (внутренняя) поверхность такого листа даже при толщине более 5 мм в месте удара молнии сильно разогревается, что может оказаться опасным для соприкасающихся с ней горючих веществ и материалов. Поражение прямым ударом молнии частей зданий и сооружений, не имеющих электрического соединения с землёй или изготовленных из токонепроводящего материала (кирпич, камень, бетон, дерево и т.п.) сопровождается полным или частичным разрушением конструкций. Поражение объекта возможно при отсутствии, неисправности, неправильном конструктивном исполнении или отказе молниеотвода.

Не менее опасным является и вторичный разряд атмосферного электричества - искровые разряды, возникающие в результате индукционного и электромагнитного воздействия атмосферного электричества на производственное оборудование, трубопроводы и строительные конструкции. В результате электростатической индукции разность потенциалов даже при ударах молнии на расстоянии 100 м от здания может достигать десятков киловольт и вызывать искры в воздушных промежутках. Несмотря на относительно малую энергию (около 250 мДж), искры способно воспламенить пыль в состоянии аэровзвеси.

Разряд молнии сопровождается также появлением в пространстве быстро изменяющегося во времени магнитного поля, индуцирующая ЭДС, которая способна вызывать искрообразование в контурах из различных протяжённых металлических трубопроводов, воздуховодов, проводов и кабелей. Большую опасность представляет искрение в незамкнутых контурах или в местах плохих контактов (на фланцах воздуховодов, трубопроводов). Если фланцевые соединения покрыты ржавчиной, то искрение происходит при значительно более низкой амплитуде тока.

Занос высоких потенциалов в здание может происходить не только при прямом поражении молнией, но и при расположении коммуникаций в непосредственной близости от молниеотвода. При несоблюдении безопасных расстояний между технологическими коммуникациями, например трубопроводами, воздуховодами, возможны искровые разряды. Энергия этих разрядов достигает значений 100 Дж и более, то есть достаточна для воспламенения древесной пыли [10].

2.5 Пути распространения пожара

Одновременное появление в условиях производства горючей среды и источников зажигания, как правило, приводит к возникновению пожаров и взрывов. Однако последствия этих пожаров и взрывов могут быть различными. В одних случаях начавшийся пожар через некоторое время самолокализуется, в других же может получить быстрое распространение, причинить значительный материальный ущерб, а иногда привести к гибели людей. Возможность быстрого развития пожара на производственных объектах определяется, прежде всего, наличием соответствующих условий, которые способствуют распространению горения на значительные расстояния от очага. Когда такие условия отсутствуют, то нет и угрозы перерастания горения в крупный пожар.

В зданиях цехов путями распространения огня служат обрабатываемые заготовки и изделия из древесины. Линейная скорость распространения огня в этих цехах составляет 1-1,5 м/мин, в лесопильных цехах 2-2,5 м/мин.

Во всех цехах деревообрабатывающих предприятий благодаря наличию большого количества горючих материалов горение протекает весьма интенсивно. При наружных пожарах строений из горючих материалов огонь может распространиться на соседние здания и сооружения в результате теплового излучения, разлета искр и головней, которые могут попасть на отходы древесины в противопожарных разрывах между зданиями [7].

Благодаря наличию большого количества сгораемого материала горение протекает весьма интенсивно. Огонь быстро распространяется по деревянным строениям, связанным галереям и транспортерам, вентиляционным отсасывающим установкам, а также по готовой продукции и производственным отходам (щепа, стружки, опилки). Продукты горения быстро заполняют объем помещения, проникают в вытяжную вентиляционную систему и в другие помещения.

Основными причинами или условиями быстрого распространения пожара в окрасочном цехе являются:

- скопление горючих веществ и материалов в производственных и складских помещениях;

- наличие незащищенных технологических проемов в противопожарных преградах;

- отсутствие или неэффективность огнепреграждающих устройств на воздуховодах систем вентиляции;

- внезапное появление факторов, ускоряющих развитие пожар (разрушение аппаратов при взрыве, образование пылевоздушных облаков);

- отсутствие или неэффективность средств обнаружения и тушения пожара на ранней стадии;

- благоприятные природные условия для распространения пожара (жаркая погода, сильный ветер и т.п.);

- неправильные действия обслуживающего персонала.

Распространение пожара в окрасочных цехах может происходить:

- по поверхности разлитых лакокрасочных материалов и растворителей;

- по отложениям лакокрасочных материалов на внутренних поверхностях окрасочных камер, воздуховодов, оборудования и конструкций;

- по воздуховодам вытяжной, рециркуляционной и приточной систем вентиляции;

- по конвейерам, загрязненным отходами лакокрасочных материалов;

- по поверхности горючих изделий, а также по поверхности окрашенных негорючих изделий;

- через дверные, оконные и технологические проемы.

Наличие в больших количествах лакокрасочных материалов вблизи окрасочных камер, сгораемых окрашиваемых изделий и оборудования, взрывы в окрасочных камерах и в цехах окраски также способствуют распространению пожара при окраске изделий.[5]

...