2.3 Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкций

К таким названным аппаратам относятся:

· аппараты с переменным уровнем жидкости (дышащие)

· аппараты с открытой поверхностью испарения;

· аппараты, периодически действующие.

Эксплуатация аппаратов с переменным уровнем жидкости требует сообщения соответствующими устройствами их внутреннего объема с окружающей средой.

Количество паров огнеопасных жидкостей, поступающих в помещение из аппаратов, сообщающихся с атмосферой через дыхательные трубы или открытые люки, зависит не только от физического свойства жидкости, но и от числа малых и больших дыханий. Большим дыханием называют вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппаратов при изменении в нем уровня жидкости (при наполнении и опорожнении). Под малым дыханием понимается вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппаратов при изменении температуры в его газовом пространстве (при неизменном уровне жидкости). Следует иметь в виду, что поступление воздуха в аппарат при его дыхании может привести к разбавлению богатой смеси паров до горючей концентрации.

Взрывопожароопасные концентрации образуются при остановке работы аппаратов или трубопроводов в результате неполного удаления жидкостей, паров или газов из внутреннего объема системы, а при пуске аппаратов и трубопроводов - в результате недостаточного удаления воздуха.

Непосредственными причинами образования взрывоопасных концентраций при остановке аппаратов являются:

· неполное удаление из аппарата огнеопасных жидкостей

· недостаточная продувка водяным паром или инертным газом внутреннего пространства аппаратов и трубопроводов от оставшихся жидкостей и паров

· негерметичное отключение от подлежащих остановке аппаратов соединенных с ними трубопроводов с огнеопасными жидкостями или газами.

Просачиваясь через негерметичные задвижки, пары жидкостей постепенно накаливаясь, могут образовать взрывоопасные концентрации даже в полностью опорожненных и правильно продутых аппаратах и трубопроводах.

По условию нам необходимо рассмотреть следующие аппараты: смеситель-растворитель и насос центробежный циркуляционный.

Смеситель-растворитель с мешалкой и водяным обогревом.

Это дышащий аппарат с подвижным уровнем жидкости периодического действия.

Выход горючих веществ без повреждения оборудования возможен через дыхательную систему во время большого и малого дыханий, а также по причине небольших утечек горючих веществ через прокладки, швы, разъёмные соединения и др. места

Взрывоопасная концентрация паров в "дышащем" аппарате с подвижным уровнем жидкости образуется при выполнении условия (с небольшой переоценкой опасности (с запасом)):

t_р t_{всп (з.т)} ,

где t_{всп (з.т)} - температура вспышки в закрытом тигле.

В нашем случае в аппарате обращаются ацетон и ксилол:

для ацетона t_раб = 50 ?С > t_всп = -18 ?С, для ксилола t_раб = 50 ?С > t_всп = 26 ?С,

т.е. в аппарате возникает взрывоопасная концентрация. Выходящие пары через дыхательное устройство будут образовывать зону взрывоопасной концентрации.

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой ("дышащего") аппарата за один цикл "большого дыхания", определяют по формуле:

,

где - количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата, кг/цикл;

- объем поступающей в аппарат жидкости, м;

- рабочее давление в аппарате, Па;

- концентрация насыщенного пара в аппарате, об. доли;

- молекулярная масса пара, кг/кмоль;

8314,31 Дж/(кмоль) - универсальная газовая постоянная.

м³,

где - степень заполнения аппарата.

Молекулярная масса смеси (приложение табл. 3 [8]):

кг/кмоль.

Тогда:

кг/цикл.

Объем зоны, в которой может образоваться взрывоопасная концентрация паров при выходе газа, определяют по формуле:

,

где - объем местной зоны ВОК, м;

- нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м;

- коэффициент запаса надежности, обычно принимаемый равным 2;

m - масса горючих веществ, поступающих в помещение из аппарата, кг (m=G_б).

Пересчитаем концентрационный предел распространения пламени из объемных долей в килограммы в кубическом метре используя формулу:

 кг/м,

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

М - молекулярная масса смеси, кг/кмоль;

- молярный объем (м/кмоль) при рабочих условиях, определенный по формуле:

м/кмоль,

где - молярный объем при нормальных условиях;

Па - давление при нормальных физических условиях;

- рабочее давление паровоздушной смеси.

м.

При выходе из аппарата взрывоопасной смеси с воздухом в помещение повышается взрывопожароопасность. Для снижения этой опасности следует предусмотреть следующие технические мероприятия:

· обеспечить постоянство объема газового пространства (это техническое решение может быть осуществлено путем устройства газовой обвязки двух или более аппаратов;

· установить на дыхательном патрубке аппарата дыхательный клапан для герметизации паровоздушного пространства в периоды простоя аппарата, т. е. в промежутки времени между операциями наполнения или опорожнения. Дыхательный клапан позволяет поддерживать определенные избыточное давление и вакуум в аппарате, обеспечивая минимальные потери летучих компонентов за счет испарения, но не препятствует большим и малым "дыханиям";

· предусмотреть устройство систем улавливания паров. Для этой цели могут использоваться адсорбционные, абсорбционные, холодильные и компрессорные установки;

· вывести дыхательные трубы за пределы помещения, или присоединить их к системе улавливания;

· снизить количество паров, поступающих в воздушное пространство, что достигается применением понтонов.

Вывод: исходя из проделанных расчетов, мы можем сказать, что образование паровоздушной смеси, способной к горению, возможно также и снаружи аппаратов данного технологического производства при их нормальной работе и при неисправности вытяжной вентиляции.

Насос центробежный циркуляционный.

Это герметичный аппарат периодического действия, работающий под давлением.

В герметичных аппаратах с горючими жидкостями взрывоопасные концентрации паров образуются при выполнении двух условий:

1. Имеется свободное пространство, в которое попадает воздух или по условиям ведения технологического процесса подается окислитель.

2. Выполняется соотношение: .

При нормальных условиях работы, в нашем случае, отсутствует свободное пространство. Взрывопожароопасные концентрации могут образовываться при остановке работы аппарата.

Выход горючих веществ без повреждения оборудования возможен по причине небольших утечек горючих веществ через капиллярные каналы в прокладках, сальниках, сварных швах и др. местах.

Интенсивность утечек паров и газов из работающего под давлением герметичного оборудования определяют по формуле:

,

где - интенсивность выхода паров из аппарата, работающего под давлением, кг/с;

- коэффициент, учитывающий степень износа оборудования, изменяется в пределах от 1 (новое оборудование) до 2 (изношенное оборудование);

- коэффициент, зависящий от давления среды в аппарате, значения приведены в табл. 6 приложения [8];

- внутренний свободный объем оборудования, заполненный паром под давлением, м.

Для предотвращения образования взрывоопасной концентрации паров смеси в помещении необходимо:

· герметизация соединений;

· при остановке аппаратов производить очистку и продувку водяным паром;

· устройство локальных установок автоматического пожаротушения.