Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

тием наружной установки. Вследствие жестких условий работы

электрозадвижек, а также наличия недостатков в их конструкции,

практически постоянно происходит утечка контактного газа, в со­

став которого входят изопрен, изобутилен, формальдегид и др.

Все эти продукты пожаро- и взрывоопасны, а также токсичны.

Как видно из рис. 1.18, участок расположения реакторов заст­

роен с одной стороны производственным помещением воздухонагнетателей II (высота здания 6 м), а с другой стороны ограничен выступом здания производства катализаторов VI (высота здания

12 м). Следовательно, здесь образуется плохо вентилируемая за­

стойная зона, в которой неизбежно скопление газов и не исклю­

чена возможность образования взрывной концентрации их в воз­

духе. Импульсов для воспламенения смесей взрывной концентра­

ции в этой ситуации более чем достаточно; рядом расположены

пароперегревательные печи IV и трубопроводы, по которым транс­ портируются перегретый пар с температурой до 750 0C и дымовые газы к перегревателю шихты с температурой до 600 °С.

Принятая проектом компоновка цеха явно не рациональна.

Производство катализаторов следовало бы разместить в зоне вспо­

могательных цехов, тогда на его место возможно было разместить

помещения воздухонагнетателей и КИП (II и III).

При проектировании установок, расположенных на открытых площадках, необходимо предварительно определять возможные

концентрации взрывоопасных и токсичных веществ в зоне обслу­ живания. Это делается посредством натурных наблюдений на ана-

-логичных установках или расчетом по эмпирическим формулам.

Некоторые из них приведены в работе Г. Н. Хазова [12]. Цели по

расчету получится, что ожидаемая концентрация вредных веществ

будет выше ПДК для производственных помещений, то необходи­ мо принять меры для уменьшения выделения вредных веществ или удалить оборудование из зон замкнутой циркуляции и установить

•его на хорошо проветриваемых площадках.

Молниезащита технологических установок

Пожары, взрывы, повреждения от разрядов молнии при ее первичном или вторичном воздействии происходят либо при отсут­ ствии молниезащиты, либо при ее неисправности или неправиль­

ном выполнении. В последнем случае прямыми ударами молнии

поражаются части зданий и сооружений, не вошедшие в зону защиты молниеотводов.

Из этого следует, что правильная молниезащита производст­

венных зданий и сооружений является важным звеном в обеспе­

чении пожаро- и взрывоопасности промышленных предприятий.

В основу классификации зданий и сооружений по устройству молниезащиты и необходимости ее выполнения положена вероят­

ность возникновения^взрыва или пожара на объектах, а также ин­

тенсивность грозовой деятельности в районе их нахождения. На

<60

основе этих положении все здания и сооружения делятся на три

категории:

к 1-й категории относят производственные здания и сооруже­ ния, которые по классификации «Правил устройства электроуста­

новок» (ПУЭ) причисляются к взрывоопасным классам B-I и B-II;

ко 2-й категории относят производственные здания и сооруже­ ния, которые по ПУЭ причисляются к взрывоопасным классам

B-Ia, В-Іб и B-IIa. Сюда же относятся наружные технологические установки и открытые склады, содержащие взрывоопасные газы,

пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости, относимые по

ПУЭ к классу В-Іг. Большинство зданий и сооружений в нефтепе­ рерабатывающей и нефтехимической промышленности относится ко 2-й категории;

к 3-й категории относят производственные здания и сооруже­

ния, которые по ПУЭ причисляются к пожароопасным классам

П-І, П-П и П-Па, а также наружные установки, в которых приме­

няются или хранятся горючие жидкости с температурой вспышки

паров выше 45 °С, относимые к классу П-Ш по ПУЭ, и здания и

сооружения, причисляемые по СНиП ІІ-М.2—72 к категориям Г и Д. К третьей категории относят также жилые и общественные здания и такие сооружения, как дымовые трубы, водонапорные башни и т. д.

Данные, определяющие порядок отнесения производственных

объектов к той или иной категории, приводятся в «Указаниях» по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений

CH 305—69».

Здания и сооружения 1-й категории независимо от их место­

расположения на территории СССР подлежат обязательной мол-

ниезащите от прямых ударов молнии, вторичных ее воздействий и

заноса высоких потенциалов через надземные и подземные метал­ лические коммуникации.

Здания и сооружения 2-й категории подлежат обязательной

молниезащите от прямых ударов молнии, вторичных ее воздей­

ствий и заноса высоких потенциалов через надземные и подзем­

ные металлические коммуникации только в местностях со средней грозовой деятельностью 10 и более грозовых часов в году, а на­ ружные технологические установки, относимые к классу B-Ir по

ПУЭ,— на всей территории СССР.

Мероприятия по молниезащите для сооружений 3-й категории

определяются в зависимости от характера объектов и числа гро­

зовых часов в году в месте расположения объектов, причем вер­ тикальные вытяжные трубы промышленных предприятий и котель­

ных и водонапорные башни высотой более 30 м защищаются на всей территории СССР.

При определении молниезащиты важно точно установить зону

взрывоопасности объекта. Технологические выбросы горючих па­

ров и газов, связанные с нормальным или аварийным режимом

работы аппаратов и установок, происходят через постоянно или

61

периодически действующие воздушки, свечи, газоотводные трубы,

по специальным аварийным стравливающим линиям, а также че­

рез дыхательные и предохранительные клапаны. Перечисленные

устройства располагаются, как правило, на зданиях, наружных

установках, рабочих площадках и этажерках, а также в виде от­

дельно стоящих труб — свечей высотой более 30 м.

В определенном пространстве около таких устройств могут со­ здаваться зоны взрывоопасности. Контакт непосредственно кана­ ла молнии или нагретых ей до высокой температуры частей мол­

ниезащитных устройств с взрывоопасной средой этой зоны может привести к воспламенению, взрыву и разрушениям. Из этого сле­

дует, что молниезащита взрывоопасных зданий и наружных уста­

новок должна решаться с учетом величины возможных зон взры­

воопасности. Ситуация в зоне взрывоопасности должна учитывать­

ся при выборе схемы и типа молниезащитного устройства, мест расположения молниеотводов и др. Например, при наличии боль­ шого числа газоотводных труб, выбросов вентиляционных уст­

ройств и других источников газовыделений защиту зданий целе­

сообразно осуществлять при помощи отдельно стоящих молниеот­ водов.

Большие затруднения возникают при определении зоны взры­

воопасности, так как в литературных и нормативных источниках имеются весьма противоречивые указания. V

Заслуживают внимания исследования по этим вопросам, прове­

денные В. Н. Черкасовым [13]. Им было исследовано распределе­

ние взрывоопасных концентраций и зон взрывоопасности горючих

смесей при непрерывном выбросе их в атмосферу. Для ЛВЖ оно проводилось при выделении паров бензина через дыхательные и предохранительные клапаны и открытые замерные люки назем­ ных вертикальных резервуаров. C учетом коэффициента надежно­

сти 3, принимаемого при расчетах, зона взрывоопасности паров

бензина в данном случае оказалась равной 2 м по горизонтали и 1 м по вертикали от места выделения паров бензина.

При исследовании зоны взрывоопасности, которая может со­ здаваться при выбросе паров псевдобутилена и стирола через га­

зоотводные трубы, свечи и промышленную вентиляцию, взрыво­

опасных концентраций не обнаруживалось.

Опыты по определению зон взрывоопасности при выбросе в ат­

мосферу природного газа проводили на газораспределительной станции її газгольдерном пункте при температуре воздуха 24 oC

и скорости ветра 1 м/с. Содержание метана в природном газе со­ ставляло 94 98%. Из опытов следует, что при свободном выбро­

се горючих газов и паров легче воздуха зону взрывоопасности можно учитывать только по вертикали, причем она будет иметь

тем большие размеры, чем выше избыточное давление, при ко­ тором происходит выброс газа. Этого способа выброса паров и

газов следует избегать, особенно при избыточном давлении более

500 мм вод. ст.

62

Когда на газоотводных трубах имеются защитные колпаки, зо­

на взрывоопасности значительно уменьшается. Однако в этом слу­ чае следует учитывать зону взрывоопасности также и по горизон­

тали.

Возможен вариант выброса с устройством на конце свечи из­ гиба под углом .120° к вертикали. При такой конструкции свечи

определяющим являются размеры зоны взрывоопасности по гори­

зонтали. В зависимости от избыточного давления при выбросе па­

ров и газов размеры такой зоны могут быть весьма значительны­ ми (например, до 20 м при избыточном давлении 0,5 кгс/см2).

Такой вариант конструктивного выполнения устройств для выбро­

са (особенно при избыточном давлении 0,5 кгс/см2 и более) в

большинстве случаев следует считать не удовлетворяющим усло­

виям пожаро- и взрывобезопасности.

При проектировании молниезащиты зданий с взрывоопасной средой и наружных установок с устройствами для выброса горю­

чих паров и газов в атмосферу расчет молниеотводов следует про­

изводить с учетом зон взрывоопасности. При этом минимальная

удаленность молниеотводов от места выброса паров и газов будет

определяться размерами зон взрывоопасности по горизонтали, а

необходимая высота молниеотводов — тем, чтобы устройства для

выброса с их зонами взрывоопасности были бы полностью вписа­

ны в зону защиты молниеотводов.

К сожалению, это положение не всегда учитывается в проек­

тах, и уже при приемке объектов в эксплуатацию приходится пе­

реносить воздушки или молниеотводы.

Иногда представляется возможным разбавить горючие газы пе­ ред их выбросом инертным газом до безопасных концентраций.

Такое мероприятие могло бы значительно упростить молниезащи-

ту и повысить пожаро- и взрывобезопасность объекта при усло­

вии, что стабильность процесса разбавления надежно гарантиро­

вана.

При решении вопросов снижения загазованности территории

предприятия следует также учитывать конструкцию устройства для выброса газов и паров. Например, на одном производстве

формалина верхние концы газоотводящих труб выхлопных газов,

содержащих метанол, были выполнены с загибом под углом 120°

к вертикали. На наружной установке и на значительной террито­

рии предприятия постоянно наблюдалась загазованность. Состоя­

ние воздушной среды резко улучшилось, когда ликвидировали за­

гибы сбросных устройств.

Обеспечение нормальных условий эксплуатации установок, вынесенных на открытые площадки

Необходимым условием для выноса оборудования на открытые

площадки является возможность дистанционного контроля и уп­ равления производственным процессом. При наличии таких усло-

63

вий представляется возможным эксплуатировать на открытом воз­ духе даже аппараты, в которых циркулируют продукты, склонные

к замерзанию и застыванию.

Обеспечение нормальных условий эксплуатации оборудования, коммуникаций и контрольно-измерительных приборов в зимнее

время связано с выполнением дополнительных мероприятий, уст­

раняющих замерзание продуктов и размораживание материало-

проводов. Там, где это не учитывается, могут создаваться ава­ рийные ситуации.

В цехе экстрактивной дистилляции на заводах синтетического каучука имеется технологический узел водной отмывки углеводо­

родов, размещенный на открытой площадке. Углеводороды отмы­ ваются от ацетона в отмывных насадочных колоннах водой. Ко­ лонны работают по принципу противотока: сжиженные углеводо­

роды поступают в нижнюю часть колонны и отводятся с верха колонны на склад; вода подается на верх колонны и выводится

сниза колонны. Часть циркулирующей воды постоянно отводится

вспециальную колонну регенерации, работающую под незначи­ тельным избыточным давлением.

Надежность и безопасность эксплуатации узла водной отмывки углеводородов зависят от выдерживания заданного раздела фаз

в колоннах. В данном случае это достигается применением типо­

вой схемы автоматического регулирования раздела фаз: на колон­ не был установлен регулятор уровня типа РУКЦ, который через

вторичный прибор компонуется регулирующим клапаном, установ­

ленным на линии нагнетания насоса, откачивающего воду из ку­ ба колонны.

В летнее время технологическая схема работала устойчиво. Зи­

мой, вследствие замерзания воды в РУКЦ, нарушалось регулиро­

вание границы раздела фаз в кубе колонны. В зависимости от по­

ложения границы раздела фаз возможны следующие нарушения.

При высоком положении границы раздела фаз происходит унос воды с углеводородами, направленными на склад, что вызывает

замерзание соответствующих трубопроводов и емкостей. При низ­ ком положении границы раздела фаз неизбежен унос углеводо­

родов с водой, которая частично направляется в колонну регене­

рации циркулирующей воды. Поскольку эта колонна рассчитана

для работы при незначительном избыточном давлении, попадание в нее сжиженных газов недопустимо; кроме того, происходит зага-

зовывание атмосферы.

Из-за отсутствия условий для надежного поддержания задан­

ного уровня раздела фаз в колонне водной отмывки углеводородов

цех экстрактивной дистилляции практически в зимнее время ока­

зался неработоспособным.

Между тем достаточно было создать нормальные условия для работы регулятора уровня, и все трудности остались позади. Это

было достигнуто за счет усовершенствований схемы обвязки

64