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

B PTM приведены данные, характеризующие условия примене­

ния различных материалов для изготовления предохранительных

мембран, и пределы рабочих температур для некоторых наиболее

распространенных металлов.

Предохранительные мембраны, несмотря на их большое значе­

ние, используются в промышленности явно недостаточно. Это объ­ ясняется малым объемом отечественных разработок, неудовлетво­ рительной о них информацией и отсутствием промышленного про­

изводства мембран.

Ограниченное применение предохранительных мембран в неко­

торой мере связано также с жесткими требованиями «Правил

устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под

давлением», а именно: «В случаях, когда по роду производства

или вследствие действия содержащейся в сосуде среды предохра­ нительный клапан не может надежно работать, сосуд должен быть

снабжен предохранительной пластиной, разрывающейся при повы­

шении давления в сосуде не более чем на 25% рабочего давления

(если это подтверждено расчетом) .*..» Таким образом, «Правила» требуют, чтобы запас между дав­

лением разрушения мембраны и рабочим давлением составлял

25%, а это в значительной степени сужает область применения

предохранительных мембран. Дело в том, что в большинстве ап­ паратов расчетное давление соответствует рабочему давлению или

Допуск на разрушающее давление мембран зависит в значи­

тельной степени от качества материала, из которого они изготовле­

ны. На практике доказано, что при использовании материалов, об­ ладающих коррозионной стойкостью, однородной структурой и

стабильными механическими свойствами при рабочей температуре,

допуск на разрывное давление не превышает +2% от минималь­ ного давления. Следовательно, имеется основание для уточнения

пункта 5-4-8 «Правил» и сокращения интервала между давлением разрушения мембраны и расчетным (рабочим) давлением в аппа­

рате, что способствовало бы более широкому внедрению разрыв­ ных мембран в пожаро- и взрывоопасных производствах.

Опыт внедрения мембран

ВНИИТБХП в 1966 г. обследовал 156 предприятий и организа­

ций химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей

промышленности, применяющих мембранные предохранительные

127

Основными объектами, на которых устанавливаются мембран­

ные предохранительные устройства, являются сборники, хранили­

ща сжиженных газов, реакторы, части топочных устройств, нахо­ дящиеся под давлением, и трубопроводы. Опыт эксплуатации по­ казывает, что часто (почти 50% случаев) предохранительные

мембраны, применявшиеся в обследованных предприятиях, сраба­ тывали преждевременно. Основными причинами преждевременного срабатывания предохранительных мембран являются неудачное

конструктивное оформление мембранных узлов и повреждение мембран при их монтаже; применение непригодного материала и некачественное изготовление мембран; изменение условий эксплуа­

тации, на которые мембраны были рассчитаны.

Более 10% предохранительных мембран, применявшихся на

обследованных предприятиях, при достижении критического дав­

ления не разрушились; были случаи, когда даже после разрушения предохраняемых аппаратов и трубопроводов они остались непо­ врежденными.

Основными причинами завышения разрушающего давления яв­

ляются небрежный монтаж, понижение температуры среды или даже обледенение мембран, значительное противодавление в

сбросных трубопроводах.

На обследованных предприятиях находились в эксплуатации

предохранительные мембраны диаметром от 2 до 1300 мм (всего

98 размеров), рассчитанные на разрушающее давление от 0,02 до

2150 кгс/см2, работающие в диапазоне рабочих температур от

—183 до 1500 0C, при этом насчитывалось более 300 технологиче­ ских сред, различающихся по коррозионному действию на мате­ риал мембран.

Для изготовления мембран использовались следующие мате­ риалы: чугун, алюминий, сталь нержавеющая, сталь углеродистая, латунь, паронит, медь, бронза, картон, никель, полиэтилен, тексто­ лит, асбест, фторопласт, фанера буковая со специальной пропит­ кой, силумин, титан, стекло, нейзильбер, серебро, асботекстолит,

олово, свинец, резина техническая, монельметалл и графит.

Большинство применяемых материалов не соответствовало тре­

бованиям, предъявляемым к ним условиями производства, и мем­

браны из них имели большую область рассеяния разрушающего

давления.

Многие из обследованных предприятий и организаций собствен­ ными силами проводили разработку и испытания мембран без

учета опыта, уже накопленного в этой области.

Положительный опыт по внедрению и эксплуатации предохра­ нительных мембран накоплен на Московском нефтеперерабаты­ вающем заводе. В содружестве с Всесоюзным научно-исследова­ тельским и проектным институтом нефтеперерабатывающей и

нефтехимической промышленности (ВНИПИнефть) на этом за­

воде внедрена система комбинированной защиты аппаратов от

опасного повышения давления. В частности, перед предохранитель-

128

ними клапанами типа ППК-4 и СППК-4 были установлены метал­

лические мембраны. Намечается установка мембран не только пе­

ред предохранительными клапанами (для ликвидации утечек сре­

ды), но также и после клапанов, чтобы исключить влияние на их работоспособность среды, содержащей агрессивные вещества, при

сбросе в закрытые системы.

Из изложенного в этой главе можно сделать следующие вы­

воды:

Предохранительные мембраны целесообразно применять в ка­ честве эффективного средства защиты аппаратов и трубопроводов от разрушения при повышении в них давления сверх установлен­

ных пределов. Большой областью применения мембран является

сочетание их с предохранительными клапанами.

Для обеспечения надежной защиты оборудования от опасного повышения давления нужны предохранительные мембраны с га­ рантированными пределами разрушающего давления в условиях

эксплуатации. Для расширения области применения мембран необ­

ходимо освоить их изготовление с минимальным допуском на раз­ рушающее давление от заданного давления.

Многообразие конструкторских решений, типоразмеров и мате­

риалов предохранительных мембран, применяемых до недавнего

времени, не оправдано. Оно может и должно быть значительно уменьшено на основе специальных исследований и учета эксплуа­

тации предохранительных мембран.

Для широкого внедрения предохранительных мембран необхо­

димо организовать их промышленное производство. Это позволит повысить надежность применения предохранительных мембран.

ГЛАВА 5

ДЫХАТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА

Основное количество легковоспламеняющихся жидкостей хра­

нится в вертикальных стальных цилиндрических резервуарах. Без­

опасность хранения ЛВЖ в значительной степени зависит от пра­

вильного подбора и исправного действия дыхательной арматуры.

Величина потерь хранимых в резервуарах летучих продуктов на­

ходится в прямой зависимости от работоспособности дыхательной

арматуры.

К дыхательной арматуре относятся дыхательные и предохрани­ тельные клапаны и огнепреградители.

Дыхательный клапан работает при повышении в резервуаре

давления или вакуума выше расчетного. В первом случае он вы­ пускает в атмосферу образовавшуюся в резервуаре паровоздуш­

ную смесь, во втором случае впускает в резервуар атмосферный

воздух, поддерживая расчетный вакуум.

9—659

Предохранительный клапан, устанавливаемый для повышения степени надежности дыхательной арматуры, имеет то же назначе­

ние, что и дыхательный, но срабатывает только при предельно допустимых значениях давления или вакуума в резервуаре, на­

пример в случае неисправности дыхательного клапана (заедание,

примерзание и.др.).

Огнепреградители преграждают путь проникновения пламени

в резервуар через дыхательную арматуру.

Дыхательные клапаны

Отечественная промышленность выпускает дыхательные клапа­

ны типа ДК для «атмосферных» резервуаров с давлением и ва­ куумом срабатывания — 20 мм вод. ст.; типов КД и СМДК —

для резервуаров, рассчитанных на давление до 200 мм вод. ст.

Диаметр условного прохода клапанов составляет 50, 100, 150, 200, 250 и 350 мм (для СМДК —также 500 мм), пропускная способ­

ность — до 600 м3/ч.

На рис. 11.16 показана конструкция дыхательного клапана КД.

Левая часть клапана предназначена для работы на давление, пра­

вая — на вакуум.

Основной расчетной величиной дыхательного клапана является

вес G (в кгс) тарелки.

Ниже приведены значения фактической пропускной способно­

сти клапанов КД и ДК, определенные во Всесоюзном научно-ис-

*Для средней климатической зоны по пересчету Н. Н. Константинова. По паспортным данным.

Пропускная способность типовых клапанов мала и часто не

удовлетворяет условиям эксплуатации. Поэтому на одном резер­

вуаре устанавливают до 5∙—6 клапанов, вследствие чего увеличи­

вается стоимость резервуарного оборудования и значительно

усложняется его эксплуатация. Эти недостатки типовых дыхатель­

ных клапанов снижают производительность технологических уста­

новок, что видно из следующего примера.

Резервуары PBC оборудованы в основном механическими дыхательными клапанами типа ДК-250. На каждом резервуаре емкостью более 2 JOO м3 имеют­ ся 2—3 клапана ДК-250 и один предохранительный. По ГОСТ пропускная способность клапана ДК-250 составляет 600 м3/ч воздуха. Для газовоздушной

130