Сосуды, работающие под давлением

Взрывы

Взрыв – процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающихся образованием сжатых паров или газов, способных производить работу.

Потенциально взрывоопасное оборудование:

· Котлы паровые;

· Автоклавы;

· Печи хлебопекарной и кондитерской промышленности, работающие на газовом или жидком топливе;

· Баллоны со сжатым или сжиженным газом;

· Оборудование, работа которого сопровождается образованием взрывоопасных смесей воздуха с пылью, парами или газами.

Взрывы обычно приводят к тяжелым последствиям и сопровождаются травмами и гибелью людей.

Взрывы

.

– возможны на предприятиях отрасли

Последствия взрывов обусловлены в первую очередь давлением на фронте взрывной волны. Оно в свою очередь связано с удельной энергией взрыва, т. е. энергией, которая выделяется при взрыве 1 кг взрывчатого вещества Q_v.

Зная закономерности изменения давления взрывной волны, можно прогнозировать последствия взрывов и соответственно принять превентивные меры защиты.

Условия взрывов: наличие взрывчатого вещества и инициаторов взрыва.

Смесь газов, паров и пыли с воздухом может взрываться при определенных концентрациях окисляемого вещества паров, газов. Соответственно должны приниматься меры по предотвращению образования таких смесей.

Предупреждение взрывов смесей пара, газа, пыли с воздухом (ПГПС)

1) Исключение инициаторов взрыва. Ими могут быть искры при обработке металла;

2) Проведение сварочных работ. На проведение сварочных работ должен быть издан указ по закону, в котором должно указываться ответственное лицо. Проведению работ должна предшествовать влажная уборка, а время работа до окончания первой смены 4-5 часов;

3) Нагрев движущихся частей оборудования;

4) Искры т неисправной электросети и статического электричества.

Разрушение инженерных сооружений прогнозируется по соотношению (и ) давления на фронте ударной волны и усилия разрушения (приведенное эквивалентное давление). Оно зависит от вида сооружения (цех, эстакада, резервуар и т. д.), материала и этажности здания и т. д. Существует ряд методик определения . зависит от вида взрывающегося вещества (конденсированное, смесь пыли, паров, газов с воздухом), а также от условий взрыва – в помещении или на открытом пространстве. При взрывах в помещении обычно создается большее давление.

Горение органических веществ при их смеси с воздухом может происходить в 2 режимах:

§ Детонационном (взрывном) ;

§ Дефлаграционном .

Уравнение давления на фронте ударной волны для конденсированных взрывчатых веществ:

где α – коэффициент, учитывающий условия взрыва:

α ≈ 0,9 – плита бетонная;

α ≈ 0,6 – песок;

r – расстояние от места взрыва до объекта.

Таким образом, давление на фронте ударной волны зависит нелинейно от эквивалентного количества взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте и нелинейно убывает с увеличением расстояния.

Для смесей органических веществ с воздухом существуют упрощенные методики расчета, по которым на границе детонационной зоны принимается давление фронта ударной волны.

Максимальное расстояние, по которому проходит фронт ударной волны:

где Э – энергия взрыва.

(при стехиометрической концентрации),

где Q_уд – удельная энергия взрыва.

Меры снижения и предупреждения вероятности и тяжести последствий взрывов требуют материальных затрат.

1. Меры предупреждения взрывов:

1.1. * Ликвидация процессов, создающих условия взрывов;

1.2. Герметизация оборудования (проектирование, эксплуатация);

1.3. Предотвращение инициирования взрывов (и пожаров) – использование взрывозащитного исполнения оборудования, светильников и т. д.;

1.4. Вентиляция помещений;

1.5. Система автоматической блокировки и контроля параметров среды и технологических процессов.

1.1. * – с учетом специфики процессов отрасли используется мало;

1.2. – предусматривает, например, создание различных шлюзов, уплотнений и их поддержание в должном состоянии;

1.3. – помимо проектных мероприятий используются также и организационные – недопущение курения, использования открытого огня, проведение сварки и резки металлов, использование искрящего оборудования;

1.4. – вентиляция может быть рабочей и аварийной. Аварийная предназначена для быстрого снижения концентрации взрывопожароопасной смеси;

1.5. – в помещениях могут устанавливаться системы автоматического контроля концентрации газов, паров и пыли, которые приводят в действие системы отключения электроэнергии и подачи взрывоопасного компонента или включения аварийной вентиляции. Например, топки печей хлебопекарной и кондитерской промышленности, работающие на газовом топливе, снабжаются системой автоматической блокировки, прекращающей подачу газа при его давлении выше установленного, при снижении разряжения в топке, при превышении температуры в топке установленной, при погасании пламени;

2. Мероприятия по снижению тяжести последствий взрывов:

2.1. Уменьшение количества взрывающегося вещества;

2.2. Защита расстоянием;

2.3. Использование взрывных клапанов и легко сбрасываемых строительных конструкций. Взрывные клапаны устанавливаются на топках и газоходах хлебопекарных и кондитерских печей.

1 – слой огнестойкого материала (глина, асбест);

2 – проволочная сетка;

3 – кожух-отбойник.

Для нормирования условий по взрывопожароопасности и использовании соответствующих мер безопасности производственные здания делятся на категории:

А

Б

В

Г

Д

А – производства, где имеются горючие газы с нижним пределом воспламенения (НКПВ) менее 10 % и жидкость с температурой вспышки паров не более 28 ^◦С при условии, что взрывоопасные смеси могут занимать более 50 % объемов помещения. Кроме того, к категории А относятся помещения, в которых находятся вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой (карбид Са);

Б – производства, в которых находятся горючие газы с нижним пределом распространения пламени более 10 % и жидкости с температурой вспышки паров 28 – 61 ^◦С и горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения до 65 г/м³. Чем меньше размеры частиц, тем меньше концентрационный предел воспламенения при условии, что взрывоопасные смеси занимают более 50 % объема;

В1 – В4 – в зависимости от величины пожарной нагрузки. В – жидкости с температурой вспышки паров более 61 ^◦С, горючие пыли и волокна с нижним пределом распространения пламени более 60 г/м³, помещения, в которых находятся вещества, способные гореть при взаимодействии с кислородом воздуха, с водой или между собой (БХМ, элеватор, склад комбикормов);

Г – производства, в которых обрабатываются негорючие материалы и вещества в горючем или расплавленном состоянии при наличии выделений лучистой теплоты и пламени (производство с использованием сжигаемого или утилизируемого топлива);

Д – производства, связанные с обработкой негорючих веществ в холодном состоянии (например, тестомесильное отделение).

ПУЭ – правила устройства электроустановок – регламентируют признаки пожаро- и взрывоопасных зон. В соответствии с классом пожаро- и взрывоопасности выбирается исполнение двигателей и электрооборудования. Наличие пожаро- и взрывоопасных зон обусловлено локальностью пожаро- и взрывоопасных концентраций загрязнений в воздухе.

Пожароопасная зона – пространство внутри или вне помещения, в котором постоянно или периодически возникает концентрация горючих веществ, достаточная для воспламенения.

Выделяют:

П-I – зона в помещениях, где применяют и хранят горючие жидкости с температурой вспышки больше 61 ^◦С.

П-II – горючие пыли или волокнистые вещества. Нижний концентрационный предел НКП > 65 г/м³.

П-IIа – пространство, содержащее твердые или волокнистые горючие вещества, без пыли.

П-III – аппараты вне помещений, в которых применяют горючие жидкости в температурой вспышки больше 61 ^◦С и твердые вещества.

Взрывоопасная зона – пространство, в котором могут создаваться концентрации горючих паров или газов, либо пыли, которые могут взрываться.

Классы:

В I

В I а

В I б пары и газы

В I г

В II

В II а пыль, волокна

В I – зоны, в которых и при нормальных условиях работы могут создаваться взрывоопасные концентрации паров и газов.

В I а – при нормальной работе взрывоопасных ситуаций нет, при аварии – возможны.

В I б – отличается от В I тем, что образующиеся газы либо взрываются при высокой концентрации, либо обладают сильным запахом.

В I г – зоны около наружных установок, у которых образование взрывоопасных концентраций возможно только при аварии.

В II – горючие пыли при нормальных режимах работы.

В II а – горючие пыли при аварийных режимах работы.

Взрывозащита оборудования осуществляется различными мерами:

Ø Взрывозащита оборудования;

Ø Полная герметизация;

Ø Выбор такого размера зазоров, через которые не проходит пламя.

На предприятиях отрасли существует опасность физических взрывов – взрывов сосудов, работающих под давлением.

На предприятиях отрасли это:

§ Паровые котлы;

§ Компрессоры и ресиверы пневмотранспортных установок;

§ В некоторых случаях: автомуковозы.

Эксплуатация таких сосудов регламентирована специальными правилами и контролируется Госгортехнадзором.

К аппаратам, подведомственным Госгортехнадзору – сосудам, работающим под давлением – в соответствии с действующими правилами относятся:

1) Сосуды с водой, нагретой до t > 115 ^◦С (паровые или водяные котлы);

2) Сосуды с газами или парами с давлением более 0,07 МПа (баллоны с кислородом для газовой сварки);

3) Сосуды, в которых хранятся, транспортируются сжиженные газы с давлением более 0,07 МПа (баллоны с ацетиленом);

4) Сосуды, в которых давление более 0,07 МПа создается при разгрузке сыпучих или жидких продуктов (автомуковозы).

К сосудам, работающим под давлением, не относятся:

1) Сосуды, работающие под вакуумом;

2) Сосуды емкостью V < 0,025 м³. Если ;

3) Сосуды, сваренные из труб, внутренним диаметром не менее 150 мм.

Меры по предупреждению аварий и взрывов сосудов, находящихся под давлением

1. Строгое соблюдение установленных эксплуатационных параметров;

2. Оснащение сосудов предохранительными устройствами, самостоятельно срабатывающими при превышении давления (предохранительные клапаны, разрывные мембраны). Достоинство предохранительных клапанов состоит в многократном использовании, мембраны же используются однократно. Однако предохранительный клапан может не сработать из-за технических причин.

Предохранительные устройства должны обеспечить быстрый сброс давления. Предохранительные клапаны гостированы, их могут устанавливать по несколько штук. При использовании сосудов со сжатыми газами (например, баллоны с кислородом ли ацетиленом для газовой сварки) в них должно оставаться давление более 0,05 МПа;

3. Сосуды, работающие под давлением, должны периодически проходить испытания. Эти испытания – гидравлические. Для стальных конструкций:

где – температурный коэффициент, учитывающий влияние температуры на прочность материала.

При гидравлических испытаниях сосуд, заполненный жидкостью (водой), выдерживается под давлением в течение некоторого времени, а затем проводится внешний осмотр, в ходе которого выявляются течи. Соответственно температура воды должна исключать отпотевание стенок;

4. Котлы должны быть оборудованы исправными манометрами, установленными на высоте не более 2,5 м;

5. Не допускается, чтобы в манометре были разбиты стекла, чтобы он не был опломбирован;

6. Во время испытаний запрещается простукивать сосуды;

7. К эксплуатации сосудов под давлением допускаются лица старше 18 лет, имеющие удостоверение, выданное комиссией с участием Госгортехнадзора;

8. Баллоны должны иметь соответствующую окраску и маркировку (цвет, полосы, надписи);

9. Сроки гидравлических испытаний и внешних осмотров зависят от толщины стенки и скорости ее коррозии. Они регламентированы правилами безопасности.

Дата добавления: 2014-01-20