Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Апарати з нерухомим рівнем рідини




В апаратах з рідинами

Аналіз умов утворення горючого середовища

Широке застосування в технологічних процесах апаратів із легкозаймистими та горючими рідинами є причиною виникнення горючого середовища, що в кінцевому випадку може призвести до горіння. Тому важливо знати умови утворення вибухонебезпечних концентрацій всередині технологічного обладнання, а також засоби захисту апаратів і трубопроводів з врахуванням специфіки проведення технологічного процесу.

Всередині закритого апарата з легкозаймистими та горючими рідинами горюче середовище може утворитися тільки при наявності в апараті вільного від рідини об’єму (газового простору), що з’єднується з атмосферою і насичується парами рідини. При наявності повітря (чи іншого окисника) пари рідини змішуючись з ними можуть утворювати горючі суміші. В результаті дифузії і конвективних потоків концентрація парів індивідуальних речовин в повітряному просторі апаратів майже не змінюється за висотою.

Мал.4. Схема апарата з нерухомим рівнем рідини: 1 - патрубок для подачі рідини; 2 – рідина; 3 – пароповітряний простір; 4 – патрубок дихальної лінії; 5 – патрубок для відведення рідини; 6 – патрубок дренажної лінії.

 

Тобто, горюче середовище в апаратах з легкозаймистими та горючими рідинами утворюватиметься при таких умовах:

· наявність вільного повітряного простору (окисника);

· робоча концентрація парів рідини в суміші з окисником знаходиться між нижньою та верхньою концентраційними межами розповсюдження полум'я.

Наявність горючої суміші в апараті виражається нерівністю: ,

де - робоча (фактична) концентрація парів рідини в апараті, кг/м3 або %.об.; , - відповідно нижня та верхня концентраційні межі розповсюдження полум'я, кг/м3 або %.об.

Вибухобезпечні умови експлуатації герметичних апаратів з пожежонебезпечними рідинами визначаються зі співвідношень:

jр,без £ 0,9 (jн - 0,0021) або jр,без ³ 1,1 (jв + 0,0042).

При сталому технологічному режимі експлуатації апарата пари рівномірно розподіляються по всьому об’єму газового простору, створюючи насичену концентрацію – (js), величина якої залежить від температури середовища в апараті. Оскільки , умова утворення горючого середовища в апараті випадку визначається співвідношенням:

tн £ tр £ tв,

де: tр - робоча температура рідини в апараті, оС; tн,tв - нижня та верхня температурні межі розповсюдження полум’я, оС.

Робоча температура рідини визначається за показниками приладів, з технологічного регламенту або з пояснювальної записки до проекту. Якщо робоча температура рідини в процесі експлуатації апарата змінюється, то необхідно визначити найбільш небезпечні періоди роботи, що, в свою чергу, залежить від сукупності умов роботи апарата або технологічної установки в цілому. При незначних коливаннях за розрахункову температуру приймають середню робочу температуру рідини.

Вибухобезпечні температурні умови експлуатації апаратів визначають зі співвідношень:

або .

де: - константи Антуана, які залежать від властивостей горючої рідини і визначаються за довідковою літературою.

Температурні межі розповсюдження полум’я пожежонебезпечних рідин при атмосферному тиску можна перерахувати в концентраційні (або навпаки) за формулою:

,

де: tмрп - температурна межа розповсюдження полум’я (нижня або верхня), 0С.

У апаратах із рідинами, які зберігаються протягом тривалого періоду часу, особливо нагрітими, концентрація парів у вільному просторі близька до насиченої, тобто ,

де - концентрація насиченої пари при робочій температурі рідини, яка визначається за формулою:

,

де - тиск насичених парів при робочій температурі рідини, Па, визначається за рівнянням Антуана:

,

де – константи, які залежать від властивостей рідини; РР - робочий тиск пароповітряної суміші в апараті, Па; tР – робоча температура рідини, оС.

Практично оцінюючи вибухопожежонебезпеку всередині апаратів і ємностей, необхідно врахувати певний запас надійності, оскільки, довідкові температурні межі розповсюдження полум’я можуть частково не відповідати властивостям рідин, а також в реальних умовах можливе нерівномірне розповсюдження концентрацій у вільному просторі апарату. Запас надійності на температурних межах розповсюдження полум’я приймається таким: tнмрп -10оС і tвмрп +15оС.

На рис. 5 показана зона розповсюдження полум’я з врахуванням запасу надійності (tнмрп, tвмрп – нижня та верхня температурні межі розповсюдження полум’я).

Рис.5. Зона розповсюдження полум’я пароповітряних концентрацій з врахуванням запасу надійності:

1 – область температур, при яких в апараті утворюються пароповітряні суміші в межах розповсюдження полум’я;

2 – область розповсюдження полум’я пароповітряних сумішей з врахуванням запасу надійності;

3 – область температур, при яких суміші мають концентрацію нижчу від нижньої межі розповсюдження полум’я;

4 - область температур, при яких суміші мають концентрацію вищу від верхньої межі розповсюдження полум’я.

 

Для запобігання утворення горючого середовища в закритих апаратах і ємностях з нерухомим рівнем рідини проводять наступні технічні заходи.

1. Ліквідація газового простору

Досягається:

а) граничним (повним) заповненням апарата чи ємності рідиною.

Апарати: реактори змієвикового типу, теплообмінники, електродегідратори, тобто апарати, які при нормальному режимі роботи завжди працюють при повному заповненні.

У таких апаратах існує три небезпеки:

· перелив при перенаповненні апарата рідиною,

· руйнування апарата;

· перелив при підвищенні температури в цілком заповненому апараті;

б) влаштування резервуарів, у яких рідини ( наприклад сірковуглець) знаходяться під захисним шаром води, або над шаром води (наприклад нафтопродукти );(рис.6. а,б);

Рис.6. Зберігання горючої рідини під шаром води (а) та над шаром води (б): 1 – корпус; 2 – горюча рідина; 3 – вода; 4 – лінія подачі горючої рідини; 5 – лінія відводу води; 6,9 – приводи з блокуванням; 7 – витратна лінія горючої рідини; 8 – лінія подачі води на перетиснення.

в) застосуванням резервуарів з плаваючою покрівлею (рис.7), іодночасно виконує роль зовнішнього стаціонарного даху. Кільцевий зазор між дахом, що плаває, і стінкою резервуара ущільнюють спеціальним затвором. У резервуарі такої конструкції горюче середовище може утворитися тільки в кільцевому зазорі під ущільненням, а також при зниженні рівня рідини нижче граничного нижнього положення даху, коли вона опускається на опорні стійки;

Рис. 7. Резервуар з дахом, що плаває, (а) і з понтоном (б)

г) застосуванням резервуарів зі стаціонарним дахом і понтоном, що плаває. У резервуарі з понтоном запобігання утворення горючого середовища можливо тільки за умови забезпечення інтенсивного (хоча б природного) провітрювання навмисно розгерметизованого надпонтонного газового простору. Застосування понтона приводить до зниження концентрації парів легкозаймистої рідини в пароповітряному просторі над понтоном, що при відсутності вентиляції підвищує пожежовибухонебезпечність надпонтонного простору;

д) застосуванням ємностей із м’якими (еластичними) стінками (внутрішніми оболонками), як правило з гумотканинного матеріалу, які являють собою замкнуто оболонку у вигляді подушки (мал.8).

Мал.8. Резервуар з еластичним корпусом:

1 – корпус металічний; 2 – дах; 3 – еластична стінка з прогумованої тканини, яка складається; 4 – каркас.

 

2. Підтримка безпечного температурного режиму

Досягається за допомогою систем автоматичного контролю і регулювання температури, яка повинна підтримуватись згідно з таким співвідношенням

У цьому випадку буде підтримуватися вибухобезпечна концентрація горючих парів рідини й окислювача в суміші з урахуванням коефіцієнта безпеки

де jр.без - вибухобезпечна концентрація горючих речовин в газоповітряній суміші, %. об.

R - відтворність методу визначення показника пожежної небезпеки при довірчій вірогідності 95% не повинна перевищувати 0,3% на нижній та 0,6% на верхній концентраційних межах поширення полум’я.

Робоча температура підтримується нижче нижньої температурної межі розповсюдження полум’я (наприклад, у мазутному резервуарі, що підігрівається,) чи вище верхньої температурної межі розповсюдження полум’я (наприклад, у ректифікаційній колоні).

3. Підтримання концентрації парів горючої рідини при заданій температурі нижче нижньої концентраційної межі розповсюдження полум’я. Досягається:

а) застосуванням високостійких пін, емульсій і порожнистих мікрокульок з полімерних матеріалів, які плавають на поверхні рідини і здатні не руйнуючись тривалий час перешкоджати випаровуванню;

б) введенням в горючу рідину додатків, що зменшують пружність парів і випаровуваність рідини

Як такі добавки можуть використовуватися:

· вода — для спиртів, ацетону, оцтової кислоти;

· чотирихлористий вуглець — для нафтопродуктів і сірковуглецю;

· спеціальні желатинизуючі (згущуючі) добавки — для моторного палива в авіації.

4. Флегматизація пароповітряного простору шляхом введення негорючих (інертних) газів у газовий простір апарата

У результаті флегматизації зменшується концентрація окислювача (кисню повітря), або він цілком заміщається. Крім цього володіючи певною теплоємністю, вони здатні забирати частину тепла, яке пішло б на нагрівання початкової горючої суміші. Тому ефективність дії інертного компонента тим більша, чим вища його теплоємність. Негорючими газами (флегматизаторами) можуть бути азот, вуглекислий газ, водяна пара, вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння. Додавання інертних компонентів погіршує горючі властивості середовища. Область запалення при цьому звужується аж до її повної ліквідації при визначеній (флегматизуючої) концентрації інертного компонента.

Флегматизуючі концентрації інертних газів (при досягненні і перевищенні яких запалення неможливе) для сумішей різних горючих речовин з повітрям приводяться в довідковій літературі.

Витрату інертного газу визначають по об’єму газового простору апарата чи по продуктивності апарата.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-09; Просмотров: 671; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.026 сек.