Горючих веществ из нормально работающих технологических аппаратов
Глава 2
Пожарная опасность выхода
горючих веществ из нормально работающих технологических аппаратов
2.1. Пожарная опасность выхода горючих газов из аппаратов
и способы обеспечения пожарной безопасности
Из исправных технологических аппаратов независимо от их типа и режима работы горючие газы и пары могут в том или ином количестве выходить наружу. В определенных случаях это приводит к образованию местных зон взрывоопасных концентраций (зон ВОК).
2.1.1. Открытые и «дышащие» аппараты
Горючие газы хранят и перерабатывают в герметичных аппаратах. Однако в некоторых случаях при проведении химических или электрохимических процессов переработки негорючих веществ и материалов в открытых или «дышащих» аппаратах в них могут образовываться и выделяться наружу горючие газы.
Примерами таких аппаратов и процессов служат:
- ванны для электрофореза и нанесения гальванических покрытий;
- аппараты, в которых протекают химические процессы, сопровождающиеся выделением горючих газов (например, водорода при разложении гидридов металлов или при протравливании металлов кислотами, ацетилена при воздействии воды на карбид кальция);
- аккумуляторные батареи при их зарядке и др.
Масса выделившегося горючего газа играет существенную роль в процессе формирования пожарной опасности открытых и «дышащих» аппаратов.
При протекании электрохимических процессов электролиз или зарядку аккумулятора, количество выделяющегося водорода m, кг, определяют по формуле
, (2.1)
где I – максимальный ток, А; τ – продолжительность процесса, с.
При протекании химических процессов вид и количество выделившихся горючих газов определяют с учетом законов кратных отношений, сохранения масс и эквивалентов на основе составленных уравнений химических реакций.
Объем взрывоопасной зоны, образующейся вблизи места выделения газа, оценивают по формуле
, (2.2)
где Vвок – объем взрывоопасной зоны, м3; 
– нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м3; Kб.н – коэффициент безопасности; обычно Kб.н 
2.
Основные способы обеспечения пожарной безопасности в производственных помещениях:
1. Нейтрализация выделяющихся горючих газов (поглощение, сжигание).
2. Герметизация оборудования.
3. Устройство систем отвода выделяющихся газов за пределы помещений.
4. Устройство укрытий, оборудованных вентиляцией.
5. Устройство местных отсосов.
6. Устройство систем аэрации и общеобменной вентиляции.
7. Вынос оборудования из помещений на открытые площадки.
Основные способы обеспечения пожарной безопасности на наружных установках:
1. Герметизация оборудования.
2. Отвод образующихся газов на специально оборудованную свечу или факел.
3. Предотвращение сброса газов из дыхательных трубопроводов в зону аэродинамической тени.
4. Прекращение ведения технологического процесса, связанного с выделением горючих газов, при неблагоприятных атмосферных условиях.
Герметичные аппараты
Утечки горючих газов (перегретых паров) из герметичных аппаратов, работающих под давлением, происходят через неплотности в прокладках, сальниковых уплотнениях, через микротрещины в сварных швах и тому подобных местах.
Массу выделяющихся газов определяют по формуле
, (2.3)
где Kи – коэффициент, учитывающий степень износа оборудования;
Kи = 1–2; Kр – коэффициент, зависящий от давления среды, величину
которого можно оценить по формуле Kр = (2,2 lg p + 5,6) 10–5 ; р – абсолютное давление среды в аппарате, МПа; Vсв – свободный объем аппарата, м3; τ – продолжительность работы аппарата, с; М – молекулярная масса газа; tр – рабочая температура среды в аппарате, оС.
Утечки горючих газов (перегретых паров) из герметичного оборудования рассредоточены в пространстве и происходят равномерно в течение всего периода эксплуатации, поэтому в данном случае местные зоны ВОК не образуются, а происходит постепенное нарастание концентрации горючих газов в воздухе производственного помещения. Если принять, что интенсивность выделения горючих газов из оборудования относительно мала, а сами газы распределяются во всем объеме помещения равномерно и достаточно быстро, то их концентрацию можно определить по формулам:
- при отсутствии воздухообмена в помещении
, (2.4)
где 
– средняя концентрация горючего вещества, кг/м3; Vсв – свободный объем помещения; 
– суммарная масса вещества, выделившегося в производственное помещение из технологического оборудования;
- при наличии воздухообмена в помещении
, (2.5)
где А – кратность воздухообмена в помещении, создаваемого приточно-вытяжной вентиляцией, ч–1; τ – продолжительность работы оборудования, с.
Исходя из условия взрывобезопасности, концентрация горючих газов (паров) в воздухе производственного помещения не должна превышать предельно допустимого взрывобезопасного значения – ПДВК:
ПДВК. (2.6)
Так как многие горючие газы и перегретые пары относятся к вредным веществам, то, исходя из условия безопасности обслуживающего персонала, их концентрация в воздухе рабочей зоны не должна превышать предельно допустимого значения по санитарным нормам – ПДК:
ПДК. (2.7)
Численные значения ПДК значительно меньше ПДВК. Например, ПДК для бензола и стирола – 0,005 г/м3; для аммиака и оксида углерода – 0,02 г/м3; для гексана – 0,18 г/м3. ПДВК для этих же веществ соответственно равны 9,9; 10,2; 22,8; 31,2 и 9,5 г/м3, что на 2–3 порядка больше ПДК. Таким образом, выполнение требований промсанитарии с помощью различных профилактических мероприятий (т. е. обеспечение санитарной безопасности) способствует обеспечению взрывопожарной безопасности.
Основные способы обеспечения взрывопожарной безопасности:
1. Периодический контроль герметичности оборудования (испытание на герметичность).
2. Замена износившихся прокладок, отдельных узлов и оборудования в целом, подтяжка разъемных соединений и т. д.
3. Замена сальниковых уплотнений на более герметичные (например, торцевые).
4. Устройство систем аэрации, локальной и общеобменной вентиляции.
5. Вынос оборудования из помещений на открытые площадки.