Общее условие образования взрывоопасных концентраций в технологических аппаратах

В большинстве случаев при исследовании пожаровзрывоопасности технологических процессов нет необходимости учитывать конструктивные особенности аппаратов, а достаточно знать степень их герметизации. На основе этого показателя все многообразие технологических аппаратов может быть сведено к следующим трем типам:

- открытые аппараты;

- «дышащие» аппараты;

- герметичные аппараты.

Принципиальная схема открытого аппарата приведена на рис. 1.1. Обычно это достаточно простой по конструкции аппарат емкостного типа, в некоторых случаях оборудованный теплообменниками, смесителями и другими устройствами. Примерами открытых аппаратов служат различные ванны (промывочные, окрасочные, закалочные и др.), смесители, нутч-фильтры, а также аппараты периодического действия, открываемые для загрузки и выгрузки продукции. Открытые аппараты могут оснащаться съемными крышками, которыми их закрывают на время простоя или проведения каких-либо технологических операций.

«Дышащий» аппарат, или аппарат с дыхательным устройством, состоит из корпуса 3 и стационарно соединенной с ним крышей (крышкой) 5, в которой имеется отверстие с патрубком 6 для сообщения внутреннего пространства аппарата с атмосферой (рис. 1.2).

Примерами таких аппаратов служат резервуары со стационарной крышей для хранения нефти и нефтепродуктов, мерники, напорные баки, бункеры для хранения зернистых и пылевидных материалов и т. п., аппараты с переменным уровнем находящихся в них продуктов. На дыхательных патрубках могут устанавливаться дыхательные клапаны, которые не препятствуют проведению операций наполнения-опорожнения, но обеспечивают герметизацию внутреннего пространства аппаратов в периоды их простоя.

Схема герметичного аппарата показана на рис. 1.3. Внутреннее пространство такого аппарата полностью изолировано от окружающей среды. Более того, имеющиеся в таких аппаратах разъемные соединения (фланцы, сальники и др.) имеют высокую степень герметизации, предотвращающую выход веществ наружу при работе аппаратов под высоким давлением или подсасывание воздуха внутрь при работе аппаратов под вакуумом. Примеры герметичных аппаратов: реакторы непрерывного действия, ректификационные колонны, абсорберы и другие аппараты, а также насосы, компрессоры, напорные трубопроводы и другое технологическое оборудование. Такие аппараты часто оборудуют предохранительными клапанами или другими защитными устройствами, которые не влияют на герметичность аппаратов при нормальном режиме эксплуатации и срабатывают только при чрезмерном повышении в них давления.

При выборе типа аппарата руководствуются в первую очередь агрегатным состоянием обращающихся в технологическом процессе веществ и материалов и их классом опасности (токсичностью, пожаровзрыво-опасностью). Горючие газы (ГГ), сжиженные газы (в том числе СУГ), перегретые пары пожароопасных жидкостей хранят и перерабатывают только в герметичных аппаратах. Однако горючие газы в определенных случаях могут выделяться из жидкостей и твердых материалов (в том числе и негорючих), находящихся в открытых и «дышащих» аппаратах. Горючие жидкости (ЛВЖ и ГЖ) и твердые горючие материалы (кусковые, зернистые, пылевидные или волокнистые) хранят и перерабатывают в аппаратах любых типов. Пожаровзрывоопасные токсичные вещества и материалы хранят и перерабатывают только в герметичном оборудовании.

Типы аппаратов, технологические параметры их работы, виды находящихся в аппаратах веществ и материалов определяют особенности образования в аппаратах взрывоопасных концентраций (ВОК) – смесей горючих газов, паров и пылей (волокон) с окислителями в определенных количественных соотношениях.

Общим условием образования ВОК независимо от вида горючего вещества, типа производственного аппарата и места образования горючей смеси является выражение

, (1.2)

где и – соответственно нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени; – рабочая (фактическая) концентрация горючего вещества.

На рис. 1.4 приведены статистические данные, характеризующие места образования горючих концентраций, а также виды участвующих в образовании ВОК горючих веществ и материалов. В большинстве случаев ВОК образуются в технологическом оборудовании, причем в образовании ВОК чаще участвуют пары ЛВЖ и горючие газы. С учетом этих сведений рассмотрим условия образование ВОК в аппаратах различного типа с разными видами горючих веществ и материалов, а также основные способы обеспечения взрывопожарной безопасности.