Разработка мероприятий по взрывопредупреждениюв помещении цеха изготовления экзотермической шлакооразующей смеси

Мероприятия разрабатываются в соответствии с ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ «Взрывобезопасность. Общие требования». [6].

Взрывопредупреждение- комплекс мероприятий, предотвращающих возможность возникновения взрыва.

Для предупреждения взрыва ПА необходимо исключить:

1) Образование взрывоопасной среды, которую могут образовать:

-вещества, склонные к взрывному превращению(ацетилен, озон,гидразин и др.);

2) Возникновение источника инициирования взрыва ПА, который в данном

технологическом процессе может являться:

- открытое пламя, горящие и раскаленные тела;

- тепловые проявления химических реакций и механических воздействий;

- искры от удара и трения;

Предотвращение образования источника воспламенения обеспечивается:

- применением материалов, не создающих при ударе искр;

- применение быстродействующих средств защитного отключения возможных источников инициирования взрыва;

- устранение опасных тепловых проявлений химических реакций и механических воздействий.

Предотвращение образования взрывоопасной среды внутри технологического оборудования, в данном случае в емкостях с содержанием ацетона, должно быть обеспечено:

- герметизация технологического оборудования;

- поддержание состава и параметров среды вне области их воспламенения;

- применение ингибирующих (химически активных) и флегматизирующих (инертных) добавок;

- конструктивные и технологические решения, принятые при проектировании производственного оборудования и процессов.

При осуществлении мероприятий по взрывопредупреждению используют блокировки различных типов(сигнал передается на устройство, обеспечивающее включение световой и звуковой сигнализаций и автоматическое включение аварийной вентиляции). Производственное оборудование и трубопроводы испытываются на герметичность при нормированном давлении газа.

Для контроля и предотвращения взрывоопасной среды используются следующие контрольно-измерительные приборы: извещатели, оповещатели, пусковые устройства, объектовые приборы, системы сигнализации, светильники аварийного освещения.

1.6 Разработка средств взрывозащитыоборудования союержащего ПА

Мероприятия по взрывозащите выбираются в соответствии с ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ «Взрывобезопасность. Общие требования»[6].

Взрывозащита емкости с содержанием ПА обеспечиваются:

1. Установлением минимального количества взрывоопасных веществ и материалов, применяемых в технологическом процессе;

2. Применение огнепреградителей гидрозатворов, водяных и пылевых заслонов, инертных (не поддерживающих горение) газовых или паровых завес;

3. Применение оборудования, рассчитанного на давление взрыва;

4. Обваловка и бункеровка взрывоопасных участков производства или размещение их в защитных кабинах;

5. Защита оборудования от разрушения при взрыве при помощи устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны);

6. Применение быстродействующих отсечных и обратных клапанов;

7. Применение систем активного подавления взрыва;

8. Применение средств предупредительной сигнализации.

В промышленности для безопасного сброса давления взрыва применяются взрывные клапаны и предохранительные мембранные устройства (предохранительные мембраны).

 

Рисунок 3Типовые мембранные предохранительные устройства

а–МПУ-1 (разрывная мембрана);

б- МПУ-2 («хлопающая» мемрана);

в-МПУ-3 (разрывная и вспомогательная мембраны);

г-МПУ-4 («хлопающая» и вспомогательные мембраны);

д-МПУ-5 (мембрана, соединенная сваркой с установочным кольцом).

На рисунке 3 предоставлены типовые мембранные предохранительные устройства.

На изготовление мембран применяются – тонколистовой алюминий, никель, нержавеющая сталь, латунь, медь, титан, чугун, стекло, графит, текстолит.

Методика расчета взрывных мембран и предохранительных клапанов исходит из допустимого давления среды в аппарате и достаточной пропускной способности предохранительного устройства. Расчетом определяется диаметр сбросного отверстия, толщина мембраны, общую площадь и их количество.

Достоинством предохранительных клапанов является предельная простота их конструкции, что характеризует их как самые надежные из всех существующих средств взрывозащиты. Кроме того, мембраны практически не имеют ограничений по пропускной

Способности. Существенным недостатком предохранительных мембран является то, что после срабатывания защищаемое оборудование остается открытым, это, как правило, приводит к остановке технологического процесса и к выбросу в атмосферу всего содержимого аппарата. При разгерметизации технологического оборудования нельзя исключить возможность вторичных взрывов, которые бывают обусловлены подсосом атмосферного воздуха внутрь аппарата через открытое отверстие мембраны.

Расчет производится в соответствии с «Руководящим техническим материалом. Устройства предохранительные с разрушающейся мембраной. РТМ-6-28-009-90 [7]. Программа расчета приведена в директории PROEKT.

Определяется режим истечения продуктов взрыва и сбросного отверстия аппарата, который является докритическим, если выполняется условие:

, (6)

где g - показатель адиабаты истекающих газов (допускается принимать равным 1,4);

n- относительный перепад давления на сбросном отверстии, рассчитывается по формуле 7

 

, (7)

где R_m – максимальное допустимое избыточное давление в аппарате, Па.

R_o- избыточное давление в среде, в которую истекает газ, Па.

При невыполнении этого условия режим истечения является сверхкритическим.

При докритическом режиме истечения расчет потребной площади проходного сечения мембраны для защиты оборудования от взрыва технологической среды выполняется по формуле:

 

, (8)

 

При сверхкритическом режиме истечения расчет производится по формуле:

 

, (9)

где c - коэффициент искривления фронта пламени (в случае газообразной среды для пустотелых аппаратов с невозмущенным состоянием газа принимается равным 2 при давлении срабатывания мембраны более 0,1 МПа, при меньшем давлении срабатывания принимается по таблице 1; в случае пылеобразной горючей среды принимается равным 1,0-1,5 для пустотелых аппаратов с невозмущенным состоянием среды, 1,5-2,5 для аппаратов с ребрами и перегородками, 3,0-6,0 для аппаратов с искусственной турбулизацией среды);

F^o_m - максимальная поверхность сферического пламени в данном сосуде, м² (для цилиндрических сосудов принимается равной поверхности шара, вписанного в цилиндр);

u_т - скорость нормального горения взрывоопасной смеси при температуре Т, м/с;

e - степень повышения давления при взрыве в экспериментальной установке;

a - коэффициент истечения газов из сбросного отверстия, принимаемый для круглых мембран равным 0,8;

R - газовая постоянная (R = 8,314 Дж/(град´моль);

Т - температура среды в аппарате, К;

М - средняя молекулярная масса истекающих газов, кг/моль.

Скорость нормального горения при температуре Т в аппарате рассчитывается по следующей формуле:

 

, (10)

 

где u_n - скорость нормального горения при температуре 300 К, которая для газов берется из таблицы 2.2, а для пылей рассчитывается по формуле 11.

 

, (11)

где V_o - объем экспериментальной установки, в которой измерялся прирост давления во времени (V_o = 0,004 м³);

- максимальная скорость нарастания давления во времени Па/с.

Диаметр сбросного отверстия мембраны рассчитывается по формуле:

, (12)

Возможна установка нескольких мембран меньшего диметра, в таком случае диаметр каждой мембраны определяется по формуле:

 

, (13)

Давление срабатывания мембран со сплошным куполом зависит от толщины и механических характеристик проката, из которого они изготавливаются. Толщина проката D определяется из условия срабатывания мембраны при заданном давлении Р_с по формуле:

, (14)

где d - относительное удлинение при разрыве материала мембраны;

s_вр- предел прочности (временное сопротивление при разрыве) при одноосном растяжении материала мембраны, Па;

K_t - температурный коэффициент, принимаемый по РТМ 6-28-009-90[7].При комнатной температуре принимается равным 1.

Результат расчета разрывных мембран со сплошным куполом в помещении химического цеха с помощью директории «PROEKT» приведен ниже (рис.4)

Рисунок 4. Результаты расчета взрывных мембран со сплошным куполом помещении цеха в соответствии с РТМ-6-28-009-90.