Специальные вопросы проектирования химических предприятий

Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Здания химических производств большого объема (более 3000м³) при круглосуточной работе, а также здания и помещения с приточной вентиляцией при двух - и трехсменной работе, оборудуют воздушным отоплением, совмещенным с приточной вентиляцией, применяя отопительно-циркуляционные агрегаты. При режиме работы в одну смену предусматривают смешанное отопление: в рабочее время - воздушное, совмещенное с приточной вентиляцией, а в нерабочее время - дежурное, в виде отопительно-рециркуляционных агрегатов или местных нагревательных приборов.

Воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, применяют в тех помещениях, где могут выделяться пары или газы, которые в смеси с воздухом могут самовозгораться под действием высокой температуры. Кроме того, воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, можно применять в тех помещениях (независимо от объема), где может выделяться пыль, которая воспламеняется при соприкосновении с водой или с водяными парами, или выделяются взрывоопасные и вредные пары и пыли (фосфор, бертолетова соль, алюминиевая пудра, карбид кальция и т.п.).

Применять полную или частичную рециркуляцию для воздушного отопления не допускается, если в воздухе содержатся болезнетворные микроорганизмы, сильнодействующие ядовитые вещества, резко выраженные неприятные запахи; помещения, в воздухе которых может внезапно возрасти концентрация вредных веществ (производства, работающие с легко испаряющимися жидкостями, сжиженными газами и т.п.). Во всех помещениях, независимо от их назначения, предусматривают механическую, естественную или смешанную вентиляцию.

По направлению воздушных потоков различают приточную (нагнетательную) вентиляцию и вытяжную - отсасывающую. Приточно - вытяжные механические системы проектируют только там, где невозможно устроить естественную или смешанную вентиляцию.

Кондиционирование воздуха предусматривают в тех случаях, когда оно требуется для соблюдения технологического режима (например, в производстве химических волокон) для быстрого удаления из помещения опасных веществ, проникших из аппаратуры при производственных неполадках и авариях, устраивают специальные системы аварийной вытяжной вентиляции с учетом вида производства, свойств и количества выделяющихся вредностей.

Вентиляцию проектируют таким образом, чтобы обеспечить движение воздуха из чистых помещений в более загрязненные или подсос воздуха снаружи. Если предусматривают приток воздуха снаружи, необходимо обеспечить постоянство его температуры внутри помещения подогревом приточного воздуха или установкой дополнительных обогревательных приборов. При проектировании заранее учитывают места возможных выделений вредных паров и газов для устройства местных отсосов.

При общеобменной вентиляции, если в помещении выделяются газы и другие вредности, вытяжку из верхней зоны в размере не менее однократного объема помещения за 1ч предусматривают во всех цехах и во всех случаях независимо от объема воздуха, удаляемого из нижней зоны. Вытяжка из верхней зоны, как правило, должна быть естественной (через дефлекторы, шахты и - в отдельных случаях - через незадуваемые фонари). Воздух из нижней зоны удаляется механическим путем.

В помещениях с высокой токсичностью выделяющихся газов и паров устраивают вытяжную вентиляцию с механическим побуждением. Полную аэрацию предусматривают только в цехах с избытком тепла, достаточным для подогрева поступающего наружного воздуха (например, в печных отделениях химических заводов и т.п.). В тех цехах, где одновременно с выделением тепла выделяются газы и пыль, полная аэрация возможна лишь при условии, что подаваемый наружный воздух не мешает естественному выходу загрязненного воздуха из помещения через верхнюю зону. В тех случаях, когда это условие не соблюдается, предусматривают смешанные приточно-вытяжные системы вентиляции:

на летний период - полную аэрацию;

на зимний период - механическую приточную вентиляцию и естественную вытяж-

ную.

При большом выделении в помещении водяных паров в зимнее время подача не подогретого воздуха не допускается. Свежий приточный воздух подают в рабочую зону механическими вентиляторами через распределительные насадки. Нельзя подавать свежий воздух непосредственно в места наибольшего выделения газов и пыли, так как последние могут распространиться по всему помещению.

Сосредоточенную подачу приточного воздуха в рабочую зону обычно устраивают в цехах отвечающих следующим требованиям: технологическое оборудование расположено правильными рядами со свободными проходами между ними; у оборудования имеются местные отсосы, и пыль в помещениях не выделяется; при небольшом количестве обслуживающего персонала отсутствуют зафиксированные рабочие места и при закрытом технологическом процессе.

Аварийную вытяжную вентиляцию предусматривают в тех случаях, когда в помещения за короткое время может проникнуть много опасных продуктов. Воздух, удаляемый аварийными вентиляционными установками, должен выбрасываться выше покрытия здания, но не ближе 20м от дымовых труб. Для аварийной вентиляции используют осевые вентиляторы, устанавливаемые в нишах. В настоящее время широко применяют автоматическое включение аварийной вентиляции от газоанализаторов, настроенных на предельно допустимые по санитарным или противопожарным нормам концентрации газов или паров, с одновременной подачей звукового сигнала.

Кондиционирование воздуха предусматривают в безоконных, герметично закрытых помещениях. Наружный забор воздуха для приточной вентиляции делается в местах наиболее удаленных и защищенных от мест выброса вредных газов, паров и пыли. Минимальное расстояние между забором воздуха и ближайшим очагом загрязнения его (выхлопные трубы, вытяжные шахты вентиляции, дымовые трубы, канализационные колодцы и т.п.) принимается не менее 6м по вертикали и 10 - 12м по горизонтали.

Воздухозаборные отверстия нужно располагать ниже отверстия для удаления загрязненного воздуха: расстояние от земли до воздухоприемного отверстия принимают не менее 2м. Ориентируют воздухозаборные отверстия с учетом направления ветра и располагают их с наветренной стороны.

Предприятия химической промышленности являются источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными газами и пылью. Такие выбросы подрывают здоровье людей, работающих на предприятии и живущихс ним по соседству. Основными мероприятиями по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха с промышленными выбросами являются:

- организация технологического процесса, исключающая выброс в атмосферу отходящих газов;

- герметизация технологического оборудования;

- отказ от применения складов и резервуаров открытого типа;

- правильный выбор места для строительства завода и расположение вредных цехов на генеральном плане с подветренной стороны;

- устройство очистки выбрасываемого воздуха.

Очистка воздуха и газов от взвешенных частиц (пыли или тумана) осуществляется с помощью специальных аппаратов пыле - или туманоуловителей, подразделяемых на четыре группы:

1) Механические пылеуловители (пылеосадительные камеры, инерционные и жалюзийные пылеуловителии, брызгоуловители, циклоны, мультициклоны). Аппараты этой группы применяют для грубой очистки.

2) Мокрые газоочистители, в которых взвешенные частицы отделяются от газа путем промывки его жидкостью.

3) Фильтры (пористые перегородки или слой материала), задерживающие взвешенные в газах частицы, применяются для тонкой очистки газов от твердых, а некоторые - от жидких частиц.

4) Электрофильтры, отделяющие твердые и жидкие взвешенные частицы от газов с помощью электрических сил.

Вредные примеси в виде газов и паров извлекают обычно поглощением жидкими реагентами (абсорбцией) и твердыми веществами (адсорбцией). Некото-

рые газообразные продукты можно обезвредить путем сжигания. В отдельных случаях применяют комбинацию нескольких способов.

Водоснабжение. Заводы химической промышленности потребляют очень большое количество воды. В химической промышленности применяют привозную воду из близлежащих водоемов, а также оборотную воду, т.е. возвращенную после очистки в производственный цикл.

Как известно, природные воды содержат различные примеси: газы, растворенные соли, коллоидные частицы. Количество и состав примесей в воде зависят главным образом от ее происхождения (атмосферная, поверхностная и подземная). К воде, применяемой для производственных нужд, предъявляют определенные требования по жесткости, содержанию взвешенных примесей и т.д.

Для некоторых производств требуется очищенная вода (частично умягченная, обессоленная, а также вода с ограниченным содержанием кислорода). Для получения требуемых качеств воды предусматривается соответствующая ее обработка и очистка. К основным операциям подготовки воды относят очистку от взвешенных примесей, отстаивание, фильтрование, умягчение и т.д.

На предприятиях химии обычно сооружают несколько оборотных циклов воды, применяются различные типы градирен с естественным протоком воздуха или с принудительной его подачей. Прокладывать основные водоводы оборотного водоснабжения нужно по коммуникационному коридору с разветвлением по отдельным объектам. Систему оборотного водоснабжения следует проектировать комплексно и привязывать к отдельным видам технологических процессов. Прокладка труб систем оборотного водоснабжения может быть открытой по высоким опорам и эстакадам вместе с другими видами трубопроводов или по низким опорам, или шпалам. В отдельных случаях разрешается прокладывать эти трубы под землей.

Канализация. По степени загрязнения сточные воды разделяют на несколько видов. Химически не загрязненные воды, многократно используемые, сбрасываемые в естественные водоемы вместе с ливневыми водами, но при постоянном контроле. Загрязненные воды содержат различные по химическому составу вредные примеси. Такие воды опасны для естественных водоемов. Бытовые или хозяйственно-фекальные воды поступают в общегородскую сеть канализации. В дальнейшем эти воды очищаются на полях орошения, полях фильтрации или на станциях биологической очистки. Промышленные загрязненные сточные воды можно использовать после удаления из них ядовитых веществ.

Канализационные системы для удаления сточных вод состоят из открытых и закрытых приемных устройств (лотков, трапов-ловушек), отстойников очистных сооружений, канализационных сетей со смотровыми колодцами, станции перекачки.

Производственные сточные воды перед спуском в магистральную сеть производственной канализации должны подвергаться первичной очистке на локальных установках или на установках для групп производств. Там после нейтрализации кислот и щелочей, извлечения пожаро - и взрывоопасных веществ, масел, смол и других токсичных веществ сточные воды обезвреживаются и сбрасываются в биологические очистные сооружения и водоемы. Запрещается объединять различные потоки сточных вод, способных при смешивании выделять токсичные и взрывоопасные смеси, или выпадающие осадки. Не допускается объединять спуск жидкостей из аппаратов, работающих под повышенным давлением, он производится через промежуточные емкости, в которых происходит выравнивание давления и только после этого через гидравлический затвор жидкость стекает в канализацию.

Газы и пары отводятся отдельно из каждого изолированного участка канализационного устройства, а также из отстойников, ловушек и очистных сооружений. Для вентиляции наружной сети канализации загрязненных стоков в местах выпуска сточных вод и на поворотах трассы устанавливают вентиляционные трубы.

Противопожарное водоснабжение является одним из видов огнегасительных средств противопожарной техники, применяемой в химических производствах. Противопожарные водопроводы устраивают высокого и низкого давления. Для обеспечения бесперебойной подачи воды сети пожарного водоснабжения делают закольцованными; для отдельно стоящих зданий допускаются тупиковые линии длиной не более 200м. Гидранты устанавливают вдоль дорог и проездов на расстоянии не больше 100м друг от друга, не ближе 6м от стен зданий и не дальше 2м от дороги. Расстояние от гидрантов до очага пожара не должно превышать 100м для водопроводов высокого давления и 150м для водопроводов низкого давления.

В химических производствах применяют спринклерные и дренчерные установки, предназначенные для автоматического тушения пожаров водой в начале их возникновения с одновременной подачей сигналов тревоги.

Условия противопожарной безопасности и взрывоопасности зданий. В цехах предприятий химической промышленности при наличии газо- или паровоздушных смесей сероуглерода, ацетилена, этилового эфира и других веществ, способных воспламеняться от искр, полы следует делать из не искрящих при ударе материалов (асфальт с известняковым наполнителем, керамические неглазурованные плитки, трудно сгораемые пластики и т.п.).

В цехах, где применяют углеводороды (бутан, бутилен, пропан, пропилен, дивинил и др.), полы выполняют из материалов, которые не искрят при ударе и не растворяются под действием этих веществ. Серьезную опасность представляет задымление в зданиях, не имеющих фонарей и оконных проемов. Для удаления дыма из таких зданий необходимо предусматривать дымовые люки.

В зданиях без фонарей, предназначенных для производств с повышенной пожароопасностью, для удаления дыма устраиваются вытяжные шахты с поперечным сечением не менее 0,2% площади поперечного сечения производственных помещений. Эти шахты оснащены дистанционным управлением. В некоторых помещениях площадь поперечного сечения люков может достигать 1,2% площади пола помещений или 12м² на 1000м² пола. В каждом изолированном помещении со сгораемыми материалами независимо от площади пола следует устраивать дымовой люк.

В последнее время получили распространение дымовые шахты, разработанные Госхимпроектом и Промстройпроектом из сборных железобетонных элементов. В нормальных условиях шахта служит для вентилирования чердачных помещений. Низ шахты плотно перекрывается полотнищами трудно сгораемой или несгораемой конструкции. В случае возникновения пожара эти полотнища должны открываться и обеспечивать удаление дыма. Одновременно с открыванием полотнищ должны закрываться другие проемы, служащие для вентиляции чердака. Открывание полотнищ производится автоматически.

Существуют различные конструкции вентиляционных дымовых шахт, которые можно применять как в бесчердачных, так и в чердачных покрытиях. Вытяжные шахты могут иметь жалюзи или дефлектор. Открываться клапаны могут вручную, дистанционно и автоматически.

В складских зданиях, подвальных помещениях в качестве дымовых люков можно использовать специальные проемы из расчета один проем на 1000м², в каждом отсеке ширина проема должна быть не менее 1,5 – 2,0м². Для обеспечения доступа к очагу пожара рекомендуется устраивать легкоразбираемые перегородки или закладные части во внутренних стенах, со специальными приспособлениями для удаления их из стен.

В химической промышленности существуют производства с весьма взрывоопасными процессами, связанными с обработкой легковоспламеняющихся жидкостей и газов: некоторые цехи заводов искусственного волокна, синтетического каучука, водородные станции, некоторые цехи производства пластмасс, гербицидов, переработки нефти и др.

Сохранить несущие и ограждающие конструкции зданий при взрыве можно, если давление внутри здания будет снижено до безопасной величины за время, которое должно быть меньше времени разрушение конструкций и ограждений. Для «сброса» давления внутри здания и продуктов взрыва часто используют оконные и дверные проемы. Площадь их должна быть вполне достаточной, а разрушающее давление и время разрушения переплетов и полотен должно быть меньше разрушающего давления и времени разрушения ограждений и несущих конструкций. Если эти условия не выполнены, то в покрытиях или в стенах устраивают дополнительные проемы, перекрываемые противовзрывными клапанами, - легко сбрасываемыми или разрушающимися панелями.

Для взрывоопасных зданий строительными нормами и правилами рекомендуется применять только одинарное остекление, оконные переплеты должны открываться только наружу. Толщина стекол не должна превышать 2 мм. Стеновые панели и оконные каркасы крепят таким образом, чтобы они легко выталкивались при незначительных давлениях. Для изготовления стеновых панелей используют легкие теплоизоляционные несгораемые материалы.