Анализ пожарной опасности и разработка мер противопожарной защиты процесса окраски

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Безопасность жизнедеятельности


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МИНИСТЕРСТВО ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«КОМАНДНО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ»

Факультет инженерный

Кафедра пожарной профилактики и предупреждения чрезвычайных ситуаций

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Безопасность технологических процессов»

Тема: «Анализ пожарной опасности и разработка мер противопожарной защиты процесса окраски»

Исполнитель: курсант 31 взвода 3 курса

Гасымов Т. И.

Руководитель: доцент В.П. Артемьев

МИНСК 2011

Содержание

  • 1. Описание технологического процесса окраски деталей
  • 2. Основное оборудование технологического процесса
  • 3. Анализ возможных причин повреждения технологического оборудования процесса окраски
  • 3.1 Причины повреждения технологического оборудования
  • 3.2 Мероприятия для предотвращения повреждения оборудования
  • 4. Анализ пожарной опасности технологического процесса
  • 4.1 Определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов
  • 4.2 Определение возможности образования горючей среды, внутри аппаратов и в помещениях
  • Определение возможности образования горючей среды в аппаратах и в помещениях при их нормальной работе
  • Анализ образования горючей среды и в помещениях при нормальной работе технологического оборудования
  • 4.3 Определение возможности образования горючей среды в помещениях и на открытых площадках в случае аварий в технологическом оборудовании
  • Анализ возможности образования горючей среды в помещениях и на открытых площадках в случае аварии
  • Расчетное обоснование пожарной опасности выхода горючих веществ из поврежденного технологического оборудования
  • 4.4 Определение возможности образования в горючей среде источников зажигания
  • 4.5 Расчёт категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности
  • Характеристика пожарной опасности помещений
  • Пожароопасные характеристики обращающихся веществ
  • 4.6 Расчёт категории первого помещения
  • 4.7 Расчёт категории второго помещения
  • 4.8 Расчёт категории третьего помещения
  • 4.9 Расчёт категории четвёртого помещения
  • 4. 10 Расчёт категории наружной установки
  • 4. 11 Исследование возможных путей распространения пожара
  • Анализ путей распространения пожара
  • Мероприятия, предотвращающие пути распространения пожара
  • 5. Обеспечение пожарной безопасности технологического процесса
  • Список используемой литературы

1. Описание технологического процесса окраски деталей

Технологический процесс окраски деталей автомобилей протекает в окрасочном цехе. В данном цехе производится обезжиривание, окраска и сушка деталей машин. Так же в краскоприготовительном отделении цеха путём растворения полуфабриката растворителем приготовляется необходимое количество лакокрасочного материала. Нанесение окрасочных составов на поверхности изделий производится с целью увеличения срока их службы и придания им соответствующего внешнего вида.

Для окрашивания поверхностей применяется эмаль ПФ-115 различных цветов. Полуфабрикат эмали представляет собой суспензию двуокиси титана рутильной формы и других пигментов и наполнителей в пентафталевом лаке с добавлением растворителя. В качестве растворителя применяется т.

Нанесение окрасочных составов на поверхности изделий осуществляется воздушными распылителями (пульверизацией).

Процессу окраски характерны следующие стадии: подготовка поверхности изделий под окраску, приготовления краски, подача краски, окраска деталей, сушка окрашенных деталей.

Рассмотрим подробнее каждую стадию технологического процесса.

Стадия 1. Подготовка поверхности изделий под окраску.

В процессе механической обработки, сборки и транспортировки поверхность металла изделия загрязняется жирами. Для обезжиривания в рассматриваемом технологическом процессе применяется щелочной раствор, являющийся пожаробезопасным моющим средством.

Для щелочного обезжиривания поверхностей применяется раствор, содержащий в 1 л воды 5−10 г кальцинированной соды и 3−5 г тринатрий фосфата. Обработка таким раствором, нагретым до 70−80°С, продолжается 1−3 мин в струйных камерах. Для очистки сильно загрязненных поверхностей содержание тринатрий фосфата в 1 л воды доводится до 20−30 г и добавляется 5−10 г эмульгатора ОП-7. После щелочного обезжиривания поверхность изделий необходимо тщательно промывается водой, так как остатки щелочей могут разрушать лакокрасочные покрытия. Толстые слои жировых загрязнений предварительно удаляются промывкой горячей водой струйным методом.

При обезжиривании щелочной раствор удаляет жиры растительного и животного происхождения — стеарин, сало, олеиновая кислота. Под действием щелочей образуются растворимые соли жирных кислот — мыла, а жиры минерального происхождения — смазочные масла, вазелин, парафин — образуют эмульсии. Мыла и эмульсии с поверхности легко удаляются водой.

Стадия 2. Приготовление эмали ПФ-115 к применению.

Суть стадии — растворение полуфабриката краски до требуемого готового состава путем смешивания с растворителем. Полуфабрикат эмали ПФ-115 подается из бункера в смеситель-растворитель со скоростью 0,007 м3/с. Одновременно из расходной емкости в смеситель-растворитель центробежным насосом подаётся необходимое количество растворителя (уайт-спирита) со скоростью 0,014 м3/с. В смесителе размешивание полуфабриката с растворителем происходит непрерывно.

Растворение до требуемого готового состава краски происходит при температуре 40 С, которая поддерживается за счет подогрева горячей водой. Из смесителя готовая эмаль перекачивается шестеренным насосом в бак готовой эмали, проходя через фильтр, в котором очищается от твёрдых частичек.

Стадия 3. Подача эмали в окрасочную камеру.

Транспортировка приготовленной эмали производится по трубопроводам диаметром 100 мм с требуемым расходом. Из бака эмаль подается и непрерывно циркулирует за счёт центробежного насоса по кольцевой линии до окрасочной камеры и обратно.

Стадия 4. Окраска деталей.

Окраска осуществляется методом воздушного распыления. Эмаль наносится на поверхность деталей с помощью автоматических пистолетообразных краскораспылителей (пульверизаторов) КРУ-2. Эмаль с температурой до 40−85°С распыляется под давлением 0,33 МПа. К каждому пульверизатору по гибкому рукаву подводится краска от циркуляционного кольца, а по отдельному рукаву — сжатый воздух. Детали поступают в окрасочную камеру после обезжиривания и сушки через открытые проемы в торцовых стенах.

Стадия 5. Сушка окрашенных деталей.

Сушка окрашенных деталей осуществляется в сушильной камере терморадиационного типа. Окрашенные детали перемещаются на конвейере и облучаются со всех сторон ламовыми излучателями с температурой нагрева 350−400°С. В окрасочной камере температура достигает 120 °C.

Высушенные детали конвейером подаются на площадку и далее отвозятся тележками на склад.

пожар окраска противопожарная защита

Рисунок 1. Принципиальная схема процесса окраски

2. Основное оборудование технологического процесса

В данном технологическом процессе используется следующее оборудование:

1. В качестве насоса подачи растворителя — используется центробежный насос нормального давления. Подачу растворителя осуществляет под необходимым напором и заданной производительностью. Состоит из корпуса, крышки корпуса, вала с консольное закрепленным рабочим колесом, а так же уплотнительных сальников, устойчивых к действию толуола.

2. Мерник растворителя представляет собой закрытый аппарат, выполненный в форме цилиндра с дозирующим устройством. Оборудован дыхательным клапаном и устройством для измерения уровня жидкости.

3. Смеситель растворителя представляет собой закрытый аппарат, состоящий из корпуса с крышкой, смесительного устройства (рабочего колеса). Работает от электродвигателя переменного тока. Приготовление нужного состава и консистенции краски происходит за счет вращения рабочего колеса в смесительной камере. Рабочее колесо представляет собой спаренный диск с лопастями. Смеситель оборудован так же рубашкой охлаждения.

4. Бункер полуфабриката. В качестве данного аппарата используется емкость выполненная из нержавеющей стали, оборудованная дыхательной арматурой, датчиками температуры и давления, боковыми щёками, препятствующими сползанию полуфабриката с волков.

5. Насос подачи краски представлен диафрагменным насосом. Данный насос состоит из плунжера, цилиндра, мембраны и системы впускных и выпускных клапанов. Плунжер возвратно поступательным движением создает перепады давления по одну сторону мембраны, следовательно по другую сторону происходит перекачивание краски с помощью системы клапанов.

6. Фильтр имеет достаточно простое устройство и состоит из корпуса, отстойника с краном для очистки его, перегородки и фильтрующего элемента, задерживающего твердые частицы содержащиеся в краске.

7. Бак готовой краски представляет собой ёмкостный аппарат закрытого типа, оборудованный дыхательными клапанами, датчиками температуры и давления, соединительной и распределительной арматурой.

8. Циркуляционный насос имеет схожее строение с насосом подачи растворителя. Особенностью циркуляционного насоса является его бесперебойное функционирование и поддержание циркуляции краски по кольцевой линии в течение процесса окраски.

9. Краскораспылитель. Основными деталями являются корпус с ручкой, распылительная головка с соплом, запорная игла, пусковой крючок, запорный винт, прокладка и др. При нажатии на пусковой крючок вначале подается воздух в распылительную головку, а затем отводится запорная игла и краска, попадая в поток сжатого воздуха, дробится и образует факел.

10. Расходная ёмкость растворителя — ёмкостный аппарат закрытого типа, оборудованный дыхательными устройствами, датчиками давления и температуры, а так же имеющий устройство аварийного слива и заземление.

Размещение, параметры работы, наличие средств защиты технологического оборудования, условия работы оборудования, а так же количество обращающихся веществ приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Основное оборудование технологического процесса

Характеристики оборудования

Наименование оборудования/поз. на схеме

Насос подачи растворителя

Мерник растворителя

Смеситель растворителя

Бункер полуфабриката

Насос подачи краски

Фильтр

Бак готовой краски

Насос циркуляционный

Окрасочная камера

Краскорасплитель

Сушильная камера

Расходная ёмкость растворителя

Объём аппарата, м3

0,0139

1,39

4,17

2,78

0,0139

0,139

5,004

0,0695

27,8

Степень заполнения аппарата

0,8

0,88

0,84

0,8

0,88

Давление в аппарате, МПа

0,4

0,1

0,1

0,1

0,8

0,8

0,1

0,33

0,33

0,1

Температура среды в аппарате, єС

20

20

40

20

40

40

20

20

20

20

120

Диаметр подводящей линии, мм

100

100

100

100

100

100

100

100

10

100

Диаметр отводящей линии, мм

100

100

100

100

100

100

100

100

Расход подводящей линии, м3

0,014

0,014

0,021

0,007

0,025

0,025

0,025

0,007

0,007

0,014

Расход отводящей линии, м3

0,014

0,014

0,025

0,007

0,025

0,025

0,007

0,007

Расстояние до задвижек, м

2,0

4,0

2,9

3,3

2,5

2,2

3,7

2,7

5,0

2,0

Площадь окрашенных изделий (S0), м2

139

139

Расход ЛКМ, кг/м3

0,139

Защита от давления

есть

нет

есть

есть

есть

есть

Аварийный слив

есть

нет

есть

нет

нет

нет

Защита дыхательной линии

нет

нет

нет

нет

есть

Привод запорной арматуры

авт.

руч.

руч.

руч.

руч.

руч.

авт.

авт.

руч.

авт.

руч.

авт.

Обвалование (высота, м/площадь, м2)

0,8/150

Доля растворителя

100

100

70

20

70

70

70

70

70

100

Вид ЛВЖ

толуол

3. Анализ возможных причин повреждения технологического оборудования процесса окраски

Технологическое оборудование может повреждаться. Причины повреждений можно разделить на три группы:

механические воздействия;

температурные воздействия;

химический износ материала аппарата.

Повреждение производственного оборудования возможно от таких механических воздействий как:

1. Чрезмерное повышение внутреннего давления в аппарате;

2. Удары движущегося транспорта;

3. Гидравлический удар;

4. Опасные вибрации;

Повреждение производственного оборудования возможно от химических воздействий таких как:

1. Коррозия;

2. Воздействие агрессивной среды внутри аппарата.

Повреждение производственного оборудования возможно от таких температурных воздействий как:

1. Выделение тепла в технологическом процессе;

2. Нагрев жидкостей, обращающихся в процессе;

Позиция

на схеме

Наименование оборудования

Размещение

оборудования

1

Насос подачи растворителя

ЗД

2

Мерник растворителя

ЗД

3

Смеситель растворителя

ЗД

4

Бункер полуфабриката

ЗД

5

Насос подачи краски

ЗД

6

Фильтр

ЗД

7

Бак готовой краски

ЗД

8

Насос циркуляционный

ЗД

9

Расходная ёмкость растворителя

НУ

10

Конвейер

ЗД

11

Сушильная камера

ЗД

15

Камера обезжиривания и сушки

ЗД

13

Краскораспылители

ЗД

12

Погрузочно-разгрузочная площадка

ЗД

16

Гибкие шланги

ЗД

17

Окрасочная камера

ЗД

Примечания:

ЗД — оборудование размещено в здании

НУ — оборудование открытой площадке

Возможные причины повреждения технологического оборудования процесса окраски приведены в таблице 3.1.

3.1 Причины повреждения технологического оборудования

Таблица 3.1. Причины повреждения технологического оборудования

Причины повреждения технологического оборудования

Наименование оборудования

Насос подачи растворителя

Мерник растворителя

Смеситель-растворитель

Бункер полуфабриката

Насос подачи эмали

Фильтр

Бак готовой эмали

Насос циркуляционный

Окрасочная камера

Краско-распылитель

Сушильная камера

Расходная емкость растворителя

Причины повреждения от механических воздействий

Воздействие ударного инструмента

+

+

+

-

+

+

-

+

-

-

-

-

Повышение внутреннего давления

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

-

-

Удары движущегося транспорта

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

-

+

Гидравлический удар

+

+

+

-

+

+

+

+

-

+

-

-

Опасные вибрации

+

-

+

-

+

-

-

+

-

-

-

-

Причины повреждения от химических воздействий

Воздействие агрессивной среды внутри аппарата

+

-

+

-

+

-

-

+

-

-

-

-

Коррозия

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

-

-

Причины повреждения оборудования от температурных воздействий

Выделение тепла в технологическом процессе

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Нагрев жидкостей, обращающихся в процессе

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Примечание:

Знак «+» обозначает применяемость для данного оборудования, знак «-» не применяемость показателя.

3.2 Мероприятия для предотвращения повреждения оборудования

Таблица 3.2. Мероприятия по предотвращению возникновения возможных причин повреждения оборудования

п/п

Защита от механических воздействий обеспечивается:

1

2

1

Оборудованием аппаратов соответствующими приборами контроля, управления и блокировки;

2

Выполнением в срок регламентированных работ по очистке трубопроводов и аппаратов от горючих отложений;

3

Теплоизоляцией аппаратов и трубопроводов;

4

Устройством переливных труб в аппаратах.

Поддержание температурного режима обеспечивается:

1

Окраской аппаратов красками светлых тонов;

2

Размещение аппаратов на безопасном расстоянии от источников открытого огня;

3

Оборудованием аппаратов приборами контроля регулирования и блокирования;

4

Применением теплоизоляционных экранов.

Защита оборудования от химических воздействий достигается:

1

Применением коррозийно-стойких материалов;

2

Уменьшением коррозийной активности среды;

3

Изоляцией металла от агрессивных сред.

4. Анализ пожарной опасности технологического процесса

Анализ пожарной опасности — выявление нежелательных событий, влекущих за собой реализацию пожарной опасности, анализ механизма возникновения таких событий и масштаба их величины, способного оказать поражающее действие. Согласно СТБ 11. 05. 03−2006 «Пожарная безопасность технологических процессов. Методы оценки и анализа пожарной опасности. Общие требования» [8] анализ пожарной опасности включает:

— определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов;

— определение возможности образования горючей среды внутри помещений, аппаратов и трубопроводов;

— определение возможности образования в горючей среде источников зажигания;

— исследование различных вариантов аварий, путей распространения пожара и выбор проектной аварии;

— расчет категории помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасной и пожарной опасности, согласно НПБ 5−2005 «Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

4.1 Определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов

В процессе окраски обращаются следующие вещества: растворитель толуол, полуфабрикат эмали ПФ-115, готовая эмаль ПФ-115. Полуфабрикат эмали состоит из двуоксида титана, лака ПФ-60, растворителя толуол содержанием до 20%. Рассмотрим и проанализируем свойства толуол, а применяемых веществ.

Толуол — прозрачная бесцветная жидкость, представляющая собой фракцию бензина, получаемого прямой перегонкой нефти, иногда с дополнительной гидроочисткой. Толуол — легковоспламеняющаяся жидкость, молярная масса 147 г/моль, плотность 760−790 кг/м3, tвсп = 33−36°C, tвоспл = 47 °C, температурные пределы распространения пламени 33−68°С, скорость распространения пламени 0,52 м/с, концентрационные пределы распространения пламени 0,7−5,6%.

Лак ПФ-060, легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки 32 °C, температура самовоспламенения 261 °C, температурные пределы распространения пламени 31 — 62 °C.

Показатели и значения пожаровзрывоопасности веществ приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Показатели и значения пожаровзрывоопасности

Показатели вещества

Толуол

(C10,5H21)

Лак ПФ-060

Группа горючести

ЛВЖ

ЛВЖ

Температура вспышки, 0С

33−36

32

Температура воспламенения, 0С

47

Температура самовоспламенения, 0С

250

261

НКПРП,%

0,7

ВКПРП,%

5,6

НТПРП, 0С

33

31

ВТПРП, 0С

68

62

Минимальная энергия зажигания, МДж

0,33

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами

--

--

Нормальная скорость распространения пламени, м/с

0,478

4.2 Определение возможности образования горючей среды, внутри аппаратов и в помещениях

Определение возможности образования горючей среды в аппаратах и в помещениях при их нормальной работе

Горючая среда внутри аппаратов будет образовываться при наличии следующих условий:

1. Наличие свободного пространства внутри аппарата;

2. Рабочая температура жидкости в аппарате находится между верхним и нижним температурными пределами воспламенения;

3. Наличие устройств для сообщения аппаратов с атмосферой;

4. Период пуска и остановки технологических аппаратов.

Наличие взрывопожароопасной паровоздушной смеси в аппарате с неподвижным уровнем жидкости определяется по следующей зависимости:

tнтпр tр tвтпр, (4. 1)

где tнтпр — нижний температурный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, оС; tвтпр — верхний температурный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, оС, tp — рабочая температура в технологическом оборудовании,°С.

При выполнении условия (4. 1) проверяется выполнение условия безопасности:

(4. 2)

где фр — рабочая концентрация по смеси горючего вещества с воздухом, % об. ;

фн — нижний концентрационный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, % об. ;

фв — верхний концентрационный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, % об. ;

Наличие пожаровзрывоопасной паровоздушной смеси в технологических аппаратах с подвижным уровнем ЛВЖ определяется по следующей зависимости:

(4. 3)

При выполнении условия (4. 3) проверяется выполнение условия (4. 2). При опорожнении таких аппаратов состояние насыщения газового пространства парами жидкости нарушается за счет поступления дополнительного количества воздуха через дыхательную арматуру. Концентрация при этом уменьшается и для богатых (выше tвкпв), насыщенных смесей, она может стать опасной.

Определим опасность паров ЛВЖ в свободном объеме технологических аппаратов.

1) Толуол:

а) Определим давление насыщенных паров по формуле Антуана при температуре 40 оС:

где А, В, С — константы Антуана [2];

t — расчетная температура процесса (по технологическому процессу).

Определим концентрацию толуол цp при температуре 40 оС:

где Pб — барометрическое давление, равное 101 кПА.

б) Определим давление насыщенных паров по формуле Антуана при температуре 120 оС:

Определим концентрацию пропилена цp при температуре 35оС:

Расчетное обоснование и анализ возможности образования горючей среды в технологическом оборудовании при нормальном режиме работы

Таблица 4. 2

Оборудование

Наиболее опасное вещество

Расчетное обоснование взрывопожароопасности среды

Вывод

Насос подачи растворителя

толуол

В насосе отсутствует свободный объем — расчет не требуется.

Горючая среда не образуется, кроме периодов остановки и пуска.

Мерник растворителя

толуол

Т.к., то условие

не проверяем.

Образование взрывопожароопасной среды в аппарате невозможно.

Бункер полуфабриката

толуол

Т.к., то условие

не проверяем.

Образование взрывопожароопасной среды в аппарате невозможно.

Насос подачи эмали

толуол

В насосе отсутствует свободный объем — расчет не требуется.

Горючая среда не образуется, кроме периодов остановки и пуска.

Фильтр

толуол

В насосе отсутствует свободный объем — расчет не требуется.

Горючая среда не образуется, кроме периодов остановки и пуска.

Бак готовой эмали

толуол

Т.к., то условие

не проверяем.

Образование взрывопожароопасной среды в аппарате невозможно.

Насос циркуляционный

толуол

В насосе отсутствует свободный объем — расчет не требуется.

Горючая среда не образуется, кроме периодов остановки и пуска.

Расходная емкость растворителя

толуол

При температуре 40 оС

,

Условие выполняется, значит возможно образование взрывопожароопасной среды в аппарате.

Краскораспылитель

толуол

Т.к., то условие

не проверяем.

Образование взрывопожароопасной среды в аппарате невозможно.

Анализ образования горючей среды и в помещениях при нормальной работе технологического оборудования

Горючая среда в помещениях при нормальной работе аппаратов может образовываться при выходе паров горючих жидкостей в свободный объем помещения.

Сведем анализ возможности образования горючей среды в помещениях при нормальной работе технологического оборудования в таблицу 4.3.

№ помещения

Технологическое оборудование в помещении

Возможность выхода паров ЛВЖ в свободный объем помещения

Вывод

1

Насос подачи растворителя

Исключается выход паров ЛВЖ из аппарата

Горючая среда может образовываться

Мерник растворителя

Оборудован дыхательной арматурой — возможен выход паров ЛВЖ из аппарата

Смеситель-растворитель

2

Бункер полуфабриката

Оборудован дыхательной арматурой — возможен выход паров ЛВЖ из аппарата

Горючая среда может образовываться

Насос подачи эмали

Исключается выход паров ЛВЖ из аппарата

Фильтр

Исключается выход паров ЛВЖ из аппарата

3

Бак готовой краски

Оборудован дыхательной арматурой — возможен выход паров ЛВЖ из аппарата

Горючая среда может образовываться

Насос циркуляционный

Исключается выход паров ЛВЖ из аппарата

4

Сушильная камера

Технологический процесс обуславливает постоянное содержание паров ЛВЖ в воздухе

Горючая среда может образовываться

Окрасочная камера

Технологический процесс обуславливает постоянное содержание паров ЛВЖ в воздухе

Краскораспылитель

Постоянный выход ЛВЖ, обусловленный распылением эмали

4.3 Определение возможности образования горючей среды в помещениях и на открытых площадках в случае аварий в технологическом оборудовании

При авариях и повреждениях аппаратов и трубопроводов из них выходят ЛВЖ (ГЖ) и их пары, что может приводить к образованию пожаровзрывоопасных смесей не только у мест утечки, но и во всем производственном помещении или на открытых площадках.

Анализ возможности образования горючей среды в помещениях и на открытых площадках в случае аварии

Проведем анализ образования горючей среды в аппаратах и в помещениях в случае аварий в технологическом оборудовании.

Помещение 1. В данном помещении находится такое технологическое оборудование как: насос подачи растворителя, мерник растворителя и смеситель — растворитель.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса аппарата;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение трубопроводов;

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Помещение 2. В данном помещении находится такое технологическое оборудование как: бункер полуфабриката, насос подачи краски и фильтр.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса аппарата;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение трубопроводов.

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Помещение 3. В данном помещении размещается бак готовой краски и циркуляционный насос.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса аппарата;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение трубопроводов.

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Помещение 4. В помещении находится сушильная камера, окрасочная камера и краскораспылители.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса краскораспылителя;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение подводящих шлангов

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Расчетное обоснование пожарной опасности выхода горючих веществ из поврежденного технологического оборудования

Помещение 1

Наиболее неблагоприятным вариантом аварии будет являться полное разрушение смесителя-растворителя, так как данный технологический аппарат имеет значительно больший объем, по сравнению с остальным оборудованием, и в нем содержится 70% толуола.

Поскольку для отключения трубопроводов используются ручные задвижки, то расчетное время отключения трубопроводов принимается равным 300 с (п. 4.2.3 [4]). Коэффициент, учитывающий работу системы аварийной вентиляции, определяется по формуле:

где, А — кратность вентиляции,;

Т — время закрытия задвижек, с.

Объем жидкости, вышедшей из аппарата, определяется по формуле:

где V — объем аппарата,;

— степень заполнения аппарата.

Объем жидкости, вышедшей из трубопровода до его отключения, определяется по формуле:

где q — расход трубопровода, м3/с;

Объем жидкости, вышедшей из трубопровода после его отключения, определяется по формуле:

,

где d — диаметр трубопровода, м;

L — длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.

Масса толуола, поступившего в помещение при расчетной аварии, определяется по формуле:

Вывод: при полном разрушении смесителя-растворителя в помещении 1 за 300 секунд в свободный объем помещения выйдет 5663,6 кг толуола.

4.4 Определение возможности образования в горючей среде источников зажигания

Источники зажигания могут быть:

— постоянно действующие;

— потенциально возможные;

По природе проявления различают следующие группы источников зажигания:

— открытый огонь и раскаленные продукты сгорания;

— тепловое проявление механической энергии;

— тепловое проявление химических реакций;

— тепловое проявление электрической энергии.

Открытый огонь и раскаленные продукты горения.

1. печи с огневым обогревом;

2. заводские факелы;

3. огневые ремонтные работы;

4. курение и т. п.

Тепловые проявления механической энергии.

1. искры, образующиеся при ударах твердых тел;

2. искры образующиеся при работе инструментами ударного действия;

3. искры образующиеся при ударах подвижных (вращающихся) частей о неподвижные;

4. разогрев тел при трении.

Тепловые проявления химических реакций.

1. самовоспламенение веществ;

2. воспламенение веществ при взаимодействии с водой;

3. экзотермические реакции.

Тепловые появления электрической энергии.

1. электрические дуги и искры при коротком замыкании;

2. электрические искровые разряды в выключателях и щетках электродвигателей;

3. тепло, выделяющееся при перегрузках электрических сетей;

4. искры разрядов статического электричества;

Проведём анализ возможности образования источника зажигания от открытого огня в процессе окраски.

При нормальном режиме работы в технологическом процессе невозможно образование открытого огня и раскаленных продуктов сгорания. Такая опасность существует только в период проведения ремонтных работ при применении электросварки и газосварки, резки, пайки. Пожарная опасность этих работ определяется наличием открытого пламени, раскаленных огарков электродов и нагретых до высоких температур поверхностей технологического оборудования в местах обработки пламенем.

Проведём анализ возможности образования источника зажигания от проявления механической энергии в процессе окраски. Данный источник зажигания может возникнуть в следующих аппаратах:

Насос подачи растворителя: нагрев подшипников при перегрузке валов и чрезмерной затяжке подшипников. Нагрев корпуса насоса в следствие трения о него рабочего колеса при нарушении его креплений.

Смеситель-растворитель: нагрев корпуса насоса в следствие трения о него рабочего колеса при нарушении его креплений.

Насос подачи краски: нагрев подшипников при перегрузке валов и чрезмерной затяжке подшипников. Нагрев корпуса насоса в следствие трения о него рабочего колеса при нарушении его креплений.

Насос циркуляционный: нагрев подшипников при перегрузке валов и чрезмерной затяжке подшипников. Удары твёрдых тел с образованием искр.

Проведём анализ возможности образования источника зажигания от энергии проявления химической реакции в процессе окраски.

В данном процессе основное обращающееся вещество — толуол. Оно не является самовозгорающимся, при нормальной работе оборудования не вступает в химические реакции с водой, кислородом воздуха. А температура самовоспламенения слишком велика, чтобы получить её в условиях данного процесса. Следовательно, данный источник зажигания не характерен для процесса окраски.

Проведём анализ возможности образования источника зажигания от проявления электрической энергии в процессе окраски:

Насос подачи растворителя: возможно возникновение искр в электродвигателе и дуг коротких замыканий.

Насос подачи краски: возможно возникновение искр в электродвигателе и дуг коротких замыканий.

Насос циркуляционный: возможно возникновение искр в электродвигателе и дуг коротких замыканий.

Смеситель-растворитель: возможно возникновение искр в электродвигателе и дуг коротких замыканий.

Возможности образования в горючей среде источников зажигания представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Определение возможности образования в горючей среде источников зажигания

Источник зажигания

Технологическое оборудование/номер на схеме

Насос подачи растворителя/1

Мерник растворителя/2

Смеситель растворителя/3

Бункер полуфабриката/4

Насос подачи краски/5

Фильтр/6

Бак готовой краски/7

Насос циркуляционный/8

Окрасочная камера/17

Краскораспылительная камера/13

Сушильная камера/11

Расходная ёмкость растворителя/9

От открытого огня, искр и нагретых поверхностей

Сварка, резка, пайка

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Открытое пламя, раскаленные огарки электродов

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Внешнее механическое воздействие

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Нагретые поверхности технологического оборудования

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Искры

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

От теплового проявления механической энергии

Удары твёрдых тел с образованием искр

+

+

+

Поверхностное трение тел

+

+

+

От теплового проявления химической энергии

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

От теплового проявления электрической энергии

Неправильный выбор электрооборудования

+

+

+

Перегрузка сетей и электродвигателей

+

+

+

Электрические дуги при коротких замыканиях

+

+

+

Разряды статического электричества

+

+

+

Перегрев или перегрузка электрооборудования

+

+

+

Примечание:

Знак «+» обозначает применяемость для данного оборудования, знак «-» не применяемость показателя.

4.5 Расчёт категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

Исходя из характеристик применяемых веществ, категория категория каждого помещения определяется путём последовательной проверки принадлежности помещения от высшей (А) к низшей (Д), в зависимости от величины избыточного давления взрыва и удельной пожарной нагрузки в помещениях.

Характеристика пожарной опасности помещений

Параметры помещений приведены в таблице 2. Максимальная температура воздуха принята 35 єС. Свободный объём помещения принимаем равным 80% от объёма помещения.

Таблица 2 — Характеристика пожарной опасности помещений

Номер помещения

Площадь, м2

Высота, м

Свободный объем помещения, м3

Назначение

Объем ацетона, м3

1

135

4,5

486

Приготовление краски

3,8276

2

270

4,5

972

Фильтрация краски

0,6361

3

405

4,5

1458

Подача краски

2,9476

4

540

4,5

1944

Окраска и сушка деталей

0,0883

Пожароопасные характеристики обращающихся веществ

Основные пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в помещениях и наружной установке, приведены в таблице 3. Свойства обращающихся веществ определены по справочным данным [2].

Таблица 3 — Основные пожароопасные характеристики веществ.

Наименование

вещества

Показатель пожарной опасности

Тсам

Твсп

Qсг

Pmax

Легковоспламеняющаяся жидкость

толуол

250 єС

33−36 єС

43 966 кДж

а

4.6 Расчёт категории первого помещения

При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии. Для данного помещения принимаем наихудший вариант — полное разрушение смесителя растворителя. В таком случае объём разлившегося вещества будет определяться по формуле:

VА1 = V1+V2+V3+V4+V5, (1)

где V1 — объём разлившейся жидкости из аппарата, м3; V2 — объём подводящего трубопровода c растворителем, м3; V3 — объём подводящего трубопровода c полуфабрикатом, м3 V4 — объём отводящего трубопровода, м3; V5 — объём жидкости, поданной насосом до закрытия задвижки, м3.

(2)

где Vа — объём аппарата, м3; е — степень заполнения аппарата; wp — доля растворителя, %.

(3)

где d — диаметр трубопровода, м.

(4)

где S2 — площадь сечения подводящего трубопровода, м2; l2 — расстояние до запорной арматуры на подводящей линии, м.

(5)

где S3 — площадь сечения подводящего трубопровода с полуфабрикатом, м2; l3 — расстояние до запорной арматуры на подводящей линии, м.

(5)

где

S3 — площадь сечения отводящего трубопровода с полуфабрикатом, м2; l3 — расстояние до запорной арматуры на отводящей линии, м.

(6)

где q — расход подводящей линии, м3/с; Т — время срабатывания запорной арматуры, с.

Масса разлившегося вещества будет определяться по формуле:

(7)

где — плотность вещества, кг/м3.

Давление насыщенных паров определяем по следующей формуле:

(8)

где А, В, СА — константы уравнения Антуана [2]; tp — температура среды, С.

Определяем интенсивность испарения по формуле:

(9)

где — коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; М — молярная масса вещества, кг/кмоль.

По условию аварии в помещение выливается VА1= 8,9 м3 жидкости, которая разливается на площади 445 м2, т.к.1 л жидкости разливается на 0,5 м2.

Площадь ограничения розлива найдём по формуле:

(10)

где Sпом - площадь помещения, м2; k — коэффициент ограничения розлива, %.

Т.к. площадь ограничения розлива меньше площади розлива, принимаем, что площадь испарения равна площади ограничения розлива (Fисп=Sобв).

Масса испарившейся жидкости, поступившей в помещение:

(11)

где Тисп — время испарения, с.

Определяем плотность паров вещества при расчётной температуре по формуле:

(12)

где — молярный объем, м3/кмоль.

Определяем стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания по следующей формуле:

= nc + (13)

где nс, nн, nо, nх — число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле вещества.

Определяем стехиометрическую концентрацию паров вещества по формуле:

(14)

Избыточное давление взрыва определяем по формуле:

Р = (Рmax — Ро)

(15)

где

Pmax — максимальное давление взрыва стехиометрической паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа; P0 — атмосферное давление; Z — коэффициент участия горючего во взрыве; Кн — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; VСВ — свободный объем помещения, м3.

Вывод: помещение 1 относится к категории А, т.к. в нём хранится легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки менее 28 оС в таком количестве, что может образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

4.7 Расчёт категории второго помещения

Для данного помещения принимаем наиболее неблагоприятный вариант аварии — полное разрушение бункера полуфабриката.

В таком случае объём разлившегося вещества будет определяться:

V1 = 2,78. 0,84. 0,2 = 0,467 м3,S2= 0,785 м2,V2 = 0,785. 3,3. 0,2 = 0,518 м3,VА2 = 0,467 + 0,518 = 0,47 м3.

По условию аварии в помещение выливается VА2=0,47 м3 жидкости, которая разливается на площади 235 м2, т.к. 1 л жидкости разливается на 0,5 м2.

Масса разлившегося вещества будет определяться по формуле (7):

0,47. 866,9 = 407,4 кг.

Определяем интенсивность испарения по формуле (9):

Площадь ограничения розлива найдём по формуле (10):

Т.к. площадь обвалования меньше площади розлива, то принимаем, что площадь испарения равна площади ограничения розлива (Fисп=Sобв).

Масса испарившейся жидкости, поступившей в помещение определяется по формуле (11):

Избыточное давление взрыва определяем по формуле (15):

Р

Вывод: второе помещение относится к категории А, т.к. в нём хранится легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки менее 28 оС в таком количестве, что может образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

4.8 Расчёт категории третьего помещения

Для данного помещения принимаем наиболее неблагоприятный вариант аварии — полное разрушение бака готовой краски. В таком случае объём разлившегося вещества будет определяться:

V1 = 5,004. 0,8. 0,7 = 2,8022 м3,S2 = 0,785 м2,V2 = 0,785. 3,7. 0,7 = 0,2 033 м3,V3 = 0,785. 3,7. 0,7 = 0,2 033 м3,VА3 = 2,8022. 0,2 033. 0,2 033 = 2,843 м3.

По условию аварии в помещение выливается VА3 = 2,843 м3 жидкости, которая разливается на площади 1421,5 м2, т.к. 1 л жидкости разливается на 0,5 м2.

Масса разлившегося вещества будет определяться по формуле (7):

2,843. 866,9 = 2464,6 кг.

Определяем интенсивность испарения по формуле (9):

Площадь ограничения розлива найдём по формуле (10):

Т.к. площадь обвалования меньше площади розлива, то принимаем, что площадь испарения равна площади ограничения розлива (Fисп=Sобв).

Масса испарившейся жидкости, поступившей в помещение определяется по формуле (11):

Избыточное давление взрыва определяем по формуле (15):

Вывод: третье помещение относится к категории А, т.к. в нём хранится легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки менее 28 оС в таком количестве, что может образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

4.9 Расчёт категории четвёртого помещения

Для данного помещения принимаем наиболее неблагоприятный вариант аварии — разрыв подводящей линии краскораспылитель. В таком случае объём разлившегося вещества будет определяться:

S2 = 0,785 м2,V2 = 0,785.5. 0,7 = 0,275 м3,V4 = 0,007. 120. 0,7 = 0,588 м3,VА4 = V2+V4 = 0,275 + 0,588 = 0,5883 м3.

По условию аварии в помещение выливается VА4=0,5883 м3 жидкости, которая разливается на площади 294 м2, т.к.1 л жидкости разливается на 0,5 м2. Масса разлившегося вещества будет определяться по формуле (7):

0,5883. 866,9 = 510 кг.

Определяем интенсивность испарения по формуле (9):

Площадь ограничения розлива найдём по формуле (10):

Т.к. площадь обвалования меньше площади розлива, то принимаем, что площадь испарения равна площади ограничения розлива (Fисп=Sобв).

Масса испарившейся жидкости, поступившей в помещение определяется по формуле:

(16)

где mисп1 — масса вещества, испарившегося с поверхности деталей, кг; mисп2 — масса испарившегося вещества, вышедшего из разрушившегося трубопровода, кг. Массу вещества, испарившегося с поверхности деталей, определяем по формуле:

(17)

где Sокр — площадь окрашенных деталей, м2; qЛКМ — расход ЛКМ, кг/м2.

Массу испарившегося вещества, вышедшего из разрушившегося трубопровода, определяем по формуле (11):

Избыточное давление взрыва определяем по формуле (15):

Вывод: четвёртое помещение относится к категории А, т.к. в нём хранится легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки менее 28 оС в таком количестве, что может образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

4. 10 Расчёт категории наружной установки

В данном технологическом процессе наружная установка представлена расходной ёмкостью растворителя.

Принимаем наиболее неблагоприятный вариант аварии — полное разрушение наружной установки. В таком случае объём разлившегося вещества будет определяться по формуле:

V1 = 27,8. 0,88.1 = 24,464 м3,S2 = 0,785 м2,V2 = 0,785.2. 0,7 = 0,0157 м3,VНУ = V1+V2 = 24,464 + 0,0157 = 24,4797 м3.

По условию аварии выливается VНУ = 24,4797 м3 жидкости, которая разливается на площади 3672 м2, т.к. 1 л жидкости разливается на 0,15 м2.

Масса разлившегося вещества будет определяться по формуле (7):

24,4797. 866,9 = 21 221,5 кг.

Определяем интенсивность испарения по формуле (9):

Т.к. площадь обвалования меньше площади розлива, то принимаем, что площадь испарения равна площади обвалования (Fисп=Sобв).

Масса испарившейся жидкости, поступившей в помещение определяется по формуле (11):

Приведенная масса пара вычисляется по формуле:

(18)

где Qсг — удельная теплота сгорания газа или пара, Дж кг-1; Z — коэффициент участия горючих газов и паров в горении; Qо — константа, Дж кг-1.

Расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака определяем по формуле:

(19)

где dуст — диаметр установки, м.

Если принять высоту наружной установки равной 4 м, то диаметр будет равен:

(20)

где Vуст — объём аппарата, м3; hуст — высота установки, м.

1,5 +30 = 31,5 м.

Величину избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяем по формуле:

Вывод: наружная установка относится к категории Ан, т.к. в ней хранится легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки менее 28 оС, при этом горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), превышает 30 м и расчетное избыточное давление при сгорании газопаровоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа.

Полученные данные заносим в таблицу 4.

Таблица 4 — Категории помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

Наименование помещения

Площадь помещения, м2

Категория помещения (по НПБ 5−2005)

Приготовление краски

135

А

Фильтрация краски

270

А

Подача краски

405

А

Окраска и сушка деталей

540

А

Наружная установка

-

Ан

4. 11 Исследование возможных путей распространения пожара

Анализ путей распространения пожара

При возникновении пожара в окрасочном цехе основными путями его распространения могут быть:

1. скопление горючих веществ и материалов в производственных, складских помещениях и на открытых площадках;

2. технологические коммуникации большой протяженности (производственная канализация, технологические трубопроводы, конвейер).

3. разлив ЛВЖ, ГЖ;

4. технологические и другие проемы в перекрытиях, стенах, перегородках;

5. взрыв аппарата.

Мероприятия, предотвращающие пути распространения пожара

Мероприятиями по исключению распространения пожара в условиях производства являются:

1. Мероприятия, направленные на снижение количества горючих веществ и материалов при авариях и пожарах на производстве.

а) Аварийный слив огнеопасных жидкостей.

2. Для защиты производственных коммуникаций от распространения пламени необходимо применять:

а) огнепреградители;

б) гидрозатворы;

в) автоматически закрывающиеся задвижки и заслонки;

г) водяные завесы и т. д.

3. Защита технологических аппаратов от растекания горючих жидкостей.

а) Аварийное отключение поврежденных аппаратов и трубопроводов.

б) Устройства против растекания жидкости (обвалование, стенки, бортики, пороги, лотки).

4. Защита технологических аппаратов от разрушения при взрыве.

а) взрывные предохранительные клапаны мембранного типа;

б) взрывные предохранительные клапаны в виде откидных дверец.

5. Мероприятия, направленные на снижение количества горючих веществ в технологическом процессе.

а) выбором непожароопасных моющих средств;

б) рациональным размещением производственных аппаратов.

в) защитой от перегрузки горючими веществами производственных помещений и складов.

г) снижением количества горючих отходов производства.

6. Мероприятия, обеспечивающие успешное тушение пожара и эвакуацию людей.

а) автоматические средства обнаружения и тушения пожара;

б) первичные средства пожаротушения;

в) противопожарное водоснабжение.

5. Обеспечение пожарной безопасности технологического процесса

Согласно [1] пожарная безопасность обеспечивается системой предотвращения пожара, противопожарной зашитой и организационно — техническими мероприятиями:

1. Предотвращением образования горючей среды;

2. Предотвращением образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания;

3. Системой противопожарной защиты;

4. Организационно-техническими мероприятиями.

На основе анализа пожарной опасности процесса можно предложить мероприятия по направлениям:

— ограничение образования горючей среды (табл. 5. 1);

— предотвращение образования источников зажигания в горючей среде (табл. 5.2.);

— ограничение распространения пожара (табл. 5.3.).

Таблица 5. 1

Мероприятия по ограничению образования горючей среды

№ п/п

Мероприятия

Ссылка на нормативный документ

1

2

3

1

Не допускать применение веществ не прошедших входной контроль на соответствие их противопожарным требованиям технических условий.

П. 3.1.7 [9]

2

Не допускать превышение предельного количества горючих веществ в помещениях.

П. 3.2.1 [9]

3

Для транспортировки ЛВЖ и ГЖ использовать герметичную тару.

П. 3.2.6 [9]

4

Содержать технологическое оборудование в исправном состоянии, обеспечить работу без рывков, заеданий или повышенного трения движущихся частей.

П. 3.2. 11. [9]

5

Проверять герметичность оборудования и тары для хранения ЛВЖ и ГЖ.

П. 3.2. 12. [9]

6

Обеспечить надёжную защиту от повреждений и аварий оборудования с наличием горючих веществ при помощи установки защитных устройств.

П. 3.2. 13. [9]

7

Содержать в исправности, окрасить в красный цвет и нанести поясняющие обозначения на аварийные задвижки и вентиляции трубопроводов.

П. 3.2. 14. [9]

8

Поддерживать в исправном состоянии системы аварийного слива.

П. 3.2. 15. [9]

9

Проводить своевременный ремонт технологического оборудования.

П. 3.2. 16. [9]

10

Применять автоматизированные сливо-наливные устройства при сливе ЛВЖ и ГЖ.

П. 3.2. 19. [9]

11

Применять негорючие технические жидкости и составы для мойки, а также обезжиривания.

П. 3.2. 21. [9]

12

Проводить очистку накоплений горючих отложений с конструкций аппаратов, трубопроводов и вытяжных устройств пожаробезопасными способами.

П. 3.2. 25. [9]

13

Установить автоматические газоанализаторы.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой