ТЕМА 11 ПОЖЕЖНА ПРОФІЛАКТИКА ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕСІВ ЛЕKЦІЯ -14

ТЕМА 11 ПОЖЕЖНА ПРОФІЛАКТИКА ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕСІВ ЛЕKЦІЯ -14 Пожежна небезпека нагрівання горючих речовин

ПЛАН ЛЕКЦІЇ 1. Способи нагрівання горючих речовин. 2. Пожежна небезпека процесів нагрівання горючих речовин. 3. Пожежна профілактика при нагріванні горючих речовин теплоносіями. 4. Пожежна профілактика при нагріванні горючих речовин полум’ям та топковими газами.

ЛІТЕРАТУРА: 1. Михайлюк О. П. , Олійник В. В. , Мозговий Г. О. Теоретичні основи пожежної профілактики технологічних процесів та апаратів. Харків. ХНАДУ. - 2014. -с. 8 -27. 2. Клубань В. С. , Петров А. П. , Рябиков В. С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. с. 140 -143, 148 -152. 3. Алексеев М. В. , Волков О. М. и др. Пожар-ная профилактика в технологических процессах прпоизводства. с. 13 -28, 54 -65. 4. Котов Г. М. и др. Пожарно-профилактические мероприятия на нефтеперабатывающих заводах. 1981 с. 11.

1. Способи нагрівання горючих речовин Класифікація теплоносіїв: Ø прямі джерела тепла (полум'я і топкові гази, ел. струм, ); Ø проміжні теплоносії (водяна пара, гаряча вода, нагріте повітря, ); Ø високотемпературні теплоносії (органічні рідини, розплави солей і металів, мінеральні масла і т. д. ); Ø гарячі продукти виробництва (напівпродукти, відходи виробництва, кінцеві продукти).

Способи передачі тепла : Ø Ø Ø Ø Ø теплопровідністю ; конвекцією; випромінюванням Класифікація теплообмінників: нагрівачі, випарники, кип'ятильники; холодильники, конденсатори; кристалізатори; регенеративні теплообмінники За способом передачі тепла розрізняють апарати: поверхневі; змішування

Способи нагрівання горючих речовин Ø НАГРІВАННЯ ВОДЯНОЮ ПАРОЮ І ГАРЯЧИМИ ПРОДУКТАМИ; Ø НАГРІВАННЯ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМИ ТЕПЛОНОСІЯМИ Ø НАГРІВАННЯ ПОЛУМ'ЯМ ТА ТОПКОВИМИ ГАЗАМИ

Високотемпературні теплоносії (ВТ) Ø розплавлені неорганічні солі і суміші солей (КNO 3, Na. N 03, Al. Br 3, Al. Cl 3 і ін. ); Ø рідкометалеві ВТ (ртуть, натрій, калій та суміші легкоплавких металів); Ø органічні високотемпературні теплоносії (ОТ) ( мінеральні масла -компресорне, циліндрове та інш. , гліцерин, дифеніловий ефір тощо).

Класифікація теплообмінників за конструктивними ознаками Ø кожухотрубчасті теплообмінники; Ø теплообмінники типу “труба в трубі”; Ø підігрівники з паровим простором (рибойлеры); Ø заглибні конденсатори-холодильники; Ø конденсатори повітряного охолодження.

Кожухотрубчатий теплообмінник жорсткого типу Теплообмінники – це пристрої, які призначені для передачі тепла від теплоносія до холодної речовини. в якості теплоносія використовується газ, пара або рідина. Принцип роботи кожухотрубчастих теплообмінників полягає в тому, що гарячий і холодний теплоносії рухаються по двох різних каналах. Процес теплообміну відбувається між стінками цих каналів. Ø застосовують при різниці температур теплообмінюючих середовищ не більш 500 С; Ø коли довжина трубок теплообмінника більше 2 м або різниця температур між кожухом і пучком труб перевищує 400 С для зниження температурних напружень і деформацій у теплообміннику застосо-вують температурні компенсатори.

КОЖУХОТРУБЧАСТИЙ ТЕПЛООБМІННИК Теплообмінники призначені для нагріву, охолодження, конденсації і випаровування рідини, газу, пара і їх сумішей в нафтовій, нафтопереробної, нафтохімічної, газової та інших галузях промисловості.

КОЖУХОТРУБЧАСТИЙ ТЕПЛООБМІННИК З ПЛАВАЮЧОЮ ГОЛОВКОЮ ТИПУ ТП

КОЖУХОТРУБЧАСТИЙ ТЕПЛООБМІННИК ТИПУ ТРУБА В ТРУБІ Модель теплообмінника Secespol P - Line призначена і сконструйована спеціально для вирішення завдань на фармацевтичних і харчових підприємствах

ХОЛОДИЛЬНИК КОНДЕНСАТОР ПОГРУЖНОГО ТИПУ 3 – охолоджуюча вода; 4 – труби холодильника.

ШНЕКОВИЙ ТЕПЛООБМІННИК

1. 2. НАГРІВАННЯ ПОЛУМ'ЯМ ТА ТОПКОВИМИ ГАЗАМИ Класифікація трубчастих печей: Ø За тепловим потоком і пропускною здатністю (малі з тепловим потоком до 3 млн Вт і пропускною здатністю до 300 т/добу; середні - з тепловим потоком 315 млн. Вт і пропускною здатністю 300 -1000 т/добу; великі - з тепловим потоком більш 15 млн. Вт і пропускною здатністю 1000 т/добу і вище; За тиском в нагрівальному змійовику (вакуумні, атмосферні, високого тиску). Ø Залежно від температури нагрівання продукту: Ø (низькотемпературні - до 400 С; високотемпературні понад 400 С).

За способом передачі тепла: конвекційного типу; радіантні; радіантно-конвекційні; Ø За кількістю радіантних топкових камер: однокамерні; двохкамерні; багатокамерні Ø Трубчаста піч складається з: Ø каркаса; Ø обмуровування; Ø приладів для спалювання палива; Ø змійовика; Ø гарнітури.

ТРУБЧАСТА ПІЧЬ

2. Пожежна небезпека процесів нагрівання горючих речовин 2. 1. Пожежна небезпека теплообінників. УМОВИ УТВОРЕННЯ ГОРЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА 1. ГР з апарата виходить назовні. В результаті її розтікання і випаровування можуть утворитися місцеві горючі концентрації. Це відбувається, коли рідина нагріта вище температури спалаху, тобто, коли tр>tсп. 2. Продукт, що теплоносія. нагрівається, попадає до Якщо в якості теплоносія застосо-вується водяна пара, то при влученні в неї горючого продукту, він може пройти в паровий казан або у каналізацію, що може привести до утворення ГС.

3. Теплоносій (пара) попадає в нагріваємий продукт. Це відбувається, коли тиск пари більше тиску продукту, що нагрівається. У результаті продукт обводнюється і може стати небезпечним для подальших технологічних операцій (при влученні у високонагрітий апарат вода скипає, тиск підвищується). Нещільності й ушкодження в теплообмінниках з'являються в результаті: Ø утворення підвищеного тиску; Ø температурних напружень; Ø корозії.

Підвищений тиск у теплообміннику утворюється: Ø при відсутності контролю і регулювання подачі нагріваємого продукту або теплоносія; Ø при утворенні пробок у трубках або у лінії за теплообмінником; Ø при перегріві рідин; Ø при порушенні циркуляції теплоносіїв; Ø при зупинці установки та зниженні температури теплоносій застигає в системі, що приводить до прогару труб, викиду теплоносія і виникненню пожежі.

ДІЛЯНКИ ПЕРЕГРІВУ ТЕПЛООБМІННОЇ ПОВЕРХНІ 1 – теплообмін-на поверхня; 2 – теплоносій з високою температурою; 3 – продукт, що нагрівається.

ВИНИКНЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНИХ НАПРУЖЕНЬ Забруднення апарата приводять до зниження інтенсивності теплообміну. Встановлено, що накипання товщиною 1 мм знижують коефіцієнт теплопередачі приблизно на 10 -16%, а товщиною 5 мм - на 40 -50%.

Визначення температурних напружень в теплообмінниках із жорстким з'єднанням корпуса і трубок:

Ø Ø Ø Джерела запалювання іскрові розряди статичної електрики; іскри при роботі із сталевим інструментом; теплота самозаймання продуктів, нагрітих вище температури самоспалахування, відкладень коксу, термополімерів і ін. Джерела запалювання установок ВОТ: полум'я або високонагріті конструкції котлоагрегатів і відкритих спіралей систем електрообігрівання; іскри при замиканні спіралей на корпус; теплота перегріву підшипників і сальників насосів.

Шляхи поширення пожежі Ø Ø просочена горючими продуктами теплоізоляція теплообмінників; поверхні горючих рідин, що розлилися; хмара аерозолю ОТ; устаткування, технологічні комунікації тощо.

2. 2. Пожежна небезпека трубчастих печей ГОРЮЧЕ СЕРЕДОВИЩЕ при експлуатації трубчастих печей у нормальних умовах не утворюється (змійовики труб, топковий простір печі повністю заповнені і відсутній пароповітряний простір. Для печі характерні вибухи : У топковому просторі: у періоди пуску печей, перед розпалюванням; Ø при порушенні порядку операцій при розпалюванні печі; Ø у моменти раптового обриву смолоскипів полум'я. Ø

Вибухи в боровах або в димових каналах : у результаті наявності в них продуктів неповного згоряння. Причини ушкодження труб змійовика: Ø прогар стінки труби; корозія матеріалу труб; Ø ерозія матеріалу труб; Ø підвищений тиск у трубах змійовика. Ø Причина прогару- сильний перегрів окремої ділянки теплообмінної поверхні.

Причини утворення коксу Ø термічне розкладання продукту; наявність різних солей у продукті: Mg. Сl 2, Ca. Сl 2; Ø зменшення швидкості руху або зупинка продукту; Ø корозія; Ø ерозія; Ø підвищення тиску в змійовику. Причина підвищення тиску зростання гідравлічного опору системи при утворенні відкладень коксу і солей. Ø

Причини пошкодження двійників Ø нещільне прилягання пробки до корпуса двійника; Ø викид пробки; Ø порушення герметичності з'єднання труб з корпусом двійника; Ø ушкодження корпуса двійника.

Можливі джерела запалювання Ø вогонь і іскри виробничої установки; Ø високонагріті внутрішні і зовнішні поверхні печі; Ø самоспалахування продукту при підвищенні робочої температури вище температури самоспалахування; Ø самоспалахування Ø розряди сульфідів заліза; статичної й атмосферної електрики.

Шляхи поширення пожежі Ø по дзеркалу розлитої ЛЗР або ГР; Ø по технологічних трубопроводах і комунікаціям; Ø по теплоізоляції; Ø по паро-газоповітряній хмарі; Ø по уламкам, що розлітаються в результаті вибуху; Ø по системам каналізації, паливним лініям.

3. Пожежна профілактика при нагріванні горючих речовин теплоносіями ППЗ, що виключають можливість утворення ГС (теплообмінники) Організація теплообміну, вибір теплоносія (холодоагенту ) з урахуванням їх фізико-хімічних властивостей; Ø Не допускається використання теплоносіїв, що утворюють при хімічній взаємодії вибухо-небезпечні продукти; Ø Контроль і сигналізації про утворення вибухонебезпечної суміші теплоносіїв при їх контакті; Ø Контроль за тиском, температурою теплоносія на вході та на виході з підігрівника; Ø Контроль за потраплянням рідини, що нагрівається, у парову лінію (встановлюють зворотний клапан); Ø

Ø Контроль за попаданням конденсату водяної пари в рідину, що нагрівається; Ø Захист кожухотрубчастих теплообмінників температурними компенсаторами. Ø Плавний розігрів і охолодження теплообмінників. Ø Контроль за циркуляцією теплоносія і плавністю нагрівання. Ø Очищення поверхонь від накипу, забруднень. Ø При зупинці на ремонт – очищають, видаляють повністю ОТ і продувають між-трубний і трубний простір водяною парою. ППЗ, що виключають виникнення ДЗ: Захист від розрядів статичної електрики. Застосування іскро безпечного інструменту. Контроль за розвитком у теплообмінних процесах некерованих, самоприскорюючих екзотермічних реакцій. Ø Захист теплообмінних апаратів з температурою зовнішньої поверхні вище 40 - 50 С теплоізоляцією тощо. Ø Ø Ø

ППЗ, що виключають поширення пожежі Теплообмінники розміщають на відкритих площадках із твердим покриттям і ухилами для змивання водою продуктів, що розлилися. Ø Влаштування обвалування площадки з апаратами висотою не менш 0, 14 м. Ø Котлоагрегати (ОТ) розміщають в ізольованих приміщеннях – котельнях. Ø Установку ОТ обладнують системою аварійного зливу. Ø Контроль за теплоізоляцією. Ø Захист теплообмінників системами подачі піни або водяної пари для гасіння пожежі. Ø

4. Пожежна профілактика при нагріванні горючих речовин полум’ям та топковими газами Заходи, що обмежують утворення ГС. Ø Дотримуватися правила пуску печі. Ø Не допускати потрапляння води в паливо. Ø Вчасно робити очищення форсунок. Ø Застосувати автоматичні системи перекривання паливної лінії. Ø Улаштування у стінах радиантної камери запобіжних клапанів. Ø Забезпечення правильності ведення процесу горіння ( газоаналізатори). Ø Очистка палива від механічних домішок.

Ø Контроль за герметичністю димових каналів Використання запобіжних клапанів мембранного типу в димових каналах. Ø Контроль за рівномірним обігрівом труб змійовика. Ø Контроль за швидкістю руху продукту в змійовику. Ø Дотримання температурного режиму. Ø Автоматичний контроль за тиском у змійовику. Ø Очищення змійовика відкладень. Ø Продувка камер згоряння водяною парою перед пуском трубчастої печі. Ø Заборона експлуатації печі з несправними двійниками. Ø Подача водяної пари прогарі труб змійовика. Ø 36

Заходи, що виключають джерела запалювання Ø Дотримання послідовності операцій при розпалюванні. Ø Застосування електрозапальників для розпалювання печі. Ø Захист теплоізоляцією високонагрітих зовнішніх елементів печі (температура не повинна перевищувати 80% найменшої температури самоспалахування речовин, що обертаються у сусідніх апаратах).

Заходи, що виключають поширення пожежі Ø Ø Ø Ø Ø Зупинка печі при створенні аварійної ситуації, прогарі труб (подати пару, видалити із змійовика горючі речовини). Установка зворотніх клапанів на паропроводах. Захист трубчастої печі системою парового захисту. Захист печі вибуховими клапанами. Розташування між печами на відкритих площадках закритих будівель та споруд з безпечною технологією. Влаштування розривів між печами і сусідніми апаратами за встановлених нормами. Влаштування систем видавлювання продукту з труб змійовика паром. Захист трубчастих печей стаціонарною системою парогасіння. Парові лінії підводять у радіантну камеру, у камери двійників, до основи димаря та у борови.

Парова завіса передбачає: зовнішню парову завісу для запобігання проникнення до печі хмари паро газоповітряної суміші при аварії на сусідній технологічній установці; Ø систему внутрішнього пожежогасіння для локалізації та ліквідації пожежі безпосередньо в камері печі; Ø наявність спеціальних пристроїв для продувки камер печі від горючих газів та парів перед розпалюванням та після зупинки; Ø евакуацію продукту із змійовика; Ø систему зовнішнього парогасіння з використанням Ø переносних шлангів. Ø

а) – улаштування печі: 1 – камера радіації, 2 – камера конвекції; 3 – димохід (боров); 4 – трубний змійовик, 5 – футеровка; 6– форсунка б) – схема потоків: 1 и 2 – вхід и вихід нагрівайомого продукту, 3 – димові гази; в) – загальний вигляд печі. 41

42

43

Глуха стіна (екран) між вогневою піччю та колонами: 1 вогнева піч; 2 - колони; 3 - глуха стіна (екран) з боку пальників; 4 – труба для створення парової завіси; 5 - двері двійникових шахт; 6 противибухові шарнірно-відкидні двері; 7 – пальники 4 1 5 2 2, 5 м 3 6 5 м 15 м 7 0, 0

Пристрій для запалювання форсунок електронагрівальною спіраллю 1 - топка; 2 - форсунка; 3 - електронагрівальна спіраль; 4 - рубильник; 5 піддон для палива 4 Паливо 1 3 2 Повітря Б

НОРМАТИВНІ ДОКУМЕНТИ: 1. Правила пожежної безпеки в Україні. 2. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасних химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Сб. Н. Д. № 30 с. 471. 3. ВУПП - 88 Ведомственные указания по противопожарному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Сб. № 31 с. 242.

ЛІТЕРАТУРА 1. Клубань В. С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. - М. Стройиздат. - 1987. - с. 238 -249. 2. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. 1988 3. Ведомственные указания по противопожарному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. ВУПП-88 (сб. н. д. № 31). 4. НАПБ В. 013 -79/131. Правила пожарной безопасности при эксплуатации предприятий химической промышленности. 1979. Сб. н. д. № 22. 5. ППБУ.

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ Ø Ø відпрацювати наданий матеріал за допомогою літератури, що наведена; законспектувати окремі положення нормативних документів, що регламентують питання забезпечення пожежної безпеки. Результати оформити у вигляді таблиці. ППЗ що запобігають утворенню ГС 1. 2. 3. 4. 5. ППЗ, що виключають можливість виникнення ДЗ ППЗ, спрямовані на обмеження ШПП