Вопрос 3. Пожарная опасность огневых ремонтных работ. Виды огневых работ. Меры пожарной безопасности.

Виды огневых работ.

Чаще всего это - электро- и газосварки, резка, пайка, лужение, огневого разогрева и варки смолы или битума.

Пожарная опасность этих работ определяется наличием открытого пламени, раскаленных огарков электродов и нагретых до высоких температур поверхностей технологического оборудования в местах обработки пламенем, а также разлетающихся во все стороны искр в виде брызг (капель) расплавленного металла.

Температура пламени при газовой сварке и бензиновой резке металлов в чистом кислороде может достигать 3000 ⁰С, а при электродуговой сварке использованием угольных электродов – 6000 ⁰С.

Образующиеся в процессе сварки частицы расплавленного металла (искры) имеют температуру более 1700 ⁰С, поэтому, разлетаясь вокруг места проведения сварочных работ, такие искры способны воспламенять практически любые горючие вещества и материалы, обращающиеся в технологическом процессе производства.

Больше всего искр образуется при газовой или воздушно-дуговой резке. Дальность полета искр до первоначального их падения может достигать 10 м. Возможно увеличение радиуса их разлета за счет многократного рикошета до 16 м.

Требования пожарной безопасности при проведении огневых работ регламентируются ППБ-01-03, раздел XV «Пожароопасные работы».

ВОПРОС 4. Обеспечение безопасности на неочищенном технологическом оборудовании. Способы подготовки оборудования к ремонтным огневым работам (вентилирование, пропарка, гидравлическая, механическая очистки).

Использование принудительной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ

Процесс вентиляции технологического аппарата можно описать дифференциальным уравнением материального баланса:

Vdφ + qφd τ – qφ_в dτ = Мdτ, (1)

где V – объем аппарата; q – расход приточного воздуха; φ и φ_в – концентрация паров жидкости в газовом пространстве и в приточном воздухе; М- интенсивность испарения; τ- время.

Вентиляция аппаратов из-под газов и паров.

Перед производством ремонтных работ технологических аппаратов, в которых обращался горючий газ или пар без горючей жидкости, производят вентиляцию этих аппаратов приточным воздухом при условии, что в приточном воздухе отсутствуют примеси каких-либо горючих веществ.

Длительность процесса вентиляции можно рассчитать по формуле:

τ = (V/qη) ln(φ₀ /φ_без, где

V –объем аппарата;

φ₀- начальная концентрация горючего газа или пара в аппарате;

φ_без- предельно допустимая концентрация пара в конце вентиляции, при которой гарантируется безопасность огневых работ;

q – расход приточного воздуха;

η – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения газа (пара) в вентилируемом аппарате.

Для определения коэффициента η используют эмпирическую формулу:

η = 0,54 (q/ V)^0,132

Вентиляция аппаратов из-под жидкостей.

Пары горючих индивидуальных жидкостей или растворов, свойства которых при частичном испарении не изменяются, удаляются из аппаратов, проходя как бы три периода: первый период, когда концентрация паров жидкости изменяется интенсивно; второй – когда концентрация паров остается постоянной; третий – когда происходит полное испарение остатка жидкости и концентрация паров быстро падает.

Уравнение для определения текущих концентраций паров в аппарате и длительность вентилирования в различные периоды вентиляции можно получить решением уравнения материального баланса (1), приведенного выше.

Процесс вентиляции в аппарате с остатком сложной многокомпонентной смеси, например, нефтепродукта, также разделяется на три периода.

И также как при вентиляции аппаратов с индивидуальными жидкостями, можно провести расчет текущих концентраций каждого периода и длительность проведения вентиляции. При этом в первом и в третьем периодах значения φ и τ определяются как для индивидуальных жидкостей. Во втором периоде, в отличие от случая с индивидуальной жидкостью, происходит непрерывное изменение концентрации паров, так как интенсивность испарения паров многокомпонентной жидкости во времени по экспоненте.

Длительность и эффективность процесса вентилирования зависят от емкости аппарата, его конструкции, состава и количества, находящейся в нем жидкости, погодных условий и характеристики вентиляционного агрегата (температуры жидкости, расхода и температуры приточного воздуха), требуемой степени дегазации.

Так, например, вентиляция резервуара из-под бензина обеспечивает дегазацию за время приемлемое для практики. А вентиляция резервуара из-под керосина и более тяжелыми нефтепродуктами не обеспечивает предельно допустимой взрывобезопасной концентрации (ПДВК) в течение нескольких суток.

Пропаривание аппаратов перед проведением ремонтных огневых работ

Вентиляцией воздухом при температуре окружающей среды можно удалить только летучие остатки жидкости с температурой выкипания не выше 300⁰С.

Для очистки оборудования с высокой температурой кипения применяют пропарку. Пропарка в отличие от вентиляции более сложный процесс.

Аппараты нагреваются до температуры, при которой начинают размягчаться, плавиться и испаряться тяжелые остатки продукта.

Температура пропарки принимается обычно 80-90 ⁰С. Расход пара, необходимый для поддержания такой температуры в газовом пространстве аппарата, можно рассчитать исходя из уравнения теплового баланса:

Q₁ =Q₂ +Q₃ +Q₄,

где Q₁ – теплосодержание пара; Q₂ – теплота, затрачиваемая на испарение жидкости при температуре T; Q₃ – теплопотери через стенки, кровлю, днище; Q₄ – тепло, идущее на предварительный нагрев остатков жидкости, газового пространства и корпуса аппарата до температуры пропарки.

Следует учитывать, что пропаркой, так же как и вентиляцией, нельзя удалить твердые и вязкие горючие остатки. В этом случае следует зачищать аппараты, используя безопасные методы промывки аппаратов растворами технических моющих средств или размывать остатки продуктом, циркулирующим в системе.

При использовании водяного пара для очистки аппаратов от горючих продуктов должны быть приняты меры предосторожности во избежание чрезмерного повышения давления внутри аппарата (путем снятия грузовых тарелок с дыхательных клапанов и крышек со световых и монтажных люков) и накопления опасных зарядов статического электричества, которые могут возникать в быстрой струе водяного пара, особенно, при ее ударах о преграду.

Поэтому в начальный период пропарки (до флегматизации горючей среды в аппарате) пар нужно подавать медленно.

Если в процессе пропарки возникло загорание, опасно применять воду внутри или снаружи аппарата, так как при этом произойдет конденсация пара; воздух из атмосферы проникнет в аппарат и возникнет угроза образования внутри аппарата горючей смеси и взрыва.

Загорание, возникшее в ходе пропарки, можно ликвидировать путем увеличения интенсивности подачи водяного пара в зону горения.

Промывка аппаратов водой и моющими средствами перед проведением огневых работ

Эффективным и экономичным способом очистки резервуаров и иного технологического оборудования с тяжелыми остатками продукта признан химико-механизированный способ, основанный на использовании моющих машин и технических моющих средств (ТСМ).

Например, препарат МЛ, используемый для очистки резервуаров от тяжелых остатков нефти и нефтепродуктов, хорошо растворим в воде, не токсичен, взрывобезопасен.

Надо сказать, что безопасность процесса промывки зависит не только от состава моющего средства, но и от свойств горючих остатков, переходящих в процессе промывки в более активное состояние.

При механизированной очистке с применением ТСМ (независимо от горючести этих средств) повышается возможность появления источника зажигании в виде разрядов статического электричества.

Качество очистки водой (без использования ТСМ) зависит от температуры воды и механической силы удара струи.

Применяемые при очистке крупных резервуаров и танкеров водяные стволы должны иметь необходимые расходы и напоры, обеспечивающие эффективное орошение самых удаленных точек внутреннего пространства резервуаров.

Компактные струи воды высокого давления могут быть получены с помощью специальных моющих машин.

При промывке емкостей водяными струями высокого давления, особенно при соударениях с твердыми поверхностями и разбрызгиванием водяных струй, возможно образование высоких зарядов статического электричества.

Потенциал электростатического поля растет с увеличением скорости течения, загрязнения и ростом температуры воды (моющего средства) выше 60⁰С.

Флегматизация среды в аппаратах инертными газами – способ подготовки их к проведению ремонтных огневых работ

Вместо полной очистки аппарата от горючих остатков можно применять флегматизацию паровоздушной среды внутри него каким-либо инертным газом (водяным паром, углекислым газом, азотом или продуктами сгорания от генератора инертного газа). Для флегматизации можно использовать и химически активные ингибиторы горения.

В результате введения инертного газа содержание кислорода во всем газовом пространстве аппарата снижается до максимально допустимой концентрации, зависящей от вида инертного разбавителя.

Одним из флегматизаторов является водяной пар. В отличие от процесса пропарки, где также используется водяной пар, для флегматизации горючей среды в газовом пространстве аппарата необходимо не только поддерживать температуру (80⁰С), но и постоянно обеспечивать такой расход пара, чтобы концентрация кислорода соответствовала условиям безопасности. Для больших резервуаров флегматизацию паром практически осуществить нельзя, так как поступающий пар будет интенсивно конденсироваться на стенках, крыше и днище, и снизить содержание кислорода до безопасного значения невозможно.

При использовании таких инертных газов, как аргон, углекислый газ, азот и активных ингибиторов горения, для процесса флегматизации технологических аппаратов, установлены граничные условия взрывобезопасности для выполнения сварочных работ на емкостях с остатками горючего.

Например, минимальное взрывоопасное содержание кислорода в емкости для смеси паров светлых нефтепродуктов с воздухом и инертным газом составляет при разбавлении двуокисью углерода 12,6%; азотом-9,6%; аргоном –9%.

Введение инертных добавок не снижает качества сварного шва.

Заполнение аппаратов пеной при проведении ремонтных огневых работ

Обеспечение пожарной безопасности ремонтируемых или демонтируемых резервуаров (без зачистки горючих остатков) является метод заполнения аппаратов или резервуаров воздушно-механической пеной средней или высокой кратности.

Защитные действия воздушно-механической пены заключаются в вытеснении ею паров горючей жидкости и ограничение притока воздуха в заполненное пеной пространство.

Этот метод особенно эффективен, если резервуары имеют горючие отложения на крышах или стенках.

Однако из имеющегося практического опыта известно, что этот метод не следует применять для резервуаров с остатками бензина и других летучих продуктов.

Пену можно применять для покрытия обвалованных площадей, пропитанных горючими жидкостями в результате утечек.

Эффективен метод использования разрушающей пены, газифицированной вместо воздуха инертным газом.

Система контроля состояния среды в защищаемом пространстве разрабатывается на основании требований, чтобы максимальный объем пустот в пене не превышал 1% зачищаемого объема. При большем объеме пустот взрыв в них может привести к разрушению резервуара.