Пожарная безопасность технологических процессов / Shvyrkov - PB tekhnologicheskikh processov 2012

на то, что г. нач < н. Это вызывается теми обстоятельствами, что подача водяного пара приводит к росту температуры адсорбента и к выделению из него в свободное пространство адсорбера паров растворителя, однако флегматизации среды водяным паром в адсорбере в это время еще не происходит, так как пар полностью конденсируется в холодном слое адсорбента.

6.Образование ВОК в воздуховодах системы аспирации паров и в оборудованиистанциирекуперации(втомчислевадсорберах) можетпроизойти:

при изменении технологии основного производства, приводящих

кболее интенсивному выделению паров;

при снижении производительности вентилятора системы аспирации;

при аварийном поступлении паров в систему аспирации (например, при разливе ЛВЖ).

7.Образование ВОК в адсорбере или в емкости для отработанного адсорбента может произойти вследствие самонагревания активированного угля и выделения из него поглощенных паров растворителя.

8.При нормальном режиме эксплуатации локальные паровоздушные зоны ВОК могут образоваться у дыхательных патрубков отстойникасепаратора и сборника рекуперированного растворителя, а пылевоздушные

смеси – вблизи адсорбера при загрузке свежего активированного угля

ивособенностипривыгрузкеирассеиванииотработанногоуглянафракции.

9.Аварийные ситуации, приводящие к образованию зон ВОК, связаны с разгерметизацией оборудования с горючей парогазовой смесью, разливом рекуперированного растворителя, сбросом горючей парогазовой смеси на свечу при остановке работы адсорберов.

10.Причины повреждения адсорберов: чрезмерное давление водяного пара, поступающего на десорбцию; взрыв паровоздушной смеси; высокие температурные напряжения в конструктивных элементах при самовозгорании активированного угля.

11.Специфические источники зажигания на станции рекуперации:

самовозгорание активированного угля и отложений угольной пыли;

самовозгорание горючих отложений в трубопроводах системы аспирации;

искры удара и трения при работе вентиляторов;

разряды статического электричества;

разряды молний.

12.Путями развития начавшегося пожара обычно служат трубопроводы системы аспирации при наличии в них отложений горючих веществ или при образовании горючей паровоздушной смеси; горючие паро-, газо-

ипылевоздушные смеси, образующиеся в помещениях и на территории станции; растекающиеся горючие жидкости; рассыпанный активированный уголь и отложения угольной пыли.

251

18.2.2. Основные способы и технические решения по противопожарной защите процессов адсорбции и рекуперации

Пожарную безопасность процессов адсорбции и рекуперации обеспечивают следующими способами и техническими решениями или их комбинацией:

соблюдением регламентного режима эксплуатации основного производства (предотвращением использования других более летучих растворителей, контролем и регулированием температуры процесса, ограничением количества растворителей (или количества изделий) на каждом рабочем месте, предотвращением их разлива и т. д.);

периодическим контролем концентрации летучего растворителя

впаровоздушной смеси, поступающей на рекуперацию;

теплоизоляцией воздуховодов, расположенных вне помещений;

установкой резервного вентилятора предпочтительно с автоматическим пуском при остановке основного вентилятора;

электроснабжением вентиляторов от двух независимых источников питания (по первой категории надежности);

устройством свечи для сброса паровоздушной смеси в атмосферу при аварийной остановке станции рекуперации;

остановкой основного производственного процесса в случае прекращения работы вентиляторов;

контролем температуры в нескольких точках по высоте слоя адсорбента в адсорбере;

применением взрывобезопасных вентиляторов и электродвигателей во взрывозащищенном исполнении;

контролем температуры, смазки и технического состояния подшипников вентиляторов;

использованием марок активированных углей, удовлетворяющих техническим условиям по крупности, прочности, количеству пыли, температуре самовоспламенения и другим показателям;

заменой активированного угля при истирании его зерен в процессе эксплуатации (при истирании зерен наблюдается увеличение гидравлического сопротивления слоя угля потоку паровоздушной смеси);

периодическим отбором проб активного угля из адсорбера для контроля условий самовозгорания;

подачей увлажненного водяного пара (вместо перегретого пара) перед началом десорбции в свободное пространство адсорбера;

защитой адсорбера предохранительным клапаном и взрывным мембранным устройством;

обеспечением безопасной скорости движения паровоздушной смеси

ввоздуховодах (не менее 10–12 м/с);

252

устройством фильтров и сепараторов для очистки паровоздушной смеси от механических примесей перед подачей ее в магистральный воздуховод;

защитой огнепреградителями магистрального воздуховода на выходе его из производственного помещения и на входе на станцию рекуперации, а также всех сбросных стояков (свечей);

защитой взрывными мембранными устройствами огнепреградителей на магистральном воздуховоде и самого воздуховода;

автоматическим отключением работы вентиляторов при возникновении пожара на основном производстве или на станции рекуперации;

ограничением запаса свежего активированного угля на станции рекуперации;

запрещением хранения отработанного угля на станции рекуперации;

выгрузкой активированного угля из адсорберов при длительной остановке на ремонт станции рекуперации или отработанного активированного угля только после его десорбции. При этом выгружать активированный уголь из адсорберов необходимо медленно во избежание взвихрения пыли;

подключением адсорберов к противопожарному водопроводу для тушения угля водой при его загорании.

Контрольные вопросы

1.Назначение и виды сорбционных процессов.

2.Что такое адсорбция?

3.Что такое абсорбция?

4.Что такое хемосорбция?

5.Что такое десорбция?

6.Что понимают под селективностью сорбционного процесса?

7.Каким тепловым эффектом сопровождаются сорбционные процессы?

8.Чемруководствуютсяпривыбореспособаразделениягазовыхсмесей?

9.Какиетехнологическиепараметрыспособствуютпроцессу абсорбции?

10.Поясните устройство и принцип работы пленочного абсорбера.

11.Поясните устройство и принцип работы насадочного абсорбера.

12.Поясните устройство и принцип работы тарельчатого абсорбера.

13.Как производят десорбцию отработанного абсорбента?

14.Что такое адсорбенты и какими свойствами они должны обладать?

15.Назовите основные виды адсорбентов и дайте их краткую характеристику.

16.Чем характеризуется поглотительная способность адсорбента?

17.Что понимают под термином «проскок» при проведении процесса адсорбции?

253

18.Какие технологические параметры и каким образом влияют на протекание процесса адсорбции?

19.Каким образом производят десорбцию поглощенного вещества из адсорбента?

20.Поясните устройство и принцип работы вертикального угольного адсорбера.

21.Поясните назначение и устройство станции рекуперации.

22.От чего зависит продолжительность фазы адсорбции?

254

Глава 19

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА ПРОЦЕССОВ ОКРАСКИ

19.1.Процессы окраски и оборудование для их проведения

Внастоящее время для лакокрасочных покрытий применяются лакокрасочные материалы (ЛКМ) трех видов:

1) составы, содержащие летучие компоненты (органические растворители или воду);

2) составы, не содержащие летучие компоненты, изготовляемые на основе жидких мономеров или полимеров;

3) порошковые составы, наносимые в состоянии расплава.

Более 90 % промышленных ЛКМ относится к первому виду. Исходными веществами для их получения являются: пленкообразователи (создают на изделиях тонкую и плотную защитную пленку), пластификаторы (придают пленкам мягкость и пластичность), растворители и разбавители, красители и пигменты (придают нужную окраску), наполнители, сиккативы (ускоряют сушку).

Растворители используются для растворения пленкообразователей. Разбавители (любые относительно дешевые ЛВЖ и ГЖ) разбавляют лакокрасочные составы до рабочей консистенции. Наполнители – нерастворимые минеральные вещества, добавляемые в лакокрасочные материалы (тальк, молотый песок, пылевидный кварц и др.).

Наиболее часто применяются такие растворители, как ацетон, сольвент, уайт-спирит, толуол, ксилол, скипидар, эфиры, различные спирты, Р-4 (26 % ацетона, 12 % бутилацетата, 62 % толуола), 648 (7 % ацетона, 15 % н-бутилового спирта, 10 % бутилацетата, 50 % толуола, 10 % этанола, 3 % этилцеллозольва), 643 (20 % н-бутанола, 50% бутилацетата, 20 % толуола, 10 % этанола), Р-5 (30 % ацетона, 30 % бутилацетата, 40 % ксилола)

идр. Эти же растворители могут использоваться и как разбавители. Соответствующие смеси указанных веществ дают возможность полу-

чать: лаки – растворы пленкообразователей в органических растворителях; краски и эмали – смеси растворителей, пленкообразователей и пигментов. Широко применяются нитроцеллюлозные, полиэфирные, мочевиноформальдегидные, полиуретановые, алкидные, меламиноалкидные, алкидностирольные, битумные, пентафталевые, кремнийорганические лаки и эмали; эмали на основе эпоксидных смол; масляные, алкидные, перхлорвиниловые, полиакрилатные, бутадиенстирольные, силикатные краски. Окраске подвергаются металлические, деревянные, пластмассовые, кожаные, резиновые, бумажные и тому подобные детали и изделия.

255

Перед лакированием (окраской) металлические детали и изделия очищают от продуктов коррозии механическими или химическими способами, обезжиривают промывкой растворителями или негорючими моющими составами, шпатлюют, грунтуют, шлифуют.

Нанесение жидких ЛКМ на поверхности может осуществляться: распылением (пневматическим, электростатическим, гидравлическим, аэрозольным), окунанием, обливом, наливом, валиками, кистями, электроосаждением, электрополимеризацией и другими способами.

19.1.1. Окраска пневматическим распылением

ЛКМ струей газа (обычно воздуха) распыляют на мельчайшие частицы и ровным слоем наносят на окрашиваемую поверхность. Существует ручной и автоматизированный варианты пневматического распыления, которые применяют самостоятельно или комбинируют с другими способами нанесения лакокрасочных материалов. Недостаток пневматического распыления – большой расход разбавителей для доведения ЛКМ до требуемой вязкости и большие потери ЛКМ из-за образования «красочного тумана», которые для некоторых распылителей составляют:

Тип краскораспылителя		КР-20	ЗИЛ	СО-71	С-765	КРУ-1		КРУ-2
Потеринатуманообразование, %		15–70	18–20	23–40	22–34	23–25		16–18
Давление воздуха,	подаваемого на			краскораспылители			(КР) 0,2–

0,6 МПа, диаметр факела краски – 0,1 м. Подаваемый воздух очищают от влаги, масла и механических загрязнений в масловодоотделителях. ЛКМ может подаваться в КР из стакана вместимостью 0,5–0,9 л, помещенного на краскораспылителе, из красконагнетательного бака (рис. 19.1) или из системы централизованной подачи ЛКМ под давлением 0,02–0,2 МПа.

Сжатый воздух	Краска	3	4
0,3–0,6 МПа
		0,02–0,2 МПа
1	2
Рис. 19.1. Схема установки для нанесения ЛКМ пневматическим распылением:
1 – масловодоотделитель; 2 – красконагнетательный бак;
	3 – краскораспылитель; 4 – окрасочная кабина

256

Непременной составной частью краскораспылительной установки является окрасочная (распылительная) кабина, оборудованная вентиляцией и системой улавливания красочной пыли, которая образуется при окраске.

19.1.2. Безвоздушное гидравлическое распыление

Безвоздушное распыление основано на превращении потенциальной энергии краски, находящейся под давлением, в кинетическую энергию при выходе ее из сопла распылителя. Нагретый до 60–100 °С или находящийся в холодном состоянии (18–25 °С) ЛКМ под давлением 4,5–25 МПа подают к специальному соплу, в котором скорость при выходе из него достигает величины выше критической при данной вязкости. В краскораспылителях высокого давления обеспечена надежная герметичность и прочность всех сочленений.

Безвоздушное распыление применяется в ручном и автоматическом режимах при окраске средне- и крупногабаритных изделий несложной формы (вагонов, турбин, судов), а также строительных объектов. Удельный расход растворителей при безвоздушном распылении (по сравнению с пневматическим) сокращается на 15–20 %, ЛКМ – на 25–30 % вследствие уменьшения потерь на туманообразование.

19.1.3. Окраска в электрическом поле высокого напряжения

Электростатическое распыление характеризуется хорошим качеством покрытий, экономичностью (потери ЛКМ не превышают 2–5 %), возможностью автоматизации процесса и высокой производительностью. Сущность способа заключается в распылении ЛКМ с одновременным сообщением образующимся аэрозольным частицам электрического заряда, благодаря которому они притягиваются к противоположно заряженному изделию и равномерно осаждаются на нем.

Основными элементами установки для окраски изделий в электрическом поле являются: высоковольтное выпрямительное устройство (генератор и выпрямитель), окрасочная камера с электростатическими распылителями, дозирующее и искропредупреждающее устройства, пульт управления, вентиляционная система (рис. 19.2).

Выпрямитель тока позволяет получить постоянный ток высокого напряжения (80–130 кВ). Отрицательный полюс от выпрямителя подают к распылителям, а положительный – на окрашиваемое изделие. Шины высоковольтной стороны имеют заземление, обеспечивающее снятие остаточных зарядов с распылителей, электрических сеток и шинопроводов после выключения напряжения.

257

5

6

4

3

2

1

8

7

Рис. 19.2. Схема электроокрасочной установки: 1 – электростатический распылитель; 2 – изделие; 3 – конвейер; 4 – пульт дистанционного управления; 5 – окрасочная камера; 6 – кенотронный выпрямитель тока; 7 – красочный бак;

8 – дозирующее устройство

В отличие от камер пневматического распыления электроокрасочные камеры не имеют гидрофильтров. Способом электростатического распыления окрашивают изделия из металла (как правило), древесины, пластмасс, резины. Повышение электрической проводимости неметаллических изделий достигается поверхностным увлажнением, обработкой растворами поверхностно-активных веществ, нанесением специальных токопроводящих грунтовок и т. п.

19.1.4. Струйный облив и окунание

Облив и окунание применяют во многих отраслях промышленности (автомобильной, приборостроительной, машиностроительной и др.), так как их использование позволяет механизировать и автоматизировать процессы окраски. Окуная изделие в ЛКМ или обливая им изделие, практически окрашивают все участки поверхности. Разновидностью способов облива и окунания, улучшающих качество покрытий изделий и уменьшающих потери ЛКМ, являются облив и окунание с выдержкой свежеокрашенных изделий в парах растворителей.

При окраске окунанием в условиях мелкосерийного производства изделия погружают в ванны с ЛКМ с помощью подъемников, тельферов или вручную (рис. 19.3, а). При массовом производстве изделия в ванну подают конвейерами, а сами ванны помещают в окрасочные камеры, оборудованные вытяжной вентиляцией (рис. 19.3, б).

Облив, в отличие от окунания, позволяет обходиться меньшим в 5–15 и более раз количеством ЛКМ, одновременно находящегося в производстве. Установка струйного облива включает следующие основные узлы: камеру облива, входной и выходной тамбуры, паровой туннель (рис. 19.4).

Воздушные завесы препятствуют выходу паров растворителей в цех. Лакокрасочный материал подают в краскораспределительный контур, из которого он через сопла (насадки) наносится на изделия, подвешенные на конвейере.

258

			6
6			5
5
			4
1	2	1	3
			2
	а		б

Рис. 19.3. Схема установок для окраски окунанием:

а – с ручным погружением изделий; б – с конвейерным погружением изделий; 1 – ванна; 2 – насос; 3 – карман; 4 – сточный лоток; 5 – изделие; 6 – конвейер

1

2

3

4

5

6

7

8

2

1

10

9

Рис. 19.4. Схема установки для окраски изделий струйным обливом:

1 – воздушные завесы; 2 – входной и выходной тамбуры; 3 – контур с соплами; 4 – камера облива; 5 – изделие; 6 – конвейер; 7 – паровой туннель; 8 – рециркуляционная вентиляция; 9 – насос; 10 – красочный бак

Избыток краски с изделий стекает в установленный под камерой красочный бак, снабженный насосом, подающим ее снова для окраски. Паровой туннель оборудован системами рециркуляции и вытяжной вентиляции, благодаря которым поддерживается равномерная по всему его объему концентрация паров растворителя и производится выброс их излишков в атмосферу. ЛКМ поступает в красочный бак по трубам из резервуара, размещаемого вне окрасочного помещения. При аварии лакокрасочный материал сливается в аварийную подземную емкость, также размещаемую за пределами окрасочного помещения.

Окраску длинномерных изделий, имеющих постоянное сечение по длине (проволока, карандаши, карнизы), осуществляют протягиванием их через ванну с ЛКМ. Излишки материала при этом удаляют ограничительными шайбами из резины, перекрывающими вход и выход изделий из ванны.

259

Плоские изделия (бумагу, картон, полимерные пленки, жесть и др.) окрашивают с помощью валков. Валковые машины обычно состоят из трех окрасочных (наносящий, регулирующий и контактирующий) и одного опорного валков. Обычно валковые машины являются частью автоматизированных линий для окраски листовых материалов.

19.1.5. Ручные способы нанесения ЛКМ

Ручные способы нанесения ЛКМ (кистями, шпателями, тампонами, валиками, с использованием аэрозольных баллонов) применяют при исправлении дефектов, при ремонте помещений, в быту и т. д. Также получили применение ЛКМ в аэрозольной упаковке (вместимость баллонов обычно 0,15–1 л). Нанесение лаков, эмалей и красок при этом проводят распылением с расстояния 250–350 мм до окрашиваемой поверхности.

19.2.Особенности пожарной опасности процессов окраски

1.Пожарная опасность процессов окраски характеризуется пожароопасными свойствами ЛКМ и их большими количествами, возможностью образования горючих паровоздушных концентраций, источниками зажигания, путями распространения пожара, а также способами нанесения ЛКМ.

2.Пожароопасные свойства ЛКМ в значительной степени определяются пожароопасными свойствами растворителей и разбавителей, входящих в их состав. Данные о пожароопасных свойствах ЛКМ следует брать из справочной литературы, а при их отсутствии – принимать по пожароопасным свойствам растворителей и разбавителей. В большинстве ЛКМ содержится до 50–80 % и более горючих растворителей и разбавителей,

которые обычно являются легколетучими ЛВЖ, имеют низкий φн (от 1 до 2,5 %) и широкий температурный диапазон распространения пламени

(от –36 до + 60 °С).

3.Образование ВОК может иметь место при всех способах окраски,

как в окрасочных камерах, вентиляционных воздуховодах, емкостях с ЛКМ, так и в помещениях окрасочных цехов и краскоприготовительных. Необходимым условием образования горючих концентраций паров в окрасочных камерах и помещениях окрасочных цехов и краскоприготовительных является неравенство: tж ≥ tвсп (tж – температура жидкости). В закрытых емкостях установок окраски ВОК образуются при наличии паровоздушного пространства и при выполнении условия: tн.п < tж < tв.п.

4. При пневматическом распылении и распылении в электрическом поле высокого напряжения создаются наиболее благоприятные условия по сравнению с другими способами окраски для образования ВОК ввиду того,

260