Системи попередження вибухів та пожеж

Призначення таких систем - запобігти утворенню вибухо-і пожежонебезпечних сумішей у повітряному середовищі виробничих приміщень і в технологічних апаратах.

Системи вибухопопередження, що працюють у режимі діагностики стану повітряного середовища контрольованих об'єктів, з появою в повітрі концентрацій вибухонебезпечних компонентів на рівні 0,1 С_нкмпп включають у роботу аварійну вентиляцію в доповнення до технологічної і стежать за динамікою зміни концентрацій у контрольованому об’ємі. При зниженні концентрації в результаті керуючих впливів об'єкт контролю може повернутися до початкового стану. Таке повернення можливе за незначних залпових викидів газу під час проведення профілактичних і ремонтних робіт, а також за витоків газів малої інтенсивності.

За витоків газів великої інтенсивності за короткий інтервал часу, порівняний з інерційністю датчиків апаратури контролю загазованості приміщення, концентрація газу в об’ємі приміщення може перевищити С_нкмпп С_вкмпп.

У цьому випадку включення аварійної вентиляції приведе до аварійної ситуації більшого ступеня важкості, оскільки концентрація газу може стабілізуватися на рівні, який знаходиться в діапазоні вибухонебезпеки.

Призначенням систем вибухопопередження, які працюють у режимі ранньої діагностики, є оцінка ступеня аварійності ситуації і за заданим алгоритмом формування команди на виконавчі органи включення чи заборони включення аварійної вентиляції.

У випадку, якщо інтенсивність витоку газу є такою, що пройшла команда на заборону включення аварійної вентиляції, у контрольований об’єм приміщення, герметично закритий, вводяться флегматизуючі суміші, електроживлення об'єкта відключається і газ, що міститься в устаткуванні, стравлюється на свічу.

Серед більшості станів повітряного середовища виробничих приміщень, що містять, згідно з характером технологічних процесів, компоненти, які у суміші з повітрям утворюють вибухонебезпечну суміш, можна виділити групи, які за певних умов, що виникають унаслідок аварій чи порушення вимог регламенту, входять до аварійних режимів з наслідками різного ступеня важкості.

Специфіка потенційно небезпечних процесів полягає в тому, що вони можуть відбуватися в двох різних режимах: 1) нормальне функціонування;

2) передаварійне функціонування (рис. 3):

Здатність переходити в доаварійний стан відрізняє потенційно небезпечні процеси від звичайних процесів. Крім того, специфікою визначеної групи розповсюджених потенційно небезпечних процесів є наявність у них загальної границі зон інтенсивного протікання і нестійкості, тобто близькість інтенсивного ведення режиму процесу і доаварійного режиму.

Режим нормального функціонування процесу характеризується відповідністю в деяких межах визначальних (режимних) параметрів заданим. Останні встановлюються для умов оптимального ведення процесу (одержання кінцевого продукту за найменший час).

У режимі нормального функціонування процесу можна виділити три різних стани:

- власне нормальне протікання процесу, коли усі визначальні параметри відповідають заданим;

- відхилення визначальних параметрів убік зменшення небезпеки;

- відхилення визначальних параметрів убік збільшення небезпеки.

При порушенні технологічного режиму, що веде до виникнення аварійної ситуації, процес переходить у доаварійний стан, що характеризується значними відхиленнями визначальних параметрів від заданих меж убік збільшення небезпеки.

Причини, що викликають аварійну ситуацію, можуть бути різними, серед них порушення герметичності устаткування, що приводить до аварійних витікань газів у виробниче приміщення.

У доаварійному режимі, характерному тільки для потенційно небезпечних процесів, можна виділити два стани:

- у першому стані можливе повернення процесу до нормального режиму;

- в другому стані розвиток аварійної ситуації стає незворотнім процесом і вивести процес наявними засобами на нормальний режим неможливо. У цьому випадку необхідно припинити ведення процесу.

Рис. 3 - Стани потенційно небезпечних процесів та зв`язки між ними

І- нормальний режим; Іа- відхилення у бік зниження небезпеки; Іб- власне нормальний режим; Ів- відхилення у бік підвищення небезпеки; ІІ- доаварійний стан: ІІа- перша фаза; ІІб- друга фаза; ІІІ- процес зупинений; ІV- аварійний стан.

Можливий такий варіант процесу, коли розвиток аварійної ситуації не переростає у незворотній і один зі станів відсутній у доаварійному режимі, що можливо в результаті вживання заходів, які сприяють припиненню розвитку аварійної ситуації і поверненню процесу до режиму нормального функціонування чи припиненню його. У протилежному випадку виникає аварійний стан, що супроводжується наслідками різного ступеня важкості.

Уся сучасна безпека праці ґрунтується на трьох принципах запобігання вибухів газових сумішей і систем. Перший, найважливіший принцип, що лежить в основі найбільш радикального рішення задачі, полягає у виключенні можливості утворення горючих систем.

Межі вибухонебезпеки більше залежать від змісту інертних компонентів у суміші й менше – від тиску і температури. Вибухобезпеку атмосфери виробничого приміщення можна забезпечити тільки в рамках першого принципу, контролюючи її склад. Флегматизація добавками алканів є найбільш раціональним способом забезпечення вибухобезпеки.

У свій час Науково-технічною радою Держгіртехнагляду України були дані рекомендації відповідним промисловим об'єднанням і підприємствам, науково-дослідницьким, дослідно-конструкторським і проектним організаціям розробити і здійснити додаткові заходи щодо:

- вибухозахисту технологічних процесів інертними газами, звертаючи особливу увагу на запобігання можливості утворення в апаратурі вибухонебезпечних сумішей пару і газів з окислювачами;

- забезпечення заданих параметрів (тиску, температури, концентрації) інертного газу, застосовуваного в системах вибухозахисту, технологічних процесах і стаціонарних засобах пожежегасіння;

- поліпшення стану засобів контролю якості азоту, який застосовується у вибухонебезпечних виробництвах для того, щоб виключити можливість підвищення в інертному газі вмісту кисню й інших домішок до небезпечних меж;

- установлення на виходах у мережу автоматичних газоаналізаторів на вміст кисню з відповідними засобами сигналізації і блокуваннями, що припиняють подачу азоту при перевищенні регламентованого вмісту домішок;

- забезпечення надійної і безпечної роботи зворотних клапанів та інших засобів запобігання попаданню газів і рідин у системи розведення інертного газу з технологічної апаратури і трубопроводів; перевірка обґрунтованості застосування інертного газу у вибухонебезпечних технологічних процесах і у виробничих приміщеннях і вживання заходів, спрямованих на більш раціональне його використання;

- повного забезпечення вибухонебезпечних виробництв інертним газом відповідно до чинних норм і правил;

- установки компресорів, збірників стисненого чи зрідженого інертного газу для забезпечення безпечного випробування технологічних систем на щільність перед включенням їх у роботу і створення необхідного аварійного запасу інертних газів;

- установки ємностей, апаратури й устаткування для створення запасу стисненого чи зрідженого газу на підприємствах, на яких відсутні власні джерела його одержання;

- перевірки правильності розрахунків і проектних рішень, зв'язаних із забезпеченням інертними газами запроектованих і вибухонебезпечних хімічних виробництв, що знаходяться на стадії будівництва, для внесення в проекти необхідних змін і доповнень;

- очистка і використання топочних газів, що виходять, технологічних процесів на хімічних і нафтохімічних підприємствах замість інертного газу;

- створення періодично працюючих установок одержання інертного газу невеликої потужності на підприємствах, що споживають азот з балонів, які привозяться;

- розробки надійних, уніфікованих газоаналізаторів для контролю кількісного складу інертних газів, що застосовуються у вибухонебезпечних хіміко-технологічних процесах і у виробничих приміщеннях;

- розробки необхідного технічного матеріалу з використання інертного газу в хімічних і нафтохімічних виробництвах для вибухозахисту технологічних приміщень, процесів, а також за методами розрахунку максимально припустимого вмісту кисню в різних газових і пилоповітряних сумішах.

До цього часу не на усіх вибухонебезпечних виробництвах і підприємствах ці питання цілком вирішені.