Расчет системы пожарной безопасности на нефтеперерабатывающем предприятии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Курсовая работа

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕМ ПРЕДПРИЯТИИ

по дисциплине "Техносферная безопасность"

Оренбург 2018



Оглавление

Введение

1. Нефтегазовое производство как объект пожарной охраны

2. Вопросы проектирования систем пожарной защиты и некоторые решения

2.1 Способы обеспечения пожарной защиты объектов

2.2 Ключевые требования к системам обеспечения пожарной безопасности

3. Основные системы пожарной защиты

4. Система обнаружения и оповещения людей при пожарах

5. Система пожаротушения

6. Система противодымной защиты

7. Классификация производств по их пожаро- и взрывоопасности

8. Анализ возможных причин возникновения и распространения пожаров

9. Предупреждение образования газовоздушных взрывоопасных смесей в помещениях

10. Снижение пожарной опасности технологических процессов

10.1 Требования пожарной безопасности к технологическому оборудованию

10.2 Факельные линии и сбросные линии аппаратов

10.3 Огнепреградители

10.4 Электрооборудование взрывоопасных и пожароопасных помещений

10.5 Вентиляционные установки

11. Противопожарный режим

12. Источники воспламенения и меры предупреждения пожаров

13. Правила расчета пожарной безопасности на нефтеперерабатывающем предприятии

14. Зонирование территории предприятия и его объектов

15. Здания, сооружения и помещения

Перечень используемой литературы



Введение

Пожарная безопасность объектов нефти и газа как составной элемент промышленной безопасности России.

В настоящее время вопросы обеспечения промышленной безопасности стоят как никогда остро. Это вызвано объективными факторами, такими, как например, развитие новых технологий добычи, хранения и переработки нефтепродуктов, предполагающих использование сложных технических решений с применением систем автоматики. Вместе с тем, создание российских систем безопасности для таких производств отстает от темпов основного бизнеса. В стране в основном применяются зарубежные технологии и решения, которые по своим стоимостным параметрам весьма высокие. В данной статье рассматриваются вопросы решения существующих проблем и некоторые продукты, предлагаемые российскими производителями. В первой части рассмотрим общие вопросы и характеристики нефтегазового производства с точки зрения пожарной безопасности, а во второй - конкретные решения. В данной статье под «нефтегазовым производством» мы будем понимать весь комплекс объектов добычи, переработки и продаж: буровые установки, трубопроводы, перевалочные базы и терминалы, нефтеперерабатывающие заводы и установки, автозаправки, газозаправочные станции и пр.



1. Нефтегазовое производство как объект пожарной охраны

В июле 2011 Правительство РФ одобрило «Концепцию совершенствования государственной политики в области обеспечения промышленной безопасности с учетом необходимости стимулирования инновационной деятельности предприятий на период до 2020 года». В Концепции выдвинуто положение о том, что одним из основных направлений ее реализации является создание системы прогнозирования, выявления, анализа и оценки рисков, аварий на опасных производственных объектах, надежности систем обеспечения промышленной безопасности, последствий возможных аварий. Промышленная безопасность характеризуется следующими факторами:

- техническими решениями, принятые при проектировании;

- соблюдением требований правил безопасности и норм технологического режима процессов;

- безопасной эксплуатацией технических устройств, отвечающих требованиям нормативно-технической документации при эксплуатации, обслуживании и ремонте;

- системой подготовки квалифицированных кадров.

Таким образом, качественное проектирование является ключевым элементом обеспечения промышленной безопасности.

Нефтегазовый комплекс Российской Федерации является одним из критических важных элементов экономики страны. В его состав входят нефтедобывающие предприятия, нефтеперерабатывающие заводы и предприятия по транспортировке и сбыту нефти и нефтепродуктов. В отрасли действуют 28 крупных нефтеперерабатывающих заводов (мощность от 1 млн.т/год), мини-НПЗ и заводы по производству масел. Протяженность магистральных нефтепроводов составляет около 50 тыс. км и нефтепродуктопроводов - 19,3 тыс. км. В 2012 году добычу нефти осуществляла 301 организация [2]. Естественно, что обеспечение промышленной безопасности такого сложного образования требует тщательного подхода. Добыча нефти в России растет с каждым годом, т.е. отрасль в целом, одна из самых перспективных, обеспечивающих существенную часть дохода в ВВП страны - задача обеспечения поддержания ее безопасности на качественном уровне - одна из важнейших задач государства.

Одной из важных особенностей нефтегазового комплекса России (впрочем, как и для большинства стран мира) является существенная изношенность основных фондов. Интегральный показатель степени износа основных производственных фондов составляет более 60%, а для некоторых компаний - 70%. Это один из элементов риска для безопасности, который должен учитываться при проектировании систем.

Предприятия нефтегазового комплекса характеризуются присутствием пожаро-взрывоопасных продуктов и сырья, что в совокупности с большой степенью использования средств автоматики, создают реальную опасность возникновения крупных техногенных аварий и катастроф. Как правило, они сопровождаются пожарами и взрывами. Так, например, на типовом нефтеперерабатывающем заводе мощностью до 10-15 млн. тонн в год может находиться от 300 до 500 тыс. тонн углеводородного топлива, что практически эквивалентно 3-5 мегатонн тротила. На рис. 1 приведена общая характеристика предприятий с точки зрения пожарной безопасности.

Рисунок 1. Общая характеристика особенностей предприятий нефтегазового комплекса с точки зрения пожарной безопасности

Пожары на объектах нефтегазового комплекса характеризуются значительными материальными убытками и человеческими жертвами. К сожалению, за последнее время отмечается некоторый рост. Согласно проведенному [5] анализу данных Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, за 2007-2011 гг. произошло 84 опасных события, в том числе 41 взрыв (49 % от общего количества опасных событий), 30 пожаров (36 %) и 13 аварий с выбросом опасных веществ (15 %). Общий материальный ущерб только за 2011 г. составил более 1 млрд. руб. События с большим материальным ущербом и гибелью людей происходят нечасто - всего три: взрыв этилена на ООО "Томскнефтехим", 2007 г. (ущерб 143 млн. руб.), взрыв на ООО "Киришинефтергсинтез", 2008г. (ущерб 118 млн. руб.; 5 человек погибли); взрыв и пожар на ООО "Ставролен", 2008 г. (ущерб 226 млн. руб. 4 человека погибли). Как правило, ущерб находится в границах 1-3 млн. руб. Интересно отметить, что это согласуется с данными в других странах.

Например, по данным Бюро по безопасности и защиты окружающей среды США (BSEE) с 2007 г. по 2013 г. большинство опасных событий в зонах активной нефтедобычи (Мексиканский залив и Тихий океан) нанесло ущерб менее 25 тыс. долл. Это свидетельствует о том, что в принципе, системы пожаротушения работают достаточно эффективно.

Рисунок 2. Статистика пожаров вне зданий в России в 2006-2010 гг.

В России за последнее десятилетие к традиционным местам возникновения пожаров в нефтегазовом комплексе прибавился еще один - автозаправочные и газозаправочные станции.

При анализе пожарной опасности часто используется т.н. «треугольник пожара».

Рисунок 3. «Треугольник пожара»

Пожарная ситуация возникает в том случае, если все три элемента треугольника соединяются.

По данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора), основную опасность для предприятий нефтегазовой отрасли представляют пожары - 58,5 %, загазованность - 17,9 % и взрывы - 15,1 % от общего числа опасных ситуаций.

Рисунок 4. Основные опасности нефтегазовых производств

Полезно рассмотреть и такой рисунок, на котором представлены обобщенные данные по источникам зажигания.

Рисунок 5. Источники зажигания для объектов нефти и газа в целом

По различным источникам, основные причины опасных событий на предприятиях нефтегазового комплекса одинаковы, разница в оценке статистических данных. Например, по данным Академии ГПС МЧС России [5], они представлены на рис. 6. Очевидно, что человеческий фактор (нарушение правил техники безопасности, некачественный монтаж и ремонт оборудования) играет преобладающую роль.

Рисунок 6. Статистика причин опасных событий на объектах нефтегазовой отрасли по данным Академии ГПС МЧС РФ

Согласно статистических данных, можно обобщить данные по распределения количества аварий на элементах нефтегазовых объектов (Таблица 1).



Таблица 1. Распределение аварий по элементам технологического оборудования нефтегазовых объектов

Оборудование	Количество аварий. %
Технологические трубопроводы	31,2
Насосные станции	18,9
Емкостные аппараты (теплообменники, дегидраторы)	15,0
Печи	11,4
Ректификационные, вакуумные и прочие колонны	11,2
Промканализация	8,5
Резервуарные парки	3,8

Таким образом можно отметить:

Задача обеспечения промышленной безопасности нефтегазового производства имеет государственный масштаб, так как это производство является одним из основных составляющих вклада в валовый национальный продукт.

Качественное проектирование систем пожарной безопасности - ключевой элемент обеспечения промышленной безопасности.

Объектам нефтегазового производства присущ ряд специфических признаков, которые указывают на возможность возникновения опасных событий, сопровождающихся взрывами с разрушениями и гибелью людей:

Даже при эксплуатации при обычной обстановке повышенная пожароопасность за счет значительных выбросов паров

Близкое совместное расположение различных типов источников повышенной опасности; при распределении по большой площади

Большая скорость распространения аварийной ситуации, потенциал быстрой миграции огня и взрывов во всех направлениях; большая разрушительная способность

пожарная безопасность нефтеперерабатывающий



2. Вопросы проектирования систем пожарной защиты и некоторые решения

В общем случае, при проектировании системы пожарной защиты для нефтегазового производства необходимо предусмотреть следующие возможности:

Обнаружение возгорания техническими средствами (пожарными извещателями) и системами сигнализации в бочках нефтехранилища, на причалах, на территории и в помещениях объекта.

Прием сигналов от ручных извещателей, установленных на территории и в помещениях объекта.

Подача сигналов управления системами пожаротушения.

Подача сигналов управления системой оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) людей при пожаре.

Подача сигналов на отключение технологического оборудования налива нефти при пожаре.

Оперативное отображение состояния системы на дисплее автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора.

Необходимо иметь в виду, что нефтегазовое производство предъявляет свои требования, которые вытекают из особенностей, указанных в первом разделе. Прежде всего, здесь нет универсальных решений - для каждого объекта должно быть свое, индивидуальное. Т.е. проект пожарной защиты должен осуществляться высококвалифицированными специалистами, имеющими доказанный опыт, и хорошо понимающими специфику и особенности работы отрасли.

Вторым фактором, который необходимо учитывать, является коренное отличие систем пожарной безопасности нефтегазового производства от обычных - они должны не только своевременно обнаружить опасную ситуацию, но и полностью погасить источник и заблокировать передний фронт огня.

На рис.7 представлены основные требования.

Рисунок 7.

Современные автоматические системы противопожарной защиты способны самостоятельно распознавать пожар, предупреждать о его возникновении, начинать процесс тушения и даже помогать людям в процессе эвакуации.

2.1 Способы обеспечения пожарной защиты объектов

На крупных предприятиях для защиты от пожара обязательно должны быть установлены комплексные системы противопожарной защиты, включающие в себя приборы обнаружения, оповещатели о возникновении пожара, системы автоматического пожаротушения и противодымной защиты.

Необходимость создания таких систем устанавливается Федеральным законом от 22 февраля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (далее --№ 123-ФЗ). В статье 51 главы 14 этого документа изложена основная цель создания систем противопожарной защиты: обеспечение безопасности для жизни и здоровья людей и сохранности имущества при воздействии на них опасных факторов пожара, а также ограничение его последствий.

Для достижения этой цели необходимы:

- своевременная эвакуация людей и имущества в безопасную зону;

- принятие мер по снижению динамики опасного воздействия пожара и по его эффективному тушению.

Этому же служат и требования к надежности и устойчивости системы противопожарной защиты в течение времени, необходимого для того, чтобы ликвидировать очаг возгорания.

Пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной, если: полностью выполнены требования пожарной безопасности; пожарный риск не превышает допустимых значений.

Нарушение требований обеспечения пожарной безопасности влечет за собой ответственность по статье 20.4 КоАП РФ и по статье 219 УК РФ.

Способы обеспечения пожарной защиты объектов, включая производственные, изложены в статье 52 № 123-ФЗ:

- Применение планировочных средств и решений, ограничивающих распространение пожара за пределы первичного очага.

- Организация оптимальных эвакуационных путей, соответствующих требованиям безопасной эвакуации при пожаре.

- Устройство систем обнаружения пожара, оповещения о его возникновении и управления эвакуацией людей.

- Использование систем коллективной защиты (включая противодымную) и средств индивидуальной защиты.

- Применение при проектировании и строительстве здания строительных конструкций с соответствующими классами пожарной опасности и пределом огнестойкости. Для путей эвакуации обязательно использование поверхностных отделочных слоев (покрытий) с низкой степенью пожарной опасности. Применение специальных огнезащитных составов и облицовок для повышения огнестойкости.

- Устройство аварийного слива горючих жидкостей и стравливания газов (при их наличии на объекте).

- Использование первичных средств пожаротушения.

- Использование автономных или автоматических установок пожаротушения.

- Организация деятельности пожарных расчетов.

Комплексное применение этих способов дает возможность в случае возникновения пожара еще до прибытия служб МЧС максимально снизить материальный ущерб и избежать несчастных случаев. Степень их необходимости и применимости диктуется конкретными параметрами объекта защиты.

2.2 Ключевые требования к системам обеспечения пожарной безопасности

К другим регулирующим документам относятся национальные и межгосударственные стандарты, например ГОСТ 27990-88 «Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Общие технические требования», ГОСТ 26342-84 «Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Типы, основные параметры и размеры» и другие. Проектирование и монтаж установок также регламентируется рядом отраслевых приказов и распоряжений, НПБ (Нормами пожарной безопасности), ППБО (Правилами пожарной безопасности), РД (Руководящими документами) и Р (Рекомендациями), например: Р 78.36.007-99. Выбор и применение средств охранно-пожарной сигнализации и средств технической укрепленности для оборудования объектов. Рекомендации; НПБ 110-96. Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками тушения и обнаружения пожара; НПБ 104-03. Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях; НПБ 58-97. Системы пожарной сигнализации адресные. Общие технические требования. Методы испытаний; НПБ 66-97. Извещатели пожарные автономные. Общие технические требования. Методы испытаний и др.

Ключевые требования, предъявляемые к основным системам противопожарной защиты, следующие:

- системы должны монтироваться в зданиях только в соответствии с проектной документацией, любые отклонения от утвержденного проекта недопустимы;

- системы пожарной безопасности должны располагаться в помещении так, чтобы своевременно обнаруживать очаг возгорания в любом месте этого помещения, оповещать людей и приступать к его ликвидации;

- способ подачи огнетушащего вещества не должен увеличивать площадь возгорания из-за разбрызгивания, разлива или распыления горючих жидкостей и приводить к выделению токсичных или взрывоопасных газов;

- в проектной документации обязательно предусматриваются меры по удалению огнетушащих веществ после окончания тушения пожара;

- все приемно-контрольные приборы системы должны находиться в помещении с круглосуточным дежурством персонала;

- пожарные извещатели ручного типа должны быть установлены на путях эвакуации в доступных для включения после возникновения пожара местах;

- автоматические установки пожаротушения должны быть в обязательном порядке обеспечены достаточным количеством огнетушащего вещества, устройством для контроля работоспособности, устройством задержки подачи огнетушащих веществ на время, необходимое для эвакуации людей и устройством для ручного пуска.

Кроме этого, любая система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты должна круглосуточно работать даже в том случае, если пожар повредил коммуникации.



3. Основные системы пожарной защиты

Кратко рассмотрим системы противопожарной сигнализации (АУПС), системы оповещения о пожаре и управления эвакуацией (СОУЭ) и системы автоматического пожаротушения (АУПТ), устанавливаемые в тех зданиях, которые и юридически, и фактически соответствуют нормам пожаробезопасности, установленным статьей 52 № 123-ФЗ.

Первым шагом в оснащении здания системой противопожарной безопасности должна стать разработка проекта. Каждое здание, даже типовое, имеет свои особенности, которые необходимо учесть при проектировании. Статьей 55.8 «Допуск к работам, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства» Градостроительного кодекса РФ и Приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 30 декабря 2009 г. № 624 «Об утверждении Перечня видов работ по инженерным изысканиям, по подготовке проектной документации, по строительству, реконструкции, капитальному ремонту объектов капитального строительства, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства» устанавливается, что оказывать услуги по проектированию противопожарной защиты объектов могут только юридические лица, состоящие в саморегулируемой организации (СРО) и имеющие свидетельство о допуске.

В состав проекта системы противопожарной защиты входит:

- общая часть, включающая описание объекта и схемы, определяющие технические и планировочные решения;

- рабочая документация;

- спецификация на материалы и используемое оборудование;

- смета, определяющая общую стоимость работ и материалов;

- пояснительная записка к отдельным пунктам проекта.

Осуществлять монтаж системы противопожарной защиты могут только организации, имеющие специальную лицензию МЧС.

Важно! Отсутствие лицензии на монтажные работы влечет за собой административную ответственность, а в случае получения крупного дохода -- уголовную, за незаконное предпринимательство.

Подбор того или иного оборудования осуществляется с учетом особенностей объекта -- площади, этажности, объема, функционального назначения помещений. Также необходимо определить вероятность возникновения пожара и его возможный тип, технические условия, такие как наличие воды для тушения на объекте и температурный режим.

После этого приступают к проектированию системы.

Схема комплексной противопожарной защиты объекта состоит из нескольких элементов.



4. Система обнаружения и оповещения людей при пожарах

Системы оповещения о пожаре и управления эвакуацией (СОУЭ) должны обеспечивать: подачу звуковых и световых сигналов во все помещения; трансляцию речевых сообщений; трансляцию в отдельные помещения здания сообщений о месте нахождения очага пожара, о путях эвакуации и действиях для обеспечения личной безопасности; в случае отключения электроэнергии -- включение эвакуационного освещения; связь со всеми кабинетами и помещениями, в которых находятся лица, отвечающие за безопасную эвакуацию.

Всего существует пять типов СОУЭ в зависимости от способов оповещения, разделения помещения на зоны пожарного оповещения (см. табл. 1)

Система оповещения состоит из нескольких элементов, обеспечивающих быстрое реагирование на очаг возгорания: пожарные извещатели, реагирующие на изменение температуры, появление дыма или пламени; блок управления передачей сообщений; цифровые носители информации с записью сообщения о возникновении пожара; устройства оповещения (динамики, микрофоны, экраны с бегущей строкой, световая и звуковая сигнализация). Большое значение для безошибочного функционирования СОУЭ в комплексе с автоматической установкой пожарной сигнализации (АУПС) и автоматической установкой пожаротушения (АУПТ) имеет ее правильное проектирование и монтаж. В противном случае могут возникнуть такие проблемы, как несвоевременное или ложное срабатывание датчиков, отсутствие звука на выходе, перебои в питании оборудования.



Таблица 1. Основные характеристики различных типов СОУЭ

Характеристика СОУЭ	Наличие указанных характеристик у различных типов СОУЭ
	1	2	3	4	5
1. Способы оповещения:
звуковой (сирена, тонированный сигнал и др.)	+	+	*	*	*
речевой (передача специальных текстов)			+	+	+
световой:
а) световые мигающие указатели		*	*	*	*
б) световые оповещатели «Выход»	*	+	+	+	+
в) статические указатели направления движения		*	*	+	*
г) динамические указатели направления движения				*	+
2. Разделение здания на зоны пожарного оповещения			*	+	+
3. Обратная связь зон оповещения с помещением пожарного поста_диспетчерской			*	+	+
4. Возможность реализации нескольких вариантов организации эвакуации из каждой зоны оповещения				*	+
5. Координированное управление из одного пожарного поста_диспетчерской всеми системами здания, связанными с обеспечением безопасности людей при пожаре					+

Примечания:

1. + требуется; * допускается; не требуется.

2. Допускается использование звукового способа оповещения для СОУЭ 3-5 типов в отдельных зонах оповещения.

3. В зданиях, где находятся (работают, проживают, проводят досуг) глухие и слабослышащие люди, требуется использование световых или световых мигающих оповещателей.

4. СОУЭ 35 типов относятся к автоматизированным системам.



5. Система пожаротушения

Полноценное обеспечение пожарной безопасности объекта защиты невозможно без установки автоматической системы пожаротушения. Это комплекс устройств, способный самостоятельно активизироваться при превышении критических значений определенных параметров в помещении. АУПТ должна выполнять несколько задач: ликвидация открытого пламени на объекте до того, как будет достигнуто критическое значение факторов возгорания; ликвидация пламени до того, как будет преодолен предел огнестойкости строительных конструкций; ликвидация пожара до нанесения значительного вреда имуществу; ликвидация огня до разрушения имеющихся на объекте технологических установок; помощь в создании зоны безопасности для находящихся на объекте людей.

Существует несколько классификаций АУПТ, но самой известной является классификация по типу огнетушащего вещества. В соответствии с ней все системы подразделяются на водные, порошковые, пенные, паровые и газовые аэрозольные.

Конструкция системы зависит от ее принадлежности к тому или иному типу. Водные системы состоят из системы обнаружения огня, насосной станции и трубопровода.

Водные системы могут быть спринклерными, оборудованными термочувствительной колбой для перекрытия воды в трубопроводе, и дренчерными, не имеющими теплового замка, а также оборудованные запорными устройствами. В пенных системах, кроме датчиков обнаружения, установлены дозирующие и пенообразующие устройства и особый тип распылителя, а в порошковых -- специальное устройство генерирования газа для выброса огнетушащего вещества.

Проектирование автоматической системы пожаротушения происходит в несколько этапов: получение исходных данных; выезд на объект; разработка проекта системы пожаротушения; согласование проекта и его сдача. После сдачи проекта можно переходить к монтажу, включающему в себя приобретение необходимого оборудования и материалов, прокладку трубопроводов и трасс, монтаж извещателей, оросителей, контрольной аппаратуры, насосов и блоков питания. Система подключается к инженерным коммуникациям здания.



6. Система противодымной защиты

Система представляет собой приточно-вытяжную вентиляцию, главная задача которой -- подача наружного воздуха в вертикальные инженерные трассы, такие как лифтовые шахты, лестницы. В них создается избыточное давление, что помогает предотвратить распространение дыма и других продуктов горения по всему зданию. Такая вентиляция используется для вытягивания ядовитых газов из помещения, в котором находится очаг возгорания, и прилегающих к нему территорий.

Системы противодымной защиты обязательно должны быть установлены: в холлах и коридорах зданий различного назначения, высота которых превышает 28 метров; в туннелях, цокольных помещениях и подвалах, расположенных в жилых, общественных и промышленных зданиях и не имеющих собственного освещения; в общих холлах и коридорах при наличии незадымляемых лестничных клеток; в коридорах без естественного освещения в жилых домах; в помещениях без естественного освещения, в зданиях с большим скоплением людей или площадью более 50 м2.

Монтаж противодымных систем необходимо производить по определенным правилам, предписывающим монтаж отдельной системы для каждого пожарного отсека, размещение дымоудаляющих вентиляторов в отдельных отсеках или на крыше и расположение устройств приема дымовых газов под потолком.

Итак, установка комплексных систем противопожарной защиты помогает обезопасить объект от тяжелых последствий возможных возгораний -- вовремя предупредить о возникновении пожара, обеспечить безопасную эвакуацию людей из здания, удалить из воздуха помещений токсические вещества, выделяемые продуктами горения, применить средства автоматического пожаротушения.

При небольших возгораниях работы автоматической системы противопожарной защиты обычно бывает достаточно, чтобы полностью ликвидировать возгорание еще до приезда пожарных.



7. Классификация производств по их пожаро- и взрывоопасности

Причина пожара или взрыва -- это сочетание причин и условий, приводящих к контакту горючей или взрывоопасной среды и источников воспламенения. Совокупность всех причин и условий, вызывающих взрыв, возникновение и распространение пожаров и определяющих его масштабы и последствия, характеризует по- жаро- и взрывоопасность производственных помещений, установок, агрегатов и оборудования.

Согласно СНиП II-90-81 «Производственные здания промышленных предприятий», производства подразделяются по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности на категории (категории производств) следующим образом:

Категория производства	Характеристика веществ и материалов, имеющихся в производстве
А взрывопожароопасное	Горючие газы с нижним концентрационным пределом взрываемости (воспламенения) 10 % и менее объема воздуха, жидкости с температурой вспышки до 28 °С включительно, если из указанных газов и жидкостей могут образоваться взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема воздуха в помещении; вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.
Б взрывопожароопасное	Горючие газа с нижним концентрационным пределом взрываемости более 10% объема воздуха, жидкости с температурой вспышки выше 28 до 61°С включительно, жидкости, нагретые в условиях производства до температуры вспышки и выше, горючие пыли или волокна с нижним пределом взрываемости 65 г/м3 и менее, если из указанных газов, жидкостей и пылей могут образоваться взрывоопасные смеси в объеме, превышающей 5% объема воздуха в помещении.
В пожароопасное	Жидкости с температурой вспышки выше 61 °С; горючие пыли или волокна с нижним пределом взрываемости более 65 г/м3; твердые сгораемые вещества и материалы; вещества, способные при взаимодействии с водой, воздухом или друг с другом только гореть.
Г	Несгораемые вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; твердые вещества, жидкости и газы, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Д	Несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии.
Е взрывоопасное	Горючие газы, не имеющие жидкой фазы, и взрывоопасные пыли в таком количестве, при котором из них могут образоваться взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5 % объема воздуха в помещении, и в котором по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения); вещества, способные взрываться (без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Конкретные производства относятся к той или иной категории исходя из норм технологического проектирования или в соответствии со специальными перечнями, составленными и утвержденными соответствующими министерствами.

Категорирование производств по степени взрывной, взрыво-пожарной и пожарной опасности определяет условия их проектирования и эксплуатации. В зависимости от категории, например, применяется в проектах степень огнестойкости зданий, площадь этажа между противопожарными стенами, количество этажей, пути эвакуации людей и другие конструктивные решения.



8. Анализ возможных причин возникновения и распространения пожаров

Для конкретной оценки пожаро- и взрывоопасности отдельных производств, для выявления противопожарных нарушений и разработки необходимых мероприятий пожарной профилактики используют разработанную практикой методику.

- Взрывоопасность среды внутри аппаратов и емкостей оценивают путем выяснения возможности образования взрывоопасной смеси. Чтобы исключить такое образование, необходимо устанавливать рабочие параметры с учетом коэффициента безопасности, в частности рабочую температуру назначать на 10° меньшей по отношению к нижнему температурному пределу воспламенения или увеличивать на 10° по отношению к верхнему пределу. Обращают внимание на «дыхание» емкостей и изменение уровня жидкости в них, так как в этих случаях могут возникать взрывоопасные смеси. Устанавливают, какие способы защиты от взрыва используются (подача инертного газа, отсос горючих паров и др.) и какова их эффективность. По показаниям стационарных газоанализаторов или анализом проб газа определяют действительную концентрацию рабочих газов и паров в аппаратах и емкостях. Сравнив ее с допускаемыми значениями (с учетом коэффициента безопасности), делают соответствующие выводы.

Для аппаратов и хранилищ, в которых концентрация газа выше верхнего предела воспламенения, а также для аппаратов, работающих под вакуумом, определяют способы контроля установленных концентраций. Одновременно выясняют, имеются ли автоматические устройства, исключающие образование опасной концентрации, а также эффективность средств защиты от взрыва.

Аппаратура с пылями считается взрывоопасной, если действительная концентрация (с учетом осевшей пыли,: которая может быть взвихрена) будет превышать коэффициент безопасности, составляющий 50% от нижнего предела взрываемости данной пыли. Для аппаратов, где это может иметь место, определяют технические мероприятия, уменьшающие количество взвешенной пыли или снижающие концентрацию кислорода в смеси, а также их эффективность. Проверяют условия накопления осевшей пыли (наличие тупиков, мертвых зон, переменных уклонов, увлажненных стенок в аппаратах и трубопроводах).

Устанавливают допустимость использования воздуха для систем пневматического транспорта измельченных материалов, передавливания или перемешивания жидкостей при постоянном контроле концентрации горючего вещества, наличии автоматической защиты и эффективности его действия.

Необходима проверка безопасности действия устройств, исключающих выход веществ из аппаратов и емкостей в условиях нормальной эксплуатации. Горючие вещества могут выйти из аппаратов, емкостей и трубопроводов в производственные помещения, если они имеют открытую поверхность испарения, при открывании люков, действии дыхательных и предохранительных клапанов и других устройств. Для предупреждения образования локальных взрывоопасных концентраций у места выхода наружу горючих паров и газов предусматривают систему улавливания паров и газов (местные отсосы), устройства против переполнения и растекания жидкостей, приборы контроля и регулирования температуры, герметичные крышки и люки.

У аппаратов и емкостей с дыхательными или предохранительными клапанами проверяют состояние отводных дыхательных линий и их соответствие предъявляемым требованиям.

Серьезное внимание уделяют выявлению возможных причин повреждений и аварий аппаратов и трубопроводов. В процессе эксплуатации могут быть случаи увеличения подачи веществ в аппараты при неизменном отборе их из аппаратов или уменьшение отбора при неизменной подаче. Это приводит к повышению давления в системе. К повышенному давлению может привести также отсутствие или неисправность на питающих линиях насосов и компрессоров регуляторов расхода и давления, увеличение сопротивления трубопроводов, неисправность дыхательных линий и предохранительных клапанов, переполнение емкостей и аппаратов с жидкостями. Безопасность зависит от наличия и исправного действия систем автоматики.

Нарушение температурного режима, температурные расширения, прекращение процесса конденсации или уменьшение отсоса несконденсировавшихся газов, попадание обводненного сырья и водяного, конденсата в аппараты с высокой температурой, динамические воздействия, коррозия, отсутствие систематического наблюдения, регулярного осмотра и своевременного ремонта производственного оборудования--вот далеко не полный перечень возможных причин возникновения опасных давлений в системах.

При оценке пожарной опасности производства учитывают наличие, возможность и причины появления источников воспламенения. Например, недостаточные противопожарные разрывы между производственными" печами и аппаратами с горючими газами и жидкостями, отсутствие между ними огнестойких стен, паровых завес и других преград могут привести к взаимному контакту взрывоопасной среды и источника воспламенения.

Исследуя пути распространения пожара, прежде всего обращают внимание на производственные коммуникации. Одновременно выясняют наличие и эффективность огнепреграждающих устройств. Устанавливают места возможного образования опасных концентраций (дыхательные, продувочные и отсасывающие линии), наличие горючих веществ в промышленной канализации, перегруженность производственных площадей горючими веществами и материалами, загроможденность подходов к оборудованию и средствам пожаротушения, состояние проходов и выходов.



9. Предупреждение образования газовоздушных взрывоопасных смесей в помещениях

При авариях с трубопроводами, агрегатами, аппаратурой помещение цеха быстро заполняется парами, газами, жидкостью. За очень. короткий промежуток времени может образоваться взрывоопасная концентрация горючих паров или газов с воздухом. Это время можно определить путем сопоставления минимального количества газа, необходимого для образования взрывоопасной смеси в объеме помещения, с объемным расходом газа, вытекающего в месте разрыва.

Помещение считают взрывоопасным, если попавших в него па- -ров и газов в объеме 5% и более от объема помещения достаточно для образования концентрации на нижнем пределе. При определении взрывоопасности помещения действие вентиляции учитывается только в том случае, если имеется автоматическое включение резервного агрегата при выходе из строя основного.

С целью предупреждения взрыва целесообразно в местах, где наиболее вероятно аварийное газовыделение на трубопроводах, устанавливать быстродействующие задвижки с электрическим или электромагнитным приводом, которые срабатывают от автоматических газоанализаторов. С этой же целью линии подачи газа от компрессоров необходимо защищать автоматическими клапанами-- отсекателями, срабатывающими при резком увеличении скорости движения газа.

Для того чтобы предотвратить образование в производственных помещениях взрывоопасных паровоздушных смесей при вытекании горючих жидкостей из мест нарушения герметичности, необходимо определить возможное количество вытекающей жидкости.

Основными мерами предупреждения образования взрывоопасных концентраций в помещениях являются: герметичность систем аппаратов, необходимая кратность воздухообмена, контроль за концентрацией паров и газов в помещении.



10. Снижение пожарной опасности технологических процессов

Для того чтобы рассчитать пожароопасность процесса, необходимо знать тепловой эффект протекающих реакций и максимальную температуру в системе. Тепловой эффект реакции определяют экспериментально или рассчитывают по закону Гесса.

Данные о тепловом эффекте позволяют составить тепловой баланс в аппарате, на основании которого определяют потери тепла и количество тепла, затрачиваемого на нагрев вещества в зоне реакции. С учетом такого распределения тепла вычисляют максимальную температуру реакции.

Если вычисленная рабочая температура будет выше температуры самовоспламенения или разложения образующихся веществ, то реакция может закончиться взрывом или пожаром. Снизить пожароопасность процесса можно, если это позволяет технологический процесс, путем понижения давления в системе, где протекает реакция.

Многие технологические процессы при понижении давления могут протекать при более низких температурах, благодаря чему устраняется или значительно уменьшается опасность термического разложения продуктов, их перегрев и воспламенение, а также нежелательные побочные реакции, нередко создающие дополнительную опасность взрыва. С этой целью при разработке технологических процессов стремятся, там где это возможно, применять вакуум.

Определенную пожарную опасность представляют операции по передавливанию огнеопасных жидкостей, а также работы в аппаратах, освобожденных от горючих жидкостей и газов. Например, для передавливания сжиженных горючих газов при помощи монжусов не допускается применение сжатого воздуха, а используются только инертные газы. Сероуглерод и другие огнеопасные жидкости, не смешивающиеся с водой, передавливают с ее помощью.

Пылевидные огнеопасные вещества лучше перемешивать с помощью герметичных пневматических систем. При пневматическом транспортировании пылевидных материалов следует удалять из них посторонние металлические предметы с помощью магнитных сепараторов.

Рабочие температуры в большинстве аппаратов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности значительно выше верхних температурных пределов воспламенения перерабатываемых веществ. Во избежание опасных процессов разложения, воспламенения или взрыва в реакторы подают азот. При эксплуатации таких реакторов контролируют непрерывность подачи и чистоту инертного газа. При прекращении подачи инертного газа немедленно прекращают подачу в реактор обрабатываемых веществ.

В процессе эксплуатации технологических установок основными мероприятиями для повышения пожарной безопасности являются: контроль за соблюдением технологического регламента, в частности, за температурой, давлением, расходом реагирующих веществ, скоростями процесса и т. п.), за исправностью измерительных, защитных и предохранительных устройств, соблюдение Правил пуска и остановки аппаратов или установки после ремонта; выполнение всех видов ремонтов в установленные сроки.

10.1 Требования пожарной безопасности к технологическому оборудованию

Требования пожарной безопасности к технологическому оборудованию по существу аналогичны требованиям общей безопасности, соблюдение которых необходимо при конструировании и эксплуатации оборудования.

Рассмотрим некоторые дополнительные требования пожарной безопасности, относящиеся к оборудованию.

Выбор пожаробезопасного оборудования тесно связан с характером технологических процессов. Целесообразно, например, применение беспламенных печей на газообразном топливе. Такие печи выгодны и в технологическом отношении по сравнению с типовыми трубчатыми печами одинаковой теплопроизводительности с газовыми форсунками. Расход топлива в беспламенных печах на 20--30% меньше, они занимают в 2--3 раза меньшую площадь и имеют в 5--7 раз меньший объем.

В противопожарном отношении нежелательно, чтобы в аппаратуре, тем более работающей под высоким давлением и при высокой температуре, находилось большое количество огнеопасных веществ. Поэтому в подобных случаях следует применять трубчатые аппараты (трубчатые печи, трубчатые теплообменники, конденсаторы, холодильники), которые имеют меньший объем, более высокую прочность и менее металлоемки.

Как уже указывалось, укрупнение установок и комбинирование нескольких технологических процессов в едином производственном комплексе позволяют сократить число насосов, компрессоров, промежуточных емкостей и другого оборудования. Это уменьшает пожарную опасность производства, так как сокращается общий объем горючих веществ на территории установок. Широкое использование тепла отходящих газов и получаемых продуктов в технологических схемах позволяет отказаться от пожароопасных агрегатов огневого подогрева.

Большое внимание уделяется трассировке технологических коммуникаций. Трубопроводы для пожароопасных веществ нельзя прокладывать через электрораспределительные устройства и помещения, вентиляционные камеры, помещения КИП, подсобные, административные и бытовые помещения. Обслуживающий персонал установки должен хорошо знать схемы трубопроводов с указанием мест расположения задвижек, с помощью которых можно прекратить поступление горючего продукта при пожаре. Трубопроводы из керамики, стекла и пластических масс не разрешается использовать для транспортирования горючих жидкостей, сжиженных и сжатых газов как в пределах помещений, так и на открытых площадках без специальных обоснований. Расходные линии, по которым транспортируются сжиженные газы от резервуаров к потребителю, защищаются отсечными клапанами, обеспечивающими быстрое закрывание трубопроводов при аварийном истечении газа.

Если позволяют условия технологии, то технологическое и вспомогательное оборудование, например промежуточные и расходные емкости, рекомендуется выносить из производственных помещений на открытые площадки. Расходные емкости следует выносить и за пределы наружных установок, используя промежуточные и цеховые склады огнеопасных жидкостей и сжиженных газов.

В цехах, где по условиям технологии нельзя избежать применения открытых емкостей и тары с огнеопасными жидкостями, необходимо определить и не превышать минимально необходимые объемы рабочих жидкостей, находящихся у рабочих мест, работать с улавливанием паров местными отсосами, иметь на емкостях крышки, которые закрываются в нерабочее время, и обеспечить в случае пожара возможность быстрой эвакуации жидкостей.

Состав смесей в потоках следует контролировать автоматически. При отсутствии такой возможности нужно применять герметичные пробоотборники.

Комплексная (полная) автоматизация производственных процессов должна предусматривать также решение вопросов пожарной безопасности. Средства автоматики должны обеспечивать устранение возможности образования горючих смесей и импульсов воспламенения как в технологической аппаратуре, так и в производственных помещениях. Во взрыво- и пожароопасных условиях необходимо устанавливать безопасные приборы и аппаратуру, например, пневматические, механические, магнитные.

Приборы, приводимые в действие электрическим током, должны обладать способностью отключаться задолго до наступления опасных условий или же применяться во взрывозащищенном исполнении.

Для автоматической подачи сигнала о наличии в производственных помещениях концентрации горючих газов, составляющей 2®% от нижнего предела воспламенения, устанавливают сигнализаторы горючих газов.

При отсутствии таких сигнализаторов используют переносные; газосигнализаторы.

10.2 Факельные линии и сбросные линии аппаратов

Для сжигания газов, удаляемых из технологического оборудования и коммуникаций, предусматриваются факельные системы, которые состоят из магистрального трубопровода для газов сбрасывания, сепараторов для удаления из газа жидкости и отвода ее по назначению, и самого факельного ствола для открытого сжигания газов. Факельный ствол снабжается электрозапалом или «маяком» {постоянно горящим языком пламени, который защищается от задувания ветром).

Для расчета общезаводских факельных магистралей общее количество газов, направляемых на факельную установку, принимают на 20% больше максимального газового потока от всех цехов и установок.

При подключении объединенного коллектора для сбросов от контрольных предохранительных клапанов установки в магистральную линию допускается устройство задвижки, отключающей установку от магистрали на время остановки. Перед пуском установки задвижка запирается в открытом положении и пломбируется.

В случае необходимости факельный трубопровод изолируют несгораемыми материалами или обогревают, например, посредством паровой рубашки.

Факел размещается с учетом «розы ветров» для территории цеха и завода. Площадку вокруг факела ограничивают и обозначают предупредительными знаками. Расстояния от факела до сырьевых складов сжиженных газов, товарно-сырьевых складов легковоспламеняющихся жидкостей, нефтепродуктов, а также железнодорожных путей и шоссейных дорог общего пользования определяются отраслевыми нормативами.

Магистральная линия, ведущая к факелу, должна быть обеспечена в низких местах сепараторами для сбора сконденсировавшегося продукта. Факельная линия прокладывается с уклоном в сторону сепаратора.

В случае аварии или пожара огнеопасные жидкости должны быть направлены из технологического оборудования в соседние аппараты или в аварийные емкости. Реакторы, сборники суспензий (эмульсий), раствора инициатора (катализатора) большого объема, заполненные горючими жидкостями, обеспечиваются аварийными емкостями. Для быстрейшего освобождения аппаратов и трубопроводов аварийные линии от установок к аварийным емкостям должны иметь достаточное проходное сечение и необходимый постоянный уклон. Эти линии прокладываются с минимальным количеством отводов и поворотов, по возможности прямыми. По всей длине трубопровода не должно быть задвижек. Объем аварийного резервуара должен быть не менее объема наибольшей емкости и не менее 30% суммарного объема соединенных с ним аппаратов. В 20 м от центральных нефтеловушек сооружается аварийная емкость, рассчитанная на прием не менее половины объема наибольшего заводского резервуара для сырья или продуктов.

Спуск горячей жидкости может производиться только тогда, когда аварийный резервуар тщательно освобожден от остатков воды и обводненного продукта и в резервуар подается водяной пар, освобожденный от конденсата.

Схема факельной установки с огнепреградителем и гидравлическим затвором для предотвращения попадания воздуха в систему.



1 - защищаемый аппарат; 2 - цеховой сепаратор; 3 - факельный сепаратор; 4 - факельный ствол; 5 - газовый затвор; 6 - блокировочное устройство «закрыто-открыто»; 7 - цеховой коллектор; 8 - факельный коллектор; 9 - продувочный газ; 10 - линия ручного сброса; 11 - граница цеха; 12 - сброс газов от ПК на других аппаратах цеха; 13 - сброс газов от других цехов производства

Через каждые 250 м на магистральной сети промышленной канализации предусматривают гидравлические затворы. Огнеопасные жидкости сливают из аппаратов, работающих под избыточным давлением, через буферные емкости, соединенные с атмосферой и имеющие на спускных линиях в канализацию гидравлические затворы.

10.3 Огнепреградители

Огнепреградители-- защитные устройства, свободно пропускающие паро-, пыле- или газовоздушную смесь, но не пропускающее пламя. Они устанавливаются на дыхательных линиях резервуаров, мерников и аппаратов с ЛВЖ и горючими газами. Огнепреградители представляют собой корпус с металлической насадкой в виде гофрированных пластин, пакета из металлических сеток, фольговых кассет, гравия, минеральной ваты или колец Рашига.

Принцип действия огнепреградителей заключается в том, чтобы проходящая через них горючая смесь разбивалась в насадке на тонкие струйки. При окислении горючей смеси в каналах малого диаметра возможность теплопотерь превышает тепловыделения и горение прекращается. Диаметр гасящего канала насадки огнепреградителя принимают, исходя из опыта или определяют расчетным путем.

Для повышения надежности гашения пламени диаметр отверстия принимается на 20--25% меньше вычисленного критического диаметра.

Стальные или медные сетки, имеющие свыше 200 отверстий на1 см2, гравий, стеклянные шарики диаметром 3--4 мм слоем толщиной не менее 150 мм, металлокерамическая вставка создают обычно необходимый критический диаетр для потока горящих газов или паров.

Проходное сечение^ корпуса огнепреградителя должно быть больше сечения трубопровода, на котором установлен огнепреградитель чтобы снизить сопротивление прохождения паров или газов.

Для повышения надежности работы огнепреградителей на особо ответственных участках газопроводов, газоходов, пылепроводов в сочетании с огнепреградителями устанавливают разрывные мембраны.

В последнее время начинают шире применять автоматические системы отсечки пламени механического или гидравлического действия (перекрытие заслонками газопровода, подача воды для охлаждения).

10.4 Электрооборудование взрывоопасных и пожароопасных помещений

На предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, где по условиям ведения технологического процесса может образоваться взрыво- и пожароопасная среда, предъявляются особые требования к устройству и эксплуатации электроустановок.

Согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ) помещения и наружные установки, исходя из пожаро- и взрывоопасности используемых в них веществ, а также требований, предъявляемых к оборудованию, делятся на пожароопасные и взрывоопасные. Пожароопасные помещения и наружные установки подразделяются на 4 класса:

К классу П-1 относятся помещения, b которых применяются или хранятся жидкости с температурой вспышки паров выше 45°С (склады минеральных масел и др.).

К классу П-П относятся помещения, в которых выделяются горючие пыли или волокна, переходящие во взвешенное состояние, но не могущие образовать с воздухом взрывчатые смеси, (деревообделочные цехи и др.).

К классу П-11а относятся помещения, в которых находятся твердые или волокнистые горючие вещества (склады бумаги, древесины, тканей и т. п.).