7.2 Оценка техногенных воздействий

7.2.1 Взрывное воздействие

Избыточное давление дефлограционного взрыва можно определить по формуле:

, кПа (8.1)

где P_max - максимальное давление дефлограционного взрыва, кПа; Р_max = 828 кПа;

Р₀ - давление воздушной среды в помещении до взрыва, кПа; Р₀ = 101,3 кПа;

m_г - масса горючего газа, поступившего в помещение в результате утечки или погасания горелки, кг;

z_y - коэффициент участия горючей смеси во взрыве;

_г - плотность газа; _г = 0,8 кг/м³;

V_св - объем помещения, который может быть заполнен взрывоопасной смесью, м³;

с_ст - стехиометрическая концентрация рабочего газа, %;

k_н - коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и не аддиабатичность взрывного процесса, k_н = 3.

Масса газа, поступившего в помещение, определяется по формуле:

, кг (8.2)

где V_у - объем газа, поступившего в помещение из техногенного устройства, м³;

V_т - объем газа, поступившего в помещение из трубопровода, м³;

, м³ (8.3)

где Р₁ - абсолютное давление газа в техногенном устройстве, Р₁ = 102,1 кПа;

V - геометрический объем техногенного устройства, заполненный горючим газом,

м³.

м³

Объем газа, поступившего из трубопроводов:

, м³ (8.4)

где V_т1 - объем газа, поступившего в помещение из трубопровода до отключения подачи газа в газопровод

, м³ (8.5)

где В - расход газа в трубопроводе, м³/с; В = 0,106 м³/с;

- время срабатывания запорного устройства или время необходимое для отключения подачи газа в газопровод. Принимаем = 180 с при наличии клапана отсекателя.

м³

V_т2 - объем газа, поступившего в помещение, после отключения подачи газа в газопровод:

, м³ (8.6)

где Р_i - абсолютное давление газа на i-ом участке газопровода;

L_i - длина i-го участка газопровода;

r_i - внутренний радиус трубы на i-ом участке газопровода;

N - количество участков газопровода.

м³

м³

кг

Стехиометрическую концентрацию горючего газа определяем по формуле:

, % (8.7)

где m - количество атомов углерода в молекуле горючего газа;

n - количество атомов водорода в молекуле горючего газа;

%

Объем помещения определяется как разность между геометрическим объемом и объемом занимаемым техногенными устройствами.

, м³ (8.8)

где L_п, B_п, H_п - соответственно длина, ширина и высота помещения;

L_п = 100 м, B_п = 20 м, H_п = 10 м.

м³.

Коэффициент участия газа во взрыве рассчитывается по формуле:

, (8.9)

где с_г - приведенная концентрация газа во взрывоопасной зоне помещения;

е_н - нижний концентрационный предел распространения пламени, е_н = 5%;

- допустимое отклонение концентрации газа во взрывоопасной зоне, = 1,38;

x_n - размер взрывоопасной зоны вдоль длины помещения;

y_n - размер взрывоопасной зоны вдоль ширины помещения;

z_n - размер взрывоопасной зоны вдоль высоты помещения.

, (8.10)

%

, м (8.11)

м

, м (8.12)

м

, м (8.13)

м

кПа

При полученном значении Р_s>0 существует вероятность взрыва, в результате которого может пострадать обслуживающий персонал.

7.2.2 Тепловое воздействие

При соприкосновении с наружной поверхностью стенки печи существует вероятность ожога кожного покрова обжигальщика. Для оценки этой вероятности рассчитаем температуру наружной поверхности стенки печи.

Определим поток тепла через стенку. Для этого выбираем 1 участок зоны охлаждения (см. тепловой баланс рабочего пространства печи), для которого температура рабочего пространства максимальна t = 980⁰С, а толщина стен кладки минимальна R = 1140 мм.

, Вт/м² , (8.14)

где t_вн - температура внутренней стороны печи, ⁰С; t_вн = 980⁰С;

t_в - температура окружающего воздуха, t_в = 20⁰С;

R_i - толщина i-го слоя кладки. Кладка двухслойная: R₁ = 250 мм, R₂ = 790 мм;

_i - коэффициент теплопроводности i-го слоя кладки, Вт/м⁰С. Для определения для каждого слоя кладки найдем среднюю температуру кладки:

⁰С

⁰С

, Вт/м⁰С (8.15)

Вт/м⁰С

Вт/м⁰С

_н - коэффициент теплоотдачи, _н = 15 Вт/м²⁰С

Вт/м²

Определим температуру наружной поверхности стенки печи:

, ⁰С (8.16)

⁰С

Температура t_н превысила температуру поверхности стенки, допустимую по санитарным нормам равную 45⁰С. Поэтому требуется изолировать стенку теплоизолирующим материалом, например, минеральной ватой толщиной 100 мм (_мв = 0,07 Вт/м⁰С).

Проведем поверочный расчет по формулам (8.14) и (8.16):

Вт/м²

⁰С

Температура не превышает 45⁰С, значит применение минеральной ваты для теплоизоляции в этом случае целесообразно.

7.3 Обеспечение техногенной безопасности

Во избежание взрыва, газопроводы изготавливают из цельнотянутых труб, соединенных сваркой, при этом не используют резьбовые и фланцевые соединения. Цеховую газовую сеть снабжают перекрывающимися и отключающимися устройствами, регуляторами давления.

Требования промышленной безопасности при использовании природного газа, сформулированные в «Правилах безопасности в газовом хозяйстве», предусматривают следующие правила эксплуатации газового оборудования и агрегатов. Подача газа на установку прекращается:

а) при погасании контролируемого пламени горелок в результате снижения или повышения давления на горелку.

Для контроля давления установлен электроконтактный манометр типа ЭКМ, используется звуковая и световая сигнализация. При погасании факела срабатывает технологическая защита, осуществляющая отсечку газа к горелкам с помощью электромагнитных клапанов (поз.11в из схемы автоматизации), установленных перед горелками. К повторному розжигу разрешается приступать после вентиляции топки и газоходов, а также устранение причин неполадок.

б) при обнаружении обжигальщиком в процессе работы печи неисправности контрольно-измерительных приборов, средств автоматизации и сигнализации;

в) при отключении дутьевых вентиляторов или недопустимых отклонениях подачи воздуха для сжигания газа в горелке;

г) при появлении неплотностей в обмуровке печи, в местах установки предохранительно взрывных клапанов и газоходах;

д) при прекращении подачи энергии, при исчезновении напряжения на КИП и на установках автоматического управления (блок управления БУ-21, регулятор Р-27);

е) при выходе из строя предохранительных блокирующих устройств и потери герметичности затвора запорной арматуры (поворотно-регулирующие задвижки ЗД);

ж) при неисправности горелок;

з) при появлении загазованности, обнаружении утечек газа на газовом оборудовании;

и) при пожаре, угрожающем персоналу или оборудованию, а также цепям защиты и дистанционного управления запорной арматуры.

В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [ ] кирпичный цех ОАО «Ивановский завод керамических изделий» относится к ряду опасных производственных объектов, так как в цехе используется природный газ, который отнесен к опасным веществам.

ОАО «Ивановский завод керамических изделий», как опасный производственный объект, обязан:

иметь лицензию на эксплуатацию опасного производственного объекта;

обеспечивать укомплектованность штата работников опасного производственного объекта в соответствии с установленными требованиями;

допускать к работе на опасном производственном объекте лиц, удовлетворяющих квалификационным требованиям и не имеющих медицинских противопоказаний к указанной работе;

обеспечивать проведение подготовки и аттестации работников в области промышленной безопасности;

иметь на опасном производственном объекте нормативные правовые акты и нормативные технические документы, устанавливающие правила ведения работ на опасном производственном объекте;

организовывать и осуществлять производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности;

обеспечивать наличие и функционирование необходимых приборов и систем контроля за производственными процессами в соответствии с установленными требованиями;

предотвращать проникновение на опасный производственный объект посторонних лиц;

приостанавливать эксплуатацию опасного производственного объекта самостоятельно или по предписанию федерального органа исполнительной власти, специально уполномоченного в области промышленной безопасности, его территориальных органов и должностных лиц в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте, а также в случае обнаружения вновь открывшихся обстоятельств, влияющих на промышленную безопасность;

осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий на опасном производственном объекте, оказывать содействия государственным органам в расследовании причин аварии;

анализировать причины возникновения инцидента на опасном производственном объекте, принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных инцидентов;

своевременно информировать в установленном порядке федеральный орган исполнительной власти, специально уполномоченный в области промышленной безопасности, его территориальные органы, а также иные органы государственной власти, органы местного самоуправления и население об аварии на опасном производственном объекте;

принимать меры по защите жизни и здоровья работников в случае аварии на опасном производственном объекте.

Работники опасного производственного объекта обязаны:

соблюдать требования нормативных правовых актов и нормативных технических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном производственном объекте и порядок действий в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте;

проходить подготовку и аттестацию в области промышленной безопасности;

незамедлительно ставить в известность своего непосредственного руководителя или в установленном порядке других должностных лиц об аварии или инциденте на опасном производственном объекте;

в установленном порядке приостанавливать работу в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте;

в установленном порядке участвовать в проведении работ по локализации аварий на опасном производственном объекте.

Заключение

В дипломном проекте проведен расчет туннельной печи обжига кирпича ОАО «Ивановский завод керамических изделий». Рассчитаны тепловые балансы для туннельной печи обжига кирпича и камерной сушилки для сушки сырца. Выбраны горелочные устройства, вентиляторы для отбора воздуха, продуктов горения и вентилятор подачи воздуха на охлаждение кирпича. Разработана методика расчета внешнего теплообмена в щелевой электрической печи. Произведен расчет себестоимости производства кирпича, разработана схема автоматизации и теплового контроля туннельной печи. Рассмотрены вопросы безопасности при обслуживании туннельной печи.

Литература

1. Левченко П.В. Расчет печей и сушил силикатной промышленности. - М., Высшая школа, 1968

2. Д.В. Гинзбург и др. Печи и сушила силикатной промышленности. - М., Промстройиздат, 1963

3. Тепловые расчеты печей и сушилок силикатной промышленности. 2-е издание, переработанное и дополненное, Баренбойм А.М., Галиева Т.М. и др. - М., Стройиздат, 1964

4. Справочник по производству строительной керамики под ред. Наумова М.М. и Нохратяна К.А., Том III, Госстройиздат, 1962

5. Сидоров М.Д. Справочник по воздуходувным и газодувным машинам. - М.-Л., Машгиз, 1962

6. Зигель Р., Хауэлл Д. Теплообмен излучением: Пер. с англ.- Мир, М.1975 г.

7. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей: Учебник для вузов. Арутюнов В.А., Бухмиров В.В., Крупенников С.А.- М.: Металлургия, 1990

8. Коленда З.С., Гнездов Е.Н. О зональном методе расчета лучистого теплообмена с введением условных поверхностей // Изв. вуз. Черная металлургия, - 1982.- №1.- С.138-142

9. Математическое моделирование и оптимизация теплотехнологических установок: Учеб. пособие / Е.Н.Гнездов; Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 1994. - 124 с.

10. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. Под ред. Б.Д.Кошарского. Л., Машиностроение, 1976

11. Техногенная безопасность. Методические указания к разделу дипломного проекта для технических специальностей университета. - Иваново, 2002

12. Чернов К.В. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Курс лекций / Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2001. - 116 с.

13. Правила безопасности в газовом хозяйстве. ПБ от 26.12.90.

14. О промышленной безопасности опасных производственных объетов: Федеральный закон РФ принят Гос. Думой 20.6.97 № 116-ФЗ // Безопасность труда в промышленности, № 10, 1997