6.3. Взрывоопасные объекты и аварии на них
Взрывоопасные объекты
Взрывоопасный объект (BOO) — объект, на котором хранятся, используются, транспортируются взрывоопасные вещества, а также вещества (продукты), приобретающие в определенных условиях способность к взрыву.
К BOO относятся предприятия оборонной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, текстильной, хлебопродуктовой и фармацевтической промышленностей, склады легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных газов. Аварии со взрывами чаще всего происходят на тех предприятиях, где в больших количествах применяются углеводородные газы (метан, этан, пропан). Взрываются котлы в котельных, газовая аппаратура, продукция и полуфабрикаты химических заводов, пары бензина и других компонентов, мука на мельницах, пыль на элеваторах, сахарная пудра на сахарных заводах, древесная пыль на деревообрабатывающих предприятиях. Возможны взрывы в жилых помещениях, где используется бытовой газ.
Ни одно производство не обходится без использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов, емкостей и пр.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.
Степень разрушения объекта при взрыве
Оценку степени разрушений элементов объекта, вызванных воздушной ударной волной, принято давать по следующей шкале:
• слабое (8–10 кПа) – объект не выходит из строя, необходим незначительный ремонт;
• среднее (10–20 кПа) – разрушены главным образом второстепенные элементы объекта, которые могут быть восстановлены путем проведения среднего и капитального ремонта;
• сильное (20–40 кПа) – разрушена большая часть несущих конструкций и стен; восстановление возможно, но нецелесообразно;
• полное (40–60 кПа) – обрушение перекрытий и разрушение всех несущих конструкций; восстановление невозможно.
Причинами сильного разрушения при слабых взрывах могут быть:
• старение систем (снижение механической прочности);
• нарушение технологического режима;
• конструкторские ошибки;
• неисправности контрольно-измерительных приборов, регулирующих и предохранительных устройств;
• ошибки обслуживающего персонала и т. д.
6.4. Взрывозащита систем повышенного давления
Системы повышенного давления
К системам (объектам) повышенного давления относятся трубопроводы, цистерны, баллоны, сосуды, аппараты и приборы, работающие под давлением.
Взрывозащита систем повышенного давления достигается:
• организационно-техническими мероприятиями;
• разработкой и соблюдением регламентов, норм и правил ведения технологических процессов;
• организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала;
• осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т. д.
Оборудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных газов или паровых завес, а также защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки и т. д.).
Для своевременного обнаружения различных дефектов (трещины, вмятины, дефекты сварки и т. д.), возникших при изготовлении, хранении и транспортировке сосудов, оборудования, применяют различные методы контроля:
• внешний осмотр (визуальный) сосудов и аппаратов, работающих под давлением;
• неразрушающие методы контроля (люминесцентные, ультразвуковые и рентгеновские методы);
• гидравлические испытания сосудов;
• механические испытания материалов, из которых изготовлены сосуды.
Меры обеспечения безопасности систем повышенного давления
Для обеспечения безопасности систем повышенного давления применяют ряд обязательных мер.
Используется специальная опознавательная окраска внешней поверхности трубопровода, указывающая на свойства транспортируемого вещества:
• вода – зеленый;
• пар – красный;
• воздух – синий;
• горючие и негорючие газы – желтый;
• кислоты – оранжевый;
• щелочи – фиолетовый;
• горючие и негорючие жидкости – коричневый;
• прочие вещества – серый.
Для выделения вида опасностей на трубопроводы наносятся предупреждающие (сигнальные) цветные кольца, количество которых определяет степень опасности:
• взрывоопасные, огнеопасные легковоспламеняющиеся вещества – красный;
• безопасные или нейтральные вещества – зеленый;
• токсичные вещества – желтый.
Для обозначения глубокого вакуума, высокого давления, наличия радиации также используется желтый цвет.
Все трубопроводы подвергаются гидравлическим испытаниям при пробном давлении на 25% выше рабочего, но не менее 0,2 МПа.
Кроме проверки на прочность водой газопроводы, а также трубопроводы для токсичных газов испытываются на герметичность воздухом при пробном давлении, равном рабочему. Отсутствие утечки воздуха из соединений проверяется мыльным раствором или погружением узлов в ванну с водой.
Газопроводы прокладываются с небольшим уклоном в сторону движения газа, буферная емкость снабжается в нижней части краном для систематического удаления конденсата и масла.
Паропроводы снабжаются конденсатоотводчиками, которые позволяют предотвратить возникновение гидравлических ударов и пробок.
Во избежание возникновения напряжений от тепловых деформаций, особенно в наземных газопроводах, устраиваются специальные компенсаторы в виде П-образного участка.
Трубопроводы со сжиженными газами прокладываются на расстоянии не менее 50 см от трубопроводов с горячим рабочим телом, при этом последние изолируются, а трубопроводы с легко замерзающими газами монтируются рядом с паропроводами и трубопроводами горячей воды.
Для предотвращения ожогов кислотами и щелочами фланцевые соединения трубопроводов закрываются защитными кожухами.
Трубопроводы для транспортирования жидкого и газообразного кислорода периодически, а также после каждого ремонта обезжириваются. Для обезжиривания используют тетрахлорид углерода, трихлорэтилен или тетрахлорэтилен.
Трубопроводы, по которым в зону реакции к аппарату или устройству подается горючее или окислитель, оборудуются специальными устройствами: автоматическими задвижками, обратными клапанами, гидравлическими затворами, огне– и взрывопреградителями. Обратные клапаны препятствуют обратному ходу потока рабочего тела в случае начала процесса горения и появления противодавления. Предохранительные редукторы-затворы применяются в генераторах ацетилена для исключения обратного проскока пламени от газовой горелки сварочного агрегата в генератор.
Сосуды, баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов изготавливаются малой (0,4–12 л), средней (20–50 л) и большой (80–500 л) вместимости. Баллоны малой и средней вместимости изготавливаются из углеродистой стали на рабочее давление 10, 15 и 20 МПа, из легированной стали – на 15 и 20 МПа.
Сжиженные газы хранятся и перевозятся в стационарных и транспортных сосудах – цистернах (сосуды для сжиженных газов), которые в случае хранения криогенных жидкостей снабжены высокоэффективной тепловой изоляцией.
Стационарные резервуары изготавливаются емкостью до 500 тыс. л и более. В зависимости от конструкции они бывают цилиндрической (горизонтальные, вертикальные) и шарообразной формы. Транспортные сосуды (цистерны) имеют объем до 35 тыс. л.
Наружная поверхность баллонов окрашивается в определенный цвет, на нее наносится соответствующая надпись и сигнальная полоса (табл. 10). Сигнальная окраска баллонов и цистерн позволяет исключить образование смеси «горючее – окислитель» вследствие заполнения емкостей рабочим телом, для которого они не предназначены.