Журнал ТЗ № 5 2020 |
  бюро находок  
  Где искать        
наши издания
наши анонсы






2020
№ 5
статьи



Журнал ТЗ № 5 2020



Раздел: БЕЗОПАСНОСТЬ ПРЕДПРИЯТИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Тема: Пожарная безопасность
Автор: Михаил РУКИН, член комитета по безопасности Торгово-промышленной палаты РФ, генеральный директор компании «ЭРВИСТ»

Пожарная защита объектов хранения и переработки зерна

Развитие сельского хозяйства является одним из основных условий обеспечения продовольственной безопасности России. Совершенствуются агротехнологии, что обеспечивает устойчивый рост урожая зерновых культур. Но, как известно, урожай нужно не только вырастить и собрать, но и сохранить. А эта проблема требует не только наличия достаточного количества элеваторов, но и обеспечения сохранности зерна. В том числе, а может быть, и прежде всего, с точки зрения пожарной безопасности.

Зернохранилища подразделяют на зерносклады и элеваторы. Элеваторы предназначены для частичной обработки и длительного хранения зерна. В состав элеваторов входят устройства для приема зерна с автомобильного, железнодорожного или водного транспорта, рабочее здание (башня) и силосные корпуса для хранения зерна. Современные элеваторы строят по типовым проектам из железобетонных конструкций, однако до сих пор встречаются старые элеваторы из древесины, стены которых обшиты металлическими или асбоцементными листами. Башня – самое высокое сооружение (обычно 60-65 м и более) – в ней сосредоточено основное транспортное и технологическое оборудование. В зависимости от назначения возможно два вида расположения силосных корпусов: для хлебоприемных элеваторов – по обе стороны башни; мельнично-крупяных предприятий – с одной стороны. Отдельные силосы (элементы силосных корпусов) имеют круглую (диаметром 3–12 м) или квадратную (6Х6 м) форму. Высота силосного корпуса 25–40 м. Зерно загружается через верхние люки с использованием ленточных транспортеров, которые помещены в галерее, надстроенной над силосным корпусом и соединенной с башней. В днище силосов предусмотрены разгрузочные люки; зерно самотеком поступает в подсилосное помещение на ленточные транспортеры, а из них – в устройства вертикальной транспортировки зерна (нории), расположенные в рабочем здании.

Элеватор – предприятие с высокой степенью механизации, оборудованное системами автоматизации. Элеваторы можно классифицировать по следующим признакам:

В свою очередь, в зависимости от мощности, использование элеваторов возможно различными подразделениями агропромышленного сектора экономики (рисунок 2).

Таким образом, системы пожарной безопасности для объектов переработки растительного сырья востребованы следующими предприятия хозяйственного комплекса России.

1. Предприятия, обслуживающие объекты госрезерва (располагаются на стыке железнодорожных и автомобильных дорог. Хранение зерна государственных запасов зерна в объеме 150-300 тысяч тонн.
2. Порты (подразделения, обеспечивающие перевалку зерна и зернопродуктов).
3. Линейные элеваторы (располагаются на стыке железнодорожных и автомобильных дорог. Осуществляют прием зерна с железнодорожного и автомобильного транспорта, классификацию, взвешивание, очистку, сушку, хранение и отгрузку в железнодорожные вагоны для транспортировки зерна на производственные и портовые элеваторы.
4. Коммерческие элеваторы (располагаются в центре сельскохозяйственного предприятия на пересечении автомобильных дорог. Приемка зерна с автомобильного транспорта во время уборки, сортировка, взвешивание, очистка, сушка, хранение и отгрузка в большегрузные автомобили).
5. Фермерские элеваторы (хранение урожая одного года, произведенного на собственных землях).

Аварийные ситуации на взрывопожароопасных объектах хранения, переработки и использования растительного сырья Исходя из производственного и функционального назначения, объекты хранения, переработки и использования растительного сырья обладают рядом свойств, которые способствуют возникновению аварийных ситуаций:

• Между функциональными сооружениями и аппаратурой объектов существуют развитые связи.
• В производственных помещениях присутствует повышенная запыленность.
• В магистралях и коммуникациях присутствуют мелкодисперсные продукты.

Статистические данные об авариях и их развитии на объектах хранения, переработки и использования растительного сырья свидетельствуют о том, что они в основном локализованы в пределах территории объекта и распространения за ее пределы не имеют. Аварии с тяжелыми последствиями возникают вследствие взрывов пылевоздушных, газовоздушных или пылегазовоздушных смесей внутри оборудования, емкостей и производственных помещений, сопровождаются разрушением строительных конструкций и последующим пожаром.

Основной угрозой является зерновая пыль, источник которой – трение зерен друг о друга во время любого перемещения. При минимальной концентрации в воздухе пыль обладает большей разрушительной силой, чем динамит. Пылевой взрыв внутри замкнутого пространства создает избыточное статическое давление, в 12,5 раз превышающее точку разрушения железобетонной плиты.

Как правило, очаги самосогревания возникают при нарушении установленных правил и технологического процесса – превышения установленных сроков хранения, повышенной влажности, сорности, масличности, при некачественной зачистке силосов и бункеров от продуктов предыдущего периода хранения, при совместном хранении разнородных продуктов.

Длительное хранение самосогревающихся продуктов приводит к их самовозгоранию, при котором в свободные объемы силосов (бункеров) – в надсводное и подсводное пространства, а также в помещения надсилосного и подсилосного этажей поступают горючие газообразные продукты термоокислительной деструкции: водород, метан, оксид углерода в концентрациях, превышающих значение нижних концентрационных пределов распространения пламени (НКПР) этих газов (значения НКПР, % об.: Н2 - 4,08; СН4 - 5,24; СО - 12,50).

Если присутствует источник зажигания (очаг самовозгорания, искры), происходит взрыв газопылевоздушной смеси с последующим пожаром. Этот процесс наглядно показан на рисунке 4. На нем изображен т.н. «пятиугольник взрыва зерновой пыли». Заметим, что для объектов хранения, переработки и использования растительного сырья обычный «треугольник пожара» преобразуется в пятиугольник. Новыми элементами здесь являются газопылевоздушная смесь (в нашем случае взвесь зерновой пыли) и замкнутое пространство. Только при наличии всех элементов пятиугольника возникает аварийная ситуация.

Следует отметить также, что на объектах хранения, переработки и использования зернового сырья отмечается наличие гибридных пылегазовоздушных смесей, которые являются результатом применения оборудования, работающего под давлением, разнообразных грузоподъемных механизмов, систем газопотребления, комплексов энергоснабжения. Такие гибридные смеси существенно более взрывоопасны, чем пыле- и газовоздушные.

В целом, на объектах хранения, переработки и использования зернового сырья отмечается наличие достаточно обширных взрывоопасных зон (рисунок 5).

Под взрывоопасными зонами, понимаются:
• Зона класса 20 (Zone 20) – зона, в которой взрывоопасная среда в виде облака горючей пыли в воздухе присутствует постоянно, часто или в течение длительного периода времени.
• Зона класса 21 (Zone 21) – зона, в которой время от времени вероятно появление взрывоопасной среды в виде облака горючей пыли в воздухе при нормальном режиме эксплуатации.
• Зона класса 22 (Zone 22) – зона, в которой появление взрывоопасной среды в виде облака горючей пыли в воздухе при нормальном режиме эксплуатации маловероятно, но, если горючая пыль появляется, то сохраняется в течение короткого периода времени.

Исключительно важной особенностью для объектов хранения, переработки и использования растительного сырья является наличие вторичных взрывов (рисунок 6). Взрывная волна первичного взрыва, покинув силос / бункер может быть источником вторичного взрыва, если она встречает облако пыли, сформированное в результате отложений зерновой пыли на близлежащих объектах. Как правило, процесс представляет собой несколько чередующихся друг за другом взрывов (в разных помещениях, а иногда и на разных объектах, которые соединены между собой едиными технологическими коммуникациями). Наибольшее количество первичных взрывов происходит в оборудовании (около 50% случаев), а в силосах и бункерах – свыше 40%. Из оборудования наиболее опасными с этой точки зрения являются нории, зерносушилки, вальцовые станки, дробилки, конвейеры и вентиляторы. Важное значение имеет визуальный мониторинг силоса / бункера в ходе аварийной ситуации: искры от пожара могут попасть на отложения пыли и инициировать тление, которое через значительный промежуток времени может привести к новому пожару.

Каковы наиболее частые причины возникновения пожаров на элеваторах?
Это:
- непогашенные окурки и спички, особенно в местах скопления зерновой и мучнистой пыли;
- открытый огонь (паяльные лампы, горелки, места сжигания отходов, топки зерносушилок) и огонь, возникающий при электрогазосварочных работах;
- нагрев подшипников при их износе, неисправности, перегрузке;
- действие электрического тока (короткое замыкание, перегрузка электроустановки, плохой контакт в местах соединений);
- искры, вызванные электрическим разрядом, образующиеся при трении, ударе;
- окислительные процессы органических веществ (зерно, травяная мука, семена масличных культур).

На элеваторах распространение огня происходит по вентиляционным, аспирационным системам, по системам транспортировки зерна, крупы, муки, через проемы в перекрытиях и стенах, а также по оборудованию, строительным конструкциям и галереям из горючих материалов. Горящее зерно может быть подхвачено работающим оборудованием (нориями, потоком воздуха) и переместиться на другое оборудование и этажи зданий (рисунок 7).

Конструктивные элементы элеваторов и мельниц выполнены из несгораемых материалов. Основными горючими материалами являются зерно, зерновая и мельничная пыль, транспортерные ленты и сгораемые детали машин, оборудования и отдельных конструкций здания. Особенностью рассматриваемых объектов является то, что в отличие, например, от объектов нефтегазовой промышленности, где источниками возникновения пожаров являются испарения нефтепродуктов и газы, в данном случае опасность наступает постепенно, в результате кумулятивного накопления пыли. Временной интервал от начала процесса до возникновения аварийной ситуации может быть достаточно большим, и если удалить пыль, то можно избежать катастрофических последствий. Вместе с тем, наиболее часто встречающаяся опасность состоит не в воздушной взвеси, а в накоплении пыли на горячих поверхностях, например, на перегретом моторе, подшипнике. Осевшая пыль (аэрогель) воспламеняется легко, но горит сравнительно медленно и только на поверхности. Здесь возможны два варианта развития событий:

- резкое взрыхление пыли в смеси с воздухом (переход ее в аэровзвесь)
– взрыв;
- попадание источника возгорания (искры) – возникает взрыв.

В обоих случаях высвобождается существенное количество пыли и образуется взрывоопасная взвесь с большой тепловой энергией, температура возгорания которой намного ниже, чем у нефтепродуктов и газов.

При обычных условиях зерно воспламеняется трудно и горит плохо, температура его горения небольшая, так как зерна плотно прилегают друг к другу, теплопроводность массы мала, и точно определить место очага пожара очень сложно.

К основным факторам пожаровзрывоопасности аппаратов относятся.

На элеваторах (нориях):
- образование взрывоопасной концентрации пыли при заборе пыли ковшами и при осыпании ее из ковша, уносе пыли из ковша набегающим потоком воздуха и так называемой «обратной сыпи»;
- выход пылевоздушной смеси за пределы аппарата вследствие неплотностей в узлах и соединениях кожуха;
- самовозгорание пыли в башмаке вертикального элеватора и в узлах трения;
- искры удара при обрыве ковшей или лепты нории;
- искры разрядов статического электричества в приводной системе;
- искры от работающего электрооборудования.

В силосах / бункерах:
- образование взрывоопасной концентрации пыли при ссылке в бункер или самоотвалах;
- выход пылевоздушной смеси из бункера при выдаче пыли из бункера через питатели;
- самовозгорание в результате длительного хранения;
- искры тления, занесенные пылевоздушной смесью от предшествующих аппаратов;
- искры разрядов статического электричества.

Особенности пожарной защиты

При проектировании системы пожарной защиты для объектов хранения, переработки и использования растительного сырья необходимо предусмотреть следующие возможности:
- обнаружение возгорания техническими средствами (пожарными извещателями) и системами сигнализации в бункерах элеваторов и нориях , а также а других технологических помещениях;
- 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 загрузки и транспортировки зерна при пожаре;
- оперативное отображение состояния системы на дисплее автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора.

Необходимо иметь в виду, что объекты хранения, переработки и использования растительного сырья имеют характерные особенности, которые необходимо учитывать при проектировании, монтаже и эксплуатации систем пожарной безопасности. Прежде всего, здесь не может быть универсальных решений – для каждого объекта должно быть свое, индивидуальное. То есть проект пожарной защиты должен осуществляться высококвалифицированными специалистами, имеющими доказанный опыт и хорошо понимающими специфику и особенности работы отрасли. Вторым фактором является существенное отличие условий возникновения пожара на данных объектах (см. описанный ранее «пятиугольник»). Например, возможно продолжительное тление отложившейся пыли, когда, казалось бы, все процессы протекают нормально, которое затем может быстро перерасти в большой пожар.

К тому же на объектах хранения, переработки и использования растительного сырья имеется большое количество оборудования, работающего под давлением, разнообразных грузоподъемных механизмов, систем газопотребления, комплексов энергоснабжения. Возникающие гибридные смеси служат источником потенциальной опасности.

Традиционные методы определения возгорания на таких объектах, как правило, неприменимы. Причины:
- по задымленности – большая концентрация пыли;
- по открытому пламени – возгорание носит тлеющий характер;
- по состоянию газовой среды – отсутствует герметичность, большие объемы воздуха перемещаются с большой скоростью;
- из-за негерметичности конструкции, значительных по массе и скорости потоков зерна и воздуха.

Классические пороговые и дифференциальные извещатели также работают неудовлетворительно:
- для пороговых извещателей – неприемлемое запаздывание момента определения вследствие интенсивной конвекции воздуха и окружающей среды – задержка может привести к катастрофическим последствиям;
- при использовании дифференциальных температурных извещателей возрастает риск ложных срабатываний, вызванных включением теплогенераторов, поскольку скорость нарастания температуры достигает значительной величины и превышает порог срабатывания извещателя.

Кроме того, элеваторы / бункеры – это помещения и открытые участки со сложной конфигурацией и затрудненным доступом. Все вышеперечисленное напрямую приводит к удорожанию и усложнению пожарной защиты с использованием традиционных средств – установке большого количества извещателей.

Таким образом, средства пожарной сигнализации для оснащения элеваторов и объектов хранения растительного сырья следует подбирать с особой тщательностью, руководствуясь принципом мультикритериальности, т.е. использования извещателей на разных принципах обнаружения возгораний. Хорошо себя зарекомендовали комбинированные тепловые и газовые пожарные извещатели. Средством выбора для оснащения элеваторов сегодня также являются извещатели пожарные тепловые линейные (ИПТЛ), также называемые термокабели, особенно извещатели с применением современных оптико-волоконных технологий измерения температуры. Тепловизоры и тепловизионные индикаторы критических состояний (ТИКС) будут являться дополнительным каналом обнаружения перегрева сырья или оборудования.

В качестве примера, приведем постановку задачи, сформулированную в индийском стандарте IS:5503 пожарной безопасности для рассматриваемых объектов:
«4.3. Оборудование для контроля температуры. Показателем разложения зерна является появление тепловых точек в различных частях емкости. В связи с этим необходимо обеспечить наличие оборудования для контроля температуры с тем, чтобы обнаружить любое повышение температуры в различных точках и определить его шаг изменения. Система должна состоять из устройств-датчиков изменения температуры, размещенных вертикально в силосах – от основания до вершины с вертикальными интервалами 1,5 м. В горизонтальной плоскости должно находиться по меньшей мере одно устройство-датчик в радиусе 3 м. Все устройства должны быть соединены проводами между собой и с приемным устройством, находящимся вблизи силоса. Изоляция проводов должна быть устойчивой к трению, влажности и действию химикатов».


Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru

Рады сообщить нашим читателям, что теперь нашем сайте работает модуль обратной связи. Нам важна ваша оценка наших публикаций! Также вы можете задавать свои вопросы.Наши авторы обязательно ответят на них.
Ждем ваших оценок, вопросов и комментариев!
Добавить комментарий или задать вопрос

Правила комментирования статей

Версия для печати

Средняя оценка этой статьи: 0  (голосов: 0)
Ваша оценка:

назад
|
Реклама
Подписка на новости
Имя
E-mail
Анти-спам код
Copyright © 2008 —2022 «Технологии защиты».