Влияние проектирования аспирационных систем на взрывопожарную опасность Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 614.838

А. В. Шилов, С. О. Потапова

ФГБОУ ВО Воронежский институт-филиал Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

ВЛИЯНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСПИРАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ВЗРЫВОПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ

В статье анализируется влияние организации системы аспирации пылегазовых потоков от станков механической деревообработки на взрывопожарную опасность помещения и расчетные значения пожарного риска. Обосновывается преимущество централизованной системы аспирации с точки зрения пожарной безопасности по сравнению с установкой локальных пылеулавливающих аппаратов путем расчета пожарного риска.

Ключевые слова: пожарный риск, система аспирации, система вентиляции, пылеулавливание, фильтр, циклон, взрывопожарная опасность.

А. V. Shilov, S. О. Potapova

THE INFLUENCE OF THE DESIGN OF ASPIRATION SYSTEM ON

EXPLOSION DANGER

The article examines the impact of the organization of system of aspiration of dust and gas flows from the machines mechanical wood of explosion hazard premises and the estimated values of fire risk. The advantage of the centralized aspiration system from the point of view of fire safety in comparison with installation of local dust collecting devices by calculation of fire risk is proved.

Key words: fire risk, aspiration system, ventilation system, dust collection, filter, cyclone, explosion hazard.

Введение

Согласно [1] исключение условий образования горючей среды должно обеспечиваться применением устройств защиты производственного оборудования, исключающих выход горючих веществ в объем помещения, или устройств, исключающих образование в помещении горючей среды. Таким устройством для производственных помещений, в которых обращается горючая пыль, является система аспирации. Статистические данные говорят о том, что 93,8% промышленных взрывов происходит первоначально в технологическом оборудовании, в аспирационных системах,пылеосадительных установках. Воспламенение образовавшегося пылевоздушного облака приводит к вторичному, более мощному взрыву, что зачастую завершается разрушением строительных конструкций, помещений, а иногда и зданий. В 28% случаев происходят повторные взрывы в объеме помещения цеха, при этом в процессе горения участвуют как продукты, выброшенные в помещение из технологического оборудования, так и продукты, находящиеся в виде пылеотложений на полу, стенах, потолке, поверхностях и других строительных конструкциях, элементах оборудования. Вышесказанное доказывает необходимость тщательного проектирования и контроля работы системы аспирации на производстве. Организация системы аспирации в свою очередь влияет на категорию взрывопожарной опасности производственного помещения и значение пожарного риска.

Влияние проектирования на системы аспирации Влияние особенностей проектирования системы аспирации и расположения пылеуловителя на количественные характеристики оценки пожарной опасности рассмотрим на примере цеха механической деревообработки. Основная продукция

деревообрабатывающего цеха - доски обшивки и пола, брусья, заготовки для мебели вагонов, а также новая мебель, двери, оконные рамы и другие узлы вагонов.

Стадия механической обработки древесины является одной из пожаровзрывоопасных и включает такие технологические операции,как пиление, строгание, фрезерование, точение, долбление, шлифовка.

Основную пожарную опасность для цеха деревообработки представляет участок шлифовки древесины, на котором выделяется значительное количество высокодисперсной взрывоопасной пыли.

Поступая в воздух помещения, пыль под воздействием силы тяжести оседает на строительных конструкциях, оборудовании, поверхностях пола, стен, потолков. В технологическом процессе обработки древесины выделение и накопление горючей пыли происходит при нормальной работе технологического оборудования, то есть в безаварийном режиме.

Сегодня популярным решением в области пылеулавливания является установка локальных пылеулавливающих аппаратов непосредственно у пылящего оборудования. Такие пылеуловители включают с себя, кроме собственно корпуса с фильтрующим элементом, тяго-дутьевое устройство, мешок-пылесборник, систему вытяжек с гофрированными трубопроводами. Одним из представителей таких аппаратов является «стружкоотсос» УВП -рис.1, который приметают на деревообрабатывающих предприятиях.

Существует мнение, что использование «стружкоотсоса» позволяет отказаться от обычной вытяжной вентиляции (аспирации). Учитывая характеристики данного пылеуловителя, УВП может быть использован только в помещении, что противоречит положениям [4], согласно которым пылеуловители для сухой очистки пылевоздушной смеси следует устанавливать вне производственных зданий или в отдельном помещении. Диапазон пылевых частиц, улавливаемых аппаратом от 5 мкм и крупнее, а ведь именно более высокодисперсные частицы представляют собой наибольшую взрывоопасность.

Можно предположить, что при значении индивидуального пожарного риска выше нормативного значения установка локальных пылеуловителей влечет прямое неисполнение положений свода правил и, соответственно, положений Федерального закона № 123-ФЭ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [ 1 ] .

В соответствии с методикой определения категории производственного помещения [2] при наличии в цеху «стружкоотсоса» следует рассматривать его как наиболее пылеемкий аппарат, а его разгерметизацию - как событие, инициирующее наиболее взрывопожароопасную ситуацию. С учетом представленных в таблице 1 данных производственного помещения, а также характеристик оборудования и пылегазового потока, аспирируемого УВП, определим категориюпомещения по взрывопожарной и пожарной опасности.

№ п/п 1

Показатель

Рис.1. Стружкоотсос УВП Характеристики помещения и оборудования

Еденица

измерения

з

м

Таблица 1

Величина

м7с

3

м

кг/м1

4492,8 0,694 0,53 180 0,0125

плотности 650 кг/м1) при операции в отходах при шлифовании

о/ /о

КГ

90

100

Свободный объем помещения

2 Производительность УВП по пылегазовому потоку

3 Объем пылесборника

4 Плотность древеснойпыли

5 Максимальный мгновенный выход (кг/час) пыли (расчет на сухую древесину при шлифования

6 Содержание пыли древесины

7 Масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии

Учитывая, что пылеулавливающее оборудование устанавливается непосредственно в цеху и диапазон улавливаемых частиц согласно паспорту оборудования, масса пыли, отложившейся в помещении к моменту аварии, будет порядка 50 кг. Используя приведенные данные и формулы (А. 17-А.21) [2], рассчитали массу взвешенной в объеме помещения пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации -150 кг, а также избыточное давление взрыва по формуле (А.4) [2]

150-20850000 101 1000 0,5 1 „„ „

АР =-----= 32 кПа.

4492.8 1.2-1011-293 3

(1)

В соответствии с положениями [2] данное помещение будет относиться к категории Б - взрывопожароопасное.

При расчете значения индивидуального пожарного риска по [3] учитываем, что при рассмотрении сценариев, связанных со сгоранием пылевоздушной смеси в помещении категории А или Б (в нашем случае -Б), условная вероятность поражения человека в этом помещении принимается равной 1 в данном помещении до завершения эвакуации людей. Это значит, что для помещений механической деревообработки величина потенциального пожарного риска, рассчитанная по формуле (3) [3], будет равна

р\ = ■ = 0,6 Ю"5 • 1 4492,8 = 0,027 ;=1

(2)

Величина индивидуального пожарного риска для работника по формуле (9) [2] с учетом его пребывания в цеху порядка 6,5 часов в 8 - часовую рабочую смену (вероятность присутствия 0,82).

Ят = 0.027- 0.82 = 0,022

(3)

Таким образом, значение пожарного риска превышает допустимое значение, приведенное в статье 6 [1]. Использование в качестве пылеуловителей локальных аппаратов с установкой их в цехах приводит к повышению пожарной опасности и необходимости разрабатывать и внедрять дополнительные дорогостоящие мероприятия по обеспечению безопасности.

Так как система аспирации в виде местных пылеулавливающих аппаратов представляет большую угрозу в аварийных ситуациях, а именно - может повлечь взрыв пылевоздушной смеси и последующее разрушение здания и гибель персонала цеха, то предполагается, что централизованная система аспирации с более мощным пылеуловителем, установленным в отдельном помещении или на улице, данных недостатков иметь не будет.

В качестве пылеуловителя для древесной пыли может быть рассмотрен циклон для установки вне помещения (рис. 2) или фильтр -в помещении.

сЮффуюр е Iлнтлч

Л»«™«« Р ;.

Циыон Щ -СИ

Ьуняяр отходов

ш

Тиски

ЕВ

Стол

ЕЕ

УДП-4!Пр

73-2500

Рис. 2. Схема централизованной системы аспирации

Как показывают замеры, в данном случае значительно снижается масса пыли, отложившейся на оборудовании и строительных конструкциях, она достигает 20 кг в смену. С учетом того что остальные характеристики помещений остаются неизменными, расчетное избыточное давление взрыва будет 4,4 кПа, что позволит перевести производство из взрывопожароопасного в пожароопасное. После расчетов удельной пожарной нагрузки данное помещение можно отнести к категории В2 - ВЗ.

Рассчитаем индивидуальный пожарный риск для работника в этом случае. Рассмотрим 3 основных сценария пожароопасной ситуации. При рассмотрении всех трех сценариев следует рассчитать расчетное время эвакуации, время от начала реализации сценария пожара до блокировки эвакуационных путей в результате распространения опасных факторов пожара, вероятность эвакуации по эвакуационным путям и вероятность

эвакуации соответственно, гибели, потенциальный и индивидуальный пожарный риск. При этом принимаем, что во всех случаях все прочие условия равны. Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты расчетов

№ Наименование показателя Сценарий № 1 Сценарий №2 Сценарий №3

п/п

Расчетное время эвакуации мин. 11 13 22

Время от начала реализации сценария 33,9 33,9 33,9

пожара до блокировки эвакуационных

путей в результате распространения

опасных факторов пожара , мин

Вероятность эвакуации по эвакуационным 0,999 0,999 0,999

путям Рэ.Ш„ мин

Вероятность эвакуации 0,999 0,999 0,999

Условная вероятность поражения человека гь 0,00097 0,00097 0,00097

4(111 Потенциальный пожарный риск Р 5,82 х 10"9 5,82 х 10"9 5,82 х 10

Индивидуальный пожарный риск ЯГТ1 5,09 х Ю-9

Согласно статье 93 [1] значение индивидуального пожарного риска в зданиях, сооружениях и на территориях производственного объекта не должно превышать одну миллионную в год, поэтому при обустройстве централизованной системы вентиляции требования по обеспечению пожарной безопасности для цеха механической обработки дерева можно считать выполненными.

Представленные расчеты пожарного риска для данного помещения максимально упрощены и во внимание приняты лишь те факторы, которые важны для сравнения различных вариантов обустройства системы аспирации. Приведенная информация наглядно свидетельствует в пользу централизованной системы пылеулавливания не только с точки зрения экологии и охраны труда, но и с точки зрения пожарной безопасности.

Таким образом, использование локальных пылеуловителей, устанавливаемых непосредственно в цехе, может привести к значительному увеличению пожарной нагрузки.

Эффективность работы заявленных систем и материалы, из которых выполняются отдельные их элементы (мешки-пылесборники), не обеспечивают отсутствия взрывоопасной высокодисперсной пыли и приводят к ее постоянному накоплению.

Первоначальная экономия на обустройстве и эксплуатации централизованной системы пылеулавливания оборачивается для предприятия дополнительными тратами на мероприятия по противопожарной защите. Все вышесказанное подтверждается путем расчета индивидуального пожарного риска.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федеральный закон от 22.07.2008г. № 123 - ФЗ.

2. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности: СП 12.13130.2009.

3. Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах: приказ от 10 июля 2009 г. № 404 (в ред. Приказа МЧС РФ от 14.12.2010 №649).

4. Отопление, вентиляция и кондиционирование: свод правил СП 7.13130.2013.