Охрана труда (безопасность при работе с жидким водородом, расчёт системы вентиляции, экологическая безопасность СПГ). Охрана труда. 4. 1 Организационнотехнические мероприятия по обеспечению безопасных работ с жидким водородом
 Скачать 448.47 Kb.
|
|
4 Охрана труда 4.1 Организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасных работ с жидким водородом Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и использовании жидкого водорода устанавливают требования к безопасной эксплуатации жидкого водорода, обеспечению пожарной безопасности, гигиене и безопасности труда и к охране окружающей среды. Правила распространяются на все этапы жизненного цикла водородных устройств и систем при их проектировании, строительстве, конструировании, изготовлении, монтаже, наладке, а также в процессе их эксплуатации, при его планировании, организации, контроле, подготовке персонала и непосредственном исполнении им своих обязанностей. Закрытые помещения в местах возможного выделения водорода должны быть оборудованы системами газового контроля кислорода и водорода с автоматическими сигнализаторами и средствами светового и звукового оповещения. Сигнализаторы системы газового контроля содержания водорода должны выдавать световые и звуковые сигналы при достижении концентрации водорода в воздухе более 0,4% об. (10% от НКПР). Аварийная вентиляция должна включаться по сигналу от системы газового контроля водорода при концентрации более 1% об. (25% от НКПР). При достижении концентрации водорода более 2% об. (50% от НКПР) выключается вентиляция, при этом в помещениях, в которых размещаются резервуары с жидким водородом, включается система пожаровзрывопредупреждения, а в помещения, в которых расположено другое технологическое оборудование с водородной средой, должна автоматически прекращаться подача водорода. Операции по приему-отпуску жидкого водорода следует проводить в светлое время суток или при достаточном местном освещении рабочей зоны. При этом все транспортные средства, наливные устройства и трубопроводы должны быть заземлены, двигатели автомашин выключены, вывешены соответствующие предупреждающие знаки и приняты все требуемые меры безопасности. К работе, связанной с получением и использованием водорода, допускаются лица, достигшие 18 - летнего возраста, прошедшие медицинскую комиссию и не имеющие противопоказаний к этим работам, обученные по специальной программе и сдавшие экзамены, прошедшие инструктаж по охране труда и противопожарной безопасности. Лица, имеющие перерыв в работе более 30 дней, должны пройти повторный инструктаж по безопасному обслуживанию оборудования. К самостоятельной работе допускаются лица после стажировки на рабочем месте в течение 2-14 смен под руководством лиц, назначенных приказом по предприятию. Программа для обучения рабочих безопасным методам выполнения работ должна утверждаться главным инженером предприятия. В программу включается подробное ознакомление: - с технологическими процессами на данном участке и мерами безопасности при выполнении работ; - с устройством и порядком обслуживания оборудования; - с правилами пользования средствами индивидуальной и противопожарной защиты, соблюдения личной гигиены; - с производственными опасностями и вредностями; - с безопасными приёмами работы и организацией рабочего места. Персонал, выполняющий работы в местах возможных утечек водорода, должен быть обеспечен портативными устройствами обнаружения водорода и водородного горения, одеждой и средствами индивидуальной защиты из материалов, не способных накапливать статическое электричество. Предъявляются особые требования к средствам индивидуальной защиты (СИЗ) персонала, обслуживающего водородные устройства и системы: – необходимо носить средства для защиты зрения (например, защитную маску, закрывающую все лицо) при монтаже и демонтаже труб или узлов; – при контакте с жидким водородом или холодным газообразным водородом необходимо носить надлежащим образом изолированные перчатки. Эти перчатки должны быть свободными, без больших манжет и легко сниматься; – следует носить длинные брюки, предпочтительно без отворотов, закрывающие верх ботинок или рабочих туфель. Нельзя носить открытую обувь или обувь с отверстиями; – одежда должна быть сделана из обычного хлопка или огнестойкого хлопка. Следует избегать ношения одежды из нейлона или других синтетических материалов, шелка или шерсти, поскольку эти материалы способны создавать электростатические заряды, которые могут воспламенять горючие смеси. – синтетические материалы одежды могут плавиться приклеиваться к коже, увеличивая повреждения от ожогов. При попадании капель или брызг водорода на одежду ее следует снять до полного удаления из нее газообразного водорода; – не следует носить перчатки с крагами, обтягивающую одежду или одежду, которая улавливает или удерживает воду на теле; – необходимо заземляться прежде, чем прикоснуться к водородному устройству или пользоваться инструментом. 4.2 Определение параметров системы приточно-вытяжной вентиляции заглубленного хранилища жидкого кислорода Нормализация воздуха производственных помещений может быть достигнута с помощью вентиляции, создающей необходимый воздухообмен. Воздухообмен обеспечивается системой с естественным или искусственным побуждением воздуха (принудительной, механической вентиляцией), а также смешанными системами. Вентиляция может быть приточной (воздух подается в помещение), вытяжной (воздух удаляется из помещения) и приточно-вытяжной. По месту действия вентиляция подразделяется на общеобменную и местную. Все системы вентиляции включают в себя следующие элементы: – воздухозаборное устройство; – воздуховоды; – приточную камеру; – воздухораспределительные устройства; – системы очистки выбрасываемого или всасываемого воздуха от пыли или газов; – устройство для выброса воздуха. В зависимости от того, какая система будет реализовываться, будет меняться и число элементов, её составляющих. Выбор системы вентиляции определяется назначением производственного помещения, характеристиками технологического процесса и производственного оборудования, видом и количеством вредных выделений. В производственных помещениях широко применяют системы вентиляции с искусственным побуждением воздуха. Несмотря на повышенные затраты на их устройство и эксплуатацию, такие системы обладают следующими преимуществами: подача воздуха в любую точку помещения; обработка приточного воздуха посредством его нагрева, увлажнения и очистки от нежелательных примесей; улавливание примесей; улавливание вредностей непосредственно в местах их выделения; очистка удаляемого воздуха и использование его теплоты для нагрева подаваемого в помещение наружного воздуха. Для побуждения воздуха в системах вентиляции применяют центробежные и осевые вентиляторы. Помещения, имеющие источники возможных проливов или выделения КРТ в парообразном состоянии, должны быть оборудованы автоматическими газосигнализаторами, указывающими о накоплении КРТ в воздухе выше ПДК. Приточно-вытяжная вентиляция – это система, которая обеспечивает приток чистого и свежего воздуха в помещение, а также удаляет вредный отработанный воздух из него. Обе этих функции выполняются одновременно. Удаление из производственного помещения загрязненного воздуха осуществляется по системе воздуховодов и вентиляторов. План помещения и вентиляции представлен на рисунке 4.1   1 – технологическое помещение; 2 – вентиляторы Рисунок 4.1 - План помещения хранилища и вентиляции Проектирование и расчет системы искусственной (механической) вентиляции выполняется в следующем порядке: - выбирается конфигурация вентиляционной сети (вентиляция по обе стороны помещения); - зная требуемый расход воздуха на отдельных участках сети и задавая скорость движения воздуха (для участков, находящихся рядом с вентилятором, 8…12 м/с, а для отдаленных участков сети 1…4 м/с), определяется диаметр воздуховодов:   где d1 – диаметр воздуховода для участков, находящихся рядом с вентилятором, d2 – диаметр воздуховода для отдаленных участков сети. Для рассматриваемого технологического помещения выбираем воздуховод, изготовленный из листовой стали толщиной не более 1 мм. Выбранный воздуховод имеет круглое сечение, т.е. гидравлический диаметр, равный собственному. Рассчитываем общие потери напора в сети:  где Нм – местные потери, Нп – потери на прямых участках воздуховодов. Местные потери напора определяются по формуле:  ,где =0,5 – коэффициент местных потерь напора,  – скорость воздуха на соответствующем участке вентиляционной сети, [м/с], – плотность движущегося в сети воздуха, кг/м3. В соответствии с формулой определяются местные потери напора:  Потери напора на прямых участках вентиляционной сети находятся в соответствии с формулой:  где 1=0,02 – коэффициент потерь напора на прямых участках,  м/с – скорость воздуха на соответствующем участке вентиляционной сети.Нп1=0,5·0,02·15·3,9·36/0,54=64,96 [Па], Нп2=0,5·0,02·15·3,9·36/0,93=37,5 [Па], Нс1=220,93 [Па], Нс2=193,50 [Па]. Рассчитываем производительность вентиляторов с учетом потерь или подсосов воздуха в вентиляционной сети:  ,где kП= 1,1 – поправочный коэффициент на расчетное количество воздуха, L=3600 ·Fo·Vo – расход воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией, Fo=d 2π/4– площадь сечения воздуховода. Площади сечений воздуховодов определяются: Fo1=3,14·0,542/4=0,22 [м2]; Рассчитаем расход воздуховода, удаляемого вытяжной вентиляцией: L=3600·0,22·12=9900 [м3/ч]; Производительность вентиляторов с учетом потерь (подсосов) воздуха в вентиляционной сети определяется в соответствии с формулой: Lв1=9900·1,1=10890 [м3/ч], На основе известных величин Lв и Нс по номограммам выбирается марка вентиляторов с наибольшим значением коэффициента полезного действия и в зависимости от состава воздушной среды определяется конструктивное исполнение вентилятора. Выбираем центробежный вентилятор: В-Ц4-70 №8, c КПД η =0,75.  Рисунок 4.2 – Номограмма вентилятора В-Ц4-70 № 8, для относительного диаметра колеса равного 1. Мощность и уровень шума приведены в паспорте на вентилятор В-Ц4-70 №8.  Рисунок 4.3 – Паспорт на вентилятор В-Ц4-70 №8. Рассчитаем необходимое количество воздуха для технологического помещения с газовыделениями – по количеству предельно допустимых концентраций при выделяющихся вредных веществах:  ,где Lо.3 — количество воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны помещения местными отсосами, общеобменной вентиляцией и на технологические или другие нужды, м3/ч; G – количество вредных веществ в воздухе, поступающих в воздух помещения, мг/ч, Со.з.– концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемая местными отсосами, мг/м3, Сух – концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из помещения за пределы рабочей или обслуживающей зоны, мг/м3, СП – концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м3.  .4.2 Обеспечение экологической безопасности при работе с сжиженным природным газом СПГ представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотностью 0,41—0,5 кг/л в зависимости от температуры и давления. Температура кипения -158 °C. Современный СПГ состоит на 85—95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот. С экологической точки зрения природный газ имеет безусловные преимущества перед другими ископаемыми видами топлива, поскольку при его сжигании в атмосферу выбрасывается значительно меньше углекислого газа, оксида серы, оксида азота и твердых частиц. Но поскольку СПГ состоит в основном из метана, то актуальным является вопрос о последствиях выбросов в атмосферу парниковых газов и влиянии производства и транспортировки СПГ на глобальное изменение климата. Основные объекты негативных воздействий – почвы, поверхностные и грунтовые воды, атмосферный воздух, водная и наземная флора и фауна. Сжиженный природный газ в жидком состоянии не горюч. Однако при нагревании СПГ образуется отпарной газ (метан), и при определенных условиях в результате его утечки может образоваться облако из паров метана. Утечка сжиженного газа может, при воспламенении, привести к струйному горению или возгоранию разлитой жидкости, либо к образованию облака из паров метана, потенциально огнеопасного, как в ограниченном, так и в открытом объеме. Разлив СПГ непосредственно на теплую поверхность (например, на поверхность воды) может привести к резкому переходу из одного агрегатного состояния в другое, известному под названием «быстрого фазового перехода» (БФП). Высвобождение при этом большого количества энергии может вызвать физический взрыв, не сопровождающийся горением или химической реакцией. Для нейтрализации этих опасных факторов следует обеспечить соответствие резервуаров для хранения СПГ и их компонентов (например, трубопроводов, клапанов и насосов) международным стандартам структурной целостности и эксплуатационных характеристик с целью предотвращения внезапных отказов, а также пожаров и взрывов при эксплуатации в нормальном режиме и во время стихийных бедствий. В частности, необходимо учитывать положения о предохранении от переполнения, вторичной защитной оболочке и обваловании, измерении и регулировании расхода газа, противопожарной защите (включая гасители пламени) и заземлении (для предотвращения образования электростатических зарядов). Для хранения и перевозки СПГ используются криогенные резервуары различных видов. Например, емкости из высоколегированной нержавеющей стали с двойными стенками и глубокой экранно-вакуумной изоляцией или емкости с изоляцией из пенополеуретана. Однако при проектировании объекта СПГ рекомендуется использовать однотипные криогенные резервуары равного объема. Ко всем типам криогенных резервуаров, транспортных и стационарных предъявляются многочисленные требования, связанные с условиями их эксплуатации. Одним из таких требований является обеспечение сброса паров СПГ из резервуаров через газосбросной трубопровод и предохранительные клапаны, которые образуются в следующих аварийных случаях: при нагреве стенки кожуха до 600 0С; при полной потере вакуума в изоляционной полости или разрушения теплоизоляции; при заклинивании регулятора давления в открытом положении. Хранение СПГ в резервуарах может осуществляться как с периодическим, так и с непрерывным газосбросом. И в том, и в другом случае избыточное давление в процессе хранения не должно падать ниже минимального давления, установленного в инструкции на эксплуатацию резервуара (обычно 0,05 МПа). В связи с этим в пневмогидравлической схеме криогенного резервуара или системы хранения СПГ должны быть предусмотрены противоаварийные устройства (система ПАЗ), обеспечивающие контроль давления и уровня СПГ в резервуаре, исключение перелива резервуара при заправке. |