Пожарная безопасность процессов охлаждения веществ и материалов
Отдельные процессы химической технологии протекают в условиях, когда возникает необходимость отвода теплоты, например при охлаждении газов, жидкостей или при конденсации паров. Охлаждение осуществляют с помощью охлаждающих теплоносителей (охлаждающих агентов) в результате протекающего между ними и охлаждаемой средой теплообмена. Наиболее распространенными хладагентами являются вода и воздух, но наряду с ними используют и другие теплоносители - в частности, низкотемпературные жидкости. Охлаждение водой используют для достижения температур охлаждаемой среды на уровне 10 - 30 °С. При этом, достигаемая температура охлаждения зависит от начальной температуры воды. Охлаждение водой осуществляют главным образом в поверхностных и оросительных теплообменниках (холодильниках). Оросительный теплообменник (рисунок 3.12) представляет собой змеевик из размещенных друг над другом прямых труб 1, соединенных между собой калачами 2. Снаружи трубы орошают водой, которую подают в желоб 3 для равномерного распределения охлаждающей воды по всей длине верхней трубы змеевика. Отработанная вода поступает в корыто 4 для сбора воды. По трубам протекает охлаждаемый теплоноситель. Орошающая теплообменник вода при перетекании по наружным стенкам труб частично испаряется.
Рисунок 3.12 - Оросительный холодильник.
Воздух применяют в смесительных теплообменниках-градирнях, являющихся основным элементом оборудования водооборотного цикла. Воду, используемую в процессах охлаждения различных технологических потоков на предприятиях промышленности, после прохождения через соответствующие теплообменные устройства собирают в сборник - накопитель, а затем подают для охлаждения на градирни. Градирни (рисунок 3.13) представляют собой полые башни, в которых сверху разбрызгивается теплая вода, а снизу вверх движется воздух (за счет естественной тяги или нагнетается вентилятором 5). Расположенная внутри градирни насадка 2 служит для увеличения поверхности контакта между водой и воздухом. Горячая вода в градирне охлаждается как за счет контакта с холодным воздухом, так и в результате так называемого испарительного охлаждения в процессе испарения части потока воды. Отходящая с градирен вода может быть повторно использована для охлаждения технологических потоков.
Рисунок 3.13 - Градирни с естественной (а) и принудительной (б) тягой:
1 - поддоны; 2 - слои насадки; 3 - распределители охлаждающей воды, 4 - полая часть градирни, 5 - осевой вентилятор; 6 - брызгоотбойник.
Достижение более низких температур охлаждения достигается с помощью низкотемпературных жидких хладагентов. К их числу относятся жидкий аммиак, фреоны (хладоны), диоксид углерода, холодильные рассолы (водные растворы хлоридов натрия, магния или кальция). Хладагенты циркулируют в специальных холодильных установках, где теплота от охлаждаемой среды отнимается при их испарении. Холодильные рассолы выполняют роль промежуточных теплоносителей между испарителем холодильной машины (источник холода) и охлаждаемой средой (потребитель холода). На рисунке 3.14 приведена схема охлаждения аппаратов с использованием холодильных рассолов.
Рисунок 3.14 - Схема охлаждения аппаратов холодильными рассолами.
В контуре 1 такой установки холод производится с помощью пароком-прессионной холодильной машины. Из компрессора 3 сжатые пары хладагента поступают в конденсатор 2, в котором пары охлаждаются, и конденсируется жидкость. Жидкость через дросселирующий вентиль 1 подается в испаритель 4. В системе за дросселирующим вентилем давление резко снижается. Поэтому в испарителе жидкость начинает испаряться. Процесс испарения происходит с отбором тепла от хладоносителя, температура которого значительно снижается. Циркуляция хладоносителя в контуре 2 осуществляется с помощью насоса 6, который подает его в холодильники 5. Пары хладагента из испарителя 4 поступают на всасывание компрессора 3, и цикл повторяется.
Горючую среду в теплообменных аппаратах процессов охлаждения будут образовывать горючие охлаждаемые вещества и горючие хладагенты. Горючая среда может образоваться в результате разгерметизации соединений и образования неплотностей при повреждении отдельных узлов теплообменников. Разгерметизация теплообменных аппаратов может произойти в результате образования повышенного давления; возникновения температурных перенапряжений и коррозии.
Распространение пожара происходит по горючим твердым материалам, разлившейся горючей жидкости, теплоизоляции пропитанной продуктом, производственной канализации и незащищенным технологическим проемам.
Полезная информация: