Специальность "безопасность технологических процессов и производств". Обеспечение безопасности в технологических процессах

Технологическая безопасность. Физика горения и взрыва

Вопросы по материалу

1. Основные причины возникновения очага возгорания.

2. Поражающие факторы.

3. Определение взрыва, его формы.

4. Что такое горение? Скорость горения. его виды.

5. Классификация ВС по выполнению целевой функции.

6. Охарактеризовать начальный импульс.

7. Показатели чувствительности.

8. Что является показателем взрывопожароопасности?

9. Что понимают под чувствительностью вещества к искровому разряду?

Технологическая безопасность

При производстве ВМ в большинстве случаев развитие аварии происходит по следующей схеме: образование начального очага загорания - рас­пространение горения за пределы очага - переход горения во взрыв или детонацию - возникновение вторичных факторов поражения, некото­рые из которых могут стать причиной образования новых зон аварии.

Как правило, производство ВМ на исправном оборудовании, из ка­чественного сырья, при соблюдении технологического регламента и правил эксплуатации оборудования не приводит к возникновению оча­га загорания.

Однако, при производстве, транспортировке и использовании ВМ нередки случаи, когда из-за воздействия неблагоприятных факторов или их сочетания в энергоемком материале возникает начальный очаг заго­рания. Основные причины возникновения очага - механическое и (или) тепловое воздействие, электрический разряд, химическая реакция. Тех­ническими и организационными мероприятиями можно снизить часто­ту появления таких причин, но нельзя исключить их полностью. Чем раньше будет прервано развитие аварии, тем меньшим будет ущерб.

Величина ущерба в основном определяется физическими, химичес­кими, механическими и т.д. процессами, которые происходят в ВМ, и количеством материала, в них вовлеченного. Физические процессы, происходящие в ВМ, характеризуются различными поражающими фак­торами. Если развитие аварии заканчивается на стадии горения, то эти­ми факторами в основном являются сравнительно длительное действие пламени, тепловое излучение и образование токсичных продуктов го­рения. Если же горение перейдет во взрыв или детонацию, то среди поражающих факторов будут преобладать воздушная ударная волна (УВ), разлетающиеся осколки и обломки оборудования и строительных конструкций. Каждый из поражающих факторов имеет свои законы воз­никновения и распространения, размеры зон поражения, и знание этих законов необходимо для того, чтобы можно было правильно оценить тяжесть возможных последствий от различных аварий.

Актуализация вопросов обеспечения взрывобезопасности производ­ства твердых ракетных топлив в конце 50-х - начале 60-х годов привела к созданию нового научного направления - технологической безопасности. Оно появилось на стыке наук, с одной стороны, физики горения и взрыва и, с другой стороны, химии и технологии производства ВМ. Это научное направление изучает причины возникновения начального очага загорания в перерабатываемых материалах. При этом тщательно исследуется чувствительность ВМ к различным внешним воздействи­ям: удару, трению, тепловому импульсу, электрическому разряду; ста­бильность ВМ и его совместимость с различными веществами. Не каж­дый начальный очаг приводит к распространению реакции за его пре­делы. Следующим шагом является изучение условий распространения химической реакции после возникновения начального очага. Посколь­ку химические реакции могут протекать различными способами (в виде медленного химического разложения, горения или детонации), то сле­дует определить условия, в которых реализуется тот или иной механизм реакции, и условия, когда один из механизмов переходит в другой (пе­реход горения в детонацию). Необходимо изучить и механизмы процес­сов, и законы формирования сопровождающих реакции поражающих факторов, а также влияние на эти факторы различных защитных средств и сооружений. Кроме того, надо решить, а чего, собственно, нельзя до­пустить: возникновения начального очага загорания, массового пожара или мощного взрыва? Необходимый шаг в разработке стратегии обес­печения безопасности - это установление границы между гипотетичес­кими авариями и проектными. Гипотетические аварии происходят из-за таких естественных инициирующих событий, возникновение кото­рых маловероятно, а устранение либо экономически и социально не обо­сновано, либо технически недостижимо (например, падение самолета на вагон со взрывчаткой). Проектные аварии порождаются определен­ными инициирующими событиями. Так, например, падение упаковки с ВМ с максимально предусмотренной регламентом проведения работ высоты на землю есть проектная авария. Для предотвращения ущерба от нее необходимо осуществление технических мероприятий, напри­мер, разработка погрузочно-разгрузочных средств и конструкции упа­ковки, позволяющих снизить вероятность такой ситуации, и, кроме того, не допустить воспламенения ВМ даже в случае падения содержащей его упаковки.

Граница между гипотетическими и проектными авариями во мно­гом определяется техническими и экономическими возможностями предприятий. Новые технические решения или даже просто ресурсы для реализации известных, но дорогостоящих мероприятий могут при­вести к тому, что гипотетическая авария станет проектной.

Научно обоснованный подход в обеспечении безопасности состоит в том, что необходимо оценить не только вероятность возникновения той или иной аварии, но и масштабы ее последствий, то есть оценить риск аварии. Необходимо разработать совокупность специальных мер, не позволяющих аварии развиться до значительных масштабов.

Решение этих вопросов позволяет сформулировать требования к технологическому оборудованию, его размещению в производственных зданиях, размещению зданий и защитных сооружений на промплощадке, определить эффективность различных видов защитных сооружений и выбрать оптимальные из них в каждом конкретном случае, установить безопасные и допустимые расстояния между ними.

Результатами исследований в рамках этого научного направления являются нормы, правила и стандарты, исходные данные для проекти­ровщиков и конструкторов, рекомендации по схемам построения тех­нологических процессов, по конструкциям специальных зданий и за­щитных сооружений, методы исследований и испытаний различных видов ВМ.

Важность решения проблемы обеспечения безопасности настолько велика, что в последние годы вопросы безопасности стали одним из решающих факторов при выборе той или иной технологии производ­ства, а иногда и самой возможности организации производства, пред­ставляющего угрозу для персонала, населения и окружающей среды. Все это нашло свое отражение в вышедшем в 1997 г. «Законе о про­мышленной безопасности». Превалировавшая до сих пор концепция «абсолютной безопасности» перестала соответствовать внутренним за­конам техносферы. Техника безопасности, цель которой - не допустить никаких аварий и тем самым защитить работника, должна смениться качественно новой наукой, способной обнаруживать наиболее риско­ванные звенья производственных комплексов и подсказывать оптималь­ные пути их замены.

Цель:

· выявление потенциальных опасностей, способ­ных нанести существенный урон при производстве и применении ВМ;

· анализ условий проявления разрушительного потенциала ВМ;

· изложе­ние требований к конструкции оборудования, его размещению, защит­ным сооружениям, порядку организации технологического процесса и т.п., направленных на снижение вероятности возникновения и тяжести последствий возможных аварий;

· описание методов регламентирования безопасности.

Похожая информация.

Технологическая безопасность – это один из аспектов безопасности техногенной сферы, определяющий степень защищенности человека, общества, объектов и окружающей среды от угроз, связанных с реализацией имеющихся или новых технологий в производственной деятельности, включая меры и средства, обеспечивающие уровень развития технологий в ключевых направлениях для обеспечения суверенитета, социально-экономического развития государства и его национальной безопасности.

Т.б. и техногенная безопасность представляют два взаимодополняющих и взаимовлияющих аспекта безопасности техногенной сферы. Т.б. определяет возможности парирования внутренних и внешних угроз при реализации используемых или проектируемых технологий производственной деятельности государства. Она обеспечивается выполнением научно обоснованных требований к разрабатываемым и используемым технологиям, тесно связана с экономической, оборонной, экологической, химической, биологической и радиационной безопасностью. В системе обеспечения национальной безопасности Т.б. рассматривается как компонент национальной безопасности, отражающий национальные интересы в обеспечении технологической независимости и технологического развития. Т.б. необходимо строить с учетом особенностей объектов Т.б., факторов и угроз Т.б. Стратегия в области Т.б. зависит от оценок уровня технологической уязвимости как страны в целом, так и отдельных объектов экономики и организаций, а также от условий поддержания технического баланса в системе международных связей и уровня развития критических технологий и национальной технологической базы. Если проблемы обеспечения техногенной безопасности были комплексно сформулированы и в значительной степени решены в последние годы, то постановка на государственном уровне вопросов об обеспечении Т.б. должна стать актуальной при современном ускоренном развитии реального сектора экономики на основе знаний и высоких технологий в гражданском и оборонном комплексах страны. Применительно к сфере предупреждения и ликвидации ЧС развитие теории, методов и систем Т.б. означает ориентацию на создание таких технологий, технологических процессов и технологических установок, которые способствуют снижению рисков техногенных аварий и катастроф. Сюда относятся технологии с контролируемыми параметрами выбросов опасных веществ, энергий и потоков информации, технологии диагностики и мониторинга, технологии автоматизированных защит от опасных отказов, аварий, катастроф. Проблемы Т.б. должны анализироваться и решаться при разработках и создании систем ликвидации ЧС, реабилитации населения и территорий, это особенно важно при развитии таких технологий, как технологии уничтожения оружия массового поражения (химического, ядерного, биологического), технологии специальных спасательных глубоководных, подземных, космических работ. Обеспечение и повышение Т.б. должно базироваться на анализе и управлении технологическими рисками. См. Безопасность производственного процесса.

1.Потенциально опасные технологические процессы. Требования безопасности к технологическим процессам.

Большинство нефтехимических процессов, несмотря на их многообразие, в определенных ситуациях и условиях, возникающих вследствие нарушений требований регламента, могут выходить в аварийные режимы. Особенно часто такие отклонения происходят при пуске или остановке производства, при переходе на ручное управление техпроцесса в случае выхода из строя автоматических средств регулирования и управления. Последствия аварийных нарушений, приводящих к аварийным режимам, могут иметь различную степень тяжести, а сами процессы называются в таких случаях потенциально опасными Потенциально опасные процессы в нефтехимии и нефтепереработке можно разделить на четыре группы: переработка и получение токсичных веществ; переработка и получение взрывоопасных веществ и смесей; процессы, протекающие с большой скоростью; смешанные процессы. Как правило, большинство процессов в нефтехимии и нефтепереработке – это смешанные процессы, т.е. такие, которые можно отнести одновременно к двум или трем указанным группам. В них присутствуют все или часть видов опасности: отравление, взрыв, механическое разрушение оборудования и аппаратуры, выброс продуктов, технологический брак. Технологические процессы протекают при нагреве продуктов до высоких температур (800-900 0 С) или значительном охлаждении (до - 50 0 С). Технология характеризуется также большим диапазоном давлений до 150-200 мН/м 2 (1500-2000 кгс/см 2). В большинстве производств применяются токсичные вещества, горючие жидкости и газы. Классификация потенциально опасных процессов нефтехимической технологии приведена на рисунке.

Устранение непосредственного контакта работающих с вредными веществами. В нефтехимии и нефтепереработке большинствотехнологических процессов исключает непосредственный контакт работающих с перерабатываемыми материалами. Обеспечение этого требования безопасности достигается ведением технологических процессов в герметически закрытой аппаратуры, отделением работающих от вредных веществ, капсуляцией оборудования, выделяющего в воздух рабочей зоны вредные вещества. Устранение непосредственного контакта работающих с вредными веществами при ведении технологических процессов достигается также при дистанционным управлении процессами, применении средств механизации на стадиях загрузки, выгрузки и транспортировании исходных материалов, промежуточных продуктов и готовой продукции.

Замена опасных и вредных технологических операций на менее опасные. .Безопасность операций транспортирования вредных и пожароопасных веществ можно повысить переводя твердые вещества в растворы, суспензии, расплавы для передачи их с одной технологической операции на другую по трубопроводам. Безопасность производственных процессов существенно повышается при изменении технологических приемов работы; при замене сухого размола твердых веществ мокрыми; при транспортировании сыпучих продуктов пневмотранспортом; при изменении агрегатного состояния перерабатываемых продуктов (вместо сухих токсичных веществ использовать их растворы или в виде пасты).

Замена вредных и пожароопасных веществ на менее вредные и опасные. Для снижения пожаровзрывоопасности веществ, обращающихся в производстве, вводятся различные инертные добавки и флегматизирующие вещества. Герметизация оборудования. Особое значение она имеет при переработке токсичных, пожаро- и взрывоопасных сред, т.к. их утечка в окружающую среду может привести к профессиональным отравлениям, пожарам и взрывам. Наиболее частыми причинами нарушения герметичности являются неплотности в соединениях деталей оборудования. Устранение или уменьшение степени неплотности достигается применением уплотнителей. Выбор тех или иных видов уплотнений определяется требуемой степенью герметизации и условиями эксплуатации оборудования, в том числе давлением среды, температурным режимом, скоростями движения и др.

Механизация, автоматизация и дистанционное управление технологическими процессами. .Механизация технологических процессов позволяет заменить операции, выполняемые вручную, машинами и механизмами, тем самым, уменьшая опасности, связанные с ними. Автоматизация производственных процессов, являясь одним из самых прогрессивных направлений новой техники, имеет не только большое экологическое и социальное значение, но и играет существенную роль в обеспечении безопасности технологических процессов. В автоматизированном производстве значительно уменьшается количество выделяющихся в воздух производственного помещения вредных и пожароопасных паров, газов и пылей. Дистанционное управление не только облегчает труд человека, но и выводит его из опасной зоны, если эта зона не может быть изолирована. В нефтехимии и нефтепереработке наиболее широко применяются пять систем дистанционного управления механическое, пневматическое, гидравлическое, электрическое и комбинированно

2. Технологический регламент – основа безопасности технологического процесса. Планы ликвидации аварий. Инженерно-технические средства безопасности.

Технологический регламент – основной технический документ, определяющий режим и порядок проведения операций технологического процесса. Технологические регламенты утверждают руководители предприятия или вышестоящей организации. Руководитель предприятия обязан обеспечить точное соблюдение утвержденного технологического регламента с максимальным использованием современных средств технического контроля и автоматического регулирования процесса. В технологическом регламенте дается подробное описание всех стадий производства, его аппаратурно-механического оформления, приводятся: технологическая карта, нормы технологического режима, технологические инструкции по нормальному пуску, нормальной и аварийной остановке объекта, а также правила безопасного ведения технологического процесса и обслуживания аппаратов. Даются технические параметры нормального технологического процесса, такие как концентрация отдельных веществ, их температура, давление, скорости потоков и другие параметры, а также, что особенно важно, допустимые от них отклонения. Если же рабочие параметры процесса выйдут за пределы допустимых отклонений, то процесс может быть неуправляемым и понадобиться некоторое время, чтобы привести его в нормальное состояние, при этом потеря стабильности процесса может вызвать аварийные ситуации.

Основная цель ПЛВА: определение сценариев возникновения и развития аварийной ситуации;
планирование мероприятий и действий части персонала и сотрудников аварийно спасательных служб по локализации последствий аварий, путей эвакуации женщин и пожилых людей; определение уровня морально-психологической подготовки производственного персонала и наличия необходимого оборудования для локализации и ликвидации аварийных ситуаций; определение мероприятий и наличия оборудования, необходимых для повышения уровня противопожарной и противоаварийной защиты, а также для уменьшения масштаба последствий.

Согласно нормам план ликвидации должен пересматриваться каждые 5 лет с учетом появления новых технологий, а также он пересматривается в послеаварийных случаях и в связи с введением в эксплуатацию нового оборудования, новых производственных помещений, смены специализации производства.И опыт, и специалисты-аналитики есть в нашем ТОО «Safety & Consulting Service», которое предлагает свои услуги по разработке документа, в основе которого лежат: анализ сценариев возникновения и развития аварий, а также прогноз вероятности их возникновения; анализ готовности персонала и предприятия к активным мерам по локализации и ликвидации; анализ мер принятых для предупреждения аварийных ситуаций. Инженерно-технические средства безопасности:- средства инженерно-технической укрепленности,-системы охранной сигнализации, -системы пожарной сигнализации, -системы охранные телевизионные, - системы контроля доступом, -системы оповещения о тревоге, - системы оперативной свзи, - технические средства досмотра, - системы электропитания и охранного освещения.

Интенсивное использование природных ресурсов и загрязнение окружающей,среды широкое внедрение техники, систем механизации и автоматизации во все с производственной деятельности сопровождается появлением и распространением различных природных, биологических, техногенных, экологических и других опасностей.

От каждого специалиста требуется умение определять и осуществлять ком эффективных мер защиты от их неблагоприятного действия на человека и природную среду.

Решение проблемы безопасности технологических процессов состоит в обеспечении безопасных условий деятельности людей, защите человека и окружающей его среды от

комбинации, нарушающие или способные нарушать устойчивое состояние среды обитания или работы, оказывающие негативное влияние на жизнь и здоровье человека.

Различают опасности естественного, техногенного и антропогенногопроисхождения.

Чем активнее деятельность человека, тем выше уровень и количество антропогенных и техногенных опасностей - вредных факторов, отрицательно воздействующих на человека и окружающую его среду обитания.

Все факторы опасностей, формирующихся в процессе деятельности человека, можно разделить на следующие группы:

- физические факторы, к которым относятся движущиемашины и механизмы, электрический ток, ионизирующие излучения, режущие и вращающиеся инструменты и приспособления;

- химические факторы;

- биологические факторы;

- психофизиологические факторы, связанные с физическими и нервно-психическими нагрузками.

По вероятности воздействия на человека и среду обитания опасности разделяют потенциальные, реальные и реализованные.

Потенциальная опасность представляет угрозу общего характера, не связанную с

пространством и временем воздействия(опасность присутствует, но не наносит при этом вреда).

Реальная опасность всегда связана с конкретной угрозой воздействия на человека и скоординирована в пространстве и во времени.

Реализованная опасность - факт воздействия реальной опасности на человека или окружающую среду обитания, приведший к потере здоровья, летальному исходу или материальным потерям.

воздействия на людей, природные и материальные ресурсы. К чрезвычайным происшествиям

приведшее к разрушению биосферы, техносферы, к гибели или потере здоровья людей.

Опыт эксплуатации сложных технических систем убеждает, что никакие конструктивные,

внешние и внутренние факторы, воздействующие на элементы систем и оборудования. Задача состоит в том, чтобы предвидеть эти ситуации и путем технического обслуживания и ремонта

являются безопасность и экономичность.

На современном этапе развития науки и техники актуальной проблемой явля необходимость коренного пересмотра подходов к созданию систем безопасности основанных на уменьшении влияния на безопасность человеческого фактора.

Выполненный анализ причин аварий на АЭС, включая аварии с тяжелыми последствиями на АЭС «Three Mile Island» в США, на Чернобыльской АЭС, на АЭС «Фукусима-1» в

Не имеет смысла определять безопасность как полное отсутствие опасности, потому что

абсолютной безопасности достичь невозможно.

Представляется логичным трактовать безопасность для конкретной системы как такое состояние этой системы и систем с ней взаимодействующих, при которой суммарный риск не превышает некоторого порогового значения, определяемого обществом в соответствии с принятой им системой ценностей. Поэтому понятие «безопасность» можно характеризовать как пребывание системы в условиях пренебрежимо малого риска. (Риск – количественная мера опасности).

Проблема управления риском решается сейчас в большинстве случаев исходя из того, что

безопасность - это пребывание системы в условиях приемлемого риска.

В научной и специальной литературе по вопросам радиационной защиты принц приемлемого риска известен как принципALARA. Дозы облучения должны быть настолько низкими, насколько это возможно в пределах разумного подхода с учетом экономических и социальных факторов данного конкретного общества.

Задача определения пределов безопасности или уровней приемлемого риска представляет собой часть общей проблемы выбора оптимальных способов учета интересов различных групп общества (рис. 1.1). С течением времени многие факторы, влияющие на выбор приемлемого риска, меняются. Соответственно должны пересматриваться условия и пределы безопасности, постепенно приближаясь к области пренебрежимо малого риска.

РИС 1.1. ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАТРАТ НА СНИЖЕНИЕ ТЕХНОГЕННОГО РИСКА

К настоящему времени сложились два подхода к обеспечению безопасности.

Первый - традиционный инженерный подход- основан на увеличении количества и повышении эффективности разных защитных и локализующих систем и устройств, которые снижают вероятность аварий и уменьшают степень опасности их последствий. Осуществление на практике только такого подхода приводит к усложнению и удорожанию устано,

ухудшению других ее характеристик и принципиально не исключает возможности крупной аварии с тяжелыми последствиями, поскольку не устранены внутренние причины, которые могут привести к ее возникновению.

Для доказательства безопасности при этом подходе в основном приходится опираться на вероятностный анализ безопасности, рассматривающий отказы технических устройств и ошибки эксплуатационного персонала как случайные события.

Второй подход основан на концепции технологической системы с внутренне присущей безопасностью. Здесь причины возникновения серьезных аварий исключены применением обратных связей внутри самого устройства на основе физических законов, не посредством приборов и органов управления, что делает техническое устройство самозащищенным.

При таком подходе не требуется нагромождения защитных и локализующих систем, которые в некоторых случаях могут сами стать причиной аварий, и сложных доказательств безопасности с проведением большого объема расчетных и экспериментальных работ недостоверным сценариям.

числу относятся: правовые, организационные, экономические, технические, санитарно- гигиенические и лечебно-профилактические меры.

Для обеспечения безопасности конкретного вида производственной деятельности должны быть выполнены следующие три условия:

– выполнение детального анализа опасностей, формирующихся в изучаемой деятельности

– разработка эффективных мер защиты человека и среды обитания от выявленных опасностей

– разработка эффективных мер защиты от остаточного риска данной деятельности или технологического процесса. Эти меры применяются в случае, когда нужно заниматься спасением человека или среды обитания.

1.2 Качественный и количественный анализ опасностей

события за определенный период времени, а также в случае определения его последствий используют понятие риска.

Риск - количественная характеристика действия опасностей, формируемых конкретной

количество людей за конкретный период времени. Значение риска от конкретной опасности можно получить из статистики несчастных случаев за определенный промежуток времени.

Оценка риска является исключительно важным аргументом для принятия обоснованных решений по созданию систем безопасности различного назначения, а также для определения необходимости и целесообразности финансирования мероприятий, направленных на снижение величины риска.

Риск определяют как количественную оценку опасности или как частоту реализации опасности. Математически риск R можно определить по формуле:

R инд= U

где U - величина ущерба за счет возникновения нежелательного события;Т - рассматриваемый интервал времени;М - численность группы людей, для которой рассчитывается риск.

Под приемлемым риском понимают уровень индивидуального риска, который является оправданным с экономической и социальной точек зрения, иначе говоря, с которым общество готово мириться ради получения тех или иных благ в результате своей деятельности. Можно сказать, что приемлемый риск- это оптимальный уровень индивидуального риска, при котором в существующих социально-экономических условиях его дальнейшее снижен нецелесообразно.