|
|
З метою скорочення втрат горючих рідин, що викидаються назовні пароповітряною сумішшю та зниження рівня пожежовибухонебезпеки при експлуатації апаратів з дихальними пристроями, доцільно здійснювати технічні та організаційні заходи, що дозволяють забезпечити зменшення або повну ліквідацію пароповітряного об’єму, збільшити робочий тиск резервуарів, поєднати дихальні лінії резервуарів з однаковими продуктами в єдину замкнуту систему, здійснювати уловлювання парів, захищати ємності від коливань температури.
Ліквідація пароповітряного простору в резервуарах. З формул (3.27) та (3.28) бачимо, що якщо V1=V2=V=0, тоді GМ=0 і GВ=0. Це досягається застосуванням резервуарів із понтоном або з плаваючою покрівлею (рис. 2.8 та 2.9). Ступінь скорочення втрат від випаровування з таких резервуарів залежить від якості герметизації кільцевих зазорів між плаваючим дахом або понтоном та стінкою резервуара. Втрати від випаровування з таких резервуарів скорочуються до 90 - 95 %.
Забезпечення сталості об’єму газового простору. Якщо V1= V2¹ 0, тоді V2- V1=0, GВ=0. Це можна здійснити за допомогою газової обв’язки двох або більше резервуарів з однаковими рідинами за умов синхронізації операцій спорожнення або наповнення обв’язаних резервуарів (рис.2.10). За допомогою системи трубопроводів, що поєднують газові простори апаратів, здійснюється перехід пароповітряної суміші з резервуарів, що наповнюються, в резервуари, що спорожнюються, і тим самим досягається запобігання або зменшення викидів горючих парів в атмосферу.
Термоізоляція резервуарів. Для того, щоб запобігти випаровуванню горючих рідин в результаті малих дихань апаратів, здійснюють заходи, що дозволяють знизити коливання температури в апаратах. Для цього, наприклад, використовують влаштування підземних резервуарів, в яких Т1= Т2, j 1=j 2 і згідно формули
GМ=0. (3.28)
Фарбування резервуарів світлими променевідбиваючими фарбами. Срібляста (алюмінієва) фарба майже в два рази знижує втрати, в порівнянні з чорною фарбою.
Зрошення резервуарів водою за допомогою спеціальних розпорошувачів. Охолодження дахів та стінок резервуарів у місцевостях з жарким кліматом призводить до зниження втрат у два рази.
Влаштування систем уловлювання та утилізації парів. Для цього використовуються абсорбційні, адсорбційні, холодильні та компресорні установки. Принцип роботи цих установок полягає в уловлюванні парів, що виходять з резервуарів при диханні. Наприклад, при використанні абсорберів або адсорберів здійснюється поглинання парів рідини відповідними абсорбентами або адсорбентами (поглиначами), які можна потім видалити і направити знову в технологічний процес. За допомогою цих систем вдається значно зменшити витрати різних розчинників, що використовуються в хімічній, нафтохімічній, нафтопереробній, машинобудівній промисловості, а також запобігти утворенню вибухонебезпечних концентрацій.
Влаштування дихальних труб за межами приміщення. При розміщенні апаратів з дихальними пристроями (мірники, напірні баки, ємності тощо) в приміщеннях дихальні труби виводяться за його межі (рис.3.3), приєднуються до загальної системи з уловлювання парів. Звичайно труби виводяться на 2 м вище рівня даху та захищаються вогнеперешкоджувачами, щоб попередити можливе проникнення полум’я всередину ємності при спалахуванні парів від зовнішніх джерел запалювання. За наявності декількох ємностей можливе поєднання дихальних ліній в єдину магістраль.
Рисунок 3.3 - Схема виводу дихальної лінії від апарата
з рідиною за межі приміщення
1 – резервуар з рідиною; 2 – вогнеперешкоджувач;
3 – дихальна лінія
Герметизація газового простору резервуарів дихальними клапанами. Це технічне рішення дозволяє перш за все повністю вилучити втрати від вивітрювання парів із негерметичного газового простору і, крім того, різко знизити втрати від малих дихань. Якщо при малому диханні
V1=V2≠0; T1 ≠ T2; φ1 ≠ φ2 (3.37)
тоді Gм=0 за умови
[p1 (1-φ1 )/T1] – [p2 (1- φ2)/T2]=0 (3.38)
звідки одержуємо умову вилучення викидів парів:
p2 ≥ p1 Т2 (1-φ1)/ T1(1-φ2) (3.39)
де p2 – тиск спрацьовування клапана.
Ефективність роботи дихальних клапанів залежить від величини їх робочого тиску. Для резервуарів з допустимим надлишковим тиском до 2000 Па використовуються дихальні клапани типу КД та СМДК з діаметром умовного проходу 50, 100, 150...350 мм та максимальною пропускною здатністю до 600 м 3 /год.
Дихальний клапан типу КД (рис.3.4) складається з корпусу 1, всередині якого на сідлах 4 розміщені тарілка тиску 3 та тарілка вакууму 6. При роботі клапана тарілки рухаються по направляючих штоках. Тиск спрацьовування (підйому) тарілок регулюється за допомогою вантажів 2. Зовнішні отвори клапанів закриті сітками 7.
Клапани типу КД встановлюють на фланці вогнеперешкоджувача типу ОП; у клапанів типу СМДК (сумісний механічний дихальний клапан) касета вогнеперешкоджувача вбудована в корпус клапана, тому у нього нижча посадка, а висота вихлопу над дахом дорівнює приблизно 0,5 м. Доступ до тарілок тиску та вакууму можливий через відкидні кришки 5.
Робота дихального клапана полягає в тому, що при досягненні на затворі розрахункового перепаду тиску, що визначається масою вантажу і площею сідла, тарілка піднімається над сідлом та відкриває прохідний переріз клапана і сполучає резервуар з атмосферою. Свою основну функцію (захист від вивітрювання газового простору апарата) клапан виконує в положенні „Закрито”.
Рисунок 3.4 - Дихальний клапан типу КД:
1 - корпус; 2-вантажі; 3-тарілка тиску; 4- сідло; 5- відкидна кришка; 6- тарілка вакууму; 7- сітка
Практика експлуатації резервуарів показує, що клапани низького тиску дають порівняно невеликий ефект, зменшуючи втрати від випаровування приблизно на 3 -10%. Крім цього, основним недоліком цих клапанів є непрацездатність металевих затворів у осінньо-зимовий період через примерзання тарілок до сідел та направляючих штоків. Через небезпеку руйнування резервуарів у випадку примерзання клапана, тарілки з таких клапанів знімають, що приводить до різкого збільшення втрат від випаровування горючих рідин за рахунок вентиляції газового простору, а також до утворення горючої пароповітряної суміші в газовому просторі резервуара.
Для роботи в зимових умовах резервуари обладнують непримерзаючими дихальними клапанами типу НДКМ, в якому сідло, направляюча повітря та шток виконані із фторопласта, а тарілка обгорнута фторопластовою плівкою товщиною 0,2-0,3 мм.
Клапан типу НДКМ (рис. 3.5) складається з таких основних вузлів та деталей: з’єднувального патрубка 1 з сідлом 3, тарілки 4, що ізольована фторопластовою плівкою, з мембраною 5, зажатою між фланцями нижнього корпусу 2 та верхнього корпусу 6, верхньої мембрани 7, зажатою між фланцями верхнього корпусу 6 і даху 9, з дисками та регулюючими вантажами 8. Диски та тарілка 4 сполучені ланцюгом 11. В кришці 9 є отвір 10 для сполучення камери, що знаходиться під дахом, з атмосферою. Камера, що знаходиться між мембранами, через імпульсну трубку 13 сполучається з газовим простором резервуара. Гнучка ущільнююча поверхня тарілки 4, що виконана з фторопластової плівки, поліпшує герметичність та запобігає примерзанню затвора. Мембрани виготовляють з бензостійкої прогумованої тканини товщиною 0,4-0,6 мм, що зберігає гнучкість навіть при температурі -500С . Для запобігання коливань затвора встановлені пружина та демпфер. В нижньому корпусі розташований кільцевий вогнеперешкоджувач 12. Для огляду та обслуговування клапан має боковий люк з кришкою.
Клапан працює таким чином. При створенні в резервуарі вакууму в камері між мембранами також утворюється вакуум. Коли вакуум досягне розрахункового значення, маса вузла тарілки 4 буде врівноважена зусиллям від дії атмосферного тиску на нижню поверхню мембрани 5 та на виступаючу за сідло поверхню тарілки. Якщо вакуум буде перевищувати розрахункове значення, тарілка переміститься вверх і поєднає газовий простір резервуара з атмосферою. При зменшенні величини вакууму нижче розрахункової тарілка опуститься на сідло і закриє клапан.
При створенні в резервуарі тиску в камері між мембранами утворюється такий же тиск. З підвищенням тиску сила, що прижимає тарілку до сідла, збільшується і тим самим підвищується герметичність затвора. Одночасно тиск в камері прагне підняти верхню мембрану з вантажними дисками. При розрахунковому тиску мембрана з дисками переміщується вверх, натягує ланцюжки та піднімає тарілку клапана. Із збільшенням витрати через клапан опір вогнеперешкоджувача зростає і тиск в камері (над вогнеперешкоджувачем) створює додаткову силу, що сприяє підніманню тарілки.
Рисунок 3.5 - Непримерзаючий мембранний клапан типу НДКМ
1- патрубок; 2- нижній корпус; 3- сідло; 4- тарілка; 5- мембрана; 6- верхній корпус; 7- верхня мембрана; 8- вантажі; 9- дах; 10- отвір даху; 11- ланцюжок; 12- вогнеперешкоджувач;
13- імпульсна труба
Слід зазначити, що дихальні клапани не запобігають великим диханням і тому не здатні запобігти пожежонебезпечній загазованості атмосферного повітря. І в цьому відношенні особливо незадовільною є конструкція клапана типу НДКМ. Викиди з клапанів такого типу направлені вниз, причому на виході з клапана газова суміш проходить через касети вогнеперешкоджувача, розбивається у вузьких каналах на окремі струмені, що мають ламінарний режим руху. З цієї причини потік газу, як потік рідини, виливається на дах резервуара, стікає в обвалування та накопичується на прилеглій території без інтенсивного перемішування з навколишнім середовищем (рис. 3.6,а). Касетні вогнеперешкоджувачі, що встановлені на дихальних лініях створюють не тільки додаткові гідравлічні опори, але і обумовлюють ламінарний режим витоку суміші в атмосферу, внаслідок малого діаметру гасячих каналів (рис. 3.6, б).
Запобігання вивітрювання парів з газового простору та зниження пожежної небезпеки навколо резервуара може бути досягнуто шляхом заміни типових дихальних клапанів лабіринтними пристроями та дихальними патрубками мінімального діаметра з вертикальним або горизонтальним викидом турбулентного струменя газу.
Рисунок 3.6 - Схеми дихальних пристроїв
а – с дихальним клапаном або захисним ковпаком; б – з вогнеперешкоджувачем
Для зменшення глибини проникнення повітря в газовий простір резервуарів при відкачуванні горючих рідин (наприклад, нафтопродуктів) використовують диски–відбивачі, які змінюють напрямок струменя повітря, що направляється до резервуара, з вертикального на горизонтальний.
Диск-відбивач, що підвішується в газовому просторі резервуара під монтажним патрубком дихальної арматури, не дозволяє струменю повітря безперешкодно розповсюджуватися в газовий простір резервуара. Найбільш насичені шари газового простору, що розміщаються біля поверхні горючої рідини, в перемішуванні не беруть участі. Це зменшує швидкість випаровування з поверхні рідини і концентрацію парів суміші, що витискається з резервуара при його закачуванні. Наприклад, диск-відбивач, що установлений на резервуарі РВС-5000 з бензином, знижує середню концентрацію бензину у суміші, що виходить з резервуара, приблизно в 3 рази, а втрати від випаровування – в середньому на 30-40%.
|