ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Специальные вопросы проектирования. химических предприятий

Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Здания химических производств большого объема (более 3000 м ) при кругло­суточной работе, а также здания и помещения с приточной вентиляцией при двух - и трехсменной работе оборудуют воздушным отоплением, со­вмещенным с приточной вентиляцией, применяя отопительно­циркуляционные агрегаты. При режиме работы в одну смену преду­сматривают смешанное отопление: в рабочее время - воздушное, со­вмещенное с приточной вентиляцией, а в нерабочее время - дежурное, в виде отопительно-рециркуляционных агрегатов или местных нагрева­тельных приборов.

Воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, применяют в тех помещениях, где могут выделяться пары или газы, ко­торые в смеси с воздухом могут самовозгораться под действием высо­кой температуры. Кроме того, воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, можно применять в тех помещениях (незави­симо от объема), где может выделяться пыль, которая воспламеняется при соприкосновении с водой или с водяными парами, или взрывоопас­ные и вредные пары и пыли (фосфор, бертолетова соль, алюминиевая пудра, карбид кальция и т. и.).

Применять полную или частичную рециркуляцию для воздушного отопления не допускается, если в воздухе содержатся болезнетворные микроорганизмы, сильнодействующие ядовитые вещества, резко выра­женные неприятные запахи; в помещениях, в воздухе которых может вне­запно возрасти концентрация вредных веществ (производства, работаю­щие с легко испаряющимися жидкостями, сжиженными газами и т. и.).

Во всех помещениях, независимо от их назначения, предусматри­вают механическую, естественную или смешанную вентиляцию.

По направлению воздушных потоков различают приточную (на­гнетательную) вентиляцию и вытяжную (отсасывающую). Приточно­вытяжные механические системы проектируют только там, где невоз­можно устроить естественную или смешанную вентиляцию.

Кондиционирование воздуха предусматривают в тех случаях, ко­гда оно требуется для соблюдения технологического режима (например, в производстве химических волокон). Для быстрого удаления из поме­щения опасных веществ, проникших из аппаратуры при производствен­ных неполадках и авариях, устраивают специальные системы аварийной вытяжной вентиляции с учетом вида производства, свойств и количест­ва выделяющихся вредностей.

Вентиляцию проектируют таким образом, чтобы обеспечить дви­жение воздуха из чистых помещений в более загрязненные или подсос воздуха снаружи. Если предусматривают приток воздуха снаружи, не­обходимо обеспечить постоянство его температуры внутри помещения подогревом приточного воздуха или установкой дополнительных обог­ревательных приборов. При проектировании заранее учитывают места возможных выделений вредных паров и газов для устройства местных отсосов.

При общеобменной вентиляции, если в помещении выделяются га­зы и другие вредности, вытяжку из верхней зоны в размере не менее од­нократного объема помещения за 1 ч. предусматривают во всех цехах и во всех случаях независимо от объема воздуха, удаляемого из нижней зоны. Вытяжка из верхней зоны, как правило, должна быть естественной (через дефлекторы, шахты и - в отдельных случаях - через незадуваемые фонари). Воздух из нижней зоны удаляется механическим путем.

В помещениях с высокой токсичностью выделяющихся газов и паров устраивают вытяжную вентиляцию с механическим побуждени­ем. Полную аэрацию предусматривают только в цехах с избытком теп­ла, достаточным для подогрева поступающего наружного воздуха (на­пример, в печных отделениях химических заводов и т. п.). В тех цехах, где одновременно с выделением тепла выделяются газы и пыль, полная аэрация возможна лишь при условии, что подаваемый наружный воздух не мешает естественному выходу загрязненного воздуха из помещения через верхнюю зону. В тех случаях, когда это условие не соблюдается, предусматривают смешанные приточно-вытяжные системы вентиляции: на летний период - полную аэрацию, на зимний - механическую при­точную вентиляцию и естественную вытяжную.

При большом выделении в помещении водяных паров в зимнее время подача не подогретого воздуха не допускается. Свежий приточ­ный воздух подают в рабочую зону механическими вентиляторами че­рез распределительные насадки. Нельзя подавать свежий воздух непо­средственно в места наибольшего выделения газов и пыли, так как по­следние могут распространиться по всему помещению.

Сосредоточенную подачу приточного воздуха в рабочую зону обычно устраивают в цехах, отвечающих следующим требованиям: тех­нологическое оборудование расположено правильными рядами со сво­бодными проходами между ними; у оборудования имеются местные от­сосы, и пыль в помещениях не выделяется; при небольшом количестве обслуживающего персонала отсутствуют зафиксированные рабочие места и при закрытом технологическом процессе.

Аварийную вытяжную вентиляцию предусматривают в тех случа­ях, когда в помещения за короткое время может проникнуть много опасных продуктов. Воздух, удаляемый аварийными вентиляционными установками, должен выбрасываться выше покрытия здания, но не бли­же 20 м от дымовых труб. Для аварийной вентиляции используют осе­вые вентиляторы, устанавливаемые в нишах. В настоящее время широ­ко применяют автоматическое включение аварийной вентиляции от га­зоанализаторов, настроенных на предельно допустимые по санитарным или противопожарным нормам концентрации газов или паров, с одно­временной подачей звукового сигнала.

Кондиционирование воздуха предусматривают в безоконных, гер­метично закрытых помещениях. Наружный забор воздуха для приточной вентиляции делается в местах наиболее удаленных и защищенных от мест выброса вредных газов, паров и пыли. Минимальное расстояние между забором воздуха и ближайшим очагом его загрязнения (выхлоп­ные трубы, вытяжные шахты вентиляции, дымовые трубы, канализаци­онные колодцы и т. п.) принимается не менее 6 м по вертикали и 10... 12 м по горизонтали.

Воздухозаборные отверстия нужно располагать ниже отверстия для удаления загрязненного воздуха: расстояние от земли до воздухо­приемного отверстия принимают не менее 2 м. Ориентируют воздухо­заборные отверстия с учетом направления ветра и располагают с навет­ренной стороны.

Предприятия химической промышленности являются источника­ми загрязнения атмосферного воздуха вредными газами и пылью. Такие выбросы подрывают здоровье тех, кто работает и живет по соседству с химическими предприятиями. Основными мероприятиями по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха промышленными выбросами явля­ются: организация технологического процесса, исключающая выброс в атмосферу отходящих газов; герметизация технологического оборудо­вания; отказ от применения складов и резервуаров открытого типа; пра­вильный выбор места для строительства завода и расположение вред­ных цехов на генеральном плане с подветренной стороны; устройство очистки выбрасываемого воздуха.

Очистка воздуха и газов от взвешенных частиц (пыли или тумана) осуществляется с помощью специальных аппаратов пыле - или тумано - уловителей, подразделяемых на четыре группы:

1. Механические пылеуловители (пылеосадительные камеры, инерционные и жалюзийные пыле - и брызгоуловители, циклоны, муль­тициклоны). Аппараты этой группы применяют для грубой очистки.

2. Мокрые газоочистители, в которых взвешенные частицы отде­ляются от газа путем промывки его жидкостью.

3. Фильтры (пористые перегородки или слой материала), задержи­вающие взвешенные в газах частицы, применяются для тонкой очистки газов от твердых, а некоторые - от жидких частиц.

4. Электрофильтры, отделяющие твердые и жидкие взвешенные частицы от газов с помощью электрических сил.

Вредные примеси в виде газов и паров извлекают обычно погло­щением жидкими реагентами (абсорбцией) и твердыми веществами (ад­сорбцией). Некоторые газообразные продукты можно обезвредить пу­тем сжигания. В отдельных случаях применяют комбинацию несколь­ких способов.

Водоснабжение. Заводы химической промышленности потребля­ют очень большое количество воды. В химической промышленности применяют привозную воду из близлежащих водоемов, а также оборот­ную воду, т. е. возвращенную после очистки в производственный цикл.

Как известно, природные воды содержат различные примеси: га­зы, растворенные соли, коллоидные частицы. Количество и состав при­месей в воде зависит главным образом от ее происхождения (атмосфер­ная, поверхностная и подземная). К воде, применяемой для производст­венных нужд, предъявляют определенные требования по жесткости, со­держанию взвешенных примесей и т. д.

Для некоторых производств требуется очищенная вода (частично умягченная, обессоленная, а также вода с ограниченным содержанием кислорода). Для получения требуемых качеств воды предусматривается соответствующая ее обработка и очистка. К основным операциям под­готовки воды относят очистку от взвешенных примесей, отстаивание, фильтрование, умягчение и т. д.

На предприятиях химии обычно сооружают несколько оборотных циклов воды, применяются различные типы градирен с естественным притоком воздуха или с принудительной его подачей. Прокладывать основные водоводы оборотного водоснабжения нужно по коммуника­ционному коридору с разветвлением по отдельным объектам. Систему оборотного водоснабжения следует проектировать комплексно и привя­зывать к отдельным видам технологических процессов. Прокладка труб систем оборотного водоснабжения может быть открытой по высоким опорам и эстакадам вместе с другими видами трубопроводов или по низким опорам, или шпалам. В отдельных случаях разрешается прокла­дывать эти трубы под землей.

Канализация. По степени загрязнения сточные воды разделяют на несколько видов. Химически не загрязненные воды, многократно ис­пользуемые, сбрасываемые в естественные водоемы вместе с ливневы­ми водами, но при постоянном контроле. Загрязненные воды содержат различные по химическому составу вредные примеси. Такие воды опас­ны для естественных водоемов.

Бытовые или хозяйственно-фекальные воды поступают в общего­родскую сеть канализации. В дальнейшем эти воды очищаются на полях орошения, полях фильтрации или на станциях биологической очистки.

Промышленные загрязненные сточные воды можно использовать после удаления из них ядовитых веществ.

Канализационные системы для удаления сточных вод состоят из открытых и закрытых приемных устройств (лотков, трапов-ловушек), отстойников очистных сооружений, канализационных сетей со смотро­выми колодцами, станции перекачки.

Производственные сточные воды перед спуском в магистральную сеть производственной канализации должны подвергаться первичной очистке на локальных установках или на установках для групп произ­водств. Там после нейтрализации кислот и щелочей, извлечения пожа - ро - и взрывоопасных веществ, масел, смол и других токсичных веществ сточные воды обезвреживаются и сбрасываются в биологические очи­стные сооружения и водоемы. Запрещается объединять различные по­токи сточных вод, способных при смешивании выделять токсичные и взрывоопасные смеси, или выпадающие осадки. Не допускается объе­динять спуск жидкостей из аппаратов, работающих под повышенным давлением. Он производится через промежуточные емкости, в которых происходит выравнивание давления, и только после этого через гидрав­лический затвор жидкость стекает в канализацию.

Газы и пары отводятся отдельно из каждого изолированного уча­стка канализационного устройства, а также из отстойников, ловушек и очистных сооружений. Для вентиляции наружной сети канализации за­грязненных стоков в местах выпуска сточных вод и на поворотах трассы устанавливают вентиляционные трубы.

Противопожарное водоснабжение является одним из видов огне­гасительных средств противопожарной техники, применяемой в хими­ческих производствах. Противопожарные водопроводы устраивают вы­сокого и низкого давления. Для обеспечения бесперебойной подачи во­ды сети пожарного водоснабжения делают кольцевыми; для отдельно стоящих зданий допускаются тупиковые линии длиной не более 200 м. Гидранты устанавливают вдоль дорог и проездов на расстоянии не больше 100 м друг от друга, не ближе 6 м от стен зданий и не дальше 2 м от дороги. Расстояние от гидрантов до очага пожара не должно пре­вышать 100 м для водопроводов высокого давления и 150 м для водо­проводов низкого давления.

В химических производствах применяют спринклерные и дрей - черные установки, предназначенные для автоматического тушения по­жаров водой в начале их возникновения с одновременной подачей сиг­налов тревоги.

Условия противопожарной безопасности и взрывоопасности зданий. В цехах предприятий химической промышленности при нали­чии газо - или паровоздушных смесей сероуглерода, ацетилена, этилово­го эфира и других веществ, способных воспламеняться от искр, полы следует делать из не искрящих при ударе материалов (асфальт с извест­няковым наполнителем, керамические неглазурованные плитки, трудно сгораемые пластики и т. и.).

В цехах, где применяют углеводороды (бутан, бутилен, пропан, пропилен, дивинил и др.), полы выполняют из материалов, которые не искрят при ударе и не растворяются под действием этих веществ. Серь­езную опасность представляет задымление в зданиях, не имеющих фо­нарей и оконных проемов. Для удаления дыма из таких зданий необхо­димо предусматривать дымовые люки.

В зданиях без фонарей, предназначенных для производств с по­вышенной пожароопасностью, устраиваются вытяжные шахты для уда­ления дыма с дистанционным управлением их открывания и попереч­ным сечением не менее 0,2 % площади поперечного сечения производ­ственных помещений. В некоторых помещениях площадь поперечного сечения люков может достигать 1,2 % площади пола помещений или 12 м на 1000 м пола. В каждом изолированном помещении со сгорае­мыми материалами независимо от площади пола следует устраивать дымовой люк.

В последнее время получили распространение дымовые шахты, разработанные Госхимпроектом и Промстройпроектом. В нормальных условиях она служит для вентилирования чердачных помещений. Низ шахты плотно перекрывается полотнищами трудно сгораемой или не­сгораемой конструкции. В случае возникновения пожара эти полотнища должны открываться и обеспечивать удаление дыма. Одновременно с открыванием полотнищ должны закрываться другие проемы, служащие для вентиляции чердака. Открывание полотнищ производится автома­тически.

Существуют различные конструкции вентиляционных дымовых шахт, которые можно применять как в бесчердачных, так и в чердачных покрытиях. Вытяжные шахты могут иметь жалюзи или дефлектор. От­крываться клапаны могут вручную, дистанционно и автоматически.

В складских зданиях, подвальных помещениях в качестве дымо­вых люков можно использовать специальные проемы из расчета один проем на 1000 м, в каждом отсеке ширина проема должна быть не ме - нее 1,5...2,0 м. Для обеспечения доступа к очагу пожара рекомендуется устраивать легкоразбираемые перегородки или закладные части во внутренних стенах со специальными приспособлениями для удаления их из стен.

В химической промышленности существуют производства с весь­ма взрывоопасными процессами, связанными с обработкой легковос­пламеняющихся жидкостей и газов: некоторые цехи заводов искусст­венного волокна, синтетического каучука, водородные станции, некото­рые цехи производства пластмасс, гербицидов, переработки нефти и другие.

Сохранить несущие и ограждающие конструкции зданий при взрыве можно, если снизить давление внутри здания до безопасной ве­личины за время, которое должно быть меньше времени, когда наступит разрушение конструкций и ограждений. Для «сброса» давления внутри здания и продуктов взрыва часто используют оконные и дверные про­емы. Площадь их должна быть вполне достаточной, а разрушающее давление и время разрушения переплетов и полотен должно быть меньше разрушающего давления и времени разрушения ограждений и несущих конструкций. Если эти условия не выполнены, то в покрытиях или в стенах устраивают дополнительные проемы, перекрываемые про - тивовзрывными клапанами, легко сбрасываемыми или разрушающими­ся панелями.

Для взрывоопасных зданий строительными нормами и правилами рекомендуется применять только одинарное остекление, оконные пере­плеты должны открываться только наружу. Толщина стекол не должна превышать 2 мм. Стеновые панели и оконные каркасы крепят таким об­разом, чтобы они легко выталкивались при незначительных давлениях. Для изготовления стеновых панелей используют легкие теплоизоляци­онные несгораемые материалы.

Глава 2