Характерные опасности теплообменных процессов
Наибольшую пожарную опасность представляют процессы нагревания топочными газами с применением открытого огня. Данные процессы проводятся в печах периодического действия с огневым обогревом. Наименее опасен нагрев теплоносителями и расплавами солей. Выбор теплоносителя обусловлен его физико-химическими и токсическими свойствами. При нагреве расплавами солей учитывают, что расплавленные соли при соприкосновении с органическими веществами и нефтепродуктами могут привести к воспламенению и взрыву. Поэтому при эксплуатации оборудования обеспечивают герметичность системы с целью предотвращения соприкосновения органических веществ с расплавами солей.
Для первичной перегонки нефти и углеводородов применяют трубчатые аппараты с наружным огневым обогревом. Опасность трубчатых печей с наружным огневым обогревом связана с пожаро- и взрывоопасностью нагреваемых продуктов. При нагревании нефтепродуктов пары ароматических углеводородов значительно тяжелее воздуха, поэтому они могут скапливаться на нижних отметках производственных помещений, на территории предприятий в траншеях, колодцах, создавая локальные взрывоопасные очаги. Опасность взрывов и пожаров при эксплуатации печей с огневым обогревом возникает при разгерметизации фланцевых соединений, прогаров и разрывов труб. К прогару труб может привести снижение прочности металла в результате местного перегрева. Анализ стали печных труб с длительной эксплуатацией показал, что ухудшение их прочностных и пластических свойств произошло в результате снижения содержания в металле хрома и никеля.
Теплообменные процессы – выпаривание, охлаждение и конденсацию проводят способами рекуперации и регенерации. При рекуперации тепло от одного вещества к другому передается в аппаратах через разделяющую их стенку, а при регенерации тепло передается при взаимном соприкосновении и смешении веществ.
Процессы выпаривания осуществляют для удаления из смесей легкокипящих компонентов, при удалении которых упариваемая жидкость концентрируется, становится менее термостабильной и более взрывоопасной. На одном из предприятий при регенерации хлороформа из аппарата выпаривания произошел выброс ацетона, который привел к взрыву и пожару в производственном здании. Причина аварии заключалась в том, что процесс отгонки хлороформа из раствора проводили при недопустимо низком уровне жидкости в кубе регенерации. Произошло резкое повышение давления летучих компонентов внутри аппарата вследствие подачи свежего раствора на оголенный змеевик, обогреваемый водяным паром. Повышение давления привело к прорыву прокладок фланцевых соединений крышек аппарата. Для предотвращения подобных аварий выпарные аппараты оборудуют уровнемерами, блокировками отключения подачи теплоносителя при падении уровня жидкости в аппаратах.
Опасность процессов охлаждения и конденсации определяется свойствами охлаждаемых и конденсируемых химических веществ. В производстве карбамида в узле конденсации аммиака произошел взрыв газовой смеси. Взрыв произошел в результате отклонений от установленного режима работы. В газовой фазе конденсаторов аммиака образовалась взрывоопасная смесь водорода и аммиака с кислородом. После аварии система контроля и регулирования режима узла конденсации аммиака была усовершенствована.
При эксплуатации теплообменных аппаратов в их трубном и межтрубном пространстве появляются отложения грязи, накипи, коксующихся отложений, которые приводят к местному перегреву и ослаблению механической прочности труб.
Нарушение работоспособности теплообменных аппаратов чаще всего происходит в результате нарушения герметичности, что является следствием нарушения условий эксплуатации при резком изменении температуры, давления и перегрева парогазовой смеси. На работоспособность оборудования также оказывают влияние различные отложения на поверхности труб и корпусах теплообменников.
Для предотвращения аварий и несчастных случаев при проведении теплообменных процессов необходимо своевременно очищать от отложений теплообменные аппараты. Очистка внутренней поверхности труб может осуществляться механическим способом, продувкой паром, промывкой растворителями или другими составами.
