Оценка пожарной опасности завода ПКК

ПОЛИХЛОРСИЛАНЫ (смесь соединений Si2Cl6, Si3Cl8, Si4Cl10) - жидкие вязкие смолообразные вещества, легко гидролизуются с выделением хлористого водорода. При попадании на тело человека действуют как хлорсиланы. Пирофорны. Продукты гидролиза взрывоопасны.

ХЛОРИСТЫЙ ВОДОРОД (HCl) - бесцветный газ с резким запахом. Относительная плотность 0,7. Температура кипения -85°° C. Класс опасности 2. ПДК - 5 мг/м3. Вызывает раздражение и химический ожог глаз, слизистых оболочек, тканей легких.

 

Работы с указанными веществами проводятся в герметически закрытых аппаратах, в случае пролива применяются индивидуальные средства защиты - противогазы марки В или БКФ.

Промывка кубов от осадка должна производиться тетрахлорсиланом, аппараты и трубопроводы перед демонтажем и пуском должны быть продуты азотом.

Кубовые остатки с полисиланхлоридами утилизируются, нейтрализуются и уничтожаются в специально отведенных местах. Емкости и аппаратура для хлорсиланов имеют устройства для освобождения их от продукта в случае аварии в специально предусмотренные емкости.

Все помещения, в которых производятся работы с указанными веществами оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, совмещенной с аварийной с кратностью воздухообмена не менее 8.

АЗОТ (N2) - бесцветный газ не имеющий запаха. Относительная плотность 0,97. Биологическое действие такое же как у водорода. Жидкий азот при попадании на кожу вызывает ожоги.

ПЛАВИКОВАЯ КИСЛОТА - бесцветная жидкость. Плотность 40%-ной кислоты 1,13 г/см3. ПДК - 0,5 мг/м3. Класс опасности 2. Выделяющиеся пары, помимо раздражающего действия ( как HCl ), обладают токсичным действием. Кислота при попадании на кожу вызывает трудно заживающие ожоги.

АЗОТНАЯ КИСЛОТА - бесцветная жидкость, при хранении может желтеть. Плотность 25%-ной кислоты 1,15 г/см3. ПДК и класс опасности определяются окислами азота. ПДК (в расчете на NO2 ) - 5 мг/м3. Класс опасности 2. Биологическое действие - пары ядовиты. Сильный окислитель, вызывает воспламенение горючих веществ.

СОЛЯНАЯ КИСЛОТА - бесцветная или желтоватая жидкость. Концентрированная кислота "дымит" на воздухе. Плотность 37%-ной кислоты 1,19 г/см3. ПДК - 5 мг/см3. Класс опасности 2. Биологическое действие такое же, как у хлористого водорода. Попадание кислоты на кожу и в глаза вызывает химический ожог.

ЩЕЛОЧИ (KOH, NaOH) - белые кристаллические вещества. При растворении в воде сильно разогреваются. Вызывают ожоги кожи, особенно опасно попадание в глаза.

Работы с этими веществами проводятся в вытяжных шкафах или под местным отсосом с применением индивидуальных средств защиты. Кислые и щелочные стоки собираются и поступают на нейтрализацию и обеззараживание.

По взрывоопасности в соответствии с п.7.3.41 ПУЭ-86 и ГОСТ

12 12.1.011-78 производство поликристаллического  кремния относится

к классам зон В-1а и В-1б, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей. Категория взрывоопасности и группа взрывоопасных смесей по водороду - ПС-Т1, по трихлорсилану - ПС-Т4. Категории технологических помещений по взрывоопасности - в основном А.

 

В целях предупреждения возможности взрыва и взрывозащиты проектом предусмотрено выполнение следующих мероприятий:

1. Воздушная  среда контролируется на содержание  водорода - непрерывно, а на содержание трихлорсилана - периодически. По показаниям газоанализаторов на водород предусмотрены звуковой и световой сигналы в соответствующем помещении и в диспетчерской.

2. Для  предотвращения возникновения взрыва - применение взрывозащищенного электрооборудования, защита от атмосферного и статического электричества.

3. Установка  предохранительных клапанов на  емкостях, кубах, аппаратах и реакторах водородного восстановления, на трубопроводах водорода.

Все выбросы на свечу хлорсилановых и водородных линий продавливаются азотом с давлением 0,1 ати.

4. Промывка трубопроводов и технологического  оборудования тетрахлорсиланом для предотвращения отложений полисиланхлоридов (в тетрахлорсилане полисиланхлориды растворяются).

Архитектурно-строительные  решения по основным корпусам.

Корпус водородного восстановления N 1. Здание одно-двухэтажное, прямоугольное в плане, размерами 132 х 64,4 м. Высота до низа стропильных конструкций: в осях И-М - 12 м, в осях Н-Р - 4,8 м. Степень огнестойкости здания - II. В здании размещены помещения категорий А, В, Г и Д. Остекление корпуса - ленточное, с двойным и тройным остеклением. В здании запроектированы две пожарные лестницы - I типа и одна пожарная лестница на перепаде высот.

Корпус регенерации водорода (ОВОД). Здание одно-двухэтажное, прямоугольное в плане, размерами 48 х 55 м. Высота до низа строительных конструкций в осях А-Ж - 17,8 м. Степень огнестойкости здания - II. В здании размещены помещения категорий А, Б, Г и Д. Остекление - ленточное, с двойным и тройным остеклением. Кровля здания рулонная, с внутренним водостоком, между осями А-Ж проектируется легкосбрасываемая поверхность. В здании запроектирован 1 выход на кровлю из лестничной клетки, 1 наружная лестница, а также 3 пожарные лестницы - одна из них на перепаде высот - I типа.

Корпус очистки хлоридов. Здание прямоугольное в плане, размерами 30 х 54 м. Высота здания - 60,2 м. Степень огнестойкости здания - II. Общая категория здания - А. Здание имеет 6 этажей (отм. 0.000; 7.200; 14.400; 23.800; 36.000 и 43.200). Помещения категории А располагаются у наружных стен и на верхних этажах. Для безопасной эвакуации персонала предусмотрено 2 лестничных клетки 3-го типа, с естественным освещением и постоянным подпором воздуха в тамбур-шлюзах. В качестве второго эвакуационного выхода из помещений верхних этажей, запроектирована наружная эвакуационная лестница. В здании имеются выходы на кровлю из лестничных клеток.

Энергоблок. Здание прямоугольное в плане с размерами 73 х 37 м. Здание одноэтажное с подвалом. Степень огнестойкости - II. В здании размещены помещения категорий В и Д. Кровля - рулонная. Для работающих предусмотрено 4 эвакуационные лестничные клетки из подвала. В здании запроектирован один выход на кровлю из лестничной клетки, а также 3 пожарные лестницы 1 типа, одна из них на перепаде высот.

Водородная станция. Здание одно-двухэтажное, с размерами 55 х 54 м. Степень огнестойкости здания - II. Помещения в здании категорий А, В, Г и Д. Кровля скатная, рулонная, между осями Г-Л - легкосбрасываемая поверхность. В здании запроектирована одна наружная эвакуационная лестница и 2 пожарных лестницы 1 типа, одна из них на перепаде высот.

Станция нейтрализации сточных вод. Здание прямоугольное, размерами 138 х 36 м. Наибольшая высота здания - 26 м. Степень огнестойкости здания - II. Помещения в здании - категорий А, В, Г, Д. Для работающих в здании предусматриваются 3 эвакуационных лестничных клетки. В здании имеется один выход на кровлю из лестничной клетки, а также 2 пожарные лестницы 2 типа и пожарные лестницы на перепадах высот.

Прирельсовый склад тетрахлорсилана, трихлорсилана и соляной кислоты:

- склад  соляной кислоты - открытая площадка с навесом размерами 12 х 30 м. Высота навеса - 7,5 м.

- склад  трихлорсилана и тетрахлорсилана - открытая площадка с навесом, размерами 36 х 30 м. Высота навеса - 7,5 м.

- насосная - здание  одно-двухэтажное, размерами 12 х 31 м. Степень огнестойкости - II. Помещения в здании - категорий А и Д.

Исходя из особенностей технологических процессов производств, их размещения по корпусам завода, а также архитектурно-строительных особенностей зданий, наиболее опасными в пожарном отношении на территории промплощадки N 1 завода ПКК являются здания:

- корпусов  водородного восстановления КВВ - 1 и 2 (зд. 1 и  1.1);

- корпусов регенерации водорода - "ОВОД" и адсорбцонной очистки (зд. 2 и 2.1);

- корпуса  очистки хлоридов - КОХ (зд. 3);

- водродной  станции (зд. 5);

- опытно-промышленного производства - отделения водородного восстановления  и отделение получения и регенерации  водорода

(зд. 26 и 27);

- прирельсового склада трихлорсилана, тетрахлорсилана и соляной кислоты (зд. 12).

При этом необходимо отметить, что наибольшую опасность будет представлять здание корпуса очистки хлоридов - КОХ. В технологических процессах, размещенных в остальных зданиях обращается или водород, создающий угрозу взрыва без  дальнейшего горения, или же, при обращении в технологических процессах трихлорсилана, - используемое технологическое оборудование относительно небольшой емкости, т.е. при выходе реагентов из аппаратов не будет больших розливов, значительно проще организовать их ликвидацию или тушение. На территории прирельсового склада организовано хранение значительных количеств трихлорсилана на открытой площадке. Анализ пожаровзрывобезопасности  объектов складирования трихлорсилана достаточно подробно рассмотрен в одноимённой разработке ВНИИПО 

[   ], выполненной по заказу КГХК, поэтому я не рассматриваю этот объект.

В корпусе очистки хлоридов одновременно обращается наибольшее количество различных легковоспламеняющихся веществ (трихлорсилан, смеси тетрахлорсилана и трихлорсилана, полисиланхлориды) в наиболее объемных аппаратах - ректификационных колоннах и сборниках. Кроме того, значительная часть ЛВЖ в технологическом процессе обращается в паровой фазе, что повышает возможность взрыва. Технологический процесс разделения и очистки хлорсиланов является базовым для производства поликремния. Прекращение этого техпроцесса приведет к полной остановке всего предприятия. Достаточно длительное воздействие на технологическое оборудование высоких температур при пожаре, может привести к его деформации, вызвать проседание колонн, нарушение их целостности. Демонтаж и повторный монтаж поврежденных колонн, учитывая их высоту (более 40 м), выведет предприятие из строя на значительное время (по оценке специалистов УКСа ГХК - более чем на полгода), вызовет огромные экономические потери. Вместе с тем и тушение пожара в корпусе очистки хлоридов ввиду высотности здания, особенностей горения кремнийорганических жидкостей, порядка размещения оборудования будет сильно затруднено.

Таким образом, наиболее серьезных последствий следует ожидать при возникновении внутреннего пожара в корпусе очистки хлоридов промышленной площадки N1 завода по производству поликристаллического кремния, при этом тушение возможного пожара будет самым сложным по своим условиям.

По условию задания рассмотрим наиболее сложный вариант возможного пожара на заводе ПКК - внутренний пожар в корпусе очистки хлоридов.

 

Оперативно-тактическая характеристика объекта.

Корпус очистки хлоридов

Архитектурные решения

Здание прямоугольное в плане, размерами 30,0 м х 54,0 м

• сетка колонн 6,0 м х 6,0 м
• на отм. 50.400 пролёт - 18,0 м      
• высота этажа - 7,2 м и 14,4 м

              - высота до низа строительных  конструкций - 14,4 м

              - крановое оборудование: подвесные  краны:   Q = 10 т;

монорельсы Q = 2 т; 3,2 т.

Кровля здания - скатная, рулонная, с внутренним водостоком.

На кровле здания запроектирован навес из стального профнастила по металлическим фермам и балкам.  Остекление корпуса ленточное, переплётами из гнутосварных стальных профилей с двойным и тройным остеклением с механизмами открывания по серии 1.436.8-21.

Степень огнестойкости здания II.

Пределы огнестойкости основных конструкций соответствуют требованиям для здании и сооружений соответствующих  степеней, согласно табл. I, СНиП 2.01. 02-85. Для этого все металлические колонны и стойки, ригели перекрытий, связи оштукатуриваются по сетке, толщ. 70 мм или обетонируются.

Общая категория здания, согласно технологическим процессам – «А»•                                                                                                                                       

Здание имеет 6 этажей, с этажами на отм. 0,000; 7,200;

14.400» 23.800; 36.000 и 43.200. Согласно примечанию пункт 4 табл. I СНиП 2.09.02-85   "Производственные  здания", при определении этажности здания, площадки, этажерки, ярусы, площадь которых на любой отметке не превышает 40% площади этажа здания, в число этажей не включается.

Помещения кат. "А" располагаются у наружных стен и на верхних этажах.

Для безопасной эвакуации работающих предусмотрены 2 лестничные клетки. Т.к. здание имеет высоту более 30 метров, в нем запроектированы незадымляемые лестничные клетки 3-го типа, с естественным освещением и постоянным подпором воздуха в тамбур-шлюзах. Все лестничные клетки имеют выход непосредственно наружу. В качестве второго эвакуационного выхода из помещений, расположенных на верхних этажах, запроектирована наружная эвакуационная стальная лестница.

Здание оборудовано пассажирским лифтом,  Q = 630 кг. Выходы из лифтовой шахты предусматриваются через лифтовые холлы, отделяемые от смежных помещений противопожарными перегородками 1-го типа.