Заходи з охорони праці при під час експлуатації установок кріогенної техніки

Захист працівників від специфічних небезпечних і шкідливих виробничих факторів, які можуть утворюватись під час роботи з кріогенними продуктами і пов’язані з індивідуальними особливостями і фізико-хімічними властивостями кріогенних продуктів, є предметом фізіології і гігієни праці, виробничої санітарії та пожежної безпеки і тому у цьому підрозділі детально не розглядається.

Розглянемо методи захисту працівників від загальних небезпечних і шкідливих виробничих факторів, що супроводжують роботу кріогенних установок.

Захист від опіків та обморожень. Під час роботи з кріогенними рідинами і газами потрібно вживати заходів, що унеможливлюють контакт працівників з кріогенними продуктами, а також з поверхнями, що перебувають за низьких температур. Для цього застосовують герметизацію, теплоізоляцію, огородження обладнання, попереджувальні написи та фарбування (за ГОСТ 12.2.052−81). Не дозволено проводити будь-які ремонтні роботи, підтяжку ущільнень тощо під час роботи обладнання.

Роботи з рідкими кріогенними продуктами, пов’язані з відкритим зливанням чи переливанням, коли можливе розбризкування крапель рідини, потрібно проводити у заправлених під рукави захисних рукавицях і захисних окулярах з бічними щитками. Верхній одяг повинен бути наглухо застебнутий, а штани — прикривати взуття (навипуск). Особи, постійно зайняті на зливанні або наливанні рідких продуктів, мають бути вдягнені в брезентовий костюм зі штанами навипуск.

Під час переливання рідких кріогенних продуктів із посудин Дьюара потрібно користуватися підставкою, що нахиляється, на якій посудина повинна міцно закріплятися. Для переливання в резервуари з вузькою горловиною необхідно користуватися лійками, що полегшують вихід газу з наповнюваного резервуару.

Захист від впливу термічних деформацій. Під час охолодження до кріогенних температур деталі обладнання, внаслідок термічного стискання, можуть зазнавати величезних напружень, що призводить у низці випадків до їх поломок, розгерметизації тощо. Наприклад, охолодження трубопроводу з алюмінію від 293 К до 77 К супроводжується зміною його довжини на 4 мм на кожний метр труби. Для захисту від термічних деформацій використовують різні компенсатори (сильфонні, кутові та ін.), «плаваючі» закріплення, матеріали з однаковими коефіцієнтами лінійного розширення.

Особливо небезпечні різкі нагрівання та охолодження, коли виникають великі нерівномірності температурного поля у матеріалі.

Захист від перевищення тиску під час випаровування та нагрівання кріогенних продуктів. У результаті закипання або випаровування кріогенних рідин за зміни режимів роботи або за рахунок природних теплоприпливів у замкнутих об'ємах можливе підвищення тиску, величина якого у десятки і сотні разів перевищує робочий. Великі маси газу можуть виділятися у разі закипання так званої перегрітої рідини, коли температура рідини виявляється вищою за температуру кипіння за даного тиску (наприклад, тоді, коли струшують рідину або в резервуарі відбувається розгерметизація).

Для розрахунку тиску Р через нагрівання та випаровування кріогенної рідини у загальному випадку необхідно користуватися спеціальними термодинамічними таблицями стану речовини. Орієнтовний розрахунок (без урахування стискування) можна виконати за рівнянням стану.

Р· V = R· T або Р = R· Т/V, (4.1).

де V — питомий об'єм речовини в резервуарі у початковому стані, м³/кг;

R — густина речовини в резервуарі у початковому (кінцевому) стані, кг/ м³;

Т — температура нагрівання, К.

Це рівняння можна використати для практичних оцінок, оскільки температура навколишнього середовища (300 К) завжди набагато перевищує і температури кипіння кріогенних речовин, і критичні температури. Наприклад, якщо замкнутий резервуар, наполовину заповнений рідким киснем (щільність 1140 кг/м³), нагріти до 300 К, то тиск у ньому становитиме 40 МПа. Ще більше (у тисячу разів і більше) підвищення тиску може відбуватися у випадку нагрівання рідин у повністю заповнених резервуарах. Для захисту від перевищення тиску внаслідок нагрівання та розширення кріогенної рідини у замкнутих об'ємах встановлено спеціальні норми заповнення резервуарів кріогенними рідинами (табл. 4.1).

Таблиця 4.1 Норми заповнення резервуарів кріогенними рідинами.

Крім того, на резервуарах, а також на трубопроводах з кріогенними рідинами, які з обох боків обмежені запірною арматурою, повинні бути встановлені запобіжні пристрої (запобіжні клапани, розривні мембрани). Загальна перепускна здатність запобіжних пристроїв повинна забезпечувати скинення всієї кількості газу, що надходить до апарата і утворюється в апараті, без підвищення тиску більше допустимих величин. Перепускна здатність запобіжних клапанів, встановлених на трубопроводах та апаратах, які відсікаються і у яких може залишитися рідина у разі їх відключення арматурою, повинна забезпечити викид п’ятикратної кількості пари, що може утворитися від природного припливу теплоти.

Захист від конденсації повітря на неізольованих поверхнях кріогенного обладнання. Конденсація атмосферного повітря за тиску, близькому до 0,1 МПа можлива за температур нижче 79 К. Такі температури найчастіше бувають під час роботи з рідким азотом, воднем і гелієм. Місцем конденсації звичайно можуть бути ділянки кріогенних трубопроводів або апаратів, на яких ушкоджена теплоізоляція. Припинення конденсації досягається відновленням ізоляції на пошкодженій ділянці. Як тимчасовий захід рекомендовано обдування оголеної ділянки азотом.

Вимоги до очищення систем перед заповненням кріогенними продуктами. Перед заповненням обладнання піддають спеціальному очищенню. Призначення очищення, а також спосіб його здійснення залежать від виду кріогенного продукту.

Обладнання для роботи з рідкими і газоподібним киснем зазвичай знежирюють для виключення утворення вибухонебезпечної системи «олива (або інші речовини органічного походження) — кисень». Знежирювання — очищения поверхонь кріогенного обладнання від оливи та жиру проводять під час його виготовлення, а також після монтажу та у процесі експлуатації. Знежирювання потрібно виконувати, якщо вміст оливи на поверхні обладнання перевищує норми, передбачені ГОСТ 26–04−2159−79 та ГОСТ 26–04−1362−75.

Для знежирювання застосовують різні органічні розчинники (хладон 113, трихлоретилен, тетрахлоретилен, бензин, дихлоретан, чотирихлористий вуглець) та водяні миючі розчини. До складу останніх входять електроліти (їдкий натр, рідке скло, тринатрій фосфат) та поверхнево-активні речовини (емульгатори).

Технологія знежирювання, матеріали для знежирювання та їх властивості регламентовані ГОСТ 26–02−312−71. Якість знежирювання перевіряють контрольними обмиваннями поверхні чистим розчиннником або протираниям серветкою із склотканини, змоченою розчинником, з подальшим визначенням складу оливи на серветці та перерахунком на відповідну поверхню. Можна використовувати також огляд поверхні за допомогою люмінесцентних приладів, контрольних заливань чистого розчинника (після заливания вміст оливи у розчиннику не повинен перевищувати 20 мг/дм3).

Очищення від газоподібних домішок. Очищения обладнання (резервуарів, трубопроводів, арматури та ін.) від газоподібних домішок перед його заповненням кріогенним продуктом здійснюють полосканням, продуванням, вакуумуванням, зневодненням.

Мета цієї операції - виключення утворення систем «водень — повітря»,.

«рідкий водень — тверде повітря» тощо.

Вакуумування — найефективніший спосіб очищения. Воно забезпечує необхідний ступінь очищения за один технологічний прийом, дає змогу очищувати глухі ділянки, не потребує застосування спеціальних газів для очищения. Після вакуумування обладнання можна відразу заповняти робочим газом або рідиною. Однак для очищення вакуумуванням необхідно використовувати складне додаткове обладнання — вакуумні насоси, а система, що очищається, повинна конструктивно забезпечувати можливість виконання відкачування.

Продування є зручним засобом очищення, коли система не має глухих об'ємів (наприклад, труби). Для продувания використовують азот, водень, гелій. За цього способу досягається зменшення початкової концентрації домішок приблизно вдесятеро в разі продування двома з половиною об'ємами, у 102 разів за продування п’ятьма об'ємами, у 104 разів у разі продування десятьма об'ємами чистого газу (що не містить домішок, або містить домішки у кількості менш як 0,1 від тієї, що вимагається після продувания).

Полоскання використовують для очищення за наявності у системі глухих об'ємів. Це — заповнення обладнання чистим газом до заданого тиску та викидання його. Операцію повторюють кілька разів залежно від концентрації домішок у зоні очищения та величини тиску, який створюють в обладнанні.

Зневоднення. Певну небезпеку для кріогенних систем може мати невидалена з них волога. Наявність вологи у вакуумних порожнинах призводить збільшення часу їх відкачування до заданого тиску. Волога, що залишається у трубопроводах, вентилях чи запобіжних клапанах, під час відкачування може замерзнути, що призводить до закупорювання комунікації, розривання труб, примерзання рухомих елементів обладнання (наприклад, штоки вентилів, запірні елементи), тобто створює небезпеку експлуатації обладнання. Тому кріогенне обладнання, у якому може бути волога, висушують продуванням, нагріванням чи відкачуванням або досягають зневоднення заливанням чи протиранням спиртом.

Зневоднення зазвичай виконують двома методами: протиранням поверхні змоченим у спирті матеріалом або заливанням спиртом частини обладнання та полосканням (обмиванням) поверхні спиртом. Застосовують етиловий спирт концентрацією 96 об.%. Під час зневоднення вода легко розчиняється у спирті і окремі краплі і плівки води замінюються краплями та плівками розчину води та спирту, у якому концентрація води не перевищує 4,5−5 об.%. Кількість води після одноразового зневоднення зменшується приблизно у 20 разів.

Зріджені рідини зберігають і перевозять у стаціонарних і транспортних резервуарах (цистернах), обладнаних високоефективною тепловою ізоляцією.

(ГОСТ 16 024−79).

Для транспортування та зберігання порівняно невеликих кількостей кріогенних речовин (від кількох літрів до кількох десятків літрів) використовують посудини Дьюара.

Під час роботи з посудинами Дьюара потрібно враховувати, що вибухи відбуваються внаслідок щільно зачиненої горловини посудини через закупорювання горловини льодом, порушення вакуумної ізоляції посудини та різкого підвищення температури всередні посудини, розширення поглинутих адсорбентом газів під час обігрівання посудин.

Забороняється перевозити посудини Дьюара у пасажирському ліфті, дозволяти присутність сторонніх осіб на майданчику, де розміщені посудини Дьюара під час заповнення рідкими газами, лишати на відігрівання посудини Дьюара, що втратили вакуум, там, де можуть перебувати люди, палити у місцях зберігання посудин Дьюара, користуватися відкритим вогнем, зберігати горючі матеріали та речовини. Забороняється також ремонтувати невідігріті посудини та посудини, що містять кріогенні продукти [2].

Правила безпеки при виробництві та споживанні продуктів розділення повітря. Допуск робітників до самостійної роботи повинен оформлятися розпорядженням по цеху. Робітники, знову прийняті або переведені з одного цеху в інший на роботу, пов’язану з виробництвом або споживанням продуктів розділення повітря, по своїй професії, допускаються до самостійної роботи після проходження ними первинного інструктажу і перевірки знань з безпеки праці. Всі особи, що надходять на роботу до виробництва та об'єкти споживання продуктів розділення повітря, а також учні, студенти та інші особи, які прибули на виробниче навчання або практику, повинні пройти вступний інструктаж у кабінеті охорони праці або в спеціально обладнаному приміщенні за програмою, розробленою з урахуванням вимог ГОСТ 12.0,004−79, а також усіх особливостей виробництва, затверджених головним інженером підприємства. Про проведення інструктажу має бути зроблений запис в журналі реєстрації вступного інструктажу (особистій картці інструктажу). У журналі (картці) розписуються особи, які отримали інструктаж, і особа, яка проводила його. Керівні інженерно-технічні працівники перед допуском до самостійної роботи, пов’язаної з проектуванням, будівництвом (монтажем), експлуатацією, реконструкцією і ремонтом виробництв і об'єктів споживання продуктів розділення повітря, повинні скласти іспит на знання цих правил в обсязі виконуваної ними роботи. Керівні інженерно-технічні працівники, зайняті експлуатацією, повинні також скласти іспит на знання інструкцій з безпеки праці, технологічних та інших інструкцій, що відносяться до ділянок їх роботи. Періодична перевірка знань цих правил та інструкцій керівними та інженерно-технічними працівниками повинна здійснюватися не рідше одного разу на три роки .У разі незадовільної здачі повторний іспит повинен бути проведений не пізніше, ніж через 1 місяць.

У виробничих приміщеннях можуть перебувати тільки особи, безпосередньо зайняті обслуговуванням або ремонтом обладнання або мають спеціальний дозвіл начальника цеху або його заступника. Інші особи можуть бути допущені у виробничі приміщення після інструктажу про дотримання необхідних запобіжних заходів або в супроводі інженерно-технічного працівника даного цеху. На кожному підприємстві, що виробляє або споживає продукти розділення повітря, повинні бути складені переліки приміщень та місць підвищеної небезпеки, де виконання робіт допускається тільки за нарядомдопуском, за винятком робіт, виконуваних технологічним персоналом на обслуговуваному устаткуванні відповідно до затверджених інструкцій .

Адміністрація підприємства зобов’язана забезпечити робітників і службовців спецодягом, спецвзуттям та іншими засобами індивідуального захисту відповідно до Типових галузевих норм безплатної видачі спеціального одягу, спеціального взуття та інших засобів індивідуального захисту. Забороняється допускати до роботи осіб без відповідного спецодягу, спецвзуття та інших засобів індивідуального захисту .Руки, а також одяг та взуття персоналу, обслуговуючого кисневе обладнання, повинні бути чистими, не замасленими. Наповнення стаціонарних резервуарів і транспортних цистерн рідкими продуктами розділення повітря і спорожнення їх повинні здійснюватися в заправлених під рукави брезентових або шкіряних рукавицях і захисних окулярах з бічними щитками, брюки повинні бути надіті поверх взуття. Верхній одяг повинен бути застебнутий.

При відкриванні та закриванні арматури в необхідних випадках допускається застосовувати тільки спеціально для цього призначені допоміжні пристосування. Відкривати і закривати арматуру допомогою ударів забороняється. Арматуру необхідно відкривати і закривати плавно, без ривків. При відкриванні та закриванні арматури знаходитися напроти осі шпинделя забороняється. На запірної та регулюючої арматури повинні бути нанесені позначення відповідно до технологічних схем, а також вказано напрямок обертання маховика, шпинделя (відкрито-закрито). Зовнішній відігрівання арматури повинен проводитися гарячим повітрям, парою або гарячою водою. Користуватися для цієї мети відкритим вогнем забороняється. Перед від'єднанням імпульсних та інших трубок від арматури і патрубків на кожусі низькотемпературного обладнання необхідно переконатися, що відключає їх арматура закрита.

До пуску * установки після монтажу або ремонту повинні бути :

• а) повністю завершено монтаж усіх площадок обслуговування, сходів, огорож ;
• б) проведена прибирання будівельних лісів, сміття та будівельних механізмів у всіх виробничих приміщеннях і навколо блоку розділення повітря ;
• в) закінчені роботи, передбачені проектом (зв'язок, освітлення, санітарна техніка та пожежна захист) ;
• г) встановлені всі панелі, кожухи, закриті і ущільнені люки і кришки. Пуск установки може бути початий тільки після виконання у повному обсязі всіх робіт, передбачених проектом комплексу або планом ремонту обладнання .
• * Під «пуском установки» розуміється подача в її апарати повітря як для включення установки в роботу, так і для холодних опресовок .

До початку пуско-налагоджувальних робіт повинні бути :

• а) проведені всі випробування, передбачені документацією розробника;
• б) закінчені монтаж вузлів автоматичного регулювання, дистанційного керування, блокування і їх підготовка до включення в роботу відповідно з технічною документацією.

Подача повітря в блоки його пуск повинні проводитися тільки після приймання в експлуатацію системи очищення від пилу повітря, що надходить в компресори. Пуск установки повинен проводитися після налагодження системи перемикання регенераторів і блоків комплексного очищення повітря відповідно до циклової діаграмою .Регенератори після засипки базальту повинні бути просушені і перед першим пуском знепилити. Перші порції рідких кріогенних продуктів, накопичених в апаратах при пуску, повинні бути злиті. Кількість зливаних продуктів визначається інструкцією по експлуатації. Забороняється починати видачу споживачеві кисню, азоту та інших продуктів розділення повітря до вивода конденсаторів — випарників на нормальний режим, до включення в роботу всіх засобів очищення і забезпечення проточності апаратів відповідно до вимог інструкції з експлуатації установки, а також до включення в роботу блокувальних і відсічних пристроїв [23] .