Материал: Технологическая безопасность в производствах порохов.

УДК 662 ББК 35.63

3 12

Р е ц е н з е н т д-р техн. наук С.Е. М алинин

Книга выпущена при содействии ФГУП "Пермский завод им. С.М. Кирова"

Забелин Л.В.

3 12 Технологическая безопасность в производствах порохов: Справочное пособие. — М.: ООО "Недра-Биз­ несцентр", 2002. — 143 с.: ил.

ISBN 5-8365-0112-2

Рассмотрены принципы построения безопасных технологий, на основе глубокого изучения свойств порохов и компонентов, приме­ няемых для их производства. Показано, как на основе анализа про­ исшедших аварий разрабатывались отдельные положения правил устройства и эксплуатации в этих производствах. Особое внимание уделено главному условию безопасности — выводу обслуживающего персонала из опасных фаз производства путем внедрения механизи­ рованных и автоматизированных линий и систем компьютерного управления.

Для инженерно-технических работников предприятий, выпус­ кающих пороха и твердые ракетные топлива.

Полезна студентам химико-технологических вузов и техникумов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Необходимость данного справочного пособия по техно­ логической безопасности в производствах порохов объясняется специфическими особенностями произ­ водства порохов и ракетных топлив, имеющего дело с пожаро- и взрывоопасными веществами, чувствитель­ ными к механическим воздействиям (удар, трение, сдвиг и т.д.), к тепловому лучу, статическому электри­ честву, воздействию химических соединений и т.д. Технологическая безопасность — также неотъемлемая часть комплекса дисциплин, изучаемых в вузах на со­ ответствующих специальностях.

Мировая и отечественная практика на протяжении всей истории пороховой промышленности, вплоть до сегодняшних дней, продолжает умножать счет разру­ шительных аварий и жертв. Статистика аварийности имеет некоторые закономерности, хорошо прослежи­ ваемые на всех этапах освоения, внедрения и эксплуа­ тации оборудования и взрывоопасных технологий.

Более чем 600-летний период производства дымных порохов в России и более чем вековой — пироксили­ новых порохов позволил накопить такой багаж науч­ ных, инженерных и чисто практических навыков и приемов, который позволил свести аварийные ситуа­ ции до минимального уровня.

В производстве нитроглицериновых порохов и смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ) аварийность и по сей день носит циклический характер: периоды без­ аварийности при определенных обстоятельствах сме­ няются периодами роста аварийности. Как правило, это объясняется рядом причин: появлением новых не­ достаточно изученных рецептур или существенным ростом объемов производства, а также габаритами и массой изготовляемых изделий.

Эта закономерность четко прослеживается за все

з

годы статистической обработки аварийных случаев в пороховой промышленности. Интересен и обратный эффект — при снижении объемов производства число аварий существенно снижается. Статистика аварийно­ сти за 1994 —2001 гг., когда объемы производства сни­ зились на порядок и более, показала, что количество аварийных случаев свелось к минимуму, и это несмот­ ря на отток с заводов квалифицированных кадров.

Обработка статистики по аварийности за последние 30 лет по факторам причиности выявила следующее.

Два направления в пороходелии — нитроглицери­ новое и смесевых твердых топлив — несмотря на не­ высокие уровни производства в настоящее время, ос­ таются и будут оставаться в обозримом будущем по­ тенциально опасными, так как исследования в этой об­ ласти неизбежно приводят и будут приводить к новым энергонасыщенным композициям более чувствитель­ ным к различным факторам внешнего воздействия.

В связи с этим наука и практика технологической безопасности развиваются параллельно. По мере со­ здания новых видов порохов и ракетных топлив, воз­ действие на пороха и высокоэнергетические компо­ ненты в традиционных аппаратах и устройствах станет небезопасным, и потребуются новые, технологические решения, новое технологическое оборудование, более совершенные режимы и более надежные системы компьютеризированного управления, когда роль чело­ веческого фактора в управлении процессом будет ми­ нимальной.

Однако новые подходы при создании безопасных технологий требуют освоения специалистами фунда­ ментальных знаний по безопасности порохов и их компонентов, таких как

химическая стойкость, чувствительность к внешним воздействиям,

законы горения Дорохов и условия перехода горе­ ния во взрыв,

значение физического состояния и формы порохо­ вого полуфабриката и готовых зарядов — на процессы их аномального горения и т.д.

Эти знания являются фундаментальными для пост­ роения безопасной технологии: безопасных аппаратов, транспортирующих устройств, средств диагностики и контроля процесса, конструкций зданий и защит­ ных сооружений, особых правил поведения в произ­ водственных зданиях, пультах управления и на терри­ тории.

Следует иметь в виду, что конкретные величины от­ дельных свойств порохов (чувствительность к удару, трению, нагреву и т.д.), составляющие устоявшийся с годами перечень определений (тестов), нельзя считать окончательным. Исследовательская практика уже сего­ дня показывает необходимость внедрения в производ­ ство новых тестов, характеризующих чувствительность энергонасыщенных материалов к таким воздействиям как вибрация, комплексные воздействия — удар, тре­ ние, сдвиг; внешние механические воздействия при различных температурах, статическое электричество и электромагнитные поля.

Вполне закономерно, что изменения рецептур, когда повышается чувствительность составов, приведут к увеличению числа тестов на безопасность, так как они являются строительным материалом для новых безо­ пасных технологий. В предлагаемом учебном пособии материал изложен в такой последовательности, чтобы показать, как конкретно характеристики Дорохов учи­ тываются при конструировании аппаратуры, всего технологического процесса, при проектировании про­ изводственных зданий и, в конечном счете, как это во­ площается в правилах устройства эксплуатации взры­ воопасных производств.

Прежде чем перейти к изложению содержания по­ собия, раскрывающего суть рассматриваемой пробле­

мы, сформулируем понятие технологической безопас­ ности в производствах порохов и ТРТ.

Технологическая безопасность — это совокупность научных инженерных знаний в области свойств взрыв­ чатых материалов, принципов проектирования обору­ дования и промышленных зданий, принципов органи­ зации производства, направленных к единой цели: ис­ ключению или сведению к минимуму аварийных ситуа­ ций опасных для здоровья и жизни обслуживающего персонала.

Обеспечение технологической безопасности воз­ можно на основе глубокого знания свойств ВМ, ис­ пользования стандартных и вновь разрабатываемых методов тестирования.

Большое значение имеет анализ аварийных случаев, как в отечественной, так и зарубежной практике. Ста­ тистика и анализ аварий позволяют принять правиль­ ное решение по научной, технической и организаци­ онной направленности действий и внести необходи­ мые уточнения и изменения в правила устройства и эксплуатации.

Особая роль в обеспечении технологической безо­ пасности принадлежит оборудованию, в том числе его современным формам в виде автоматов, автоматичес­ ких линий, механизированных комплексов, управляе­ мых на основе компьютерных программ.

В тех случаях, когда произошло загорание ВМ, спе­ циальные средства должны либо подавить очаг заго­ рания, либо не допустить перехода. горения в детона­ цию. К таким средствам относятся системы пожарозащиты, специальные конструкции аппаратов, сбрасы­ вающих нарастающее давление и т.п.

Наконец, если взрыв все-таки состоялся, он должен быть локализован в сооружении и не должен угрожать жизни операторов на пультах управления и работаю­ щим в соседних помещениях и зданиях производства.

В изложении материала использован большой пере­ чень литературных источников.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

вм взрывчатые материалы пвс пылевоздушная смесь

Аскорость детонации

СВОЙСТВА ПОРОХОВ И СТРТ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ

Создавая технологические процессы, аппараты, станки, приборы контроля, исследователи, технологи и конст­ рукторы должны хорошо знать опасные свойства порохов. Без этого невозможно задавать режимы воздейст­ вия на исходные компоненты, пороховую массу и гото­ вый порох в аппаратах перемешивания, вальцевания, сушки, прессования, резки и т.д.

Для характеристики опасных свойств порохов суще­ ствует выработанный многолетней практикой набор тестов, который для различных видов порохов может существенно различаться, однако некоторые показате­ ли, такие как чувствительность к удару, трению, тепло­ вому импульсу, восприимчивость к детонации, являют­ ся обязательными для всех видов порохов.

Ниже приводятся указанные характеристики опас­ ных свойств порохов.

ДЫМНЫЕ ПОРОХА

Тестирование дымного пороха, как правило, осуществ­ ляется при определенных значениях плотности собст­ венно зерен и гравиметрической плотности (ружейно­ го пороха) [1]: