Ecotehnologii de Tratament Termic

Curs 1 Ecoteh TT

I. Măsuri de prevenire a poluării mediului şi securităţii personalului la operaţiile de producere şi utilizare a mediilor gazoase (atmosferelor controlate) la tratamentele termice şi termochimice (prevenirea situaţiilor în care pot apărea pericole de poluare, explozie, intoxicare)

1.1. Generalităţi

In practica tratamentelor termice, mediile de încălzire gazoase au o pondere însemnată. Folosirea fără pericol a mediilor gazoase este legată de respectarea aplicării anumitor măsuri, pentru a căror înţelegere este necesar să se explice pericolele posibile la utilizarea gazelor.

La gazele combustibile pericolul principal constă în posibilitatea exploziei care există pentru o anumită proporţie de gaz combustibil şi aer, cât şi o anumită temperatură sau o sursă de aprindere.

Arderea gazelor depinde de limita de inflamabilitate a amestecului com¬bustibil gaz-aer. Dacă un amestec de gaz-aer inflamabil este încalzit în întregime sau parţial la temperatura de aprindere, atunci arderea poate fi diferită în funcţie de condiţiile de curgere sau de spaţiu.

De exemplu, amestecul poate să fie ars sub control la gura arzătorului, presupunând că viteza de ieşire este mai mare decât viteza de aprindere (în caz contrar, sunt provocate retururile de flacără). Dacă acelaşi amestec umple un spaţiu mai mare şi se afla în repaus sau într-o mişcare redusă, aprinderea provoacă o ardere bruscă, necontrolată, care este legată de creşterea apreciabilă a presiunii. Presiunea exploziei poate să atingă valori de până la 7 at. Toate măsurile de siguranţă care se iau împotriva pericolului de explozie sunt de a se înlătura condiţiile care pot provoca o explozie. Aceasta înseamnă inlăturarea formării amestecului, eliminarea surselor de aprindere şi arderea controlată la arzătoare.

Gazele combustibile sau gazele obţinute în urma arderii conţin elemente toxice care reprezintă în anumite cazuri un adevărat pericol.

Valorile maxime admisibile ale unor componente gazoase toxice sunt: CO (0,02 0,03%), NH3 (0,02%), H2S (0,01%), CH4 (0,02%).

Cel mai periculos este monoxidul de carbon, deoarece nu are miros si este foarte toxic. De aceea, este necesară echiparea posturilor de lucru cu ventilatoare corespunzătoare, iar punctele de evacuare trebuie să fie dotate cu flacără de veghe care să producă arderea excesului de gaze combustibile.

Din punctul de vedere al tehnicii securităţii muncii, încălzirea cu curent electric prezintă numeroase avantaje în comparaţie cu încalzirea cu combustibil. Dintre acestea se remarcă: lipsa unor degajări dăunatoare (fum, vapori), etanşarea bună a cuptoarelor (pierderi de căldură mici), controlul, reglarea şi automatizarea procesului de încălzire, exploatarea sigură a cuptoa¬relor şi îmbunătăţirea condiţiilor de muncă.

Măsurile privind securitatea personalului si protecţia mediului vizează în ansamblu evitarea a două situaţii în care pot apărea pericole de explozie sau de intoxicare:

— formarea în spaţiul de lucru al cuptorului sau instalaţiei de tratament termic a unui amestec explozibil de aer şi atmosferă controlată (tabelul 1) ;

— ,,scăpări" de atmosferă controlată în spaţiul atelierului în care concentraţiile gazelor explozibile sau toxice pot atinge valori la care pot apărea pericolul de explozie sau şi de intoxicare.

In mod corespunzător acestor situaţii periculoase, protecţia mediului vizează două grupe de măsuri privind:

— înlocuirea aerului sau a unei anumite atmosfere controlate din spaţiul de lucru al cuptorului sau atmosferei controlate cu o alta corespunzătoare unei noi etape a tratamentului termic sau evitării pericolului de explozie ;

— etanşarea spaţiilor de lucru ale cuptoarelor şi instalaţiilor de tratament termic în vederea izolării acestora de aerul atmosferic sau de restul spaţiului cuptorului şi instalaţiei în care se află aer sau produsele de combustie pentru încalzire.

1.2 Metode de inlocuirea aerului sau atmosferei controlate din spaţiul de lucru

Inlocuirea unei faze gazoase cu alta are la bază atât procese de amestecare cât şi procese combinate de ardere şi evacuare.

In funcţie de natura proceselor pe care se bazează precum si de anumite condiţii specifice cum sunt de exemplu rapoartele greutăţilor specifice ale gazelor şi temperatura spaţiului de lucru, metodele de înlocuire se grupează în :

— înlocuire prin ardere;

— înlocuire prin spalare;

— înlocuire prin evacuare si agitare.

Inlocuirea prin ardere are la bază procesul de ardere a componentelor combustibile (şi periculoase) CO si H2 din atmosferele controlate, atunci când acestea sunt introduse în spatiile cuptoarelor umplute cu aer la temperaturi suficient de înalte pentru a se produce o aprindere imediată şi o ardere continuă, produsele de ardere (CO2 si H2O) fiind evacuate împreună cu N2 din aer de către atmosfera controlată nearsă şi care continuă să fie introdusă. Temperatura de 750°C stabilită ca limită inferioară de la care poate fi permisă introducerea atmosferei controlate în spaţiul cuptorului, deşi temperaturile de aprindere ale acestora sunt situate în intervalul 500—650°C, trebuie respectată cu stricteţe pentru a se preveni accidentele care pot apare ca urmare a erorilor de măsurare a temperaturii şi a neomogenizarii amestecului aer : atmosferă controlată.