Курсовая Оценка пожаровзрывоопасного события с помощью структурной схемы
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кемеровский технологический институт
пищевой промышленности
Кафедра безопасности жизнедеятельности
Курсовая работа
по дисциплине «ПОЖАРНАя Безопасность»
Выполнила:
ст. V курса
специальности 330500
гр. ОТ-21
Рыжова В.Е.
Проверил:
Иванов Ю.И.
Кемерово 2006
Содержание
Введение.......................................................................................................... 3
1 Причины возникновения пожара на объектах экономики 5
2 Исходные данные 9
3 Оценка пожаровзрывоопасного события с помощью структурной схемы 11
4 Характеристика опасного вещества 12
5 Расчет вероятности возникновения пожара и взрыва в отделении компрессии пропана 15
6 Расчет избыточного давления взрыва газовоздушной смеси. Определение категории помещений по взрывопожарной опасности, класс взрывоопасной зоны согласно ПУЭ 25
7 Определение размеров зон ограниченные НКПР горючих газов 27
8 Определение расчетным методом коэффициента участия горючего во взрыве и уточнение избыточного давления взрыва 31
9 Определение категории взрывоопасности технологического блока и радиусов зон разрушения. 32
Список литературы:....................................................................................... 36
Введение
Несмотря на широкое осуществление мер пожарной профилактики, число загораний, пожаров и взрывов на предприятиях, в природе и в быту остаются сравнительно большими.
В среднем по России ежегодно происходит свыше 250000 пожаров, которые наносят огромный материальный ущерб и приводят к многочисленным человеческим жертвам.
Например, в 2003 году на территории Российской Федерации зарегистрировано 265747 пожаров. Материальные потери составили 23425141 тыс. руб., в огне погибли 13716 человек, 13954 получили травмы и ожоги.
Основные задачи в области пожаро- и взрывобезопасности, которые должен решать инженер-технолог или механик при технологическом проектировании и компановке оборудования, заключаются в правильном отнесении каждого помещения и наружной установки к соответствующей категории помещений и классу зон по взрыво- и пожароопасности согласно действующим нормативным документам по пожарной безопасности.
Критериями для классификации помещений и наружных установок являются показатели пожароопасности перерабатываемых веществ (ГОСТ 12.1.044-ХХ), их количество, возможность образования взрывоопасных смесей с воздухом и наличие источника зажигания. Пожары и взрывы могут возникать как внутри аппаратов и устройств, так и вне аппаратов, т.е. в помещениях и на площадках.
Такие предприятия пищевой промышленности, как спиртовые, ликеро-водочные, парфюмерные, масложировые используют и вырабатывают взрыво- и пожароопасные вещества (спирт, эфир, эссенции, органические кислоты, масла, жиры, бензин, ацетон, водород и другие). В производстве сахарной, табачной, чайной, крахмальной, мукомольной, пивобезалкогольной, мясоперерабатывающей, хлебопекарной и других имеет место выделение горючих и взрывоопасных пылей.
Правильная оценка производств, помещений, исполнения технологического оборудования и электроустановок по взрывопожарной опасности способствует предупреждению возникновения пожаров и взрывов и снижению их последствий.
На всех этапах разработки и проектирования нового технологического процесса, модернизации и реконструкции действующих аппаратов инженер-технолог-механик должен уметь провести предварительный анализ наиболее опасных ситуаций, которые могут возникнуть при эксплуатации объекта.
Необходимо твердо усвоить, что на стадии проектирования с учетом новейших достижений технологии и аппаратурного оформления процессов закладываются основы безопасной эксплуатации производств пищевой промышленности.
1 Причины возникновения пожара на объектах экономики
Несмотря на многообразие технологических процессов, пищевая промышленность в целом имеет ряд общих особенностей, характеризующих пожарную опасность объектов этой отрасли народного хозяйства. Рассмотрим эти особенности.
1) На объектах пищевой промышленности используются и перерабатываются горючие и взрывоопасные вещества в различном агрегатном состоянии. Некоторые предприятия пищевой промышленности, такие, как спиртовые, ликеро-водочные, парфюмерные, маслодобывающие, гидрогенизационные, используют и вырабатывают огнеопасные вещества: спирт, эфир, эссенции, органические кислоты, жиры, масла, бензин, водяной газ, водород и др.
Отдельные производства связаны с горючими взрывоопасными пылями: мучной, сахарной, табачной, чайной, крахмальной, какао и др.
Физико-химическими свойствами обращающихся веществ, особенностями технологии наряду с другими факторами, как известно, определяется пожарная опасность производства.
2) Многие пищевые предприятия оснащены холодильными установками, необходимыми по условиям технологии и гарантирующими сохраняемость качества пищевых продуктов.
В качестве хладагента чаще всего применяется аммиак - взрывоопасный, токсичный газ. Таким образом, на большинстве пищевых предприятий значительную пожарную опасность представляют помещения аммиачных компрессорных и холодильные камеры с непосредственным охлаждением.
3) На объектах пищевой промышленности вырабатывается и применяется огромное количество горючей тары: деревянные, фанерные и картонные ящики; тканевые и бумажные мешки; бумажные пакеты; этикетки, тара из полиэтилена, целлофана и т. п. Для хранения запасов тары, ее ремонта отводятся значительные складские и производственные площади. Наличие горючей тары усугубляет пожарную опасность предприятия.
4) Складские здания и сооружения, в которых хранятся зерно, мука, крупа, овощи, фрукты, табак и т. п. подвергаются дезинсекции с целью борьбы с вредителями. При использовании для дезинсекции сероуглерода, дихлорэтана, серы создается угроза возникновения пожаров и взрывов.
5) В пищевой промышленности для нагрева, сушки, обжарки, варки, выпечки применяются нагревательные огневые установки, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе. В настоящее время для этих целей все шире применяют электрические источники тепловой обработки.
Эксплуатация огнедействующих установок при нарушении технологических параметров и противопожарных требований чревата угрозой возникновения пожаров.
6) Многие пищевые предприятия работают сезонно (сахарные, чайные, картофелекрахмальные, консервные и др.). После переработки сырья их останавливают на несколько месяцев на ремонт. В этот период возникают специфические пожароопасные условия - раскрываются технологические проемы, ведутся огневые работы, очищаются емкости и аппараты от горючих продуктов, загромождаются проезды и проходы. Останавливаются на ремонт котельные, что исключает возможность применения паротушения.
7) Сахарные, спиртовые, крахмало-паточные комбинаты, хлебозаводы и другие предприятия имеют мощные парокотельные и электростанции. Следовательно, на территории предприятий размещаются склады угля, мазута, дизельного топлива, а при работе на газе — газораспределительные пункты и газовые сети.
Статистика пожаров показывает, что на объектах пищевой промышленности возникает сравнительно большое число пожаров.
Рассмотрим основные причины пожаров.
Тепловые проявления электрического тока. Они возможны при эксплуатации электросетей и оборудования, не отвечающих типу и классу помещений, или нарушении правил эксплуатации сетей и электрооборудования. Эксплуатация электроустановок связана с определенными пожароопасными явлениями, такими, как короткое замыкание, перегрузка, искрение дуги, сильные нагревы в местах больших переходных сопротивлений и др.
Возникновение этих явлений приводит не только к выходу из строя самой электроустановки, но и при наличии горючих или взрывоопасных веществ в помещении приводит к пожару (взрыву).
Разряды статического электричества. Многие технологические процессы пищевых производств сопровождаются появлением зарядов статического электричества. Особую опасность представляют производственные процессы, связанные с дроблением, измельчением и транспортировкой органической пыли, а также жидкостей. К таким процессам относятся размол зерна и движение продуктов размола на мельницах, сушка и транспортировка сахара, крахмала; движение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по трубопроводам и при наполнении ими резервуаров на маслозаводах, спирто-заводах, «парфюмерных» фабриках и других производствах.
Искры механического происхождения. Особенно опасно искрообразование в системе отсоса горючей пыли. Искры могут образоваться при ударе лопастей ротора о корпус вентилятора, ударе ковшей норий о трубы при слабом натяжении ленты, обрыве ковша, при ударе стального инструмента и т.п.
Нагрев подшипников. Причинами нагрева могут послужить перегрузка, износ, неисправность, попадание песка, пыли, продукта, загорание остатков смазки в подшипниках, а также горючей пыли, осевшей на их поверхность.
Курение. Брошенный непогашенный окурок, спичка могут послужить причиной возникновения пожара. Температура очага горения табака в курке составляет 600-700 °С, т. е. достаточная, чтобы воспламенить большинство горючих веществ. Особенно опасны сигареты, которые сгорают дотла, будучи непотушенными.
Грозовые разряды. Пожары и взрывы могут возникнуть в результате прямых ударов молнии или вследствие вторичных воздействий, которые возникают как результат электростатической и электромагнитной индукции.
Анализ причин пожаров в пищевой промышленности за последние 10 лет показывает, что наибольшее число происходит по следующим причинам:
§ от неосторожного обращения с огнем-23%;
§ нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования - 14,6%;
§ неправильного устройства и эксплуатации печей и нагревательных установок-13,3%;
§ нарушение противопожарных правил при электрогазосварке-8,2%;
§ нарушение технологии-6,2%.
Много пожаров происходит от разрядов статического электричества, поражений молнией и самовозгорания.
Возникшие пожары могут получить быстрое развитие и большие размеры, ввиду наличия большого количества горючих материалов и конструкций, отсутствия достаточных сил и средств пожаротушения на объекте и позднего прибытия пожарной помощи ввиду большого расстояния от объекта до ближайших пожарных команд и возможного бездорожья.
Учитывая важность и повышенную пожарную опасность объектов пищевой промышленности, охране их от пожаров должно уделяться серьезное внимание.
При реконструкции предприятий необходимо технологию, планировочные решения, огнестойкость конструкций, электрооборудование, водоснабжение привести в соответствие с действующими противопожарными нормами и правилами, с тем, чтобы не допускать возникновения и развития пожаров.
2 Исходные данные
Газ-пропан (варнант4).
Компрессорный цех расположен в одноэтажном производственном помещении размером
Информация о работе компрессоров в течение года:
1) Зарегистрировано m=1 случай разрушения детали поршневой группы, вследствие чего в течении а=1 мин наблюдалось искрение в цилиндре компрессора.
2) С=2 раза отмечалась разгерметизация газовых коммуникаций
(нарушение герметичности фланцевых соединений) и газ выходил в объем помещения. Время истечения газа при авариях составило
3) N=3 раза в помещении компрессии газа проводились газосварочные работы по q=1;3;4 часа каждая.
4) Примерно 200 ч/год в помещения компрессорной хранились разнообразные горючие вещи, непредусмотренные техническим регламентом.
5) Наблюдалось
6) Пожаротехническим обследованием установлено, что 6 светильников с маркой защиты ВЗГ в разное время года в течение 90, 120, 100, 130, 80 и 70 часов эксплуатировались с нарушением щелевой зашиты. Мощность источника освещения принять 150 Вт.
7) Компрессора находились в рабочем состоянии в течение года 4000 часов с равной периодичностью под давлением и разряжением. Скорость движения воздуха 0,2 м/с. m=10 кг.
3
Оценка пожаровзрывоопасного события с помощью
структурной схемы
4 Характеристика опасного вещества
| N п/п | Наименование параметра | Параметр | Источник информации |
| 1 1.1 1.2 | Название вещества -химическое -торговое | Пропан Диметилметан | ГОСТ 20448-90 |
| 2 2.1 2.2 | Формула -эмпирическая -структурная | | ГОСТ 20448-90; Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения: Справочное издание; кн.1/А.Н.Баратов и др. 1990-486 с. |
| 3 3.1 3.2 3.3 | Общие данные -молекулярный вес - - плотность при 20°С, кг/м1 | 44,096 36,07 0,626 | Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения: Справочное издание; кн.1/А.Н.Баратов и др. 1990-486 с. |
| 4 4.1 4.2 4.3 | Данные о взрывопожароопасности - - - пределы взрываемости | 96 470 2,1-9,5% (по объёму); | ГОСТ 20448-90; Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения: Справочное издание; кн.1/А.Н.Баратов и др. 1990-486 с. |
| 5 | Реакционная способность | Легко воспламеняется от искр и пламени. Может взрываться от нагревания, искр, пламени. Пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси, которые могут распространяться далеко от места утечки. Опасность взрыва газа на воздухе и в помещении. Емкости могут взрываться при нагревании. В порожних емкостях образуются взрывоопасные смеси. | ГОСТ 20448-90. |
| 6 | Запах | Без запаха | Большой Российский энциклопедический словарь |
| 7 | Меры предосторожности | При утечке пропана, держаться с наветренной стороны. Избегать низких мест. Изолировать опасную зону и не допускать посторонних. В зону аварии входить только в защитном костюме и изолирующем противогазе. Соблюдать меры пожарной безопасности. | ГОСТ 20448-90. |
| 8 | Информация о воздействии на людей | Малоопасное вещество. При больших концентрациях вызывает кислородное голодание. В помещениях вызывает головокружение, удушье. Соприкосновение с жидкостью вызывает обморожение. Известны случаи отравлений людей при утечке смеси пропана. Симптомы: возбуждение, оглушение, сужение зрачков, замедление пульса до 40-50 ударов в минуту, рвота, слюнотечение, позже сон в течение нескольких часов; на другой день замедление пульса, легкое повышение температуры, сужение кровяного давления. Симптомы возбуждения паросимпатической нервной системы, по-видимому вызываются примесями олифы, а не пропана. Возможны пневмония и потеря памяти после очень тяжелого отравления пропаном, при которых в крови, моче, спиномозговой жидкости обнаружены были пропан и пропилен. | Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения: Справочное издание; кн.1/А.Н.Баратов и др. 1990-486 с. |
| 9 | Средства защиты | Изолирующий противогаз. Защитный костюм типа Тн. | ГОСТ 20448-90. |
| 10 | Меры оказания 1-ой помощи пострадавшим от воздействия вещества | Доврачебная помощь: Вынести пострадавшего на свежий воздух. Обеспечить тепло, покой. При затрудненном дыхании дать кислород с карбогеном. Дать капли валерианы, пустырника. Первая врачебная помощь: ПРОТИВОПОКАЗАН АДРЕНАЛИН ! Атропин 0,1% - 1,0 подкожно. При потере сознания - госпитализировать. | ГОСТ 20448-90. |
5
Расчет вероятности возникновения пожара и
взрыва в отделении компрессии пропана
Возникновение взрыва в компрессоре произойдет при условии одновременного появления в цилиндре горючего газа, окислителя и источника зажигания.
По условиям технологического процесса горючий газ постоянно находится в цилиндре компрессора, поэтому вероятность его появления в компрессоре равна единице, т.е.:
Qк (ГВ) = Qк (ГВ1) = Qк (а1) = 1
Появление окислителя в цилиндре компрессора возможно при заклинивании всасывающего клапана. При этом в цилиндре создается разрежение, обуславливающее подсос воздуха через сальниковые уплотнения. Для отключения компрессора при заклинивании всасывающего клапана предусмотрена система контроля давления, которая отключает компрессор через 6 с после заклинивания клапана. Вероятность разгерметизации компрессора в этом случае равна:
где
Анализируемый компрессор в течение года находился в рабочем состоянии 4000 ч, что свидетельствует о равной периодичности его нахождения под разрежением и давлением. Вероятность его нахождения под разрежением:
Вероятность подсоса воздуха в компрессоре:
QК(ОК) = QК (S1)· QК (S2) = 2,2∙10-1∙0,19∙10-6 =4,18·10-8.
Вероятность образования горючей среды в цилиндре компрессора:
QК (ГС) = QК (ГВ)·QК (ОК) =1·4,18·10-8 =4,18·10-8.
Источником зажигания пропановоздушной смеси в цилиндре компрессора могут быть только искры механического происхождения, возникающие при разрушении узлов и деталей поршневой группы из-за потери прочности материала или при ослаблении болтовых соединений. Вероятность появления в цилиндре компрессора фрикционных искр в результате разрушения деталей поршневой группы:
Так как, при разрушении поршневой группы наблюдалось искрение, то необходимо оценить энергию искр вследствие соударения деталей. При этом необходимо знать скорость движения деталей (w=20 м/с) и их массу (m≥10 кг):
Известно, что фрикционные искры твердых сталей при энергиях соударения порядка 1000 Дж поджигают пропановоздушные смеси с минимальной энергией зажигания 0,28 мДж.
По справочным данным минимальная энергия зажигания пропановоздушной смеси равна 0,25 мДж. Так как энергия соударения тел значительно превышает 1000 Дж (Е = 2000 Дж), следовательно, энергия и время существования фрикционных искр, возникающих при разрушении деталей поршневой группы, достаточны для зажигания пропановоздушной смеси. Следовательно QК (В)=1.
Вероятность появления в цилиндре компрессора источника зажигания:
QК (ИЗ) = QК (ТИЗ)·QК (В) =1,9∙10-6·1 =1,9∙10-6.
Таким образом, вероятность взрыва пропановоздушной смеси внутри компрессора:
Qi (ВТА) = QК (ГС)·QК (ИЗ) =4,18·10-8·1,9∙10-6 =7,94∙10-14.
Определяем режим истечения пропана из трубопровода при разгерметизации фланцевых соединений. При этом считаем, что течение газа во фланцевых соединениях адиабатическое, т.к. за короткое время протекания газовых частиц через сопло (соединения) теплообмен с окружающей средой практически не устанавливается.
Находим отношение давлений среды на выходе из сопла (Ратм) и на входе в него (Рраб):
Найденное значение ε сравниваем с так называемым критическим отношением давлений, которое согласно ГОСТ 12.2.085 - XX определяем по выражению:
где К - показатель адиабаты. К=1,14
Т.к. адиабатное истечение газа характеризуется
где R - удельная газовая постоянная пропана, R =189 Дж /(кг·К).
Находим площадь щели F при разгерметизации фланцевого соединения трубопровода диаметром 100 мм и толщиной щели 0,5 мм:
Расход пропана (q) через отверстие составит:
§ при образовании общего взрывоопасного облака:
§ при образовании локального взрывоопасного облака:
Время образования общего взрывоопасного облака, занимающего 78,5% от объема цеха при работе аварийной вентиляции:
где V - объём помещения;
b - кратность воздухообмена аварийной вентиляции.
Время образования локального взрывоопасного облака, занимающего 5% от объема цеха при работе аварийной вентиляции, составит:
Учитывая, что из всей массы пропана вышедшего в объем помещения только 60% участвуют в образовании локального взрывоопасного облака, время образования этого облака и время его существования после устранения утечки этилена:
где Z – коэффициент участия горючего при сгорание газопаровоздушной смеси, Z=0,604 (Раздел 7).
Время истечения пропана при имевших место авариях за анализируемый период времени (год) было равно 2 мин. Тогда общее время существования взрывоопасного облака, занимающего 5% объема помещения и представляющего опасность для целостности строительных конструкций и жизни людей с учетом работы аварийной вентиляции составит:
где m - общее количество событий;
τ0 - среднее время существования пожаровзрывоопасного события.
Откуда, вероятность появления в объеме помещения, достаточного для образования горючей смеси количества пропана:
Так как в помещении постоянно имеется окислитель (воздух):
Qп(ОК)= Qп(ОК1)= Qп(Вз)=1.
Вероятность образования горючей смеси пропана с воздухом в объеме помещения:
Qп(ГСв)= Qп(ГВв)· Qп(ОК)=0,38·10-5·1 =0,38·10-5.
Основными источниками зажигания взрывоопасного пропановоздушного облака в помещении могут быть электроприборы (в случае их несоответствия категории и группе взрывоопасной среды), открытый огонь (при проведении огневых работ), искры от удара (при различных ремонтных работах) и разряды атмосферного электричества.
Вероятность нахождения электросветильников в неисправном состоянии с учетом результатов пожарно-технического обследования:
где τj - общее время работы неисправных светильников.
При реализации в течение года более одного события (m=6) коэффициент безопасности Кб:
где tb - коэффициент значения, которого в зависимости от числа степеней свободы (n-1), при довершительной вероятности b = 0,95, (принимаем по таблице 1);
st0 - среднее квадратическое отклонение точечной оценки среднего времени существования события;
τо - среднее время существования пожаровзрывоопасного события.
Таблица 1
| n - 1 | 1 | 2 | 3 | 6 | 11 | 20 |
| tb | 12,71 | 4,30 | 3,18 | 2,45 | 2,2 | 2,09 |
Так как (n-1) = 6-1=5, то tb = 3,18.
Так как температура колбы электролампочки мощностью 150 Вт равна 350°С, а температура самовоспламенения пропана 470°С, следовательно, нагретая колба не может быть источником зажигания пропановоздушной смеси, т.е. Qп(ЭН) = 0, т.к. температура теплового источника меньше 80 % величины минимальной температуры самовоспламенения вещества (350∙100/470 = 74,5%).
Вероятность появления в помещении открытого огня:
где τj - общая продолжительность проведения газосварочных работ.
В связи с тем, что температура пламени газовой горелки и время ее действия значительно превышают температуру самовоспламенения и время, необходимое для зажигания пропановоздушной смеси, то вероятность реализации события:
Qп(ЭИТИч)=1, Qп(ВИТИч)=1.
Ремонтные работы с применением искроопасного инструмента в помещении за анализируемый период времени не проводились:
Qп(ТИз)= Qп(f1)=0.
Определяем вероятность появления в помещении разряда атмосферного электричества.
Помещение расположено в местности с продолжительностью грозовой деятельности 100 ч∙год-1, поэтому среднее число ударов молнии в год на 1км равно 12, т.е. nу = 12 км-2·год-1.
Так как цех компрессии представляет объект прямоугольной формы, то число ударов молнии в здание равно
Вычисляем вероятность прямого удара молнии в объект по выражению
где τр = 1 год.
Вычисляем вероятность отказа исправной молниезащиты типа Б здания компрессорной по выражению
Вероятность поражения здания молнией:
Qп(С1)= Qп(t1)· Qп(t2)=5·10-2·0,05=2,5·10-3.
Пожарно-техническим обследованием установлено, что защитное заземление в здании, находится в исправном состоянии, а следовательно вероятность вторичного воздействия молнии на объект и заноса высокого потенциала в течение года равно нулю, т.е. Qп( С2) = 0, Qп(С3) = 0. Тогда
Qп(ТИ1)= Qп(С1)= 2,5·10-3.
Учитывая, что от прямого удара молнии воспламеняются все горючие смеси, что энергия искрового разряда при вторичном воздействии молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих веществ с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж, что при заносе высокого потенциала энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и более, имеем:
Qп(В1)=1.
Откуда
Qп(ИЗ/ГС)= Qi(ТИп)· Qп(Впk)=[ Qп(ТИ1)·Qп(ТИ2)·Qп(ТИ3)·Qп(ТИ4)].
Qп(ИЗ)= ( 2,5·10-3+0+0+1,16·10-3)·1=3,66·10-3.
Таким образом, вероятность взрыва пропановоздушной смеси в объеме помещения:
Q(ВО)= Qп(ГСВ)· Qп(ИЗ/ГС)= 0,38·10-5·3,66·10-3=1,39·10-8.
Рассчитываем вероятность возникновения пожара в помещении компрессорной.
Вероятность появления в помещении горючих веществ, с учетом исходных данных:
Вероятность образования в цехе пожароопасной среды:
Q(ГСп)= Qп(ГВп)· Qп(ОК)=2,9·10-2·1=2,9·10-2.
Из зафиксированных тепловых источников, которые могут появиться в цехе, источником зажигания для твердых горючих веществ является только открытый огонь и разряды атмосферного электричества. Вероятность возникновения пожара в отделении компрессии равна
Q(ПО)= Q(ГСп)· Qп(ИЗ)=2,9·10-2·3,66·10-3=1,06·10-6.
Таким образом, вероятность того, что в отделении компрессии произойдет взрыв либо в самом компрессоре, либо в объеме цеха, составит величину:
Вероятность того, что в компрессорной возникнет или пожар, или взрыв:
Q(ПЗ или ВЗ)= Q(ВП)+Qп(ПО)=0,39·10-7+1,06·10-6=1,09·10-6.
Вероятность возникновения в компрессорной взрыва равна 0,39·10-7 в год, что соответствует одному взрыву в год в 68027210 аналогичных зданиях, а вероятность возникновения в нем или взрыва, или пожара равна 1,09·10-6 в год, т.е. один пожар или взрыв в год в 11236 аналогичных помещениях.
6
Расчет избыточного давления взрыва газовоздушной смеси.
Определение категории помещений по взрывопожарной опасности, класс взрывоопасной зоны согласно ПУЭ
Избыточное давление, образующееся при взрыве пропановоздушной смеси, определяется по формуле:
где Рmax - максимальное давление развиваемое при сгорание паро-воздушной смеси в замкнутом объеме, равное 843 кПа;
Ро – начальное давление равное 101 кПа;
m – масса поступившего в цех газа (пропана), равная 10 кг;
Z – коэффициент участия горючего при сгорание газопаровоздушной смеси, равный 0,604;
Vсв – свободный объем равен 80% от объема помещения, м3;
rг – плотность газа при расчетной температуре, равная 1,293 кг/ м3;
Сст – стехиометрический коэффициент О2 в реакции сгорания.
где
nC, nH, nO, nX - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;
Кн – коэффициент учитывающий негерметичность помещения и неадеобатичность процесса горения, Кн=3.
Согласно НПБ 105 – 03 "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожароопасной и пожарной опасности ", все производственные помещения в зависимости от используемых и получаемых веществ и материалов подразделяются на категорий (А, Б, В1 – В4, Г, Д). Взрывоопасные помещения в которых находятся, получаются или образуются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки до 96°С, в таком количестве что они могут образовывать газо -, паро – воздушные смеси и при взрыве которых развевается избыточное давление взрыва в помещение, превышающее 5 кПа, относят к категории А. Так как DР развиваемое в компрессорном цехе при взрыве пропановоздушной смеси равно 101,30 кПа, то данный цех необходимо отнести к категории А.
7
Определение размеров зон ограниченные НКПР горючих газов
Первоначально определяем размеры зон, ограниченных НКПР.
Расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР рассчитываем по формулам:
где К1 - коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для горючих газов;
К2 - коэффициент, равный 1 для горючих газов;
К3 - коэффициент, принимаемый равным 0,02828 для горючих газов при подвижности воздушной среды;
h - высота помещения, 10 м.
Предэкспоненциальный множитель С0 определяем пор формуле:
при работающей вентиляции:
где ρг - плотность газа при tр = 20 0С;
U - подвижность воздушной среды = 0,2 м/с;
Vсв - свободный объем помещения;
m - масса пропана, поступившего в помещение;
r г - плотность газа или пара при расчетной температуре tр, кг/м3.
где М - молярная масса;
V0 - мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;
tр - расчетная температура.
Массу пропана, поступившего в помещение определяем по формуле:
где VА - объем газа, вышедшего из аппарата, м3;
VТ - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3.
VА = 0,01∙p1∙V,
где р1 - давление в аппарате;
V - объем аппарата.
VА = 0,01∙(100∙102)∙0,05=5 м3.
Vт = V1т +V2т,
где V1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения;
V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения.
V1т = q∙T,
где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д.;
Т - время отключения трубопроводов, Т= 300с (ручное отключение).
V1Т = 0,0537∙300 =16,11 м3.
где p2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту;
r - внутренний радиус трубопровода;
l - длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек.
V2Т =0,01∙3,14∙(843)∙(0,0502∙5)=0,334 м3.
VТ = 16,11+0,33 = 16,44 м3.
m = (5+16,44)∙1,83 = 39,23 кг.
Таким образом, для пропана геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять собой цилиндр с основанием радиусом Rб и высотой Zб = hа+ZНКПР, так как hа > ZHKHP.
Zб = 2 + 0,31 = 2,31м, Rб = 15,07 м.
Т.к. геометрически зона, ограниченная НКПР паров намного больше размеров помещения, то геометрически зона, ограниченная НКПР паров будет ограничена геометрическими размерами помещения. Rб=10м, Zб =2,31м.
8
Определение расчетным методом коэффициента участия горючего во взрыве и уточнение избыточного давления взрыва
Определяем коэффициент – Z, участия паров пропана при сгорании газовоздушной смеси при ХНКПР > 0,5 l и YНКПР > 0,5 b.
где m - масса газа, поступаюшего в помещение;
d - допустимые отклонения концентраций при задаваемом уровне значимости;
ZНКПР - расстояния по оси, Z от источника поступления газа, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, соответственно, м;
l, b - длина и ширина помещения, соответственно, м;
F- площадь пола помещения, м2;
С0 - предэкспоненциальный множитель, % (об.).
9 Определение категории взрывоопасности технологического блока и радиусов зон разрушения.
Определяем общий энергетический потенциал взрывоопасности.
где
Определяем относительный энергетический потенциал взрывоопасности:
Определяем общую массу взрывоопасного облака горючей газовой смеси, приведённого к удельной энергии сгорания, равной 46000кДж/кг.
Определяем тротиловый эквивалент взрывоопасной смеси:
где qт – удельная энергия взрыва тротила, qт = 4520 кДж/кг.
Определяем радиус зоны разрушения (R), центром которой является наиболее вероятное место разгерметизации системы ведущего блока.
К – коэффициент, выбираемый в зависимости от избыточного давления взрыва по таблице 2.
Таблица 2
| Класс | К | кПа |
| 1 | 3,8 | >100 |
| 2 | 5,6 | 70 |
| 3 | 9,6 | 28 |
| 4 | 28 | 14 |
| 5 | 56 | <2,0 |
При К>100 кПа:
При К =70 кПа:
При К =28 кПа:
При К =14 кПа:
При К < 2 кПа:
Схема зон разрушения
Список литературы:
1 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения: Справочное издание; кн.1/А.Н.Баратов и др. 1990-486 с.
2 А.Н. Баратов и др. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник. -Ч 1, 2.-М.:Химия, 1990.
