Практическое занятие 6.2: «Расчетные методы определения категорий помещений и наружных технологических установок по взрывопожарной и пожарной опасности» 1
Учебные вопросы: 1. Определение категории помещений. 2. Определение категории наружных установок. Учебные цели: Изучить расчетные методы, заложенные в систему категорирования наружных установок по пожарной опасности, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. 2
Литература: Основная: Хорошилов О.А., Пелех М.Т., Бушнев Г.В., Иванов А.В. Пожарная безопасность технологических процессов: Учебное пособие/ под общей редакцией В.С. Артамонова – СПб: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2012. – 300 с. Пелех М.Т., Бушнев Г.В., Симонова М.А. Пожарная безопасность технологических процессов. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности: Учебное пособие/ под общей редакцией В.С. Артамонова – СПб: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2012. – 112 с. Дополнительная: Пелех М.Т., Бушнев Г.В., Симонова М.А. Пожарная безопасность технологических процессов. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности: Учебное пособие/ под общей редакцией В.С. Артамонова – СПб: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2012. – 112 с. Нормативные документы: Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. 3
Вопрос №1. Определение категории помещений 4
1.1. Определение категории помещений, в которых обращаются горючие газы 5
Задача 1. Определить категорию помещения, в котором обращается горючий газ, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Характеристика помещения. Помещение цеха площадью 216 м 2 и высотой 6 м включает в себя технологический блок с объемом аппарата Кратность воздухообмена в помещении 10 час -1. Абсолютная максимальная температура воздуха в помещении 20 0 С. Давление Р Н = 101 кПа. Характеристика горючего вещества. Пропан, горючий бесцветный газ, условная формула С 3 Н 8. Температура вспышки: t ВСП = -96 0 С, плотность газа по воздуху 1,45. Характеристики технологического блока. Объем баллона – 40 л, избыточное давление – 150 атм, подача компрессора 5 10 -3 м 3 /с, параметры подводящего трубопровода длина - 0,5 м, диаметр – 10 мм, параметры отводящего трубопровода длина - 4,5 м, диаметр – 10 мм, отключение вентилей – ручное. 6
1.Определение массы газа в технологическом блоке m бл (см. т. 3.3). 1.1.Определяем объем газа, вышедшего из аппарата : 7 1.2. Определение объема газа, который может поступить в помещение за счет работы компрессора до отключения задвижек: где P 1 – давление в аппарате, кПа; V – объем аппарата, м 3 где q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м 3 с -1 ; отк – время до ручного отключения задвижек, с.
1.3. Определение объема газа, вышедшего из трубопровода после его отключения: где P 2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; l – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м. 8
1.4. Определение плотности газа при расчетной температуре (формула А.2 СП 12.13130.2009) где М – молярная масса газа (пара), V 0 – молярный объем, V 0 =22,4 м 3 /кмоль t пом - температура воздуха в помещении, 0 С. 1.5. Определение массы газа, поступившего в помещение 9
1.6.Определение массы газа, поступившего в помещение с учетом работы аварийной вентиляции: где А – кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с -1 ; отк – продолжительность поступления горючих газов в объем помещения, с. 10
2. Определение коэффициент а участия горючего во взрыве Z. (по таблице А.1 СП 12.13130.2009), стр.589. 3. Определение свободного объема помещения V СВ, м 3. (пункт А.1.4 СП 12.13130.2009), стр. 588. 4. Определение стехиометрического коэффициента С ст. (формула А.3 СП 12.13130.2009) , % где - стехиометрический коэффициент, где - число атомов С, Н, О, галогенов в молекуле горючего вещества. 5. Определение коэффициента негерметичности помещения К н (пункт А.2.1 СП 12.13130.2009), стр.589. 11
6. Вычисление избыточного давления взрыва (формула А.1) и определение категории помещения (таблица 1 СП 12.13130.2009). - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме. Определяется экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать 900 кПа - начальное давление, кПа. Допускается принимать равным 101 КПа; где 13,18 КПа 12
Вывод : В соответствии с СП 12.13130.2009 определяем, что данное помещение относится к категории А «взрывопожароопасной», т.к. в технологическом процессе обращается горючий газ пропан с температурой вспышки менее 28 0 С и при аварийной ситуации избыточное давление превышает 5 кПа. 13
1.2. Определение категории помещений, в которых обращаются легковоспламеняющиеся жидкости 14
Задача 2. Определить категорию помещения, в котором обращается легковоспламеняющаяся жидкость, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Условие задачи: Характеристика горючего вещества. Ацетон, условная формула С 3 Н 6 О. Температура вспышки t ВСП = -18 0 С. Плотность жидкости r Ж = 790,8 кг/м 3. Характеристика помещения. Площадь S = 216 м 2, высота h = 5 м. Абсолютная максимальная температура воздуха в помещении 20 0 С. Кратность вентиляции 10 час -1. Давление Р Н = 101 кПа. Характеристика оборудования и параметры технологического процесса. Емкость с ацетоном. Объем емкости V АП = 0,2 м 3. Подводящий трубопровод: длина l ПОДВ = 1 м, диаметр d ПОДВ = 57 мм. Отводящий трубопровод: длина l ОТВ = 0,5 м, диаметр d ОТВ = 57 мм. 15
Решение. 1. Выбор расчетного варианта. В соответствии с СП 12.13130.2009 п. А 1.2. в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ и материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. Наиболее неблагоприятным вариантом развития аварийной ситуации следует считать полное разрушение емкости с ацетоном, подводящего и отводящего трубопроводов. 2.Определяем массу паров ацетона, которая останется в объеме помещения с учетом работы аварийной вентиляции согласно практическому занятию по теме 3.3: 16
17 , РЕШЕНИЕ 2.1. Определение массы жидкости, которая поступит из аппарата и трубопроводов: 2.2. Расчет массы жидкости, поступившей в помещение за счет подачи насоса до полного отключения задвижек m до откл. m до откл. = ж q откл =790 2 10 -3 120=189,6 кг ,
18 , , 2.3. Масса жидкости, поступившая в помещение из технологического блока: m бл = m ап + m до откл. =129,6+189,6=319,2 кг Для расчетного варианта аварии масса паров жидкости m ИСП, поступившей в помещение, определяется из выражения: m ИСП = m ИСП РАЗЛ, где m ИСП РАЗЛ - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг. Слайд 14
19 , , 2.4. Определяем площадь разлива жидкости F РАЗЛИВА : 1 л жидкостей разливается на площади 1 м 2, следовательно 1м 3 разливается на 1000 м 2, следовательно площадь розлива составит 403 м 2 2.5. Определяем площадь испарения жидкости: S ИСПАР = S помещения = 216 м 2. Слайд 15
20 , , 2.6. Определяем интенсивность испарения W ИСП. Для определения коэффициента h необходимо определить скорость воздушного потока в помещении: w ВОЗД = А х l / 3600 = 18 х10 / 3600 = 0,05 м/с. Определяем коэффициент h при 20 0 С. h = 1,7 Определяем молярную массу ацетона М = 58 кг/кмоль. Определяем давление насыщенного пара определяем по уравнению Антуана. В качестве температуры жидкости t Ж принимаем максимально возможную температуру воздуха в помещении и в аппарате: Р S = 10 =24,55 кПа Тогда интенсивность испарения будет равна: W ИСП = =10 -6 х 1,7 х х24,55 = 3,2 х 10 -4 кг/м 2 с. Слайд 16
21 , , 2.7. Определяем расчетное время испарения t РАСЧ. Полное время испарения будет равно: что больше 1 часа, следовательно, расчетное время испарения принимаем t РАСЧ = 3600 с. m ИСП РАЗЛ = F · W · τ =216· 3,2· 10 -4 · 3600=248,8кг 2.8. Определяем массу паров ацетона, которая останется в объеме помещения с учетом работы аварийной вентиляции: Эта масса паров ацетона принимает участие во взрыве. Слайд 17
2. Определяем свободный объем помещения, м 3 3. Определение плотности пара при расчетной температуре (формула А.2 СП 12.13130.2009), с.589. 4. Определение стехиометрического коэффициента Сст. (формула А.3 СП 12.13130.2009), с.589. 5. Определение коэффициента негерметичности помещения Кн (пункт А.2.1 СП 12.13130.2009), с.589. 22
6. Вычисление избыточного давления взрыва (формула А 1) и определение категории помещения (таблица 1 СП 12.13130.2009) 23
Вывод : В соответствии с СП 12.13130.2009 определяем, что помещение цеха относится к категории А «взрывопожароопасной», т.к. ΔР > 5кПа, 24
Задача 3. Определить категорию помещения с использованием многокомпонентной жидкости, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Условие задачи: Характеристика горючего вещества. Бензин А-76, условная формула С 6,9 Н 13,1. Температура вспышки t ВСП = -36 0 С. Константы уравнения Антуана А = 5,07020; В = 682,876; С = 222,066. Плотность жидкости ρ Ж = 745 - 750 кг/м 3. Характеристика помещения. Площадь S = b х l = 29 х 30 = 870 м 2, высота h = 4,5 м. Абсолютная максимальная температура воздуха в помещении 33 0 С. Кратность вентиляции 4 час -1. А = 4 час -1 Давление Р о = 101 кПа. Характеристика оборудования и параметры технологического процесса. Емкость с праймером. Объем емкости V АП = 0,2 м3. Площадь испарения при разливе F РАЗЛ = 4 м 2.( разливается в поддон) Максимальная температура жидкости в аппарате t Ж = 33 0 С. Время отключения задвижек t ОТКЛ = 300 с. Подводящий трубопровод: длина l ПОДВ = 1 м, диаметр d ПОДВ = 57 мм. Отводящий трубопровод: длина l ОТВ = 0,5 м, диаметр d ОТВ = 57 мм. 25
Решение. 1. Выбор расчетного варианта. В соответствии с СП 12.13130.2009 в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ и материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. Для помещения цеха № 1 наиболее опасным следует считать участок, на котором сосредоточено значительное количество ЛВЖ- бензина А-76. Наиболее неблагоприятным вариантом развития аварийной ситуации следует считать полное разрушение емкости, подводящего и отводящего трубопроводов. 26
2. Определяем массу жидкости, которая поступит в помещение из аппарата и трубопроводов m АП 3. Определяем площадь разлива жидкости F РАЗЛИВА и площадь испарения жидкости S ИСПАР = F РАЗЛИВА = 4 м 2. 4. Определяем интенсивность испарения W ИСП. Для определения коэффициента η необходимо определить скорость воздушного потока в помещении: ω ВОЗД = А · l / 3600 = 4· 30 / 3600 = 0,03 м/с. 27
28
6. Определяем массу жидкости, испарившейся с поверхности разлива m И m ИСП РАЗЛ = 5,1 * 10 -4 * 4 * 3600= 7,3 кг 7. Определяем массу паров бензина, которая останется в объеме помещения с учетом работы аварийной вентиляции 5,5 кг 7,3 Эта масса паров бензина принимает участие во взрыве. 29
Н Т - теплота сгорания бензина; Н Т = 46000 кДж/кг [3]. Z - коэффициент участия горючего во взрыве. Согласно СП 12.13130.2009 таблице А.1 для ЛВЖ, нагретых выше температуры вспышки Z = 0,3. Согласно п. А 1.4 принимаем V СВ свободный объем помещения равным 80 % объема помещения. V СВ = 0,8V ПОМЕЩ = 0,8 Ч 870 Ч 4,5 = 3132 м 3 8. Плотность воздуха r В до взрыва при начальной температуре определяется как М В - средняя молярная масса воздуха; М В = 29 кг/кмоль. Если принять, что давление в помещении равно нормальному атмосферному давлению (101,3 кПа) то плотность воздуха можно рассчитать по формуле А.2 СП 12.13130.2009. 30
С Р - теплоемкость воздуха, Дж/кг · К. Допускается принимать С Р = 1,01 · 10 3 Дж/кг · К. Т Н - начальная температура воздуха, К. К Н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К Н = 3. 9. Избыточное давление взрыва составит: 31
Вывод : В соответствии с СП 12.13130.2009 определяем, что помещение цеха относится к категории В «пожароопасной», т.к. ΔР <5кПа. 32
1.3. Определение категории помещений, в которых обращаются горючие пыли 33
Задача 4. Определить категорию помещения, в котором обращается горючая пыль, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Условие задачи: Характеристика горючего вещества. Порошковая краска типа П-ЭП-219, дисперсностью менее 350 мкм. Состав краски: Эпоксидная смола (С 16 Н 24 О 3 ) – 71 %; Фенолформальдегидная смола (С 13 Н 10 О) – 2 %; Дицианидамид С 2 Н 4 N 2 – 2 %; Негорючие компоненты: оксид титана ТiО 2 ; аэросил SiО 2 ; вода – до 25%. Низшая теплота сгорания краски Н т = 15390 кДж/кг. 34
Характеристика помещения. Помещение окрасочного отделения. Помещение: 30 9,06 5,7 м. Температура воздуха в помещении tНАЧ = 200С. ТНАЧ = 293 К. Давление Р = 101 кПа. Характеристика оборудования и параметры технологического процесса. Масса краски в распылительном бачке – 100 кг. Средняя площадь покрытия – 3,9 м2/шт. Цикловая программа - 9 шт/час. Коэффициент рекуперации окрасочного оборудования - 98 %. Расход краски - 0,1 кг/м2. Производительность, с которой поступает порошок в аварийный аппарат до отключения - 0,001 кг/с. Время отключения (ручное отключение) - 300 с. Характеристика поступления пыли в помещение. В отсутствие экспериментальных данных допускается принимать, что вся пыль оседает на труднодоступных участках. Коэффициент эффективности пылеуборки КУБ = 0,7 (уборка влажная). Время работы между уборками = 8 час. 35
Решение. 1. Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации, определяется по формуле А.18 (СП 12.13130.2009) [1]: m ВЗВЕШ = m ВЗВИХР + m БЛ, кг, где m ВЗВЕШ - суммарная масса взвешенной в объеме помещения пыли, кг; m ВЗВИХР - масса взвихрившейся пыли, кг (это масса пыли до аварии находившейся в осевшем состоянии и в результате аварийной ситуации взвихрившейся в объем помещения); m БЛ - масса пыли, поступившей в помещение при аварии технологического блока (аппарата), кг. м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. 36
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. 1.1. Определение массы осевшей пыли m ОСЕВШ. В соответствии с СП 12.13130.2009 масса пыли, оседающей на различных поверхностях за междууборочный период, определяется по формуле: m ОСЕВШ = m ПЫЛИ ВЫД · · (1- α ) · К ГП /К УБ где = 1 - 0,98 = 0,02. Массу выделившейся пыли за один цикл пылевыделения определяем, учитывая площадь покрытия, расход краски и цикловую программу: m ПЫЛИ ВЫД = 0,1 3,9 9 = 3,5 кг/час Поскольку содержание горючих компонентов составляет 75 %, К Г.П. = 0,75. Тогда: m ОСЕВШ = 3,5 8 0,02 0,75/0,7 = 0,6 кг 1.2. Определение массы взвихрившейся пыли m ВЗВИХР. В отсутствие экспериментальных данных принимаем К ВЗВЕШ = 0,9. m ВЗВИХР = 0,6 0,9 = 0,54 кг. 37
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. 1.3. Определение массы пыли, поступившей из технологического блока. Горючая пыль может при аварийной ситуации поступить из распылительного бочка, а также за счет поступления по трубопроводам до отключения задвижек. Масса пыли в питателе составляет 10 кг. Масса пыли, поступившая в помещение до отключения задвижек, составит: m ДО ОТКЛ = 0,001 · 300 = 0,3 кг Дисперсность пыли составляет менее 350 мкм, следовательно, К ПЫЛЕНИЯ = 1,0. Тогда масса пыли в технологическом блоке составит с учетом коэффициента горючести пыли: m БЛ = (100 + 0,3) 1,0 0,75 = 75,23 кг. 1.4. Определение общей массы взвешенной в объеме помещения пыли m ВЗВЕШ. m ВЗВЕШ = 0,54 + 75,23 = 75,77 кг. 38
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. 2. Определение свободного объема помещения V СВ. V СВ = V ПОМЕЩ 0,8 = 30 9,06 5,7 0,8 = 1240 м 3. 3. Определение плотности воздуха при данных условиях ВОЗД. V М = м 3 / кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3.ё 4. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении : кПа. 39
Вывод: В соответствии с СП 12.13130.2009 помещение участка нанесения порошковых полимерных покрытий относится к категории Б – «взрывопожароопасная». 40
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. 1.4. Определение категории помещений пожароопасной опасности 41
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. Задача 5. Определить категорию помещения склада хранения пиломатериалов в соответствии с СП 12.13130.2009. Условие задачи: Склад располагается в помещении площадью 574 м 2 и высотой 10 м. На складе хранятся пиломатериалы на трех аналогичных участках размером 12 × 4,5 м. При этом пожарная нагрузка из древесины составляет 5 т на каждом участке и складируется на высоту 3 м. 42
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. Решение: 1. Определяем величину пож. нагрузки на каждом из участков Q. Низшая теплота сгорания древесины Q H = 14400 кДж/кг. Q = 14400 · 5000 = 72000000 кДж. 2. Определяем максимальное значение удельной временной пожарной нагрузки на каждом из участков. g = 72000/(12·4,5) = 1333, 3 M Дж/м 2 По таблице Б.1 определяем, что помещение склада относиться к категории В3. 43
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. 72000 > 41812,3, следовательно, помещение склада следует отнести к более высокой категории и В2. Вывод: помещение склада пиломатериалов относится к категории «В2- пожароопасное». 3. Проверим принадлежность данного помещения к категории В3. Для этого сравним величину пожарной нагрузки Q с 44
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. Задача 6. Определение предельно допустимых расстояний между участками в помещении категории В4 в соответствии с СП 12.13130.2009. Условие задачи: Определить категорию помещения склада, имеющего два участка для размещения материалов. Склад располагается в помещении размером 35 х 15 х 8 м. На первом участке на площади 5 м2 храниться оборудование в сгораемой деревянной и бумажной упаковке. Масса древесины на этом участке 100 кг, а бумаги 20 кг. На втором участке площадью 8 м2 хранится 120 кг хлопчатобумажной одежды. Максимальная высота складирования 1 м. 45
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. Решение: 1. Определим пожарную нагрузку на каждом из участков Для древесины – 14400 кДж/кг; Для бумаги – 13500 кДж /кг; Для х/б ткани – 13408 кДж/кг МДж МДж Определяем удельную пожарную нагрузку на каждом из участков. Площадь размещения пожарной нагрузки на обоих участках принимается равной 10м 2 По таблице определяем, что оба участка относятся к категории В4. 46
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. 3. Для помещений категории В4 необходимо определить предельно допустимые расстояния между участками. Определяем минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до высоты покрытия Н = 8-1 = 7 м. При предельное расстояние Для определения l пр по таблице находим значение критической плотности падающих лучистых потоков материалов, находящихся на складе. Минимальное q кр будет для х/б ткани (хлопок) По таблице (рекомендуемое значение l пр в зависимости от q кр ) находим для нашего значения q кр предельное расстояние l пр = 10 м. Тогда l пр =10+(11-7) =14 м Таким образом расстояние между участками должно быть не менее 14 м. 47
Вопрос №2. Определение категории наружных установок 48
2.1. Определение категории наружных установок, в которых обращаются горючие газы 49
Задача 1. Определить категорию сферической емкости с этаном, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Условие задачи: Этан С 2 Н 6. Сферическая емкость с этаном объемом 400 м 3 Температура воздуха – 20 0 С. Молярная масса этана – 30,07 кг/ кмоль. Плотность этана – 1,36 кг/м 3. 50
Расчет: 1. Определить плотность газа при расчетной температуре и атмосферном давлении по формуле А.2 СП 12.13130.2009: 2. Определить приведенную массу газа по формуле В.15 СП 12.13130.2009: Удельная теплота сгорания этана 3. Рассчитать величину избыточного давления Р, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей согласно СП 12.13130.2009 по формуле В.14: 51
4. Рассчитать горизонтальные размеры зон, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР согласно СП 12.13130.2009 п.2.1 по формуле В.12: 5. Сделать вывод о категории наружной установки по таблице 2 СП 12.13130.2009 ВЫВОД: В соответствии с СП 12.13130.2009 категория наружной установки емкости с этаном относится к АН - взрывопожароопасная, т.к. горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией нижнего концентрационного распространения пламени (НКПР), превышает 30 м, и расчетное избыточное давление при сгорании газовоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа. 52
2.2. Определение категории наружных установок, в которых обращаются легковоспламеняющиеся жидкости 53
Задача 2. Определить категорию резервуара с этанолом, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Условие задачи: Резервуара с этанолом емкостью 200 м 3. Температура воздуха 20 0 С; Константы уравнения Антуана А=7,81158; В=1918,508; С=252,125; Молярная масса этанола – 46,07 кг/кмоль; Плотность этанола – 785 кг/м 3 Температура вспышки этанола 14 0 С. 54
Решение. Для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей горизонтальные размеры зоны, ограничивающей область концентраций, превышающих НКПР, определить по формуле В.13 (СП 12.13130.2009). За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п. Во всех случаях значение R нкпр должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ (СП 12.13130.2009 п. В.2.2). Определить площадь разлива этанола при разрушении резервуара по п. В1.3 : 1 литр смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,1 м 2, а остальных жидкостей – на 0,15 м 2. 55
3. Определить давление насыщенных паров по уравнению Антуана. 5. Определить массу этанола, разлившегося при разрушении резервуара 6. Определить временя испарения этанола: 4. Определить интенсивность испарения 56
7.Определить массу паров этанола 8. Определить плотность паров этанола 9. Расчет избыточного давления при сгорании паровоздушных смесей в открытом пространстве. Приведенная масса пара определяется по формуле: 57
10. Величину избыточного давления Р, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей, определяют по следующей формуле: 11. Для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей горизонтальные размеры зоны, ограничивающей область концентраций, превышающих НКПР, определяют по формуле В.13 (СП 12.13130.2009 п. В13 ): 58
Вывод: Наружная установка относиться к категории АН - взрывопожароопасная, т.к. избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей на расстоянии 30 м ΔР > 5кПа, 0 С и горизонтальный размер зоны с концентрацией горючего выше НКПР превышает 30м. 59
2.3. Определение категории наружных установок, в которых обращаются горючие пыли 60
Задача 3. Определить категорию циклона с древесной пылью, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Условие задачи: Объем циклона с древесной пылью после участка шлифовки деревянных дверей и оконных рам 100 м 3. Подача пыли в аппарат осуществляется 5 участками с производительностью q = 5 кг/час. Время работы до вывоза содержимого циклона 8 часов. Масса отложившейся вблизи аппарата пыли составляет 20 кг. Доля горючей пыли в общей массе отложений пыли К г =0,9. 61
1. Определяем расчетную массу взвихрившейся пыли (формула В.19) : где К г – доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; К вз – доля отложений вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине К вз допускается принимать К вз = 0,9; m п – масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг. РЕШЕНИЕ: 62
2. Определяем расчетную массу пыли, поступившей в результате аварийной ситуации (формула В 20) : где m ап – масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее пространство при разгерметизации технологического аппарата, кг; q – производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, гк/с; Т – расчетное время отключения, с, определяемое в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки. К п – коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. В отсутствие экспериментальных данных о величине К п допускается принимать: 0,5 – для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм; 1,0 – для пылей с дисперсностью менее 350 мкм. 63
3. Расчетная масса пыли, поступившей в окружающее пространство при расчетной аварии (формула В 18) 4. Определяем приведенную массу горючей пыли (формула В.21) : где m – масса горючей пыли, поступившей в результате аварии в окружающее пространство; Z – коэффициент участия пыли в горении, значение которого допускается принимать равным 0,1. В отдельных обоснованных случаях величина Z может быть снижена, но не менее чем до 0,02; Н Т – теплота сгорания пыли, Дж/кг; Н ТО – константа, принимаемая равной 4,6·10 6 Дж/кг. 64
5. Определяем расчетное избыточное давление (формула В.22) : где r – расстояние от центра пылевоздушного облака, м. Допускается отсчитывать величину r от геометрического центра технологической установки; Р 0 – атмосферное давление,кПа. Вывод: Наружная установка относится к категории Б Н, т.к 10,5 кПа. 65
2.4. Определение пожароопасной категории наружных установок (раздел В.5 СП 12.13130.2009) 66
Задача 4. Определить категорию наружной установки по пожароопасной опасности, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009. Условие задачи. На территории котельной находится емкость с мазутом объемом 10 м 3, в которой происходит разогрев мазута перед сжиганием. Мазут поступает в емкость по подводящему трубопроводу диаметром 150 мм и длиной 1 м с расходом 0,5 л/сек, из емкости подогретый мазут транспортируется самотеком по трубопроводу диаметром 150 мм и длиной 2 м, порядок закрытия задвижек ручной. Мазут разливается 1л на 0,15 м 2 согласно СП 12.13130.2009, значит объем 10 м 3 разольется на 1500 м 2. 67
РЕШЕНИЕ. 1. Определяем эффективный диаметр пролива (формула В.25) : где F - площадь пролива, м 2. 2. Находим высоту пламени (формула В.26) : где d - эффективный диаметр очага, м; М - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м 2 с). в - плотность окружающего воздуха, кг/м 3 ; g - ускорение свободного падения ( g = 9,81 м/с 2 ). 68
Находим угловой коэффициент облученности принимая r = 30 м. ú ú û ù ê ê ë é ï þ ï ý ü ï î ï í ì ÷ ÷ ø ö ç ç è æ + - - + × - - ÷ ÷ ø ö ç ç è æ + - × - ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - × × = ) 1 )( 1 ( ) 1 )( 1 ( 1 1 1 1 1 1 2 2 S A S A arctg A A S S arctg S h S h arctg S F V p 69
Коэффициент пропускания атмосферы : Интенсивность теплового излучения q, кВт/м 2 70
м 3 /кмоль. Тогда: ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м 3. 5. Определение избыточного давления взрыва порошка краски в данном помещении, используя величины, полученные в п.п. 5-7 кПа. Сделать вывод о категории в зависимости от интенсивности теплового излучения на расстоянии 30м от наружной установки. Вывод: Установка относится к категории ВН, т.к. интенсивность теплового излучения от очага пожара на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 4 кВт/м 2. 71
