- определение возможности образования в горючей среде источников зажигания;

- исследование различных вариантов аварий, путей распространения пожара и выбор проектной аварии;

- расчет категории помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасной и пожарной опасности, согласно НПБ 5-2005 "Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности".

4.1 Определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов

В процессе окраски обращаются следующие вещества: растворитель толуол, полуфабрикат эмали ПФ-115, готовая эмаль ПФ-115. Полуфабрикат эмали состоит из двуоксида титана, лака ПФ-60, растворителя толуол содержанием до 20%. Рассмотрим и проанализируем свойства толуол а применяемых веществ.

Толуол - прозрачная бесцветная жидкость, представляющая собой фракцию бензина, получаемого прямой перегонкой нефти, иногда с дополнительной гидроочисткой. Толуол - легковоспламеняющаяся жидкость, молярная масса 147 г/моль, плотность 760-790 кг/м³, t_всп = 33-36°C, t_воспл = 47°C, температурные пределы распространения пламени 33-68°С, скорость распространения пламени 0,52 м/с, концентрационные пределы распространения пламени 0,7-5,6 %.

Лак ПФ-060, легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки 32°С, температура самовоспламенения 261°С, температурные пределы распространения пламени 31 - 62°С.

Показатели и значения пожаровзрывоопасности веществ приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Показатели и значения пожаровзрывоопасности

4.2 Определение возможности образования горючей среды, внутри аппаратов и в помещениях

Определение возможности образования горючей среды в аппаратах и в помещениях при их нормальной работе

Горючая среда внутри аппаратов будет образовываться при наличии следующих условий:

1. Наличие свободного пространства внутри аппарата;

2. Рабочая температура жидкости в аппарате находится между верхним и нижним температурными пределами воспламенения;

3. Наличие устройств для сообщения аппаратов с атмосферой;

4. Период пуска и остановки технологических аппаратов.

Наличие взрывопожароопасной паровоздушной смеси в аппарате с неподвижным уровнем жидкости определяется по следующей зависимости:

t_нтпр t_р t_втпр, (4.1)

где t_нтпр - нижний температурный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, ^оС; t_втпр - верхний температурный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, ^оС, t_p - рабочая температура в технологическом оборудовании,°С.

При выполнении условия (4.1) проверяется выполнение условия безопасности:

(4.2)

где ф_р - рабочая концентрация по смеси горючего вещества с воздухом, % об.;

ф_н - нижний концентрационный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, % об.;

ф_в - верхний концентрационный предел распространения пламени по смеси горючего вещества с воздухом, % об.;

Наличие пожаровзрывоопасной паровоздушной смеси в технологических аппаратах с подвижным уровнем ЛВЖ определяется по следующей зависимости:

(4.3)

При выполнении условия (4.3) проверяется выполнение условия (4.2). При опорожнении таких аппаратов состояние насыщения газового пространства парами жидкости нарушается за счет поступления дополнительного количества воздуха через дыхательную арматуру. Концентрация при этом уменьшается и для богатых (выше t_вкпв), насыщенных смесей, она может стать опасной.

Определим опасность паров ЛВЖ в свободном объеме технологических аппаратов.

1) Толуол:

а) Определим давление насыщенных паров по формуле Антуана при температуре 40 ^оС:

где А, В, С - константы Антуана [2];

t - расчетная температура процесса (по технологическому процессу).

Определим концентрацию толуол ц_p при температуре 40 ^оС:

где P_б - барометрическое давление, равное 101 кПА.

б) Определим давление насыщенных паров по формуле Антуана при температуре 120 ^оС:

Определим концентрацию пропилена ц_p при температуре 35^оС_:

Расчетное обоснование и анализ возможности образования горючей среды в технологическом оборудовании при нормальном режиме работы

Таблица 4.2

Анализ образования горючей среды и в помещениях при нормальной работе технологического оборудования

Горючая среда в помещениях при нормальной работе аппаратов может образовываться при выходе паров горючих жидкостей в свободный объем помещения.

Сведем анализ возможности образования горючей среды в помещениях при нормальной работе технологического оборудования в таблицу 4.3.

4.3 Определение возможности образования горючей среды в помещениях и на открытых площадках в случае аварий в технологическом оборудовании

При авариях и повреждениях аппаратов и трубопроводов из них выходят ЛВЖ (ГЖ) и их пары, что может приводить к образованию пожаровзрывоопасных смесей не только у мест утечки, но и во всем производственном помещении или на открытых площадках.

Анализ возможности образования горючей среды в помещениях и на открытых площадках в случае аварии

Проведем анализ образования горючей среды в аппаратах и в помещениях в случае аварий в технологическом оборудовании.

Помещение 1. В данном помещении находится такое технологическое оборудование как: насос подачи растворителя, мерник растворителя и смеситель - растворитель.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса аппарата;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение трубопроводов;

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Помещение 2. В данном помещении находится такое технологическое оборудование как: бункер полуфабриката, насос подачи краски и фильтр.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса аппарата;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение трубопроводов.

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Помещение 3. В данном помещении размещается бак готовой краски и циркуляционный насос.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса аппарата;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение трубопроводов.

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Помещение 4. В помещении находится сушильная камера, окрасочная камера и краскораспылители.

Горючая среда может образоваться при:

1. нарушении корпуса краскораспылителя;

2. нарушение герметичности уплотнений;

3. разрушение подводящих шлангов

В данном случае горючую среду составит воздух (в качестве окислителя) и пары толуола.

Расчетное обоснование пожарной опасности выхода горючих веществ из поврежденного технологического оборудования

Помещение 1

Наиболее неблагоприятным вариантом аварии будет являться полное разрушение смесителя-растворителя, так как данный технологический аппарат имеет значительно больший объем, по сравнению с остальным оборудованием, и в нем содержится 70 % толуола.

Поскольку для отключения трубопроводов используются ручные задвижки, то расчетное время отключения трубопроводов принимается равным 300 с (п.4.2.3 [4]). Коэффициент, учитывающий работу системы аварийной вентиляции, определяется по формуле:

где А - кратность вентиляции, ;

Т - время закрытия задвижек, с.

Объем жидкости, вышедшей из аппарата, определяется по формуле:

где V - объем аппарата, ;

- степень заполнения аппарата.

Объем жидкости, вышедшей из трубопровода до его отключения, определяется по формуле:

где q - расход трубопровода, м³/с;

Объем жидкости, вышедшей из трубопровода после его отключения, определяется по формуле:

,

где d - диаметр трубопровода, м;

L - длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.

Масса толуола, поступившего в помещение при расчетной аварии, определяется по формуле:

Вывод: при полном разрушении смесителя-растворителя в помещении 1 за 300 секунд в свободный объем помещения выйдет 5663,6 кг толуола.