7. Возможные пути распространения пожара

Пожары на производстве методом низкого давления протекают в сложных условиях с быстрым распространением огня на соседние аппараты и участки, и, зачастую, принимают характер катастрофы с огромным материальным ущербом. Наличие больших объемов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей приводит к тому, что пожар на установках может принять значительные размеры. Условиями распространения горения на установке являются: разливы по территории установки горючих и легковоспламеняющихся жидкостей; разветвленная сеть промышленной канализации при неэффективности гидравлических затворов в колодцах; отсутствие аварийных сливов из емкостных аппаратов, линий стравливания смесей из аппаратов; разветвленная сеть трубопроводов при отсутствии на них гидравлических затворов. При пожаре возможен взрыв, так как имеет место образование взрывоопасных концентраций в них. Испарение паров легковоспламеняющихся жидкостей и газов будет создавать газовоздушную смесь, которая при ветреной погоде будет перемещаться к возможному очагу пожара.

По производственным коммуникациям пожар и взрыв распространяются в тех случаях, если внутри трубопроводов, траншей, туннелей или лотков образовалась горючая среда, когда трубопроводы с этой горючей средой работают неполным сечением, когда имеются горючие отложения на поверхности труб, каналов, если в системе находятся жидкости, способные разлагаться с воспламенением под воздействием высокой температуры или давления.

Чтобы предотвратить распространение огня по производственным коммуникациям применяют сухие огнепреградители, в виде гидравлических затворов, затворы из твердых измельченных материалов, автоматические задвижки и заслонки, водяные завесы, перемычки, засыпки и т. п.

Определим расчетом необходимый диаметр гасящего отверстия огнепреградителя

Определим диаметр гасящего канала огнепреградителя:

d=0.5·d_кр=0,5·1,75=0,875мм

d_кр=1,75мм(ГОСТ Р12.3.047-98, приложение Р, таб. Р3 )

Тогда диаметр зерен гравия будет равен:

d_гр=4d

d_гр=4·0,875=3,5мм

Определенный расчетом тип огнепреградителя предполагается установить на линиях стравливания газовоздушных смесей из емкостей поз. 1, 8, 14.

Для ограничения развития пожара емкости поз. 1, 14 установить внутри обвалования, а промежуточную емкость стирола поз. 8 оборудовать аварийным сливом (самотечную в заглубленную аварийную емкость).

Основным расчетным параметром системы аварийного слива является продолжительность опорожнения емкости от пожароопасной жидкости.

7.1 Определяем объем сливаемой из емкости жидкости стирола.

7.2 Определяем суммарный коэффициент местных сопротивлений:

Аварийный трубопровод обычно имеет вход с плавными закруглениями, задвижку электроприводом, гидравлический затвор, два плавных поворота, с учетом поворота 90^опри 5dтр.

7.3 Время опорожнения принимаем 15 мин=900с.

7.4 Коэффициент расхода системы определяем по формуле

7.5 Определяем диаметр аварийного трубопровода по формуле

7.6 Принимаем тубу Ф127х3,5

Определяем площадь проходного сечения труб системы аварийного слива и выходного патрубка аппарата

7.7 Определяем среднюю скорость движения жидкости по аварийному трубопроводу при сливе

7.8 Находим плотность сливаемой из аппарата жидкости при t_p=25⁰C:

Находим вязкость сливаемой из аппарата жидкости при t_p=25⁰C

7.9 Определяем значения критерия Рейнольдса

7.10 Определяем коэффициент сопротивления системы

7.11 Определяем уточненное значение коэффициента расхода системы

7.12 Определяем ошибку при оценке коэффициента расхода системы

Для помещений данного производства нормативные документы не требуют защиты установками автоматического пожаротушения. Предлагается оборудовать установками водяного орошения емкости поз. 1, 8, 14 ректификационную колонну.

8. Расчет категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

8.1 Компрессорная станция для удаления водорода

Исходные данные:

8.1.2 Выбор и обоснование расчетного варианта:

8.1.2.1 При расчете критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газо-, паро-, пылевоздушных смесей участвует наибольшее количество газов, паров, пылей, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей.

8.1.2.2 Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать горючие газовоздушные, паровоздушные, пылевоздушные смеси, определяется, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно 8.2.1;

б) все содержимое аппарата поступает в помещение;

в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат, по прямому и обратному потокам в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяют в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

- времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

- 300 с при ручном отключении;

г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 литр смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей -- на 1 м2 пола помещения;

д) происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей;

е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

Для компрессорной станции:

- горючий компонент - водород (ГГ), поступление других горючих веществ исключается, т.к. водород поступает во вакуумной линии из сепаратора после холодильнтка конденсатора;

- максимальная абсолютная температура воздуха согласно заданию +35 ^oC, за расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 2.01.01-82 t_р = 37 ° С.

Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода - происходит расчетная авария одного из вакуум-компресоров.

Расчет поступающего в помещение водорода при разрушении вакуум линии - трубопровод d_вн=0,07 м. у вакуум-компрессора. Горючий газ водород будет поступать в помещение по трубам длиной 10 м до отключающей автоматической арматуры (время отключения 120 с) и после отключения.

Определяем свободный объем трубопроводов:

- трубопровод нагнетания

;

- трубопровод всаса

.

Плотность водорода определяется по формуле

Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле:

- масса водорода до отключения трубопроводов

- объем водорода поступившего в помещение до отключения трубопровода нагнетания;

- объем водорода поступившего в помещение до отключения трубопровода всаса.

- масса водорода после отключения трубопроводов

По условиям задания помещение оборудовано аварийной вентиляцией к=6.

Допускается учитывать постоянно работающую общеобменную вентиляцию, обеспечивающую концентрацию горючих газов и паров в помещении, не превышающую предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию, рассчитанную для аварийной вентиляции. Указанная общеобменная вентиляция должна быть оборудована резервными вентиляторами, включающимися автоматически при остановке основных. Электроснабжение указанной вентиляции должно осуществляться не ниже чем по первой категории надежности по ПУЭ.

При этом массу m горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле

, (А.5)

где А -- кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-¹;

Т -- продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения, с (принимается по А.1.2).

С_ст -- стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (объемных), вычисляемая по формуле

Где

-- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_С, n_H, n_О, n_X -- число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н -- коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным трем.

=0,5

Избыточное давление Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Сl, Вr, I, F, определяется по формуле

Где Р_max --максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями 4.3. При отсутствии данных допускается принимать Р_max равным 900 кПа;

Р₀ -- начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m -- масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (А.6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (А.11), кг;

Z -- коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению Д. Допускается принимать значение Z по таблице А.1;

V_св -- свободный объем помещения, м³;

_г,п -- плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг м-³, вычисляемая по формуле

К_н -- коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным трем.

Таблица А.1 -- Значение коэффициента Z участия горючих газов и паров в горении

Вид горючего вещества Значение Z

Водород 1,0

Горючие газы (кроме водорода) 0,5