Пожарная безопасность технологического процесса хранения бензина Аи-80 в резервуарном парке

курсовая работа

4. Оценка пожаровзрывоопасности среды внутри аппаратов при их нормальной работе

Как правило, аппараты заполнены газами без наличия воздуха, рабочая концентрация газа в аппарате будет равна 100%. Следовательно, она практически всегда выше верхнего концентрационного предела воспламенения, т.е. опасность взрыва (взрывоопасная концентрация) отсутствует. Однако она может возникать в периоды пуска и остановки аппарата

Наименование аппарата и вид жидкости

Наличие паровоздушного пространства

Рабочая температура, оС

Температурные пределы воспламенения ±10

Заключение о горючести среды в аппарате

tнп, оС

tвп, оС

Резервуар РВС с бензином Аи-80

есть

37

- 35

-35

17

пожаровзрывоопасная среда образуется

Насос центробежный для перекачки бензина

нет

37

- 35

-35

17

пожаровзрывоопасная среда не образуется

Коллектор

есть

37

- 35

-35

17

пожаровзрывоопасная среда образуется

Образование пожаровзрывоопасной среды внутри аппарата при нормальной работе. В резервуарном парке имеется "дышащий" аппарат - резервуар типа РВС, насос центробежный для перекачки бензина и коллектор. В центробежном насосе для перекачки бензина пожаровзрывоопасная среда не образуется, т.к. при нормальном режиме работы в нем отсутствует свободное пространство (он полностью заполнен бензином). В паровоздушном пространстве "дышащего" резервуара с бензином, уровень которого периодически меняется, условие образования пожаровзрывоопасной среды имеет вид:

где р - рабочая концентрация пара ацетона; н - нижний концентрационный предел распространения пламени.

Рабочая концентрации пара в паровоздушном пространстве изменяется практически от 0 до максимального при рабочей температуре бензина значения - насыщенной концентрации s:

где рs -давление насыщенного пара ацетона робщ - общее давление, которое принято равным 101 кПа.

Насыщенное давление паров ацетона определяем из уравнения Антуана:

lg рs = А - В/(С + tр),

где А, В и С - константы уравнения Антуана; tр - расчетная температура.

Расчетная температура летом:

tр = tmax + Дt = 37 + 10 = 47 оС,

где tmax = 37 оС - максимальная температура воздуха в июле [4]; Дt = 10 оС - перегрев паровоздушного пространства в резервуаре под действием солнечной радиации [8];

Расчетная температура зимой:

tр = tmin = -35 оС,

tmin = -35 оС - минимальная температура воздуха в январе [4].

Лето:

lg рs = 4,19500 - 682,876/[222,066 + (47)] = 1,65705;

рs = 45,4 кПа;

s = 45,4·100/101 = 44,8 % (об.), что больше н = 1,08 % (об.).

Зима:

lg рs = 4,19500 - 682,876/[222,066 + (-35)] = 0,544545;

рs = 3,5 кПа; s = 3,5·100/101 = 3,45 % (об.), что также больше н = 1,08 % (об.).

Следовательно, в паровоздушном пространстве резервуара с бензином при нормальном режиме эксплуатации в течение всего года образуется пожаровзрывоопасная среда.

Для предотвращения образования пожаровзрывоопасной среды в резервуаре типа РВС с бензином при нормальном режиме эксплуатации предлагается:

а) заменить РВС на резервуар с плавающей крышей;

б) флегматизировать среду в РВС.

2) Пуск оборудования в работу и остановка на осмотр или ремонт.

При пуске в работу в оборудование, заполненное воздухом, подается ацетон. В периоды остановки оборудования на осмотр или ремонт в оборудование с остатками ацетона поступает воздух.

В этих случаях условие образования ВОК имеет вид: tр tвсп . Т.к. tр > tвсп [(-35) оС > (-18оС].

Предотвратить образование ВОК в оборудовании при пуске в работу можно путем продувки его инертным газом. Однако в реальных условиях продувку резервуаров не производят. Поэтому безопасность при пуске оборудования в работу обеспечивается предотвращением появления источника зажигания.

Для предотвращения образования ВОК в оборудовании после его остановки на осмотр и ремонт предлагается:

а) обеспечивать полное удаление ацетона из оборудования;

б) тщательно промывать оборудование водой или растворами технических моющих средств;

в) производить вентилирование оборудования воздухом до остаточного содержания пара ацетона в отходящих газах, отвечающего условию взрывобезопасности: ;

г) производить аналитический контроль остаточного содержания пара ацетона в оборудовании.

3) Аварийная разгерметизация оборудования.

При аварийной разгерметизации в оборудовании образуются ВОК (см. п. 6.1.1.2).

Наиболее эффективным мероприятием для предотвращения данной опасности является предотвращение аварийной разгерметизации оборудования.

Образование зон ВОК в открытом пространстве

1) Нормальный (регламентный) режим эксплуатации оборудования.

При нормальном режиме эксплуатации РВС образование локальных зон ВОК происходит вблизи дыхательных клапанов во время наполнения резервуара ацетоном, что связано с выходом паровоздушной смеси наружу, т.к. концентрация пара ацетона в ней всегда выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (см. п. 6.1.1.1).

Для ограничения размеров зон ВОК или предотвращения их образования (помимо рассмотренных в п. 6.1.1.1 способов) рекомендуется:

а) устройство в резервуаре дисков-отражателей под дыхательными патрубками;

б) обеспечить регулярный контроль исправности дыхательных клапанов;

в) обеспечить регулярный контроль уровня запорной жидкости в гидравлических предохранительных клапанах;

г) обеспечить контроль герметичности корпуса и крыши резервуара.

2) Пуск оборудования в работу и остановка на осмотр или ремонт.

При остановке оборудования на осмотр или ремонт локальные зоны ВОК образуются в любое время года вблизи светового люка и смотрового лаза резервуара, мест разгерметизации трубопроводов, что связано с выходом горючих паровоздушных смесей наружу или с испарением ацетона с поверхностей проливов (см. п.п. 6.1.1.1-2).

3) Аварийная разгерметизация оборудования.

При аварийной разгерметизации оборудования с ацетоном образуются зоны ВОК, что связано с испарением ацетона с поверхности его разлива, т.к. tр всегда больше tвсп (см. п. 6.1.1.2).

Наиболее эффективным мероприятием для предотвращения данной опасности является предотвращение разгерметизации оборудования.

Возможные причины повреждения оборудования

Аварии в резервуарных парках инициируются:

- факторами опасности объективного характера (воздействие природных процессов; наличие скрытых дефектов в материале оборудования; отказы оборудования, автоматики и т.д.);

- факторами опасности субъективного характера (ошибки при проектировании и изготовлении оборудования; нарушения при выполнении строительно-монтажных работ; действия людей, приводящие к созданию аварийной ситуации, и т.д.) [8].

Перечисленные факторы приводят к чрезмерным механическим, температурным и химическим воздействиям на материал оборудования.

Механические воздействия на материал оборудования возникают:

- вследствие нарушения материального баланса (при переполнении резервуаров; при увеличении гидравлического сопротивления трубопроводов из-за образования пробок, отложений, не полностью открытых задвижек; при снижении пропускной способности дыхательных клапанов; при объемном расширении ацетона в герметично отключенных участках трубопроводов из-за повышения температуры окружающей среды и др.);

- вследствие воздействия нагрузок динамического характера (при несоблюдении скорости заполнения резервуаров; при несоблюдении скорости нарастания давления в оборудовании при пуске в работу; при взрыве горючей среды в оборудовании; при гидравлическом ударе, знакопеременных нагрузках, вибрации, механических ударах и др.).

Температурные воздействия на материал оборудования возникают при чрезмерно низкой температуре окружающей среды.

Химические (коррозионные) воздействия на материал оборудования обусловлены наличием агрессивной окружающей среды, агрессивных примесей в ацетоне и появлением блуждающих токов.

Предотвращение опасных воздействий на материал оборудования, способных привести к разгерметизации резервуара и трубопроводов, обеспечивается следующими основными способами и техническими решениями:

- ограничением давления нагнетания, создаваемого насосом;

- ограничением производительности насоса;

- контролем и регулированием уровня ацетона в резервуаре с автоблокировкой привода насоса при достижении верхнего предельного уровня;

- устройством сигнализатора верхнего предельного уровня;

- установкой предохранительных клапанов;

- предотвращением герметичного отключения участка трубопровода, полностью заполненного ацетоном и не имеющего защиты от опасного повышения давления;

- защитой от нагрева продукта солнечной радиацией окраской резервуара в светлые тона;

- применением материалов, обладающих высоким коэффициентом ударной вязкости при опасности воздействия на оборудование низких температур окружающей среды;

- снижением механической нагрузки на оборудование при опасности воздействия на него низких температур окружающей среды;

- соблюдением регламентного режима нарастания (снижения) давления;

- предотвращением возникновения гидроудара и устройством систем защиты при опасности его возникновения;

- надежным креплением резервуара;

- устройством температурных компенсаторов на трубопроводах;

- использованием установок протекторной и катодной защиты;

- применением антикоррозионных защитных покрытий.

Количество ацетона, поступающего в открытое пространство при разгерметизации оборудования в резервуарном парке, определяется видом аварийной ситуации. Согласно заданию происходит локальная разгерметизация приемного патрубка резервуара (аварийная ситуация 1) или квазимгновенное разрушение резервуара (аварийная ситуация 2).

Выход ацетона при локальном повреждении патрубка резервуара

Масса ацетона, выходящего наружу при локальном повреждении патрубка:

mж = fотв w ж ав, кг

где = 0,65 - коэффициент расхода [8]; fотв = a b = 0,1 0,002 = 210-4 м2 - сечение отверстия, через которое ацетон выходит наружу (по заданию a = 100, b=2мм); w - скорость истечения ацетона из патрубка резервуара под постоянным напором, м/с;

где = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения; hж = 10,8 м - расстояние от зеркала ацетона в резервуаре до места разгерметизации (по заданию);

Тогда

mж = 0,65210-414,567890,33600 = 1612,9 кг,

где 0,3 часа - продолжительность истечения ацетона при аварии (по заданию).

Объем разлившегося ацетона:

Vж = mж / ж = 1612,9/789 = 2,04 м3.

Возможная площадь разлива ацетона:

Fж = Vж f = 2,040,15103 = 306,6 м2,

где f = 150 м-1 - коэффициент растекания ацетона [2].

Сечение резервуара:

Fр = 0,785 Dр2 = 0,78515,22 = 181,4 м2.

Площадь промплощадки с резервуаром, огражденная защитной стеной:

Fпл = a2 = 35,22 = 1239,0 м2.

Фактическая площадь испарения, равная площади разлива ацетона:

= min [306,6; 1239,0-181,4] = 306,6 м2.

Давление насыщенных паров при температуре воздуха 37 оС [4]:

lg рs = 6,37551- 1281,721/[237,088+ (37)] = 1,699 рs = 50кПа.

Интенсивность испарения разлившегося летом на промплощадке ацетона:

wи = 1·10-6 ps = 1·10-6··50 = 3,81·10-4 кг/(м2·с).

Масса паров, образующихся при испарении в течение 1 часа ацетона:

пожаровзрывоопасность безопасность ацетон хранилище

mп = wи Sисп и = 3,81·10-4·306,6·3600 = 420,5 кг,

т.е. разлившийся ацетон за 1 час испарится не полностью.

Образование в горючей среде источника зажигания

На территории резервуарного парка возможно проявление потенциальных источников зажигания (постоянно действующие источники зажигания отсутствуют), к которым относятся:

- разряды молний и их вторичные проявления;

- тепловое проявление электрической энергии в электрооборудовании;

- искры удара и трения;

- разряды статического электричества при перекачке ацетона

- занос искр с соседних объектов;

- источники зажигания, появившиеся в результате нарушений обслуживающим персоналом правил пожарной безопасности;

- источники зажигания, появившиеся в результате действий проникших на объект посторонних лиц, диверсионных актов или преднамеренных действий.

Предотвращение образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания обеспечивают следующими способами:

- установкой искроулавливателей на автотракторной технике, перед въездом на территорию предприятия;

- организацией на безопасном удалении от оборудования с горючими веществами специальных мест для проведения огневых ремонтных работ;

- контролем места проведения огневых работ после их окончания;

- обеспечением взрывопожарной безопасности среды в месте проведения аварийных огневых работ;

- организацией мероприятий по предотвращению разлета искр за пределы зоны проведения огневых ремонтных работ;

- применением искробезопасного инструмента в зонах возможного образования горючих смесей;

- применением искробезопасных конструкционных материалов для изготовления оборудования, при работе которого могут образоваться искры удара и трения;

- защитой рабочих поверхностей оборудования, при работе которого могут образоваться искры удара и трения, искробезопасными материалами;

- устройством защиты оборудования, расположенного на открытых площадках, от прямых ударов молний и их вторичных проявлений;

- исключением возможности появления искрового разряда в горючей смеси с энергией, превышающей (0,16 мДж для ацетона)

- обеспечение хорошей электрической связи между отдельными узлами и деталями оборудования и его надежным заземлением;

- применением в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.011-78, ГОСТ Р 51330.9-99 и ПУЭ электрооборудования, соответствующего взрыво- или пожароопасной зоне, группе и категории взрывоопасности смеси;

- применением технологических процессов, операций и оборудования, удовлетворяющего требованиям электростатической искробезопасности по ГОСТ 12.1.018-93;

- организацией охраны с целью предотвращения проникновения на объект посторонних лиц, диверсионных актов или иных преднамеренных действий.

Развитие начавшегося пожара

Начавшийся пожар на территории резервуарного парка может быстро распространиться, чему способствуют следующие причины и условия:

- наличие большого количества ацетона в резервуарах и трубопроводах, а также образование зон ВОК даже при нормальном режиме эксплуатации резервуаров;

- появление в процессе пожара факторов, ускоряющих его развитие (разрушение оборудования в очаге пожара, вскипание ацетона);

- наличие путей распространения огня и раскаленных продуктов горения, к которым относятся:

а) работающие неполным сечением трубопроводы;

б) дыхательные линии при наличии в них ВОК;

в) тепловое излучение пламени пожара;

г) промышленная канализация при затекании в нее ацетона;

д) поверхность разлившегося ацетона;

е) горючая паровоздушная смесь (горючее облако);

ж) грунт, пропитанный ацетоном;

з) горящая волна прорыва.

Основные направления ограничения развития начавшегося пожара в резервуарном парке следующие:

- применение автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения;

- организация с помощью технических средств, включая автоматические, своевременного оповещения о пожаре;

- проведение учений с целью отработки действий обслуживающего персонала на пожаре и привития навыков пользования первичными средствами пожаротушения;

- поддержание в работоспособном состоянии первичных средств пожаротушения;

- поддержание в работоспособном состоянии систем противопожарного водоснабжения;

- устройство блокировок, препятствующих при пожаре в резервуарном парке проведению операций, способных привести к его развитию;

- устройство системы аварийной откачки ацетона из резервуара;

- ликвидация путей распространения огня и раскаленных продуктов горения, что достигается следующими способами и техническими решениями:

а) исключением возможности размещения в противопожарных разрывах горючих веществ и/или материалов;

б) устройством на резервуаре легкосбрасываемой крыши;

в) защитой коммуникаций огнепреграждающими устройствами;

г) защитой промышленной канализации гидрозатворами;

д) устройством защитной стены вокруг резервуара, устойчивой к гидродинамическому воздействию волны прорыва;

е) планировкой территории с уклоном в сторону сливных трапов и люков;

ж) применением быстродействующих отсекающих, отключающих и других устройств на производственных коммуникациях;

з) устройством отводных каналов и амбаров для сбора ацетона;

и) очисткой аппаратов, коммуникаций и территории от горючих отходов и отложений, сухой травы и др.

Проведенный анализ пожарной опасности процесса хранения ацетона в резервуаре типа РВС показывает, что:

- взрывоопасная концентрация паров в резервуаре образуется в любое время года;

- выход паровоздушной смеси из резервуара при нормальном режиме эксплуатации или испарение ацетона с поверхности аварийного разлива приводит к образованию зон ВОК в любое время года;

- в течение 1 часа испаряется часть ацетона, разлившегося на производственной площадке при аварийной разгерметизации оборудования (доля испарившегося ацетона даже летом достигает только 50 % по массе от общего количества разлившегося ацетона);

- наиболее опасной является аварийная ситуация 2 (квазимгновенное разрушение резервуара), т.к. при этом весь содержащийся в резервуаре ацетон практически мгновенно выходит наружу, перехлестывает через нормативную защитную стену (или разрушает ее) и разливается далеко за пределами территории резервуарного парка.

Делись добром ;)