Пожежна безпека технологічних процесів. Категорії приміщень І зовнішних установок за вибухопожнжною небезпекою. Аналіз пожежної небезпеки технологічних процесів



Скачати 362.94 Kb.
Дата конвертації09.11.2016
Розмір362.94 Kb.
.

ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ. КАТЕГОРІЇ ПРИМІЩЕНЬ І ЗОВНІШНИХ УСТАНОВОК ЗА ВИБУХОПОЖНЖНОЮ НЕБЕЗПЕКОЮ.


Аналіз пожежної небезпеки технологічних процесів проводиться на стадіях проектування, оцінки (експертизи) протипожежного стану в ході експлуатації та при розробці додаткових заходів направлених на посилення пожежної безпеки об’єкту і в загальному плані повинен включати:

- визначення пожежної небезпеки речовин, що використовуються в технологічному процесі, і матеріалів (за довідковими даними офіційних джерел банку даних по пожежовибухонебезпеці речовин і матеріалів, або визначених експериментально відповідно до вимог ГОСТ 12.1.044 на метрологічно-атестованому устаткуванні);

- вивчення технологічного процесу з метою визначення устаткування, чи ділянок місць, де зосереджені горючі матеріали і можливе утворення горючих пароповітряних сумішей;

- визначення можливості утворення горючого середовища усередині приміщень, апаратів і трубопроводів;

- визначення можливості утворення в горючому середовищі джерел запалювання;

- дослідження різних варіантів аварій, шляхів поширення пожежі і вибір проектної (розрахункової) аварії;

- розрахунок категорії приміщень, будинків і зовнішніх установок за вибухонебезпечною і пожежною небезпекою;

- визначення складу систем запобігання пожежі і протипожежного захисту технологічних процесів;

- розробку заходів щодо підвищення пожежної безпеки технологічних процесів і окремих його ділянок.

Пожежна небезпека технологічних процесів визначається на основі вивчення:

- технологічного регламенту;

- технологічної схеми виробництва продукції;

- показників пожежовибухонебезпеки речовин і матеріалів, що використовуються в технологічному процесі;

- конструктивних особливостей апаратів, машин і агрегатів;

- схеми розташування в цеху, на ділянці або відкритій площадці небезпечного устаткування.



Технологічний регламент повинний визначати:

- рецептуру й основні характеристики продукції, що випускається, сировини, матеріалів і напівпродуктів (склад, фізико-хімічні властивості, показники пожежовибухонебезпеки, токсичність і т.п.);

- відходи виробництва і викиди в атмосферу;

- параметри технологічного режиму (тиск, температура, склад окисного середовища і т.д.);

- порядок проведення технологічних операцій;

- засоби контролю за технологічним процесом;

- основні правила безпечного ведення технологічного процесу, що виключають можливість виникнення пожеж.

При вивченні технологічного регламенту розглядають всі стадії технологічного процесу, починаючи з підготовки сировини і кінчаючи випуском продукції.

Принципова технологічна схема виробництва продукції повинна визначати послідовність технологічних операцій по перетворенню сировини в готову продукцію, параметри технологічного режиму, місця введення в процес сировини і допоміжних речовин, місця одержання напівпродуктів і готової продукції.

Дані про пожежовибухонебезпечні властивості представляються для всіх наявних на виробництві небезпечних речовин, матеріалів, сумішей, напівпродуктів і готової продукції з урахуванням особливостей і параметрів технологічного процесу (тиску, температури, складу окисного середовища і т.п.).

Якщо необхідні дані про пожежонебезпечні властивості відсутні, то їх необхідно визначати дослідним шляхом на установках, що пройшли атестацію на право одержання експериментальних даних у встановленому порядку, чи за допомогою стандартизованих розрахункових методів.



Оцінку небезпеки виникнення пожежі і шляхів поширення проводять за допомогою схем розташування небезпечного устаткування, побудованих на основі планів виробничих будинків, установок, етажерок і приміщень.

На схемах і картах вказують:

- місця можливого утворення пожежонебезпечного горючого середовища;

- ділянки можливих аварій і їх причини;

- ймовірні джерела запалювання;

- шляхи поширення вогню при пожежі;

- передбачені проектом міри захисту ділянок, вузлів і апаратів від пожежі.

На основі аналізу документації, розробляють систему заходів для запобігання пожежі і протипожежному захисту технологічних процесів відповідно до вимог діючих нормативних документів. При цьому додатково враховують:

- можливість утворення локальних концентрацій горючих сумішей у місцях виходу парів і газів у приміщення з апаратів постійно або тимчасово сполучених із зовнішнім середовищем, через відкриті люки, дихальні лінії, запобіжні клапани, відкриті поверхні випаровування;

- наявність і ефективність системи відсосів, продувки інертним газом і блокування в апаратах періодичної дії, завантаження і розвантаження яких супроводжується відкриттям люків і кришок;

- ефективність відвідних ліній з апаратів і ємкостей, оснащених дихальними пристроями, запобіжними клапанами, пристроями ручного управління;

- працездатність і ефективність систем уловлювання газів і пару, пристроїв проти переповнення і розтікання рідин, приладів контролю і регулювання температури при експлуатації відкритих ємкостей, заповнених горючими рідинами;

- надійність прийнятих способів ущільнення сальників, необхідність застосування місцевих відсосів і блокування витяжної вентиляції при роботі насосів і компресорів для перекачування ЛЗР, зріджених газів.

При наявності апаратів і устаткування, що працюють під вакуумом, в яких за умовами технологічного процесу є суміші горючих речовин з окиснювачем, необхідно визначити:

- можливість і умови утворення в апараті горючих сумішей;

- фактичні концентрації горючих газів у сумішах;

- необхідність контролю за складом середовища в апараті;

- необхідність в автоматичних засобах попередження про утворення сумішей;

- можливість локалізації горючих сумішей;

- надійність і ефективність наявних засобів захисту.

При розробці заходів щодо забезпечення пожежної безпеки технологічних процесів доцільно розглянути усі види джерел запалювання, що можуть зустрітися у виробничому процесі.

При цьому необхідно:

- установити, які технічні рішення передбачаються для того, щоб даний, апарат, пристрій сам не був причиною виникнення пожежі, оцінити їх ефективність і надійність;

- при наявності апаратів і газопроводів, що мають високу температуру зовнішньої поверхні стінок, визначити можливість запалювання горючих сумішей ділянками, що не мають теплоізоляції;

- установити перелік речовин і матеріалів, що за умовами технологічного процесу нагріваються вище температури самозаймання і при аварійних викидах з апаратів здатні займатися при контакті з навколишнім повітрям;

- визначити, чи застосовуються в технологічному процесі речовини, здатні займатись при контакті з водою або іншими речовинами;

- проаналізувати можливість утворення і нагромадження пірофорних відкладень;

- виявити наявність у технологічному процесі речовин, що розкладаються з займанням при нагріванні, ударі, чи терті;

- запобігти потрапляння металу і каменів у машини й апарати, що обертаються (мішалки, млини, дробарки, шнеки і т.п.), а при наявності в них горючого середовища - оцінити ефективність і надійність застосовуваного захисту;

- передбачити там, де це необхідно, застосування іскробезпечного і вибухобезпечного електроустаткування;

- передбачити засоби контролю і захисту від перегріву рухомих частин машин і апаратів (підшипників, валів і т.п.);

- оцінити можливість займання горючих сумішей від теплового прояву електричної енергії (іскри і дуги розмикання, короткі замикання, струми перевантаження, перегрівання електричних контактів, нагрівання елементів устаткування індукційними струмами і струмами високої частоти, удари блискавки і розряди статичної електрики);

- визначити відповідність силового, освітлювального й іншого устаткування характеру впливу на нього середовища і класу вибухонебезпечних і пожежонебезпечних зон, що досліджуються, приміщень згідно ПУЕ;

- виключити можливість проникання газів і парів з вибухонебезпечних приміщень у приміщення з нормальним середовищем, у яких використовується електроустаткування у відкритому виконанні, і передбачити відповідні міри захисту;

- розробити технічні рішення, що передбачають запобігання утворення горючого середовища і джерел запалювання для захисту технологічних процесів від виникнення пожеж.

Якщо система запобігання пожежі, що застосовується в технологічному процесі, не може виключити його виникнення і поширення на сусідні ділянки й устаткування, то необхідно розробити заходи щодо його протипожежного захисту.

Протипожежний захист технологічних процесів повинен забезпечуватися:

- застосуванням засобів пожежегасіння і відповідних видів пожежної техніки;

- застосуванням автоматичних установок пожежної сигналізації і пожежегасіння;

- пристроями, що обмежують поширення пожежі за задані межі;

- застосуванням будівельних конструкцій з регламентованими межами вогнестійкості і поширення вогню;

- організацією своєчасної евакуації людей і забезпеченням обслуговуючого персоналу засобами колективного й індивідуального захисту від небезпечних факторів пожежі;

- застосуванням будівельних і технологічних конструкцій з регламентованими межами вогнестійкості і поширенню вогню.

Обмеження поширення пожежі за межі площі горіння повинне забезпечуватися:

- влаштуванням протипожежних перешкод;

- встановленням гранично допустимих площ протипожежних відсіків і секцій;

- пристроями аварійного вимикання і перемикання установок і комунікацій;

- застосуванням засобів, що запобігають чи обмежують розливання і розтікання рідин при пожежі;

- застосуванням вогнеперешкоджуваючих пристроїв в устаткуванні.

Вибір вогнегасних речовин їх складів і автоматичних установок пожежної сигналізації, кількості, швидкодії і продуктивності установок пожежегасіння варто проводити на стадії проектування технологічних процесів у залежності від фізико-хімічних властивостей речовин, що переробляються, і засобів гасіння.

При цьому види пожежної техніки, що застосовуэться повинні забезпечувати ефективне гасіння пожежі і бути безпечними для людей.

Якщо за умовами технологічного процесу при аварії можлива одноразова пожежа декількох різних горючих речовин і матеріалів, що відрізняються один від одного пожежонебезпечними властивостями і характеристиками гасіння, то розрахунок і проектування установок пожежегасіння повинні бути зроблені за найбільш несприятливого для ліквідації пожежі продукту.

Якщо за умовами сумісності вогнегасних речовин з горючими матеріалами застосування загального для всіх речовин вогнегасного агента недоцільно, то припустиме застосування декількох вогнегасних речовин. При цьому групи горючих речовин, сумісних з одним з вогнегасних складів, повинні бути просторово розділені чи винесені в окремі приміщення.


Визначення категорії приміщення та будівлі за вибухопожежною та пожежною небезпекою.

Проводять згідно НАПБ Б.03.002-2007 “Норми визначення категорій приміщень будівель та зовнішніх установок за вибухопожежною і пожежною небезпекою”


1. Загальні вказівки

1.1. Категорії приміщень та будівель підприємств та установ визначаються міністерствами та відомствами, а також технологами проектних організацій на стадії проектування споруд та будівель.

1.2. За вибухопожежною та пожежною небезпекою приміщення та будівлі діляться на категорії А, Б, В, Г та Д.

1.3. Категорії вибухопожежної та пожежної небезпеки приміщень та будівель визначаються для найбільш несприятливого у відношенні пожежі або вибуху періоду, в залежності від:

- виду горючих речовин, що знаходяться в апаратах і приміщеннях, та матеріалів,

- їх кількості та пожежонебезпечних властивостей,

- особливостей технологічного процесу.


1.4. Визначення пожежонебезпечних властивостей речовин та матеріалів відбувається на базі результатів випробувань або розрахунків за стандартними методиками з урахуванням параметрів стану (тиск, температура і т.д.).

Допускається використання довідникових даних.

Допускається використання показників пожежної небезпеки для сумішей речовин та матеріалів за найбільш небезпечним компонентом.
4. Методика розрахунку категорій приміщень по вибухопожежній небезпеці

4.1. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючих газів

4.1.1. Надлишковий тиск вибуху Р для індивідуальних горючих речовин, що складаються із атомів С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, визначається за формулою



, (1)

Приклад.

Визначити до якої категорії відноситься приміщення станції по перекачці метану розмірами 12х6х3 м, у якому розташовані насоси, резервуар об’ємом 10 м3, трубопроводи зовнішнім діаметром 50 мм та товщиною стінок 5 мм, довжиною від засувки №1 до резервуару – 5 м, від резервуару до засувки № 2 – 3 м. Тиск у системі за технологічним регламентом 5105Па. Приміщення забезпечено аварійною вентиляцією, кратність повітрообміну якої складає 5 обмінів об’єму приміщення за годину. Забезпечено резервування елементів автоматики, що відключають подачу газу. Коефіцієнт вільного об’єму приміщення Квіл=0.8. Швидкість витікання газу при аварії для даної температури 420 м/с.Температура 20оС.




СН4 метан

а=12 м

b=6 м

h=3 м

Vрез=10 м3

dзовн=50 мм

стінки=5 мм

L1=5 м

L2=3 м

Pрез=5105 Па

n=5 год-1

Kвіл=0.8

W=420 м/с

Для визначення категорії приміщення необхідно знати властивості речовини і вирахувати надлишковий тиск вибуху в приміщенні для даної речовини. Визначення категорії приміщення здійснюється шляхом послідовної перевірки належності його до категорій, приведених у табл.1.

1. Визначаємо властивості газу за довідником:

- СН4 – метан, горючий газ без кольору та запаху

- максимальний тиск вибуху: Рmax=720 кПа

2. Надлишковий тиск вибуху визначається за формулою:

,


категорія приміщення - ?



де Pmax – максимальний тиск вибуху стехіометричної суміші (довідн.)



Р0 – початковий тиск в приміщенні

m – маса горючого газу, що вийшла назовні

z – коефіцієнт участі горючого в вибуху (довідн.)

Vвіл – вільний об’єм приміщення

г – густина газу (кг/м3)

Примітка: Густина газу чи парів



Сст – стехіометрична концентрація горючих газів (%)

де - стехіометричний коефіцієнт участі кисню в реакції горіння



де nс, nн, n0, nх – кількість атомів С, Н, О та галоїдів в молекулі газу



Кн – коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння

3. Визначаємо вільний об’єм приміщення:



м3

м3

4. Визначаємо стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння



5. Визначаємо стехіометричну концентрацію газу:



6. Визначаємо масу газу, що надійшов в приміщення внаслідок аварії:



,

де Vга – об’єм газу, що вийшов з апарату



Vт - об’єм газу, що вийшов з трубопроводу

м3

де V1т – об’єм газу, що вийшов з трубопроводу до його відключення



V2т – об’єм газу, що вийшов з трубопроводу після його відключення

; ; ,

де q – кількість газу, що надходить в приміщення за 1 с

– час надходження газу, с

f – площа отвору, м2

W – швидкість витікання, м/с

- для двохатомних газів;

- для багатоатомних газів;

Для звукового витікання, коли ,

для одноатомних газів г = 0,489;

для двоатомних газів г = 0,528;

для багатоатомних газів г = 0,548.

d – внутрішній діаметр трубопроводу, м

мм2 = 0.00126 м2

м3

=а – час спрацювання системи автоматики по відключенню трубопроводу при аварії. Згідно п.3.2.“в” приймаємо а3с, тоді:



м3

м3

м3
Тоді: кг

7. Визначаємо коефіцієнт, що враховує роботу вентиляції



8. Визначаємо масу газу, який надійшов в приміщення з врахуванням вентиляції



кг

9. Визначаємо надлишковий тиск



 кПа
Висновок: так як метан відноситься до горючих газів, а надлишковий тиск вибуху метану для даного приміщення складає більше 5 кПа, приміщення відноситься до категорії – “А”: вибухопожежонебезпечна.
4.2. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для легкозаймистих рідин (ЛЗР) та горючих рідин (ГР)

4.2.1. Надлишковий тиск вибуху Р для індивідуальних горючих речовин, що складаються із атомів С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, визначається за формулою

, (1)

де Рmax — максимальний тиск вибуху стехіометричної пароповітряної суміші в замкнутому об’ємі, що визначається експериментально або за довідниковими даними. При відсутності даних допускається приймати Рmax рівним 900 кПа;



Р0 — початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

m маса парів легкозаймистих (ЛЗР) та горючих рідин (ГР), що надійшли в результаті розрахункової аварії в приміщення, кг;

z — коефіцієнт участі горючого у вибуху. Допускається приймати значення z по табл. 1;
Таблиця1

Вид горючої речовини

Значення z

Легкозаймисті та горючі рідини, нагріті до температури спалаху та вище

0.3

Легкозаймисті та горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при наявності можливості утворення аерозолю

0.3

Легкозаймисті та горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при відсутності можливості утворення аерозолю

0

Таблиця 2

Швидкість повітряного потоку в приміщенні, мс-1

Коефіцієнт , в залежності від температури t (С) повітря в приміщенні




10

15

20

30

35

0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

0.1

3.0

2.6

2.4

1.8

1.6

0.5

6.6

5.7

5.4

3.6

3.2

1.0

10.0

8.7

7.7

5.6

4.6

Приклад.

Визначити до якої категорії відноситься виробниче приміщення розміром 36х12х3 м в якому розташоване обладнання, яке містить 1000 кг бензолу. Температура в приміщенні 200С, коефіцієнт вільного об’єму Квіл=0.8, швидкість повітря в приміщенні 0.1 м/с.




С6Н6 бензол

а=36 м

b=12 м

h=3 м

Kвіл=0.8

t=20 0C

V=0.1 м/с



mрід=1000 кг

Для визначення категорії приміщення необхідно знати властивості речовини і вирахувати надлишковий тиск вибуху в приміщенні для даної речовини. Визначення категорії приміщення здійснюється шляхом послідовної перевірки належності його до категорій, приведених у табл.1.

1. Визначаємо властивості рідини (довідн.):

- С6Н6 – бензол, легкозаймиста, безбарвна рідина

- максимальний тиск вибуху: Рmax=882 кПа



категорія приміщення - ?

- молекулярна маса М=78.11 кг/кмоль

- температура спалаху tсп= -110С




2. Надлишковий тиск вибуху визначається за формулою:

,

де Рmax – максимальний тиск вибуху стехіометричної суміші (довідн.), кПа



Р0 – початковий тиск, кПа

m – маса рідини, що випарувалась, кг

z – коефіцієнт участі горючого у вибуху

Vвіл – вільний об’єм приміщення, м3

п – густина пари, кг/м3

Сст – стехіометрична концентрація пального, %

,

де - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння



,

де nс, nн, n0, nх – кількість атомів С, Н, О та галоїдів в молекулі горючого



Кн – коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння (приймаємо Кн=3)

3. Визначаємо об’єм приміщення, вільний об’єм приміщення та площу підлоги:







,

де Квіл – коефіцієнт вільного об’єму

4. Визначаємо стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння

5. Визначаємо стехіометричну концентрацію горючого:



6. Знайдемо інтенсивність випаровування горючої рідини за заданої температури



де – коефіцієнт залежності випаровування від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування (табл.3) =2,4



М – молекулярна маса (довідн.)

Рs – тиск насиченої пари даної рідини за заданої температури

,

де А, B, СА – сталі Антуана (довідн.)[ 11 ]



t – температура, 0С; примітка: температуру приймають максимально можливу для даного регіону

Па = 1,52782 кПа.

7. Згідно з п. 3.2 допустимо, що вся горюча рідина надійде у приміщення. Знайдемо об’єм розлитої рідини



Згідно з п.3.2. “г” 1 л рідини розіллється на 1 м2 площі підлоги, тоді площа випаровування Fп=1145 м2, але це більше площі підлоги даного приміщення, тому площу випаровування приймаємо рівній площі підлоги Fп=432 м2.

8. Знайдемо час випаровування рідини і масу пари

с.

Тому, що =71445>3600 c згідно з п.3.2. “е”, то приймаємо =3600 c. Тоді маса пари дорівнює



кг

9. Знайдемо густину пари бензолу при 20оС:



кг/м3;

10. Визначаємо надлишковий тиск вибуху:



5кПа
Висновок: так як надлишковий тиск вибуху більше значення 5 кПа, а температура спалаху бензолу tсп=-110С, що менше 280С, то приміщення відноситься до категорії “А”: вибухопожежонебезпечна.
4.3. Розрахунок надлишкового тиску та імпульсу хвилі тиску у разі згоряння сумішей горючих газів і парів з повітрям у відкритому просторі

4.3.1. Виходячи з розглянутого варіанту аварії, визначається маса m, кг, горючих газів і (або) парів, що потрапили до атмосфери з технологічного апарата відповідно до пункту 4.2.1.

4.3.2. Величину надлишкового тиску Р, кПа, що розвивається у разі згоряння газопароповітряних сумішей, визначають за формулою:

Р=Р0 (0,8mпр0,33/r+3mпр0,66/r 2+5mпр/r 3), (2)

де Ро - атмосферний тиск, кПа (допускається приймати таким, що дорівнює 101 кПа);



r- відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м;

mпр - приведена маса газу або пари, кг, обчислюється за формулою:

mпр=(Qзг/Q0)mZ, (3)

де Qзг - питома теплота згоряння газу або пари, Джкг-1;



Z- коефіцієнт участі горючих газів і парів у горінні, який допускається приймати рівним 0,1;

Qо - константа, рівна 4,52106 Джкг-1; m - маса горючих газів і (або) парів, які надійшли в результаті аварії до навколишнього простору, кг.

4.3.3. Величину імпульсу хвилі тиску і, Па·с, обчислюють за формулою:



i =123mпр0,66/r . (4)

де mпр - приведена маса газу або пари, кг;



r- відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м.

Приклад із пункту 4.2.1.

Випарувалося 50,39 кг бензолу. Приведена маса пари бензолу згідно з формулою (3) буде становити:



тпр = (4,0633*107/4,52*106)*50,39*0,1 = 45,3 кг.
Розрахуємо надлишковий тиск вибуху пароповітряної суміші і імпульс вибухової хвилі на віддалі:

10 м від геометричного центру пароповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*45,30,33/10 + 3*45,30,66/102 + 5*45,3/103) = 88,8 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*45,30,66/10 = 152,4 Па*с = 0,152 кПа*с

20 м від геометричного центру пароповітряної хмари :

Р = 101*(0,8*45,30,33/20 + 3*45,30,66/202 + 5*45,3/203) = 26,5 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*45,30,66/20 = 76,2 Па*с = 0,076 кПа*с.

40 м від геометричного центру пароповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*45,30,33/40 + 3*45,30,66/402 + 5*45,3/403) = 9,8 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*45,30,66/40 = 38,1 Па*с = 0,038 кПа*с.

60 м від геометричного центру пароповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*45,30,33/60 + 3*45,30,66/602 + 5*45,3/603) = 5,9 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*45,30,66/60 = 25,4 Па*с = 0,0254 кПа*с.
Приклад із пункту 4.1.1.

Вийшло 38,49 кг метану. Приведена маса метану згідно з формулою (3) буде становити:



тпр = (5,0125*107/4,52*106)*38,49*0,1 = 42,68 кг.
Розрахуємо надлишковий тиск вибуху газоповітряної суміші і імпульс вибухової хвилі на віддалі:

10 м від геометричного центру газоповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*42,680,33/10 + 3*42,680,66/102 + 5*42,68/103) = 85,5 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*42,680,66/10 = 146,5 Па*с = 0,146 кПа*с

20 м від геометричного центру газоповітряної хмари :

Р = 101*(0,8*42,680,33/20 + 3*42,680,66/202 + 5*42,68/203) = 25,6 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*42,680,66/20 = 73,2 Па*с = 0,073 кПа*с.

40 м від геометричного центру газоповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*42,680,33/40 + 3*42,680,66/402 + 5*42,68/403) = 9,6 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*42,680,66/40 = 36,6 Па*с = 0,0366 кПа*с.

60 м від геометричного центру газоповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*42,680,33/60 + 3*42,680,66/602 + 5*42,68/603) = 5,7 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:



i =123mпр0,66/r = 123*42,680,66/60 = 24,4 Па*с = 0,0244 кПа*с.
4.4. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючого пилу

4.4.1. Розрахунок надлишкового тиску вибуху Р (кПа) проводять за формулою:

(5)

де Нт – теплота згоряння, Дж/кг;



Р0 — початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

m маса розпорошеного в об’ємі приміщення пилу, кг;

Vвіл — вільний об’єм приміщення, м3;

п - густина повітря до вибуху при початковій температурі Т0, кг/м3;

Ср - теплоємкість повітря, Дж/(кгК) (допускається приймати рівною 1.01103 Дж/(кгК));

Т0 - початкова температура повітря, К.

Кн — коефіцієнт, що враховує негерметичность приміщення та неадіабатичність процесу горіння. Допускається приймати Кн рівним 3.

Під змінною z розуміється доля участі розпорошеного горючого пилу у вибуху. При відсутності експериментальних даних про змінну z допускається приймати z=0,5.



Приклад.

Визначити до якої категорії відноситься приміщення шліфувального відділення меблевого виробництва розміром 30x20x5 м, в якому встановлено 5 шліфувальних верстатів. Продуктивність одного верстату за годину - 4 вироби з берези розміром 1.8x2 м. В процесі шліфування знімається шар деревини товщиною 0.5 мм з оброблюваної поверхні виробу. Витяжна система вентиляції виводить 75% пилу, що виділився. 70% пилу, що потрапляє в приміщення, осідає в важкодоступних місцях. Циклон для збору пилу знаходиться за межами будівлі. Керування вентиляційною системою - ручне. Шліфувальне відділення працює в одну 8-годинну зміну 5 днів на тиждень. Прибирання приміщення ручне, сухе 1 раз на добу. Генеральне - 1 раз на місяць.



Приміщення

а=30 м; в=20 м

h=5 м; Nст=5; nвир=4

Виріб береза


а/=1.8 м; в/=2 м; h/=0.5 мм

=0.75; 1=0.7



Виробництво

1 зміна на добу

8 годин в зміну

5 днів на тиждень



Прибирання

- ручне, сухе 1 раз в зм.

- генеральне 1 раз в міс.


Визначення категорії приміщення здійснюється шляхом послідовної перевірки належності його до категорій, наведених у табл.1.

Розрахунковий надлишковий тиск визначається за формулою:

,

де m - маса розпорошеного в об’ємі приміщення пилу



Hт - теплота згорання, Дж/кг; Р0 - початковий тиск, кПа

z - частка участі аерозольного горючого пилу у вибуху

Vвіл - вільний об’єм приміщення, м3

п - густина повітря до вибуху, кг/м3 (довідн.)

Ср - теплоємкість повітря, Дж/(кгК) (довідн.)

Т0 - початкова температура повітря, К

Кн - коефіцієнт, який враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння

категорія приміщення-?

1. Густина повітря до вибуху при робочій температурі:



де пн - густина повітря за нормальних умов (довідн.)



Тн - нормальна температура, К

кг/м3

2. Визначаємо вільний об’єм приміщення



м3

3. Визначаємо масу розпорошеного в об’ємі приміщення пилу, тобто кількість пилу в пилоповітряній суміші:



,

де mвз - розрахункова маса розпорошеного (звихреного) пилу, кг



mав - розрахункова маса пилу, яка надходить в приміщення при аварії, кг

3.1. Визначаємо розрахункову масу розпорошеного (звихреного) пилу



,

де Квз - частка відкладеного у приміщенні пилу, що може перейти у аерозольний (розпорошений) стан в результаті аварії. Квз = 0,9.



mп - маса відкладеного в приміщенні пилу до аварії

3.1.1. Визначаємо масу відкладеного в приміщенні пилу до аварії:



mn = K2(1 - Ky)(m1 + m2)

де Кг - частка горючого пилу в приміщенні в масі відкладень пилу



Ку - коефіцієнт ефективності пилеприбирання (довідн.)

m1 - маса пилу, що осіла на важкодоступних місцях за час між генеральними прибираннями

m2 - маса пилу, що осіла на доступних для прибирання місцях за міжприбиральний час.

Маса пилу m1 та m2, що осідає на різних поверхнях в приміщенні за міжприбиральний період визначається за формулами:



,

,

де М1 - маса пилу, що надходить в об’єм приміщення за час між генеральними прибираннями



М2 - маса пилу, що надходить в об’єм приміщення за міжприбиральний час

- частка пилу, що видаляється з приміщення витяжною вентиляцією



1 - частка пилу, що осіла на важкодоступних місцях

2 - частка пилу, що осіла на легкодоступних місцях

Виходячи з умов задачі:

=0.75 1=0.7 2=0.3

3.1.2. Визначаємо масу пилу, що виділяється одним верстатом за одну годину



де n - кількість оброблювальних виробів за годину



Vд - об’єм виробу, що перейде в пил;

д - густина пилу виробу;

кг

3.1.3. Визначаємо масу пилу, що виділяється верстатами за час між поточними прибираннями



де N - кількість верстатів, шт.;



1 - час робочої зміни, годин

кг

3.1.4. Визначаємо масу пилу, що виділяється верстатами за час між генеральними прибираннями



де Nзмін - кількість змін за час між генеральними прибираннями



3.1.5. Розрахуємо масу пилу, що підніметься в повітря в наслідок аварії



кг

кг

m n = 1(1-0,6)(709,635+13,824) = 289,38 кг

m вз = 0,9 ∙ 289,38 = 260,45 кг

3.2. Визначаємо масу пилу, що надійде в приміщення в результаті аварії



де mап - маса горючого пилу, що вийшов з апарату, кг

Виходячи із вимог п.3.3 “б”:

де Vап - об’єм апарату, м3 ;



п - густина пилу, що знаходиться в апараті, кг/м3 ;

g – продуктивність апарату, з якою продовжується надходження пилу в приміщення в результаті аварії, кг/год.;

- час відключення, с;



Кп - коефіцієнт пилення, який враховує дисперсність пилу.

3.2.1. Визначаємо продуктивність в с, з якою продовжується надходження пилу



кг

3.2.2. Розрахуємо масу пилу, що надійде в приміщення в результаті аварії



кг

3.3. Розрахуємо масу зваженого (розпорошеного) в об’ємі приміщення пилу:



кг

4. Розрахуємо надлишковий тиск вибуху



кПа

Висновок: так як надлишковий тиск вибуху для даного приміщення при даному виробництві на випадок аварії може бути більше 5 кПа, то приміщення відноситься до категорії “Б” - вибухопожежонебезпечна.
4.5. Надлишковий тиск Р для горючого пилу у відкритому просторі розраховується у такий спосіб:

а) визначають приведену масу горючого пилу mпр, кг, за формулою:



mпр=mZHт/Hто, (6)

де m - маса горючого пилу, який надійшов в результаті аварії до навколишнього простору, кг;



Z - коефіцієнт участі пилу в горінні, значення якого допускається приймати рівним 0,1. В окремих обґрунтованих випадках величина Z може бути знижена, але не менше ніж до 0,02;

Hт - теплота згоряння пилу, Джкг-1;

Hто - константа, яка приймається рівною 4,6106 Джкг-1.

б) обчислюють розрахунковий надлишковий тиск Р, кПа, на відстані r за формулою:



Р=Ро (0,8mпр0,33/r+3mпр0,66/r2+5mпр/r3), (7)

де r - відстань від центру пилоповітряної хмари, м. Допускається вимірювати величину r від геометричного центру технологічної установки;



Ро - атмосферний тиск, кПа.
в). Значення імпульсу хвилі тиску i, Пас, обчислюють за формулою:

i=123mпр0,66/r. (8)

де mпр приведена маса горючого пилу, кг;



r - відстань від центру пилоповітряної хмари, м.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка