Задача 5

В ходе технологического процесса в отделении химического производства используется горючий газ, который подается к аппаратам под давлением 300кПа от коллектора, расположенного за пределами отделения. В результате перфорации одного фланцевого соединения трубопровода возникла аварийная ситуация, связанная с выходом в помещение отделения горючего газа из аппаратов и подводящего трубопровода.

Выбрав, соответствующие варианту условия задания (табл.6) требуется:

1. определить избыточное давление взрыва газа (приложение 11);

2.определить взрывопожароопасные характеристики горючего газа, заполнить таблицу П. 12.1;

3. выбрать категорию отделения по взрывопожарной, пожарной опасности (приложения 4, 12 );

4. рассчитать основные характеристики аварийной вентиляции, которая обеспечивает удаление газа из помещения до безопасной концентрации (не превышающей ПДК);

5. рекомендовать мероприятия по снижению вероятности возникновения аварийных ситуации в производстве, перерабатывающего горючий газ.

Таблица 6.

Варианты заданий.

Вариант	Газ	Объем отделения, V, м3.	Кол-во аппаратов, n, шт	Объем аппарата, V, м3	Давление в аппарате, P1, кПа	Температура воздуха в помещении tp ,°С	Скорость выхода газа через перфорацию, w, м/с	Суммарная длина трубопровода от отсекателя до аппаратов, L, м
3	Оксид углерода	6600	2	10	160	18	1220	10

Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов

1.Избыточное давление взрыва Р (согласно НПБ 105-03) для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле

(11.1)

где Р_max — максимальное давление взрыва газовоздушной смеси в замкнутом объеме; допускается принимать Р_max равным 900 кПа;

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

т — масса горючего газа, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая по формуле ( 11.4 ), кг;

Z=0.5 — коэффициент участия горючего газа во взрыве, который может быть определен по табл. П.11.1;

V_св= V*0,80=6600*0,80=5280 м³ — свободный объем помещения (допускается принимать равным 80 % геометрического объема помещения), м³;

_г.п — плотность газа при расчетной температуре t_p, кг/м³, вычисляемая по формуле

( 11.2 )

 – масса одного моля вещества, кг/кмоль;

v₀ — мольный объем, равный 22,413 м³/ кмоль;

 – коэффициент температурного расширения паров, равный 0,00367 град^-1;

t_p — расчетная температура, С;

С_ст — стехиометрическая концентрация горючего газа, % (об.), вычисляемая по формуле

(11.3 )

где — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_с, n_н, n_о, n_х  число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать К_н = 3).

2. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле

( 11.4 )

где V_а– объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

( 11 5 )

где: P₁ – давление газа в аппарате, кПа;

n – кол-во аппаратов

V – объем аппарата, м³;

V_т – объем газа, вышедшего из трубопровода, м³.

( 11.6 )

V_1т – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

( 11.7)

V_2т – объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³;

q – расход газа в трубопроводе, м³/с;

Т – расчетное время отключения установки, (Т = 12с – время срабатывания отсекающих клапанов), с;

( 11.8)

w=1220 м/с – скорость выхода газа через перфорацию, м/с;

( 11.9)

F – площадь испарения, м²;

d – диаметр трубопровода, м , (принимаем d = 0,03 м);

h – толщина прокладки, м, (принимаем h = 0,001 м);

0,5 – коэффициент, учитывающий степень перфорации;

( 11.10)

P₂=160 кПа – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r=d/2=0,015 – внутренний радиус трубопроводов, м;

L=10 м – длина трубопровода от аварийного аппарата до отсекателя, м.

Взрывопожароопасные характеристики горючего газа

Газ	Температура вспышки, ºС	Температура самовоспламенения ºС	Область воспламенения, % (об.)		Минимальная энергия зажигания, мДж
			мин. об.%	мах. об.%
Оксид углерода	нет	640	12,5	74

3. Расчет производительности вентиляционной системы, обеспечивающей снижение концентрации газов в воздухе рабочей зоны до предельно допустимой определяется согласно СНиП 41.01.2003 [23 ] по формуле

( 11. 11)

где L_w.z. – расход воздуха, удаляемого из помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, принимается L_{w. z} = 0, м³/ч;

m_po – расход взрывоопасного вещества, поступающих в воздух помещения, мг/ч;

q_w.z., q_l – концентрация взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом соответственно из обслуживаемой или рабочей зоны помещения, допускается принимать ≈ПДК р.з., мг/м³ (приложение 13);

q_in=0.3*q=0,3*20=6 мг/м³ -концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, допускается принимать равной 0,3 ПДК р.з., мг/м³.

Тогда (11.12)

Кратность воздухообмена К, ч ^-1 в производственном помещении определяется по формуле

К = L / V= /5280=518, час^-1 ( 11.13 )

где L – расход воздуха, удаляемый из рабочей зоны помещения вентиляционной системой, м³/ч;

V – объем производственного помещения, м³.

Рекомендации по снижению взрывоопасности на предприятии

1. Строгое соблюдение инструкции по безопасной эксплуатации аппаратов, перерабатывающих горючий газ;

2. Допуск к работе машинистов (операторов), прошедших обучение (или имеющих опыт работы), инструктаж и проверку знаний по рабочему месту;

3. Использование в работе исправных и поверенных контрольно-измерительных приборов и средств АСУ;

4. Использование в работе исправной запорно-регулировочной арматуры на линиях подачи газа;

5. Использование при работе инструмента искробезопасного исполнения;

6. Организация обучения правилам пожарной и взрывной безопасности;

Данное производство принадлежит к категории взрывопожарной и пожарной опасности А, т.к. на производстве используется горючий газ – оксид углерода.

Характеристика источников естественных, антропогенных и техногенных опасностей.

Естественные опасности.

Техногенные опасности

Антропогенная опасность