Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Устройство и расчет противопожарной защиты.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
14.11.2019
Размер:
714.24 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Казанский государственный технологический университет

Нижнекамский химико-технологический институт

Устройство и расчет противопожарной защиты на открытых технологических установках

Методическое указание для практических

и самостоятельных работ

2005 г.

Составители: доц. Г.Ф. Нафиков

ст. преп. Э. Г. Гарайшина

Устройство и расчет противопожарной защиты на открытых технологических установках: Метод. указания для практических и самостоятельных работ/ Казан. гос. технол. ун-т; Сост.: Г.Ф. Нафиков, Э. Г. Гарайшина. Казань, 2004г. 38с.

Изложена методика определения категории наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности согласно НПБ 105-03, приведены расчеты противопожарной защиты ректификационных колонн, технологических печей, насосных станций для нефтепродуктов, парков хранения сжиженных углеводородных газов и в резервуарах нефти и нефтепродуктов.

Предназначены для студентов механических и технологических специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».

Подготовлены на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии».

Печатаются по решению методической комиссии по циклу дисциплин механического профиля Нижнекамского химико-технологического института КГТУ.

Рецензенты: доц. Р.Н.Салахиев

доц. А.Г. Кутузов

1 Определение категории наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

1.1 Категорирование наружных установок

Требования норм к наружным установкам (НПБ 105-03) [l] должны учитываться в проектах на строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение, при изменениях технологических процессов и при эксплуатации наружных установок.

По пожарной опасности наружные установки подразделяются на категории Ан, Бн, Вн, Гн и Дн (табл. 1.1).

Категории пожарной опасности наружных установок определяются исходя из вида находящихся в наружных установках горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.

Определение пожароопасных свойств веществ производится на основании результатов испытаний, расчетов или с использованием справочных данных [2,3]. Допускается использование показателей пожарной опасности для смесей веществ по наиболее опасному компоненту.

Таблица 1.1

Категория наружной установки по взрывопожарной и

пожарной опасности

Категория наружной установки

Критерии отнесения наружной установки к той или иной категории по пожарной опасности

Ан

Если в установке присутствует (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие газы; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С; вещества и материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании указанных веществ с

Продолжение табл.1.1

образованием волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки.

Бн

Если в установке присутствуют горючие пыли и волокна; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С ; горючие жидкости; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании пыле- и паровоздушных смесей с образованием волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки.

Вн

Если в установке присутствуют горючие или трудногорючие жидкости; твердые горючие или трудногорючие вещества и материалы (пыли, волокна); вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом гореть; не реализуются критерии, позволяющие отнести установки к категориям Ан или Бн; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании указанных веществ превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки.

Гн

Если в установке присутствуют негорючие вещества и материалы в горячем, раскалённом или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр или пламени, а также горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.

Дн

Если в установке присутствуют в основном негорючие вещества или материалы в холодном состоянии, и по перечисленным выше критериям она не относится к категориям Ан, Бн, Вн, Гн.

Для категорий Ан и Бн:

-горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), превышает 30 м;

- расчетное избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа.

Для категорий Вн:

- интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и материалов, указанных для категории Вн, на расстоянии 30м от наружной установки превышает 4 кВт/м2.

Таблица 1.2

Исходные данные и варианты задания

Параметр

Обозначения

Ед. изм.

Величина параметра

1

2

3

4

5

1

Давление в аппарате

P1

кПа

100-15000

2

Объем аппарата

Vап

м3

1-50

3

Расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом

q

м3∙с-1

0,1-1,0

4

Время отключения трубопроводов

Тотк

с

100-15000

5

Максимальное давление в трубопроводе

Р2

кПа

100-10000

6

Внутренний радиус трубопроводов

r

м

0,075-0,10

Продолжение табл.1.2

1

2

3

4

5

7

Длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек

L

м

10-100

8

Масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива

mp

кг

1-100

9

Масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей

mемк.

кг

1-100

10

Масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав

mсв.окр.

кг

1-10

11

Площадь испарения

Fu

м2

2-120

12

Продолжительность испарения

Тu

с

600-3600

13

Масса вышедшей перегретой жидкости

mnер

кг

1-50

14

Температура перегретой жидкости

Та

К

380-580

15

Начальная температура СУГ

Тж

К

273-373

16

Текущее время, принимаемое равным времени полного расширения СУГ

t

с

600-3600

17

Скорость воздушного потока

V

м∙с-1

0-25

18

Расчетная температура

tр

°С

61

Продолжение табл.1.2

1

2

3

4

5

19

Продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство

Tn

с

600-3600

20

Расстояние от центра газопаровоздушного облака

r

м

10-100

21

Коэффициент участия горючих газов и паров в горении

J

-

0,02-0,5

22

Доля горючей пыли в общей массе отложенной пыли

Кг

-

0,1-0,5

23

Доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварий

КВЗ

-

0,5-0,9

24

Производительность, с которой продолжается поступление пыли в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения

Чп

кг∙с-1

1-10

25

Масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии

Мот

кг

1-50

26

Производительность, с которой продолжается поступление пыли в аварийный

qn

кг∙с-1

1-10

Продолжение табл.1.2

1

2

3

4

5

аппарат по трубопроводам до момента их отключения

27

Расстояние от центра пылевоздушного облака

r

м

10-20

28

Угловой коэффициент облученности

Fq

-

0,2-0,8

29

Удельная массовая скорость выгорания топлива

Vуд

кг∙м-2∙с-1

1-10

30

Годовая частота возникновения i-й аварии с горением газо-, паро- или пылевоздушной смеси на наружной установке

QВс

1/год

1-10

31

Годовая частота возникновения пожара на наружной установке в случае аварии i-ro типа

Qfc

1/год

1-10

32

Количество типов рассматриваемых аварий

n

-

1-10

33

Расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт∙м-2

х

м

10-30

1.2 Методы расчета значений критериев пожарной

опасности наружных установок

  1. 2.1 Метод расчета значений критериев пожарной

опасности для горячих газов и паров

Масса газа mГ, кг, поступающего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле:

(1.1)

Объем газа, вышедшего из аппарата, м3:

(1.2)

Объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3:

(1.3)

Объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3:

(1.4)

Объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3:

(1.5)

Масса паров жидкости mж, кг, поступивших в окружающее пространство при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свежим составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения:

(1.6)

При этом каждую из слагаемых в формуле (1.6) определяют из выражения:

(1.7)

Величину mпер определяют по формуле (при Такип):

(1.8)

Интенсивность испарения W определяется по справочникам или экспериментально. Для не нагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается расчет W по формуле:

(1.9)

где М - молярная масса, г/моль; Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа (по справочнику).

Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается расчет удельной массы испарившегося СУГ mсуг из пролива, , по формуле:

(1.10)

где Re-число Рейнольдса:

, (1.11)

где d - характерный размер пролива СУГ, м:

(1.12)

Формула (1.11) справедлива для СУГ с температурой Тжкип. При температуре СУГ Тжкип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ mпер по формуле (1.8).

Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле (1.12).

Вычисляют высоту пламени Н, м, по формуле:

(1.13)

Таблица 1.3

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени Е1 в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородных топлив Vуд

Топливо

Е1,

Vуд ,

кг∙м-2∙с-1

d=10м

d=20м

d=30м

d=40м

d=50м

СПГ (Метан)

220

180

150

130

120

0,08

СУГ (Пропан-бутан)

80

63

50

43

40

0,10

Бензин

60

40

35

28

25

0,06

Дизель, топливо

40

32

25

21

18

0,04

Нефть

25

19

15

12

10

0,04

1.2.2 Расчет горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении горючих газов и паров не нагретых ЛВЖ в открытое пространство

Горизонтальные размеры зоны, RНКПР, м, ограничивающие область концентрации, превышающих НКПР (СПКПР), вычисляют по формулам:

- для горючих газов (ГТ):

(1.14)

-для паров не нагретых ЛВЖ:

(1.15)

(1.16)