Глава 3

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ВЫХОДА горючих веществ

из поврежденного технологического оборудования

и СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВАРИЙ И ПОВРЕЖДЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ

Наиболее пожаровзрывоопасная ситуация на производственных объектах, способная привести в том числе к катастрофическим последствиям, возникает в случае аварийного выхода горючих веществ из технологического оборудования.

Выход горючего вещества из поврежденного технологического оборудования приводит, как правило, к образованию пожаро- или взрывоопасной зоны и при наличии источника зажигания – к воспламенению горючего вещества или взрыву горючей смеси, пожару на производственном объекте.

Под аварией (в наиболее широком толковании этого термина) понимают разрушение сооружений и/или технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемый взрыв и/или выброс опасных веществ.

В зависимости от возможных последствий аварии на производственных объектах в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 классифицируются как:

крупная авария – авария, при которой гибнет не менее десяти человек;

проектная авария – авария, для которой обеспечение заданного уровня безопасности гарантируется предусмотренными в проекте промышленного предприятия системами обеспечения безопасности по ГОСТ 12.1.004-91;

максимальная проектная авария – проектная авария с наиболее тяжелыми последствиями (гибель более десяти человек, значительный материальный или экологический ущерб).

Локальное повреждение технологического оборудования – образование трещин, сквозных отверстий от коррозии, прогаров теплообменной поверхности, нарушение целостности фланцевых соединений и т.п., приводит к выходу продукта под давлением в виде струй пара, газа или жидкости. Полное разрушение технологического оборудования (аппарата, резервуара, железнодорожной цистерны, мерника, отстойника, циклона и т.п.) или трубопровода характеризуется выходом всего содержимого в производственное помещение или на территорию открытой установки.

Статистика чрезвычайных ситуаций, аварий и пожаров, происшедших на производственных объектах вследствие воспламенения горючих парогазовоздушных смесей, свидетельствует о том, что пожар может развиваться по эффекту «домино», когда в аварийную ситуацию дополнительно вовлекаются соседние сооружения предприятий, а также здания и сооружения жилой застройки (при расположении объекта на селитебной территории), что приводит к значительному материальному ущербу, травмам и гибели людей.

Необходимым условием для реальной оценки масштабов последствий чрезвычайных ситуаций, которые могут возникнуть на производственных объектах, и разработки мероприятий противопожарной защиты является количественный анализ опасности среды в зоне выхода горючих веществ из поврежденного технологического оборудования.

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ,

ВЫХОДЯЩИХ НАРУЖУ ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ПОВРЕЖДЕНИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.2.1. Аппарат с горючей жидкостью

Массу выходящей наружу жидкости при локальном повреждении аппарата определяют по формуле

, (3.1)

где – коэффициент расхода, изменяющийся в пределах 0,45 – 0,85 (при истечении жидкостей, вязкость которых составляет (0,5 – 1,5) МПас, через отверстие круглой формы в тонких стенках, можно принимать = 0,64); – сечение отверстия, через которое вещество выходит наружу, м²; – скорость истечения вещества из отверстия, м/с; – плотность вещества, кг/м³; – длительность истечения, с.

Скорость истечения жидкости через отверстие в трубопроводе или корпусе аппарата при постоянном давлении вычисляют по формуле

, (3.2)

где = 9,81 м/с² – ускорение силы тяжести; – приведенный напор, под действием которого происходит истечение жидкости через отверстие, м.

При истечении жидкости самотеком (здесь – высота столба жидкости, м); при работе аппарата под давлением

, (3.3)

где – избыточное давление среды в аппарате над поверхностью жидкости, Па ( Па; здесь – абсолютное рабочее давление среды в аппарате, Па); – плотность жидкости при рабочей температуре, кг/м³.

Длительность истечения определяется расчетным временем отключения аппаратов и трубопроводов в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

В соответствии с НПБ 105-03 расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

- времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 1/год или обеспечено резервирование ее элементов;

- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 1/год и не обеспечено резервирование ее элементов;

- 300 с при ручном отключении.

Под «временем срабатывания» и «временем отключения» понимают промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и т.п.) до полного прекращения поступления горючего вещества в помещение или на территорию открытой установки.

Выход горючей жидкости из поврежденного оборудования приводит к ее разливу на полу помещения или на производственной площадке наружной технологической установки. Испарение жидкости с поверхности разлива может привести к образованию зоны взрывоопасных концентраций.

Площадь разлива горючих жидкостей на полу производственных помещений при локальном повреждении оборудования определяют из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей – на 1 м² пола помещения.

На горизонтальных поверхностях наружных производственных площадок площадь разлива определяется из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,10 м², а остальных жидкостей – на 0,15 м².

Площадь испарения жидкости принимают из условий:

- для помещения ;

- для наружной установки ,

где – площадь пола производственного помещения, м²; – площадь, ограниченная бортиками, обвалованием и т.д., за пределы которых не происходит разлив жидкости, м².

Длительность испарения жидкости принимают равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с, т.е.

, (3.4)

где – интенсивность испарения, кг/(см²).

Интенсивность испарения находят по справочной литературе или определяют экспериментально. Для ненагретых выше температуры окружающей среды жидкостей при отсутствии данных допускается рассчитывать по формуле

, (3.5)

где – коэффициент, учитывающий скорость и температуру воздушного потока в производственном помещении над поверхностью испарения; – молекулярная масса вещества, кг/кмоль; – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа.

Численное значение коэффициента определяют по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Скорость воздушного потока в помещении U, м/с	Значение коэффициента при температуре , оС, воздуха в помещении
	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
0,2	4,6	3,8	3,5	2,4	2,3
0,5	6,6	5,7	5,4	3,6	3,2
1,0	10,0	8,7	7,7	5,6	4,6

Скорость движения воздуха вдоль поверхности жидкости определяют экспериментально или рассчитывают по формуле

, (3.6)

где – кратность аварийной вентиляции, 1/ч (определяется в соответствии с технологическим регламентом); – длина помещения, м.

Давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости определяют по справочным данным, при их отсутствии допускается рассчитывать по формуле Антуана

, (3.7)

где А, В, С_А – константы уравнения Антуана; – расчетная температура жидкости, ^оС, определяемая из выражения

, (3.8)

где – рабочая температура жидкости в аппарате, ^оС (принимается в соответствии с технологическим регламентом); – максимально возможная температура воздуха в помещении в соответствии с климатической зоной или максимально возможная температура воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. При отсутствии данных допускается принимать ее равной 61^оС.

Масса паров жидкости , которая будет участвовать в образовании зоны взрывоопасных концентраций, рассчитывается по формуле

. (3.9)