2.2.2. Оцінка умов можливості виникнення горючого середовища при пошкодженні технологічного обладнання.

Найбільшу пожежну небезпеку для виробництва являють собою порушення режиму роботи технологічного обладнання та пов'язані з ними ушкодження і аварії, при яких за короткий проміжок часу може утворитися горюча концентрація не тільки всередині апаратів , але і зовні внаслідок виходу значної кількості горючих речовин. Масштаб аварії і пожежі у вирішальній мірі залежить від виду ушкодження. Якщо пошкодження має місцевий характер (утворюються тріщини, свищі, наскрізні отвори, відбувається руйнування матеріалу прокладки, рознімних з'єднань і т. п.), то залежно від робочого тиску в апараті або трубопроводі можливий вихід горючих речовин назовні або підсмоктування повітря всередину. І в тому і в іншому випадках тиск (надлишкове або залишкове) в апараті, прагнучи до атмосферного, змінюється плавно. Утвориться струмінь пального речовини або підсмоктується повітря, що стійко існує протягом тривалого часу. Пошкодження, що характеризуються такими умовами, вважають локальними. Може статися також і повне пошкодження (руйнування) апарату або трубопроводу. При цьому тиск в апараті змінюється різко, з великою швидкістю. Воно встигає вирівнюватися з атмосферним за невеликий проміжок часу. Таким чином, при повному пошкодженні існує реальна небезпека виходу з апарату за короткий відрізок часу практично всього обсягу в ньому горючих речовин. Крім того, при цьому буде спостерігатися додаткове витікання горючих речовин з усіх трубопроводів, які безпосередньо пов'язані з пошкодженим апаратом. Пошкодження технологічного обладнання не завжди супроводжується утворенням горючого середовища. Тут можливі наступні найбільш характерні ситуації , які необхідно враховувати при розробці заходів пожежної безпеки. Якщо у пошкоджених апаратах і трубопроводах горючі речовини ( рідкі або газоподібні ) перебувають під тиском і нагріті вище температури самозаймання, то при виході назовні і контакті з повітрям відбудеться їх самозаймання. У цьому випадку утворюється стійке горіння газу або рідини, що розлилася. Якщо виходять горючі речовини нагріті нижче температури самозаймання, але вище температури спалаху ( для рідин і зріджених газів) , то за відсутності джерел запалювання станеться самоспалахування горючих сумішей парів або газів з повітрям. При цьому горюча концентрація може утворитися не тільки в локальній зоні, а й у обсязі всього виробничого приміщення і навіть на відкритому майданчику. При появі джерела запалювання в цьому випадку існує можливість займання та горіння утворюється парогазоповітряні хмари в кінетичної області (тобто у вигляді вибуху суміші). Якщо виходить з ушкодженого апарату або трубопроводу рідина нагріта нижче температури спалаху, то при її розливі над поверхнею випаровування горюча концентрація утворитися не може, і тому при появі джерела запалювання небезпека вибуху відсутня. Однак необхідно пам'ятати , що і в цьому випадку тривалий вплив потужного джерела запалювання на дзеркало такої рідини може привести до займання її парів, а потім до повільного (внаслідок горіння в дифузійної області) поширенню фронту полум'я по її поверхні.

Розглянемо можливість утворення горючого середовища у випадку локального пошкодження резервуару з дизильним топливом внаслідок хімічного впливу на стінки резервуара. Припустимо, що утворився отвір діаметром 2.5 мм,а час витікання склав 25 хвилин, робочий тиск Р_р= 1·10^-5 Па, коефіцієнт витрат ʆ=0.6, висота стовпу рідини в апараті Н= 4.6 м.

Розв’язання:

Знаходимо кількість аміаку, що виходить через отвір апарата за формулою

Де:

- кiлькiсть горючих речовин, що виходять назовнi, кг;

- коефiцiєнт витрати, змiнюється в межах 0,45 0,85;

- перерiз отвору, через який горюча речовина виходить назовнi, м²;

- швидкiсть витiкання речовини через отвір, м/с;

- густина речовини при робочій температурі, кг/м³;

- тривалiсть витiкання, с.

В якій спочатку визначаємо переріз отвору - f

м)

Швидкість витікання дизельного палива через отвір резервуара знаходимо за формулою

де де g=9,81 м/с²- прискорення сили ваги;

H_прив – приведений напір в апаратi, пiд дiєю якого відбувається витiкання рiдини через отвір (м), знаходять за формулою

де Р_р.н. – надлишковий тиск середовища в резервуарі над поверхнею рiдини, Па. (Р_р.н.=Р_р-1·10⁵ Па, де Р_р - абсолютний робочий тиск середовища в резервуарі, Па);

Н – висота стовпа рiдини, м.

,

(м/с)

Тепер остаточно знаходимо кількість дизельного палива, що виходить через отвір резервуара.

де, m_л – кількість горючих речовин, що виходить назовні, кг;

- коефіцієнт витрати, змінюється в межах 0,45÷0,85;

f – переріз отвору, через який горюча речовина виходить назовні, м²;

- швидкість витікання речовини через отвір, м/с;

- густина речовини при робочій температурі, кг/м³;

- тривалість витікання, с.

(кг).

Величина маси дизельного палива, що вийшла через отвір з резервуара випаровувалась у повітря.

Об′єм вибухонебезпечної зони поблизу розливу:

м³

де, - об′єм місцевої зони ВНК, м³;

- нижня концентраційна межа поширення полум′я, кг/м³;

- коефіцієнт запасу надійності, дорівнює 2.

Таким чином, поблизу дихальних клапанів утворюється вибухонебезпечне середовище, об′єм зони вибухонебезпечних концентрацій становить 6,45 м³. Вибухонебезпечне середовище у середині апарата утворюється, якщо в об′ємі апарата є окислювач та виконується співвідношення .

кг/м³

де , - значення КМПП відповідно в кг/м³ та об′ємних частках;

- молекулярна маса речовини, кг/кмоль;

Vt – молярний об′єм парів або газів за робочих умов, м³/кмоль V_t.

,

де V_о=22,41 м³/кмоль - молярний об’єм парів або газів у нормальних умовах; Т_о=273,15 ^оК - температура у нормальних фізичних умовах;

Р_о =1,01325·10⁵ Па - тиск у нормальних фізичних умовах (Р_о= 1·10⁵ Па);

Т_р та Р_р - відповідно робоча температура (К) та робочий тиск системи, Па

З попередніх розрахунків маємо =23,6 м³/кмоль, =0,037 кг/м³ тоді

м³.

Таким чином, при пошкодженні технологічного обладнання у вигляді утворення отвору діаметром 2,5 мм внаслідок корозії днища резервуару та витікання з нього дизельного палива на протязі 25 хвилин буде утворюватися вибухонебезпечне середовище, об′єм зони якої буде становити 1810,8 м^2.