2. Технічні рішення, які направлені на

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ

ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

2.1 Розрахунок зовнішньої парової завіси

Для попередження проникнення до печей або інших апаратів вогневої

дії горючих парогазоповітряних сумішей, які можуть утворюватися при

аваріях на сусідніх технологічних апаратах, використовуються зовнішні

парові завіси. Зовнішня парова завіса виконується двома варіантами:

- неперервна відбивна завіса для захисту однієї, трьох або чотирьох

сторін окремої печі або блоку печей;

- локальна флегматизуюча завіса для захисту на печі окремих елементів

або зон, які являють собою небезпеку як джерело запалювання.

Безеперервна відбивна завіса може бути одноярусна при висоті

небезпечної зони до 10 м і двохярусна при висоті небезпечної зони понад

10 м. Для утворення парової завіси вздовж небезпечної сторони печі (або

небезпечних сторін) на рівні виробничого майданчика, між його межею і

63

каркасом печі, прокладається перфорований трубопровід. Розрахунок

зовнішньої парової завіси трубчатої печі проводиться в такому порядку.

Приймають такі фіксовані параметри роботи зовнішньої парової завіси:

- тиск (абсолютний) насиченої водяної пари в колекторі

Р_к ³ 2×10⁵ Па;

- коефіцієнт витрат паропроводу від колектора до виходу водяної пари

в атмосферу j_сист=0,6;

- швидкість витікання водяної пари через отвори

w_n =200 м/с;

- питома витрата пару q_п =100 кг/(м²×с);

- швидкість атмосферного повітря w_пов £ 1,5 м/с.

2.Виходячи з конструктивних особливостей печі і її розміщення на

виробничому майданчику, визначають висоту захисної зони

Н=Н_max ,

де: Н_max - максимальна відстань від нульової відмітки

виробничого майданчика до найвищої відмітки

печі або граничного по висоті місця

розташування ймовірного джерела

запалювання, та довжину перфорованого

трубопроводу L.

Перфорований трубопровід прокладається в межах виробничого

майданчика на нульовій відмітці на відстані l=0,25 Н_max від каркаса печі.

Величину L можна оцінити за формулою:

L = n + 1 l +

де: n - число сторін печі, що захищаються;

а₁ - довжина і-ої, що захищається сторони, [м].

3. Визначають діаметр випускного отвору в трубопроводі безперервної

відбивної завіси:

d_n=0.001 H.

4. Визначають відстань між осями випускних отворів:

l_н=50 d_н.

64

5. Визначають кількість отворів у перфорованому трубопроводі:

n_H = + 1.

6. Визначають загальні витрати водяної пари в [кг/с] на створення

безперервної відбивної завіси:

Q_н=78,5 d_н²n_н.

7. Визначають внутрішній діаметр труби перфорованого паропроводу

безперервної відбивної завіси:

d_вн = 1,772 d_н n_н .

За довідковими даними (див. табл. 15 дод.) підбирають труби для

виготовлення перфорованого паропроводу, внутрішній діаметр d_вн яких

визначають з урахуванням розрахункової товщини стінок труб.

8. З робочих креслень печі виявляють види зон k, які захищають піч, їх

кількість n, а також їх характерні розміри А_і.

9. Визначають відстань від випускного отвору локальної завіси до

центру небезпечної зони (запальника, вибухового клапана, люка-лазу тощо):

x_i=2A_і,

_{де: Аі - характерний розмір (діаметр, довжина, ширина) і-ої зони,}

яка захищається, м (задається з умови завдання).

10. Визначають діаметр випускного отвору для кожної і-ої локальної

зони:

d_л = 0,01x_{1 .}

і

11. Визначають загальні витрати водяної пари на створення локальних

флегматизуючих завіс для захисту всіх небезпечних зон:

Q_л = 785

і=1

де: n_і - кількість зон одного виду, які захищаються;

65

k - число видів зон, що захищаються.

12. Порівнюють знайдені величини Q_н і Q_л. Якщо Q_л ³ Q_н, то

локальну флегматизуючу завісу не слід застосовувати. У протилежному

випадку (Q_л < Q_н) локальна завіса буде більш економічною у порівнянні з

безперервною відбивною завісою.

13. Приймають діаметр підвідного трубопроводу, рівний d_вн, і

проводять його трасування від паропровідної мережі підприємства до

розподільчого колектора системи парового захисту.

14. Визначають середню швидкість руху водяної пари по підвідному

трубопроводу:

Q

w = .

0.785d_вн pt_cеp

де: Q - загальні витрати водяної пари на створення безперервної

відбивної завіси Q_н або локальної флегматизуючої завіси

Q_л, [кг/с];

rt_сер - густина насиченої водяної пари при середньому й тиску її в

паропровідній мережі підприємства і розподільчому

колекторі

_Рn

Р_сер = + 1×10⁵

2

де: P_n - тиск пари в паропровідній мережі підприємства,

[Па].

Значення величини rt_сер=f(Р_сер) приймається по довідковим

даним (див. табл. 7 дод.).

15. Перевіряють виконання умови w < 50 м/с. У випадку, якщо дана

умова виконується, розрахунок продовжують далі, починаючи з п.16. В

протилежному випадку (w ³ 50 м/с) задаються новим, збільшеним

внутрішнім діаметром паропроводу і повторюють розрахунки, починаючи з

п. 14.

16. Визначають число Рейнольдса:

Re = w d_вн /n,

66

де: n - коефіцієнт кінематичної в’язкості водяної пари в [м²/с], що

приймається по довідковим даним (див. табл. 7 дод.).

17. В залежності від величини числа Re визначають коефіцієнт опору

тертя l за формулами:

при Rе £ 2300

l

при 2320 < Rе £ 10000

l =

при Rе > 10000

l = 0,11ç + ÷

де: d - внутрішній діаметр трубопроводу, [м];

D - абсолютна шорсткість стінок труб, [м];

Rе = w d p_t / m - число Рейнольдса ;

де: w - швидкість руху продукту в трубопроводі, [м/с];

m - коефіцієнт динамічної в’язкості продукту при робочій

температурі (див. табл. 7 та 9 дод .), [Па×с];

d - діаметр трубопроводу, [м];

p_t - густина продукту при робочій температурі, [кг/м³].

В розрахунках приймають такі значення величини D [м]:

- для нових стальних суцільнотягнутих і зварних, а також оцинкованих

труб D = (0,1-0,2)10 ^-3;

- для чавунних труб D = 0,3 × 10 ^-3;

- для суцільнотягнутих і зварних стальних труб з незначною корозією

D = (0,2-0,3)10 ^-3;

- для старих стальних труб, які піддалися значній корозії,

D = 0,7 × 10 ^-3 і вище;

67

- для старих чавунних труб D = 0,4 × 10 ^-3 і вище.

18. Визначають кількість, види місцевих опорів, по довідковим даним

(див. табл. 12 дод.), знаходять значення місцевих опорів і визначають

сумарний коефіцієнт місцевих опорів:

z_c = Nz_{і ,}

де: N - кількість місцевих опорів одного типу;

- числове значення і-го коефіцієнта;

n - число видів місцевих опорів.

19. Визначають коефіцієнт опорів паропроводу:

_l

z_ист = z_c + l_і

d_{вн і=1} ^,

де: l_і - довжина і-ої лінійної ділянки трубопроводу, [м];

n - число лінійних ділянок.

20. Визначають втрати тиску в підвідному паропроводі DР:

w rt_сер

DР = z_сист .

2

21. Визначають допустимі втрати тиску в підвідному паропроводі

[DР]:

[DР]= Р_n-P_к.

22. Порівнюють фактичні втрати тиску в трубопроводі з допустимими.

При DР < [DР] розрахунки завершені. В іншому випадку

(DР ³ [DР]) необхідно:

1) задатися новим, збільшеним діаметром паропроводу;

2) виконати трасування паропроводу з меншою кількістю місцевих

опорів або під’єднати розподільчий колектор паропровідної мережі

підприємства з більшим тиском пари Р_n і повторити розрахунки,

починаючи з п. 14.

68

23. Результати розрахунків зовнішньої парової завіси (технічна

характеристика):

* тиск пари в колекторі Р_к, [Па];

* швидкість витікання водяної пари через отвір w_п, [м/с];

* питомі витрати пари q_п, [кг/м²×с];

для безперервної відбивної завіси:

- висота зони, що захищається Н, [м];

- кількість ярусів;

- довжина перфорованого трубопроводу L, [м];

- діаметр випускних отворів d_н, [м];

- кількість отворів n_н;

- відстань між отворами l_н, [м];

- загальні витрати пари Q_н, [кг/с];

для локальних завіс:

- види небезпечних зон та їх характерні розміри А_і, [м];

- відстань від випускних отворів до центрів небезпечних зон x_і, [м];

- діаметр випускних отворів d_{л і} , [м];

- витрати пари Q_л, [кг/с];

- діаметр підвідного паропроводу d_вн, [м];

- тиск пари в мережі підприємства Р_п, [Па];

- втрати тиску в підвідному паропроводі DР, [Па].