3.2. Расчет категории помещения насосной станции

Помещение №2

В данном помещении наиболее опасным будет насос растворителя. Поэтому расчет категории помещения рассчитывается по наиболее опасному веществу – метанолу.

Исходные данные помещения насосной станции:

Размеры участка: длина, L = 25 м

ширина, S = 8 м

высота, H = 10 м

Кратность воздухообмена аварийной вентиляции: 4 ч^-1

Производительность насоса: 0,52 л/мин = 0,0086*10^-3 м³/с

Диаметр вала: 30 мм

Диаметр всасывающей линии: 100 мм

Диаметр нагнетательной линии: 75 мм

Вид сальникового уплотнения: СУ

Длина линии: 3,2 м

Давление: 0,32 МПа

Температура: 25 С

Метанол

Химическая формула: СН₄О

Молекулярная масса: 32,04 кг/кмоль

Плотность жидкости: 786,9 кг/м³

Температура вспышки: 6 °С

Максимальное давления взрыва: 620 кПа

Теплота сгорания: 22,7 МДж/кг

Константы уравнения Антуана: 7,3527, В=1660,454, С_А=245,818.

Обоснование расчётного варианта в соответствии с ткп 474-2013

Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать взрывоопасные газовоздушные или паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок (п. А1.2. ТКП 474-2013):

• происходит расчетная авария одного из аппаратов (насоса растворителя);

• все содержимое аппарата поступает в помещение;

• происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

• автоматическое время отключения трубопроводов следует принимать равным 120 с, т.к. отключение насоса автоматическое.

Объём насоса:

Определяем объём помещения V_пом по формуле:

Свободный объем помещения V_св составит:

Определяем массу m этанола образовавшегося при аварии:

Определяем объём V_Т парогазовой смеси вышедшей из трубопроводов:

Определяем объём парогазовой смеси, вышедшей из трубопроводов V_Т1 до их отключения:

Где: q_тр – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и других параметров, м3∙с^-1;

T – время отключения аварийных задвижек с автоматическим приводом, с.

Определяем объём парогазовой смеси, вышедшей из трубопровода V_Т2 после того как задвижки были закрыты:

где l – длина трубопроводов до задвижек, м;

π – число пи;

d– диаметр подводящего и отводящего трубопроводов, м.

Рассчитаем плотность паров _п этанола при рабочей температуре:

где V₀ – объем, который занимает 1 кмоль газа при нормальных условиях,

м³/кмоль;

t_p –температура в помещении по СНБ 2.04.02-2000, ˚С;

М – молярная масса этанола, кг/моль.

Определяем массу m этанола образовавшегося при аварии:

Определяется давление насыщенных паров.

=14,99 кПа

P_H – давление насыщенных паров, кПа;

t_ж – рабочая температура, °С

А,В,С_А – константы уравнения Антуана

Определяется интенсивность испарения.

W = 10^-6 P_н=10^-61,1668 14,99=83,9510^-6

М – молекулярная масса, кг/кмоль;

Р_Н – давление насыщенных паров, кПа;

 - коэффициент, принимаемый по таблице А.1 ТКП 474-2013 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения.

Определяется скорость движения воздуха в помещении U (м·с^-1) из выражения

=1,1668

где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, ч^-1;

L – длина помещения, м.

Определяется время полного испарения разлившейся в помещении ЛВЖ

ч,

но не более Т=3600 с.

=40,77 м²

Определяется масса испарившейся с поверхности разлива жидкости.

m=(WF_иТ)/K = (83,9510^-640,773600)/5=2,46 кг

F_И – площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с А.2.2 в зависимости от массы жидкости m, вышедшей в помещение, м²;

Т – время полного испарения, с;

Определяется коэффициент К с целью учёта работы аварийной вентиляции.

К = АТ + 1=4/36003600+1=5,

где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с^-1;

Т - продолжительность поступления ГГ и паров ЛВЖ и ГЖ в объем помещения, с (принимается по п. А.1.2. ТКП 474-2013).

Определяется средняя концентрация паров ЛВЖ в помещении и сравнивается с нижним концентрационным пределом распространения пламени.

m – масса испарившейся жидкости, кг;

_гп – плотность пара, кг/м³;

V_св – свободный объем помещения, м³;

,

Если С_ср 0,5·С_нкпр, то производится расчёт взрывоопасной зоны, а также величины коэффициента участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве;

Определяется концентрация насыщенных паров

Определяется величина С^*

С* =  С_СТ=1,9∙14,8=28,12

 – эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый

С_ст – стехиометрическая концентрация ЛВЖ, %;

Стехиометрическая концентрация С_ст этанола составит:

 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

Определяем стехиометрический коэффициент кислорода β в реакции сгорания по следующей формуле:

 = n_c +

где n_с, n_н, n_о, n_х – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле вещества.

Определяется значение Х по формуле при С_нС^*

По номограмме приложения Б ТКП 474-2013 определяется значение коэффициента участия паров ЛВЖ во взрыве Z, Z=0,3.

Определям расчетное избыточное давление взрыва ΔP паровоздушной:

P_max – максимальное давление взрыва, кПа;

P₀ – атмосферное давление, кПа;

Z – коэффициент участия паров ЛВЖ во взрыве;

V_cв – свободный объем помещения, м³;

m – масса испарившейся жидкости, кг;

ρ_п – плотность пара, кг/м³;

C_ст – стехиометрическая концентрация ЛВЖ, %;

К_н – коэффициент учитывающий не герметичность помещения и неадиабатичность процесса горения принимаем равным 3.

Так как расчетное избыточное давление взрыва паровоздушной смеси в помещении не более 5 кПа, следовательно помещение 1 относится к категории В по взрывопожарной опасности в соответствии с ТКП 474-3013.

Т.к. в результате расчёта получилась категория помещения «В», то определяется категория помещений В1-В4.

Определяем пожарную нагрузку:

G - количество материала пожарной нагрузки;

- низшая теплота сгорания материала пожарной нагрузки, МДж·кг^-1

Определяется количество материала пожарной нагрузки

,

V_ж=1000∙m_ж∕p_ж=1000∙32,08/786,9=40,77 л

Q=32080∙22,7=728216 МДж

Производится расчёт удельной пожарной нагрузки

где S=364 м² - площадь размещения пожарной нагрузки.

q=728216/200=3641,08 МДж/м²

Т.к. расчёт удельной пожарной нагрузки q =3641,08 МДж/м² превышает 2200, то помещение относится к категории В1 в соответствии с п.5.3.1. табл.2 ТКП 474-2013.