2.6. Определение возможности распространения пожара в технологическом процессе

Путями распространения пожара являются сосредоточение большого количества горючих веществ, внезапное появление факторов, ускоряющих его развитие (растекание ЛВЖ при аварийном истечении из поврежденного оборудования), растекание и попадание ЛВЖ в канализацию, распространение паров ЛВЖ по вентиляционным шахтам, взвешенная пылевоздушная пыль.

Распространение пожара возможно:

1. По трубопроводам подачи ПВС (как по направлению движения смеси, так и против).

2. По паровоздушной смеси.

3. По поверхности разлившихся ГЖ.

4. Взрывы адсорберов в начальный период десорбции при использовании перегретого пара.

Предотвращение распространения пожара:

5. Исключение возможности распространения пламени против потока ПВС.

   1. Скорость движения ПВС не менее 10 – 12 м/с.

   2. Установка на воздуховодах огнепреградителей.

6. Установка на воздуховодах противопожарных клапанов и отсекающих заслонок.

7. Защита от взрыва – установка противовзрывных мембран.

Тушение горящего угля осуществляется при помощи стационарной системы водотушения.

3. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности, классов взрывоопасных и пожароопасных зон

При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного выбирается наиболее не благоприятный вариант аварии, при котором во взрыве участвует наибольшее количество вещества, наиболее опасного в отношении последствий взрыва (ТКП 474-2013).

3.1. Расчет категории помещения участка улавливания паров лвж

Помещение №1

В данном помещении наиболее опасным будет адсорбер. Поэтому расчет категории помещения рассчитывается по наиболее опасному веществу –этанолу.

Исходные данные помещения участка улавливания паров ЛВЖ:

Размеры участка: длина, L = 52 м

ширина, S = 20м

высота, H = 10 м

Объём емкости:

Подводящий трубопровод: длина, L_н =6 м

диаметр, d_н=120 мм

Кратность воздухообмена аварийной вентиляции: 4 ч^-1

Привод задвижек – авт.;

Температура: 30 С

Вид растворителя: метанол.

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. А 1.2. ТКП 474-2013):

1. Происходит расчетная авария одного из аппаратов (угольного адсорбера);

2. Все содержимое аппарата поступает в помещение;

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

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

5. Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости, площадь испарения которой при разливе на горизонтальную поверхность определяется исходя из расчета, что 1 л жидкости, разливается на площади 1 м² пола помещения;

6. Длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

7. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно равным 80 % геометрического объема помещения.

При полном разрушении адсорбера произойдёт выход парогазовоздушной смеси ацетона в помещение, также будет происходить выход смеси из подводящего и отводящего трубопроводов. Из подводящего трубопровода будет происходить выход смеси на протяжении 120 с, так как аварийные задвижки с автоматическим пуском, а также после закрытия аварийных задвижек самотёком. Из отводящего трубопровода выход смеси будет осуществляться только самотёком.

Определяем объём помещения V_пом по формуле:

Свободный объем помещения V_св составит:

Определяем массу m метанола образовавшегося при аварии:

Определим объем парогазовой смеси, вышедшей из аппарата V_А при его полном разрушении:

Где: р – насыпная плотность, кг/м³

V – объём аппарата, м³

Ʊ - поглощающая способность угля, мг/г.

Определяем объём V_Т парогазовой смеси вышедшей из трубопроводов:

Определяем объём парогазовой смеси, вышедшей из трубопроводовV_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 метанола 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 метанола, кг/моль.

Определяем массу m метанола образовавшегося при аварии:

Определяется давление насыщенных паров.

=21,5 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1,348 21,5=164,05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

=1,348

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.

=300048,3 м²

Определяется масса испарившейся с поверхности разлива жидкости.

m=(WF_иТ)/K = (164,0510^-6300048,33600)/5=35440,5 кг

F_И – площадь разлива, 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 объём зоны взрывоопасных концентраций принимается равным объёму помещения, а коэффициент участия паров ЛВЖ во взрыве принимается по табл. Б.2 ТКП 474-2013.

Z=0.3

Стехиометрическая концентрация С_ст метанола 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.

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 более 5 кПа, следовательно помещение 1 относится к категории A по взрывопожарной опасности в соответствии с ТКП 474-3013.