Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Распространение пожара на производстве

испособы обеспечения пожарной безопасности

13.Запишите условие безопасной аварийной эвакуации горючего газа или перегретого пара из аппарата, поясните каждую его составляющую.

14.Укажите основные причины распространения пламени по производственным коммуникациям, поясните их.

15.Поясните принцип защитного действия сухого огнепреградителя.

16.Поясните работу гравийного и кассетного огнепреградителей.

17.Как определить фактический диаметр каналов в огнепреграждающем элементе сухого огнепреградителя?

18.Сформулируйте принцип защитного действия гидрозатвора на газовой коммуникации.

19.Как работает гидрозатвор закрытого типа?

20.Как работают шнековые затворы и огнезадерживающие заслонки?

21.Какие опасные факторы возникают при взрыве на производстве?

22.Поясните суть защитного действия взрывного предохранительного устройства.

23.Поясните работу мембранного предохранительного устройства.

24.Поясните устройство и работу взрывного клапана откидного типа.

25.Пояснитеформулыдлярасчетаплощадипроходногосечениясбросного отверстия в стенке аппарата и толщины мембраны.

26.Поясните устройства и способы ограничения растекания горючих жидкостей и сжиженных горючих.

27.Какие условия и допущения принимают при расчете площади сливного отверстия в ограничивающем растекание жидкости устройстве?

28.Поясните формулы для расчета площади сливного отверстия в ограничивающем растекание жидкости устройстве.

201

Пожарная безопасность технологических процессов

Глава 11

оценка воздействия на людей опасных факторов пожаров

ивзрывов на наружных установках

11.1.Критерии оценки воздействия опасных факторов

пожаров и взрывов

Оценку последствий воздействия на людей, технологическое оборудование, здания и сооружения опасных факторов пожаров и взрывов на наружных установках производят с учетом:

–  теплового излучения при возникновении пожара-вспышки, пожара пролива, факельного горения, огненного шара;

–  волны давления при сгорании газопаровоздушной смеси в открытом пространстве, разрыве аппарата с перегретой жидкостью или сжиженным газом в результате воздействия на него очага пожара.

При анализе пожарной опасности технологических процессов можно учитывать воздействие иных опасных факторов, возникающих, например, вследствие образования волны прорыва при квазимгновенном разрушении резервуара, вскипания и выброса горящей жидкости при пожаре в резервуаре, образования осколков при взрывном характере разрушения оборудования и др.

Дляоценкипоследствийвоздействияопасныхфактороваварий,пожаров и взрывов и уровня возможного поражения людей, разрушения технологического оборудования, зданий или сооружений используются детерминированные и вероятностные критерии, а также статистические данные.

Детерминированныекритериипоказываютзначенияпараметровопасного фактора, при которых наблюдается определенный уровень поражения людей, разрушения технологического оборудования, зданий и сооружений. При использовании детерминированных критериев условная вероятность поражения людей принимается равной 1, если значение опасного фактора превышает предельно допустимый уровень, и равной 0, если значение опасного фактора не превышает предельно допустимый уровень поражения людей. Достоинство такого способа оценки последствий воздействия опасных факторов – простота определения условной вероятности поражения, недостаток – завышенная оценка уровня поражения.

Вероятностные критерии показывают, какова условная вероятность того или иного уровня поражения (разрушения) при заданном значении опасного фактора пожара или взрыва.

Методы оценки опасных факторов пожара приведены в «Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах», утвержденной приказом МЧС России от 10.07.2009 № 404.

202

Оценка воздействия на людей опасных факторов пожаров и взрывов на наружных установках

11.2. Воздействие высокотемпературных продуктов сгорания газопаровоздушной смеси

Сгорание горючей смеси (горючего облака) в свободном открытом пространстве обычно происходит с небольшой скоростью распространения пламени. Сгорание горючего облака без образования ударной волны, способной вызвать поражение людей или разрушить оборудование, сооружения и здания, называется пожаром-вспышкой. Зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания газопаровоздушной смеси немного превышает максимальный размер облака продуктов сгорания (то есть поражаются в основном объекты, попадающие в это облако).

Радиус возможной зоны поражения людей RF, м, высокотемпературными продуктами сгорания определяют из выражения

где RНКПР – радиус взрывоопасной зоны, определяемый по формуле (8.41).

11.3. Воздействие теплового излучения пожара пролива пожароопасной жидкости или сжиженного горючего газа

При воспламенении разлившихся на территории наружной установки СГГ, ЛВЖ и ГЖ, вышедших в результате аварии из технологического оборудования в открытое пространство, возникает пожар пролива, тепловое воздействие которого может привести к гибели людей, потере устойчивости оборудования и возникновению новых очагов пожара.

Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2, для пожара пролива СГГ, ЛВЖ и ГЖ определяют по формуле

где Ef – среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, кВт/м2, значения Ef определяют экспериментально или в зависимости от эффективного диаметра очага пожара пролива топлива принимают из табл. 11.1; Fq – угловой коэффициент облученности; τ – коэффициент пропускания атмосферы.

203

Пожарная безопасность технологических процессов

Примечание. Для очагов пожара диаметром менее 10 м или более 50 м значениеEf принимают таким же, как и для очагов пожара диаметром 10 и 50 м соответственно.

Эффективный диаметр пролива d, м:

где F – площадь пролива, м2.

Длина пламени L, м: –  при u* ≥ 1

; (11.4)

–  при u* < 1

; (11.5)

, (11.6)

где m' – удельная массовая скорость выгорания, кг/(м2∙с), значения определяют экспериментально или принимают из табл. 11.1; ρa – плотность окружающего воздуха, кг/м3; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; w0 – скоростьветра,м/с;ρп –плотностьнасыщенныхпаровтопливапритемпературе кипения, кг/м3.

Угловой коэффициент облученности Fq:

204

Оценка воздействия на людей опасных факторов пожаров и взрывов на наружных установках

где FV и FH – факторы облученности соответственно для вертикальной и горизонтальной площадок, расположенных в секторе 90° в направлении наклона пламени и определяемых по формулам:

(11.8)

(11.9)

(11.10)

где X – расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м; θ – угол отклонения пламени от вертикали под действием ветра, град.

Для площадок, расположенных вне указанного сектора, а также при отсутствии ветра факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок рассчитывают по формулам (11.8)–(11.10), принимая θ = 0.

Угол отклонения пламени от вертикали под действием ветра θ рассчитывают по формуле

(11.11)

205

Пожарная безопасность технологических процессов

Коэффициент пропускания атмосферы τ для пожара пролива определяют по формуле

где X – расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м.

При оценке воздействия теплового излучения основным критерием пораженияявляетсяинтенсивностьтепловогоизлучения.Степеньпоражениялюдей, находящихся вне зоны пролива горящих СГГ, ЛВЖ и ГЖ, тепловым излучением пожара пролива при длительном воздействии приведена в табл. 11.2.

Степень поражения человека, оказавшегося непосредственно в зоне пролива горящих СГГ, ЛВЖ или ГЖ, принимают равной 1.

Критические плотности падающих лучистых потоков на некоторые горючие вещества и материалы приведены в табл. 11.3.

Таблица 11.3

Критические плотности падающих лучистых потоков на вещества и материалы

206

Оценка воздействия на людей опасных факторов пожаров и взрывов на наружных установках

11.4. Воздействие теплового излучения факела при струйном горении

При струйном истечении сжатых горючих газов, паровой и жидкой фаз СГГ, ЛВЖ и ГЖ под давлением возникает опасность образования диффузионных факелов.

Длина факела LF, м, при струйном горении:

где K – эмпирический коэффициент, который принимается равным 12,5 – при истечении сжатых газов; 13,5 – при истечении паровой фазы СГГ под давлением; 15,0 – при истечении жидкой фазы СГГ, ЛВЖ и ГЖ под давлением; G – расход продукта, кг/с.

Ширина факела DF, м, при струйном горении:

Приоценкепожарнойопасностигорящегофакела,образующегосяпри струйном истечении продуктов под давлением, допускается принимать, что:

–  зона непосредственного контакта пламени с окружающими объектами определяется размерами факела;

–  длина факела LF не зависит от направления истечения продукта и скорости ветра;

–  поражение человека в горизонтальном факеле происходит в секторе 30° с радиусом, равным длине факела;

–  воздействие горизонтального факела на соседнее оборудование, приводящее к его разрушению (каскадному развитию аварии), происходит в секторе 30°, ограниченном радиусом, равным LF;

–  за пределами указанного сектора на расстояниях отLF до 1,5LF тепловое излучение от горизонтального факела составляет 10 кВт/м2;

–  тепловоеизлучениеотвертикальныхфакеловможнорассчитатьпофор- мулам(11.2)–(11.8),принявL =LF,d=DF,θ=0,аEf определитьпотабл.11.1 в зависимости от вида топлива. При отсутствии данных допускается принимать

Ef = 200 кВт/м2;

–  приистечениижидкойфазыСГГизотверстиясэквивалентнымдиаметром до 100 мм при мгновенном воспламенении происходит полное сгорание истекающего продукта в факеле без образования пожара пролива;

–  область возможного воздействия пожара-вспышки при струйном истечении совпадает с областью воздействия факела (сектор 30°, ограниченный радиусом, равным LF);

207

Пожарная безопасность технологических процессов

–  при мгновенном воспламенении струи газа возможность формирования волн давления допускается не учитывать.

Степень поражения человека, оказавшегося непосредственно в зоне контакта с факелом или в зоне пролива горящих СГГ, ЛВЖ или ГЖ, принимают равной 1. Степень поражения людей, находящихся вне зоны контакта с факелом или вне зоны пролива горящих СГГ, ЛВЖ или ГЖ, тепловым излучением горящего факела при длительном воздействии приведена в табл. 11.2.

11.5. Воздействие волны давления при быстром сгорании (взрыве) газо-, пароили пылевоздушного облака

При контакте горючего газо-, пароили пылевоздушного облака, образовавшегося при аварийной ситуации в открытом пространстве, с достаточно мощным источником зажигания возможно его быстрое сгорание с образованием волны давления, воздействие которой может привести к гибели людей, разрушению соседнего оборудования, сооружений и зданий.

Ожидаемый режим сгорания облака зависит от класса горючего вещества и степени загроможденности окружающего пространства.

Вещества, образующие горючие смеси с воздухом, по степени своей чувствительности к возбуждению взрывных процессов разделены на четыре класса: 1 (особо чувствительные), 2 (чувствительные), 3 (средне чувствительные) и 4 (слабо чувствительные).

Степень чувствительности некоторых горючих веществ к возбуждению взрывных процессов приведена в табл. 11.4.

При оценке масштабов поражения волной давления учитывается различие химических соединений по теплоте сгорания. Для типичных углеводородовдлярасчетаполногозапасаэнерговыделенияпринимаетсязначение удельной теплоты сгорания Еуд0 = 44 МДж/кг. Для иных горючих веществ при расчете энерговыделения используется выражение: Еуд = βЕуд0 (здесь β – корректировочный параметр). Значения параметра β для некоторых веществ представлены в табл. 11.5.

208

Оценка воздействия на людей опасных факторов пожаров и взрывов на наружных установках

Таблица 11.5

Значения корректировочного параметра β для разных классов горючих веществ

По степени загроможденности окружающее пространство подразделяется на четыре класса:

класс I – длинные трубы, полости, каналы, каверны, заполненные горючей смесью;

класс II – сильно загроможденное пространство: полузамкнутые объемы, площадки с высокой плотностью размещения технологического оборудования, лес;

класс III – средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарные парки;

класс IV – слабо загроможденное и свободное пространство. Возможныережимысгоранияразделяютсянашестьклассовподиапа-

зонам скоростей их распространения:

класс 1 – детонация или горение со скоростью фронта пламени

uф = 500 м/с и более;

класс 2 – дефлаграция, скорость фронта пламени uф = 300–500 м/с; класс 3 – дефлаграция, скорость фронта пламени uф = 200–300 м/с; класс 4 – дефлаграция, скорость фронта пламени uф = 150–200 м/с; класс 5 – дефлаграция, видимую скорость фронта пламени определя-

ют по формуле

где k1 – константа, равная 43; Mт – масса горючего вещества (топлива), содержащегося в облаке, кг;

209

Пожарная безопасность технологических процессов

класс6–дефлаграция, видимую скорость фронта пламени определяют по формуле

где k2 – константа, равная 26.

Ожидаемый режим сгорания облака определяют по табл. 11.6 в зависимости от класса горючего вещества и класса загроможденности окружающего пространства.

Приопределениимаксимальнойскоростифронтапламенидлярежимов сгорания 2–4 классов дополнительно рассчитывают видимую скорость фронта пламени по формуле (11.15). В том случае, если видимая скорость больше максимальной скорости, соответствующей данному классу, ее принимают за верхнюю границу диапазона ожидаемых скоростей сгорания облака.

Избыточное давление р рассчитывают в зависимости от расстояния от центра облака, исходя из ожидаемого режима сгорания облака.

Класс 1 режима сгорания облака.Безразмерноерасстояние Rх от центра облака:

, (11.17)

где R – расстояние от центра облака, м; р0 – атмосферное давление, Па; Е – эффективный энергозапас горючей смеси, Дж, определяемый по формуле

(11.18)

где Мт – масса горючего вещества, содержащегося в облаке с концентрацией между нижним и верхним концентрационными пределами распространения

210