3 Устройство и расчет элементов установки противопожарной защиты открытых технологических печей

Трубы печи прогорают вследствии коррозии, эрозии, отложения в них кокса или в результате прекращения подачи нагреваемой жидкости или газа и приводят к пожарам.

Установки противопожарной защиты должны потушить пожар и предохранить отдельные конструкции от деформации в результате действия пламени и горючих газов.

Принцип работы установки противопожарной защиты трубчатых открытых печей основан на том, чтобы своевременно обнаружить прогар теплообменной поверхности печи, постепенно прекратить обогрев печи и подачу разогреваемого продукта в змеевик, автоматически включить подачу жара в печь и продуть паром змеевик, а затем остановить печь.

Первоочередной задачей расчета установки паротушения пожара в закрытом объеме является определение требуемого количества пара для тушения пожара. Расход пара G_n для создания необходимой для тушения пожаров концентрации (35% без учета конденсации пара) определяют по формуле:

. (3.1)

Удельный расход пара q_уд , , из отверстия коллектора определяют из уравнения:

, (3.2)

где - плотность пара в отверстии коллектора, равная

где к - показатель пара (для перегретого пара к=1,3, для насыщенного - 1,135).

Ниже приведена зависимость давления и плотности водяного пара от температуры:

Р, МПа	0,1	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20
,кг∙м-3	0,60	1,21	1,97	3,26	5,16	7,86
Т, К	372	39	412	432	452	472

Диаметр отверстий перфорированного трубопровода определяют по формуле:

(3.3)

где - плотность воздуха, равная 1,36 кг∙м ^-3. Высоту завесы определяют по формуле:

(3.4)

Расстояние между отверстиями принимают равным 0,5h.

Число отверстий п принимают из условия (L/ )+1. Длина трубопровода L составляет П+8Х.

Таблица 3.1

Исходные данные для расчета

№	Параметр	Обозначение	Ед. Изм.	Величина параметра
1	2	3	4	5
1	Расчетный объем защищаемого помещения	V	м3	200-20000
2	Плотность пожара			0,60-7,86
3	Расчетное время пожаротушения		с	40-400
4	Давление пара в коллекторе	P1	Па	(0,4-1,5) 10

Продолжение табл.3.1

1	2	3	4	5
5	Давление в отверстии коллектора (атмосферное)	P2	Па	0,103∙10
6	Плотность пара в коллекторе			0,6-8,0
7	Температура водяного пара	Т	К	372-472
8	Скорость ветра			2-6
9	Высота верхней кромки ограждения над перфорированным трубопроводом	h	м	0,5-1,0
10	Периметр защищаемого объекта	П	м	10-100
11	Расчётная скорость пара			1

Диаметр перфорированного трубопровода находят по формуле:

D = 1,83 . (3.5)

Расход пара через перфорированный трубопровод определяют по формуле:

, (3.6)

где φ - коэффициент расхода пара через отверстие, равный 0,7.

Расчет проводят после выбора давления пара и диаметра отверстий d₀ для расчетной скорости по таблице 3.2.

Следует подбирать давление пара и диаметр отверстий d₀ таким образом, чтобы были обеспечены требуемая высота завесы Н и наиболее экономичный отбор пара.

Таблица 3.2

Зависимость высоты завесы h от диаметра отверстий и давления пара.

Р1, МПа	Высота паровой завесы Н, м, из отверстия диаметром do, мм
	3	4	5	6	7	8	9	10
Скорость ветра 2 м∙с -1
0,4	4,0	4,8	5,5	6,3	7,0	7,6	8,2	8,7
0,6	4,85	5,8	6,7	7,7	8,5	9,3	10,0	-
0,8	5,5	6,6	7,6	8,7	9,5	-	-	-
1,0	6,15	7.4	8,5	9,8	-	-	-	-
Скорость ветра 3 м∙с -1
0,4	2,6	3,2	3,7	4,2	4,6	5,0	5,5	5,8
0,6	3,2	3,9	4,5	5,15	5,7	6,2	6,7	7,15
0,8	3,65	4,4	5,2	5,8	6,4	7,0	7,6	8,1
1,0	4,1	5,0	5,7	6,5	7,2	7,9	8,5	9,1
Скорость ветра 4 м∙с -1
0,6	2,42	2,92	3,36	3,8	4,25	4,6	5,0	5,4
0,8	2,7	3,3	3,8	4,3	4,8	5,2	5,6	6,0
1,0	3,1	3,74	4,3	4,9	5,4	5,9	6,4	6,8
1,5	3,6	4,4	5,0	5,7	6,3	6,9	7,4	8,0
Скорость ветра 6 м∙с -1
0,8	-	2,2	2,52	2,9	3,2	3,5	3,8	4,0
1,0	2,1	2,5	2,85	3,16	3,6	4,0	4,3	4,6
1,2	2,2	2,65	3,06	3,4	3,85	4,2	4,6	4,9
1,5	2,42	2,9	3,86	3,82	4,25	4,6	5,0	5,35