2.2.1.Оцінка умов утворення можливості виникнення горючого середовища усередині технологічного обладнання при його нормальній роботі.

У виробничих умовах апарати з рідинами зазвичай не заповнюються повністю і , отже , над дзеркалом рідини є певний вільний об'єм , який поступово насичується парами рідини. За таких умов кількість парів у вільному просторі може бути достатнім для утворення в суміші з повітрям або іншим окислювачем горючої концентрації. Небезпека утворення горючої концентрації в закритому апараті може бути оцінена шляхом перевірки двох умов:

а) наявності над дзеркалом рідини пароповітряного простору;

б) виконання залежності Тнпв < Т < Твпв , (1.1)

де Т - робоча температура рідини ;

Тнпв і Твпв -відповідно нижній і верхній температурні межі займання ( розповсюдження полум'я) .

Температурні межі займання для рідин наведені више. Вони можуть бути також визначені експериментально або розрахунковим шляхом. Робоча температура рідини визначається різними шляхами. При пожежно - технічному обстеженні її можна визначити за технологічним регламентом або безпосередньо за показаннями приладів в цеху, при пожежно -технічну експертизу проектних матеріалів - за пояснювальній записці технологічної частини проекту. Якщо температура рідини в апараті при цьому змінюється в часі, то в залежність (1.1) замість робочої температури Т слід підставляти інтервал зміни температури. Умова небезпеки (1.1) може бути застосовано для оцінки можливості утворення горючої концентрації в апаратах періодичної дії (з рухомим рівнем рідини) при наповненні , так як підйом рівня рідини в апаратах з дихальними пристроями не змінить насичену концентрацію пароповітряної суміші над дзеркалом рідини.

Якщо у замкненому технологічному обладнанні температура підримується у межах:

t_роб>t_{в безп}

t_{в безп}<t_роб<t_нб,

то вважається, що вибухопожежонебезпечне середовище всередині апарата з ЛЗР не утворюється.

Однак під час спорожнення таких апаратів стан насичення газового простору парами рідини порушується за рахунок надходження додаткової кількості повітря через дихальну арматуру. Концентрація при цьому зменшується і для багатьох (вище Твпв), насичених сумішей, вона може стати небезпечною. У такому випадку оцінку горючості середовища по температурним межам займання , тобто по умові (1.1) , проводити не можна . Тому її здійснюють за співвідношенням 

Снпв <С <СВПВ (1.2)

де С - робоча , дійсна для даного моменту часу , концентрація парів рідини;

Снпв і СВПВ - відповідно нижній і верхній концентраційні межі запалення рідини (розповсюдження полум'я).

Дійсну робочу концентрацію С можна визначити експериментально або розрахунком.Концентраційні межі займання для рідин наведені више, а при необхідності можуть бути визначені експериментально або розрахунковим шляхом. Таким чином, співвідношення (1.2) також представляє собою умову небезпеки для утворення горючої середовища в закритому апараті . Воно справедливо і при спорожнення апарату, і при наповненні і нерухомому рівні рідини в апараті. Якщо хоча б одна з умов в апараті не дотримується, то горюча середа в ньому утворитися не може. Це положення закладено в основу тих технологічних рішень, які спрямовані на попередження утворення горючої середовища. Попередження утворення горючої пароповітряної середовища усередині апаратів з рідиною, при їх нормальній роботі, можуть забезпечувати наступні технологічні рішення: ліквідація вільного паровоздушного простору, забезпечення безпечного температурного режиму роботи апарату, зниження концентрації горючих парів рідини в пароповітряному просторі, флегматизація паровоздушного простору апаратів шляхом введення в нього негорючих (інертних) газів, застосування системи газової обв'язки ємнісних апаратів (резервуарів) із змінним рівнем рідини.

Аналіз пожежонебезпеки середовища зовні апаратів, при нормальному режимі роботи яких можливий вихід горючих речовин назовні без пошкодження їх конструкції. Горюча середовище у виробничому приміщенні або на відкритому майданчику може утворитися лише при виході горючих речовин з апаратів назовні. Такі умови з'являються навіть при нормальній роботі технологічного обладнання, коли застосовуються апарати з відкритою поверхнею випаровування, з дихальними пристроями, періодично відкриваються для завантаження і вивантаження, герметичні і з сальниковими ущільненнями .Оцінка небезпеки утворення горючої середовища в цих випадках буде визначатися властивостями і кількістю речовин, що виходять з апаратів за певний відрізок часу. Апарати з дихальними пристроями являють собою закриті ємності, внутрішній обсяг яких повідомляється з атмосферою за допомогою дихальних пристроїв, в даному випадку за допомогою дихальних клапанів. Вихід горючих парів з цих апаратів відбувається при великих і малих дихання, які на практиці можуть здійснюватися одночасно або в різний час. Витіснення пари назовні може призвести до утворення горючої пароповітряної суміші близько дихальних пристроїв, якщо робоча температура Т рідини в апараті більше або дорівнює нижньому температурному межі займання Тнпв парів рідини. Умова небезпеки в цьому випадку прийме вигляд: Т > Тнпв (1.3) Надходження ( підсмоктування ) повітря в апарат при його диханні може призвести до розбавлення багатою суміші до горючої концентрації. За потужністю одноразового викиду і утворюється при цьому зовнішнім пожежевибухонебезпечної зонам більш небезпечними є великі дихання.

Отже проведемо розрахунки та зробимо висновок про можливість утворення горючого середовища у резервуарі з ЛЗР та знайдемо об'єм вибухонебезпечної зони поблизу його дихального пристрою, якщо протягом години сталося одне "велике дихання" ЛЗР – дизельне топливо, об'єм резервуара 94 м.куб., ступінь заповнення ɛ=0,9, робоча температура t=15° С, робочий тиск 1·10 ⁵ Па.

Розв'язання:

1. Об'єм вибухонебезпечної зони поблизу місця виходу дизельного палива з резервуару визначачимо по формулі (2.15), для чого спочатку знаходимо тиск та концентрацію насичених парів ацетону за формулами:

Па

де А= 5,07818; В= 1255,73; С_А= 199,523 – константи Антуана

де Р_s - тиск насичених парів рідини при робочій температурі, Па.

де Р_р=1 10⁵ Па.

об.ч або 0,1 % об

2. Знаходимо кількість парів, що виходять з дихального пристрою апарата при його заповненні горючою рідиною ("велике дихання") за формулою:

кг

де V_p=ɛ ∙V = 0,9 ∙ 94 = 84,6 м³ - об′єм дизельного палива, що надходить до апарата

3. Маса парів дизельного палива, що надходить з ″дихаючого″ апарата визначаємо за формулою:

де m_n – маса парів, що надходить у приміщення, кг;

G_i – кількість парів, що надходять у приміщення (за один цикл ″великого дихання″, ″малого дихання″ або при розгерметизації апарата), кг/цикл;

N – кількість циклів (операцій) на протязі години, год^-1;

- тривалість (період) роботи апарата, с

кг

4. Для того, щоб визначити об′єм вибухонебезпечної зони поблизу місця виходу з резервуару, перерахуємо значення НКМПП з об′ємних часток в кілограми в кубічному метрі згідно з формулами:

,

де V_о=22,41 м³/кмоль - молярний об’єм парів або газів у нормальних умовах; Т_о=273,15 ^оК - температура у нормальних фізичних умовах;

Р_о =1,01325·10⁵ Па - тиск у нормальних фізичних умовах (Р_о= 1·10⁵ Па);

Т_р та Р_р - відповідно робоча температура (К) та робочий тиск системи, Па

i становить:

м³/кмоль.

кг/м³

де , - значення КМПП відповідно в кг/м³ та об′ємних частках;

- молекулярна маса речовини, кг/кмоль;

Vt – молярний об′єм парів або газів за робочих умов, м³/кмоль V_t.

5. Тоді об′єм вибухонебезпечної зони поблизу дихального пристрою апарата з дизельним паливом становить:

м³

де, - об′єм місцевої зони ВНК, м³;

- нижня концентраційна межа поширення полум′я, кг/м³;

- коефіцієнт запасу надійності, дорівнює 2.

Таким чином, поблизу дихальних клапанів утворюється вибухонебезпечне середовище, об′єм зони вибухонебезпечних концентрацій становить 6,45 м³. Вибухонебезпечне середовище у середині апарата утворюється, якщо в об′ємі апарата є окислювач та виконується співвідношення