Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Устройство и расчет противопожарной защиты.doc
Скачиваний:
10
Добавлен:
14.11.2019
Размер:
714 Кб
Скачать
☆

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Казанский государственный технологический университет

Нижнекамский химико-технологический институт

Устройство и расчет противопожарной защиты на открытых технологических установках

Методическое указание для практических

и самостоятельных работ

2005 г.

Составители: доц. Г.Ф. Нафиков

ст. преп. Э. Г. Гарайшина

Устройство и расчет противопожарной защиты на открытых технологических установках: Метод. указания для практических и самостоятельных работ/ Казан. гос. технол. ун-т; Сост.: Г.Ф. Нафиков, Э. Г. Гарайшина. Казань, 2004г. 38с.

Изложена методика определения категории наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности согласно НПБ 105-03, приведены расчеты противопожарной защиты ректификационных колонн, технологических печей, насосных станций для нефтепродуктов, парков хранения сжиженных углеводородных газов и в резервуарах нефти и нефтепродуктов.

Предназначены для студентов механических и технологических специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».

Подготовлены на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии».

Печатаются по решению методической комиссии по циклу дисциплин механического профиля Нижнекамского химико-технологического института КГТУ.

Рецензенты: доц. Р.Н.Салахиев

доц. А.Г. Кутузов

1 Определение категории наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

1.1 Категорирование наружных установок

Требования норм к наружным установкам (НПБ 105-03) [l] должны учитываться в проектах на строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение, при изменениях технологических процессов и при эксплуатации наружных установок.

По пожарной опасности наружные установки подразделяются на категории Ан, Бн, Вн, Гн и Дн (табл. 1.1).

Категории пожарной опасности наружных установок определяются исходя из вида находящихся в наружных установках горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.

Определение пожароопасных свойств веществ производится на основании результатов испытаний, расчетов или с использованием справочных данных [2,3]. Допускается использование показателей пожарной опасности для смесей веществ по наиболее опасному компоненту.

Таблица 1.1

Категория наружной установки по взрывопожарной и

пожарной опасности

Категория наружной установки

Критерии отнесения наружной установки к той или иной категории по пожарной опасности

Ан

Если в установке присутствует (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие газы; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С; вещества и материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании указанных веществ с

Продолжение табл.1.1

образованием волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки.

Бн

Если в установке присутствуют горючие пыли и волокна; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С ; горючие жидкости; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании пыле- и паровоздушных смесей с образованием волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки.

Вн

Если в установке присутствуют горючие или трудногорючие жидкости; твердые горючие или трудногорючие вещества и материалы (пыли, волокна); вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом гореть; не реализуются критерии, позволяющие отнести установки к категориям Ан или Бн; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании указанных веществ превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки.

Гн

Если в установке присутствуют негорючие вещества и материалы в горячем, раскалённом или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр или пламени, а также горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.

Дн

Если в установке присутствуют в основном негорючие вещества или материалы в холодном состоянии, и по перечисленным выше критериям она не относится к категориям Ан, Бн, Вн, Гн.

Для категорий Ан и Бн:

-горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), превышает 30 м;

- расчетное избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа.

Для категорий Вн:

- интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и материалов, указанных для категории Вн, на расстоянии 30м от наружной установки превышает 4 кВт/м2.

Таблица 1.2

Исходные данные и варианты задания

№

Параметр

Обозначения

Ед. изм.

Величина параметра

1

2

3

4

5

1

Давление в аппарате

P1

кПа

100-15000

2

Объем аппарата

Vап

м3

1-50

3

Расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом

q

м3∙с-1

0,1-1,0

4

Время отключения трубопроводов

Тотк

с

100-15000

5

Максимальное давление в трубопроводе

Р2

кПа

100-10000

6

Внутренний радиус трубопроводов

r

м

0,075-0,10

Продолжение табл.1.2

1

2

3

4

5

7

Длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек

L

м

10-100

8

Масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива

mp

кг

1-100

9

Масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей

mемк.

кг

1-100

10

Масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав

mсв.окр.

кг

1-10

11

Площадь испарения

Fu

м2

2-120

12

Продолжительность испарения

Тu

с

600-3600

13

Масса вышедшей перегретой жидкости

mnер

кг

1-50

14

Температура перегретой жидкости

Та

К

380-580

15

Начальная температура СУГ

Тж

К

273-373

16

Текущее время, принимаемое равным времени полного расширения СУГ

t

с

600-3600

17

Скорость воздушного потока

V

м∙с-1

0-25

18

Расчетная температура

tр

°С

61

Продолжение табл.1.2

1

2

3

4

5

19

Продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство

Tn

с

600-3600

20

Расстояние от центра газопаровоздушного облака

r

м

10-100

21

Коэффициент участия горючих газов и паров в горении

J

-

0,02-0,5

22

Доля горючей пыли в общей массе отложенной пыли

Кг

-

0,1-0,5

23

Доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварий

КВЗ

-

0,5-0,9

24

Производительность, с которой продолжается поступление пыли в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения

Чп

кг∙с-1

1-10

25

Масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии

Мот

кг

1-50

26

Производительность, с которой продолжается поступление пыли в аварийный

qn

кг∙с-1

1-10

Продолжение табл.1.2

1

2

3

4

5

аппарат по трубопроводам до момента их отключения

27

Расстояние от центра пылевоздушного облака

r

м

10-20

28

Угловой коэффициент облученности

Fq

-

0,2-0,8

29

Удельная массовая скорость выгорания топлива

Vуд

кг∙м-2∙с-1

1-10

30

Годовая частота возникновения i-й аварии с горением газо-, паро- или пылевоздушной смеси на наружной установке

QВс

1/год

1-10

31

Годовая частота возникновения пожара на наружной установке в случае аварии i-ro типа

Qfc

1/год

1-10

32

Количество типов рассматриваемых аварий

n

-

1-10

33

Расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт∙м-2

х

м

10-30

1.2 Методы расчета значений критериев пожарной

опасности наружных установок

  1. 2.1 Метод расчета значений критериев пожарной

опасности для горячих газов и паров

Масса газа mГ, кг, поступающего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле:

(1.1)

Объем газа, вышедшего из аппарата, м3:

(1.2)

Объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3:

(1.3)

Объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3:

(1.4)

Объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3:

(1.5)

Масса паров жидкости mж, кг, поступивших в окружающее пространство при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свежим составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения:

(1.6)

При этом каждую из слагаемых в формуле (1.6) определяют из выражения:

(1.7)

Величину mпер определяют по формуле (при Та>Ткип):

(1.8)

Интенсивность испарения W определяется по справочникам или экспериментально. Для не нагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается расчет W по формуле:

(1.9)

где М - молярная масса, г/моль; Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа (по справочнику).

Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается расчет удельной массы испарившегося СУГ mсуг из пролива, , по формуле:

(1.10)

где Re-число Рейнольдса:

, (1.11)

где d - характерный размер пролива СУГ, м:

(1.12)

Формула (1.11) справедлива для СУГ с температурой Тж <Ткип. При температуре СУГ Тж>Ткип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ mпер по формуле (1.8).

Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле (1.12).

Вычисляют высоту пламени Н, м, по формуле:

(1.13)

Таблица 1.3

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени Е1 в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородных топлив Vуд

Топливо

Е1,

Vуд ,

кг∙м-2∙с-1

d=10м

d=20м

d=30м

d=40м

d=50м

СПГ (Метан)

220

180

150

130

120

0,08

СУГ (Пропан-бутан)

80

63

50

43

40

0,10

Бензин

60

40

35

28

25

0,06

Дизель, топливо

40

32

25

21

18

0,04

Нефть

25

19

15

12

10

0,04

1.2.2 Расчет горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении горючих газов и паров не нагретых ЛВЖ в открытое пространство

Горизонтальные размеры зоны, RНКПР, м, ограничивающие область концентрации, превышающих НКПР (СПКПР), вычисляют по формулам:

- для горючих газов (ГТ):

(1.14)

-для паров не нагретых ЛВЖ:

(1.15)

(1.16)