Дипломная работа: Оценка соответствия взрывопожароопасных технологий

- регион расположения терминала - Владивосток;

- географическая широта местности ш = 43,1^о;

- число безоблачных дней в июле N_с.дн = 25;

- среднемесячная температура окружающего воздуха для июля t_f = 18,5^оС;

- максимальная суточная амплитуда колебаний температуры окружающего воздуха для июля t_f-mах = 18,7 ^oC;

- диаметр РВС d_р = 10,4 м;

- высота РВС h_р = 9 м;

- уровень взлива ЛВЖ в РВС h_ж = 4,76 м;

- наименование хранимой ЛВЖ - изометилбутилкетон;

- нижний температурный предел распространения пламени t_нп = 14^оС;

- плотность ЛВЖ с_ж = 801,7 кг/м³;

- коэффициент теплоотдачи в сложном лучисто-конвективном теплообмене от оболочки, ограничивающей газовое пространство резервуара, в окружающий воздух б_w-f = 10,7 Вт•м^-2•К^-1;

- приведенный коэффициент теплоотдачи от оболочки, ограничивающей газовое пространство резервуара, к поверхностному слою ЛВЖ б_п.w-ж = 0,73 Вт•м^-2•К^-1;

- коэффициент теплоотдачи излучением от оболочки, ограничивающей газовое пространство резервуара, к ЛВЖ б_w-ж = 5,3 Вт•м^-2•К^-1);

- коэффициент теплоотдачи от паровоздушной смеси к поверхностному слою ЛВЖ б_п-ж = 5,3 Вт•м^-2•К^-1;

- коэффициент теплопроводности ЛВЖ л_ж = 0,11 Вт•м^-1•К^-1.

Расчет

Максимальная среднемесячная температура окружающего воздуха

t_f-max = t_f + t_f-mах/2 = 18,2 + 18,7 / 2 = 27,85 ^oC (2)

Площадь зеркала испарения ЛВЖ в РВС

f_ж = р d_р²/4 = 3,14 · 10,4² / 4 = 84,9 м²(3)

Площадь оболочки, ограничивающей газовое пространство РВС

f_об = f_ж + р d_р (h_р - h_ж) = 84,9 + 3,14 · 10,4 (9 - 4,76) = 223,36м².(4)

Усредненное значение расчетного склонения солнца для июля месяца

о = 22,7 sin (295 - 30 №_м) = 22,7 sin (295 - 30 · 7) = 22,6^о.(5)

Площадь оболочки, м², ограничивающей газовое пространство РВС, на которую воздействует солнечная радиация:

f_л = d_р (h_р -h_ж ) sin (ш - о) + f_ж cos (ш - о) =

= 10,4 (9 - 4,76) sin (43,1 - 22,6) + 84,9 cos (43,1 - 22,6) = 94,9 м².(6)

Плотность падающего теплового потока от солнца на площадку, нормальную к направлению солнечных лучей

Вт/м².(7)

Тепловая нагрузка на резервуар от солнечной радиации

q_л = е_w q_с f _л /f_об = 0,7 · 1172,48 · 94,9 / 223,36 = 348,7 Вт/м².(8)

Продолжительность светового дня в июле месяце

ф_дн = 11,9 + 5,7 sin (267 - 27 №_м) = 11,9 + 5,7 sin (267 - 27 · 7) = 17,4 ч.(9)

Показатель температурного поля в поверхностном слое ЛВЖ

м^-1. (10)

Максимальная температура поверхностного слоя ЛВЖ в резервуаре,

=

^оС.(11)

Параметр

.(12)

Так как 0 < и < 1, то определяем продолжительность существования взрывоопасной концентрации внутри резервуара. Значение arcsin и вычисляют в радианах.

(13)

Уровень взрывоопасности технологической системы в июле

.(14)

Меры пожарной безопасности, направленные на повышение устойчивости технологической системы «РВС - ЛВЖ» к возникновению пожара

1. Применение для хранения ЛВЖ резервуаров с понтонами.

2. Использование защитного газа (азот или метан) в герметизированных технологиях хранения для резервуаров со стационарными крышами.

3. Дифференцированное хранение ЛВЖ в РВС в зависимости от климатического района страны.

3. РАСЧЕТ ОЖИДАЕМОЙ ЧАСТОТЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ ПРИ НОРМАЛЬНОМ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «РВС - ЛВЖ»

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

Одним из основных параметров в анализе риска пожарной опасности для людей при эксплуатации взрывопожароопасной технологической системы является частота возникновения пожаров N_п.

В настоящее время имеется большое число публикаций, в которых приводятся среднестатистические данные по частотам возникновения пожаров. В таблице 3.1 приведены первые опубликованные статистические данные о пожарах резервуаров, обобщение которых выполнено в Академии ГПС МЧС России.

В Англии по результатам обобщения статистических данных о пожарах за 20 лет по массиву в 500 резервуаров установлена частота возникновения пожаров в резервуарных парках, равная 1,1· 10^-4 1/год. Анализируя данные о пожарах в США, можно оценить частоту возникновения пожара для резервуарных парков порядка (0,3....1) · 10^-3 1/год. Эти данные удачно коррелируются с отечественными данными, что указывает на идентичность пожарной опасности используемых технологий хранения нефти и нефтепродуктов.

Однако статистические данные не всегда учитывают реальные условия эксплуатации технологической системы и предусмотренные меры противопожарной защиты.

Здесь в настоящей работе в соответствии с положениями ГОСТ 12.1.004 - 91 «Пожарная безопасность. Общие требования» и РД 34.21.122 - 87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» отрабатывается метод расчета ожидаемой частоты возникновения пожара при нормальном функционировании технологической системы «РВС - ЛВЖ».

Исходные данные

Число резервуаров в группе - 3.

Тип резервуара - РВС-300 .

Геометрические размеры РВС: R_р = 5,2 м; h_р = 9 м.

Расстояние между резервуарами - 1,5*d_{pезервуара}

Тип зоны молниезащиты - Б.

Надежность защитного действия молниезащиты =0,995;

Уровень взрывоопасности технологической системы Z =0,1;

Сведения о других источниках зажигания, которые могут также послужить причиной пожара на данном объекте, приведены в табл. 3.5.

Расчет

Для региона расположения резервуара среднегодовая продолжительность гроз составляет 80 ч в год. По таблице 5 определяем удельную плотность ударов молнии, которая составляет 5,5 ударов в 1 км² земной поверхности в течение года.

Расчетная площадь поражения

S_п= (l_гр+ 6 h_р) (b_гр+6 h_р) - 7,7 h_р² = (2· 5,2+2· 5,2+6· 9) ·(9+ 6 · 5,2) - 7,7 · 9² = 44528,94 м².

Ожидаемое число прямых ударов молнии в расчетную площадь поражения

N_ум= S_п · n_ум · 10^-6 = 44528,94 · 5,5 · 10^-6 = 0,8 · 10^-2 1/год.(16)

Вероятность попадания прямого удара молнии в расчетную площадь поражения

Q (t₁) = |1 - exp (- N_ум · ф_р) | = |1 - exp (-0,8 · 10^-2 · 1)| =1,71·10^-2(17)

Вероятность прорыва молниезащиты прямым ударом молнии

Q (t₂) = 1 - = 1 - 0,955 = 4,5 · 10^-2 .(18)

Вероятность поражения резервуара молнией

Q = Q (t₁) · Q (t₂) = 1,71 · 10^-2 · 4,5 · 10^-2 = 7,6 · 10^-4 (19)

Принимаем частоту поражения молнией резервуара в течение года равной значению вероятности поражения

л_з-м = Q = 7,6 · 10^-4 1/год.(20)

Частота появления источника зажигания

л_З = = 7,6 · 10^-4 + 1,7 · 10^-4 + 1,7 · 10^-4 + 1,6 · 10^-4 = 12,6 · 10^-4 1/год.(21)

Ожидаемая частота возникновения пожаров

N_П = Z л_З = 0,1 · 12,6 · 10^-4 = 1,26 · 10^-4 1/год . (22)

Меры пожарной безопасности, направленные
на повышение устойчивости технологической системы к воздействию источников зажигания

1. Ужесточение требований к молниезащите резервуаров.

2. Для защиты от статического электричества - применение технических решений, обеспечивающих нейтрализацию разрядов статического электричества.

3. Создание условий, обеспечивающих предотвращение образования пирофорных отложений.

4. Выполнение организационных требований пожарной безопасности, обеспечивающих предотвращение появления источников зажигания.

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА НА РВС С ЛВЖ, РАСПОЛОЖЕННЫЙ РЯДОМ С ГОРЯЩИМ РВС

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

Одним из опасных факторов пожара горящего резервуара для рядом расположенного резервуара является тепловое излучение от факела пламени. Оценка устойчивости технологической системы «РВС-ЛВЖ», расположенной рядом с горящим резервуаром, к теплу пожара является одним из приоритетных вопросов в нормировании противопожарной защиты и базируется на решении двух задач:

- внешней, связанной с изучением закономерностей распределения тепловых нагрузок при открытых пожарах углеводородов;

- внутренней, связанной, с изучением процессов тепло - и массообмена, происходящих в резервуаре с ЛВЖ, обогреваемого теплом пожара.

Основные исследования в России, связанные с оценкой устойчивости технологической системы «РВС-ЛВЖ», к теплу пожара, расположенного рядом с горящим резервуаром, выполнены в Академии ГПС МЧС России.

Здесь в настоящей работе отрабатывается метод расчета параметров, характеризующих пожарную опасность распространения пожара на резервуар с ЛВЖ, расположенный рядом с горящим резервуаром.

Исходные данные

Сведения о горящем резервуаре РВС-300:

- диаметр, d_p = 10,4 м; высота, h_p = 9 м;

- наименование ЛВЖ - изобутилметилкетон;

- массовая скорость выгорания, m_выг = 9,4 * 10^-2 кг/м²с .

Сведения о резервуаре РВС-300, расположенном рядом с горящим резервуаром:

- диаметр, d_p = 10,4 м; высота, h_p = 9 м;

- толщина стенки верхнего пояса резервуара, _w = 0,003 м;

- расстояние между резервуарами, l_p = 15 м;

- наименование ЛВЖ - изометилбутилкетон;

- плотность ЛВЖ, _ж = 801,7кгм³;

- уровень взлива ЛВЖ в резервуаре, h_ж= 4,76 м;

- температура окружающей среды, t_f = 27,85 ^oC;

- температура основной массы ЛВЖ, t_ж = 27,85 ^oC;

- температура самовоспламенения, t_св = 475 ^oC.

Расчет

Термические и геометрические параметры
факела пожара

Максимальная среднеповерхностная плотность излучения

q_ф = (335 + 7112 / d_р) m_выг10³ =

=(335 + 7112 / 10,4) 9,4 · 10^-2 10³ = 37918,15 Втм².(23)

Высота факела пламени, м

11,03 м.(24)

Температура локального участка стенки резервуара,

расположенного рядом с горящим

В качестве элемента конструкции резервуара принимаем участок стенки облучаемого пожаром резервуара, расположенный по нормали к основанию факела пламени.

Падающий тепловой поток

Коэффициент облученности _н для элементарной площадки соседнего резервуара, расположенного по нормали к основанию факела пламени, определяем на основании расчетной схемы, показанной на рис. 5.2, по следующему алгоритму:

(25)

(26)

B₁ = x₁/2y₁ = 7,17 / 2·10,13= 0,35.

C₁ = h_ф/y₁= 13,64 / 10,13 = 1,35.

(27)

Плотность падающего теплового потока на элемент конструкции облучаемого резервуара, расположенной по нормали к основанию факела пожара

q_w = q_{ф н} = 37918,15 ·0,146=5536,05 Втм^-2.(28)

Возможность и продолжительность нагрева

элемента конструкции резервуара
до температуры самовоспламенения

Максимальная температура элемента конструкции резервуара

(29)

Так как условие

выполняется, то считаем, что элемент конструкции облучаемого резервуара может послужить источником зажигания, и определяют текущую температуру.