Дипломная работа: Оценка соответствия взрывопожароопасных технологий

Коэффициент теплоотдачи

Втм^-2 К^-1. (31)

Температура элемента конструкции через 60 с (1 мин) облучения, ^oC,

34,28 ^оС.(32)

Таблица 4.1 - Параметры, характеризующие пожарную опасность распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим резервуаром

Количество тепла, подводимого к поверхностному слою ЛВЖ

1) Количество тепла, выносимое на поверхность ЛВЖ пограничным всплывающим тепловым слоем от теплообмена с облучаемой стенкой, которая контактирует с ЛВЖ, определяют в следующей последовательности:

- вспомогательные величины, необходимые для расчета коэффициента облученности

(33)

(34)

- коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой стенки, контактирующей с ЛВЖ

=

1,56;(35)

- площадь облучаемой стенки резервуара, ограничивающей ЛВЖ,

f₁ = x₂ h_ж = 1,56·4,76=7,42 м²;(36)

- количество тепла, выносимое на поверхность ЛВЖ вдоль нагретой стенки пограничным всплывающим тепловым слоем ЛВЖ

Q₁ = 0,86 q_{ф 1} f₁ = 0,86 ·37918,15 · 1,56 ·7,42 = 377462,74 Вт(37)

2) Количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с облучаемой стенкой, ограничивающей газовое пространство, определяют в следующей последовательности:

- коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой стенки, ограничивающей газовое пространство резервуара

=

=0,008 (38)

- площадь облучаемой стенки резервуара, ограничивающей газовое пространство

f₂ = x₂ (h_р - h_ж) = 0,66 (7,5 - 5,25) = 3,465 м²

- количество тепла, получаемое поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с облучаемой стенкой

Q₂ = 0,47 q_{ф 2} f₂ = 0,47 · 74976,58· 0,008 ·3,465 = 976,82 Вт.(39)

3) Количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с крышей облучаемого резервуара, определяют в следующей последовательности:

- вспомогательные величины В₂ и С₂

= 30,5;(40)

= 41,33(41)

- коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой крыши резервуара

=

=0,009(42)

- площадь крыши резервуара принимают равной площади поверхности зеркала испарения ЛВЖ

= 45,36 м²; (43)

- количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ от теплообмена с крышей облучаемого резервуара

Q₃ = 0,28 q_{ф 3} f₃ = 0,28 · 74976,58· 0,009 ·45,36 = 8570,36 Вт.(44)

Температура поверхностного слоя ЛВЖ через 60 с (1 мин) облучения

=

=28,79 ^оС. (45)

Результаты последующих расчетов температуры поверхностного слоя ЛВЖ представлены в табл.

Способы и приемы противопожарной защиты резервуара,

расположенного рядом с горящим резервуаром

1. Применение систем водяного орошения резервуаров.

2. Увеличение расстояний между резервуарами.

2. Создание условий для быстрой локализации и ликвидации пожара.

5. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ РАЗЛИВА ЛВЖ ПРИ ПОЛНОМ РАЗРУШЕНИИ 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

Наибольшую опасность для населения и территории представляют случаи полного разрушения резервуаров с ЛВЖ. Разрушения вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, хотя и редко, но случаются. Каждый случай - это серьезное событие, угрожающее жизни людей и экологической катастрофой и, по меньшей мере, значительным экономическим ущербом: нужно учесть, что стоимость хранящегося продукта значительно превышает стоимость самого резервуара.

Здесь в настоящей работе отрабатываются метод расчета геометрических параметров аварийного разлива ЛВЖ при полном разрушении РВС, предусмотренный нормативным документом по пожарной безопасности: «Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения, расположенных на селитебной территории».

Основой для разработки данного нормативного документа послужили результаты исследований пожарной опасности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, выполненные в Академии ГПС МЧС России.

Исходные данные

Наименование ЛВЖ - изометилбутилкетон.

Вместимость резервуара, V_р = 700 м³ .

Степень заполнения резервуара жидкостью, е_р = 0,9.

Уклон площадки = 0% .

Расчет

Площадь разлива ЛВЖ

F_ж = f_з · е_р · V_р = 5 · 0,9 · 700 = 3150 м². (46)

Значение коэффициента разлива ЛВЖ принято равным 5, так как уклон равен 0.

Толщина слоя разлившейся ЛВЖ

_ж = 1 / f = 1/ 5 = 0,2 м.(47)

Приведенную форму разлива ЛВЖ принимаем в виде круга.

(48)

Способы и приемы снижения пожарной опасности

1. Одним из эффективных технических решений, способных предотвратить последствия гидродинамического истечения жидкости на случай внезапного разрушения резервуара, считается:

а) применение конструкции резервуара с защитной стенкой (рисунок 5.1):

Рисунок 5.1 - Цилиндрический сварной стальной резервуар с защитной стенкой (стакан в стакане): 1 - крыша; 2 - основная стенка; 3 - защитная стенка; 4 - конструкция защиты; 7- круговая площадка с ограждением; 6 - внутренняя лестница;8 - наружная лестница; 9 - кольцо жёсткости защитной стенки; 10; 11 - люки и патрубки; 12 - центральная часть днища;13 - окрайка днища; 14 - зумпф; 15- площадка пеногенератора

Рисунок 5.2 - Резервуары с защитной стенкой на Калининградском нефтетерминале «Лукойла»

Устройство принципиально нового ограждения (рисунок 5.2), имеющего конструктивную особенность - волноотражающий козырек, который позволяет уменьшить высоту стены ограждения и защитный зуб, для принятия основной нагрузки, возникающей при гидродинамическом истечении.

Для наиболее неблагоприятного случая гидродинамического истечения конструкция ограждающей стены должна быть рассчитана на нагрузку, равную 150 тоннам на погонный метр.

2. В качестве дополнительных мер, направленных на ограничение площади аварийного разлива нефтепродуктов на случай полного разрушения резервуара, следует рассматривать использование кольцевой дороги вокруг группы резервуаров, имеющей возвышение не менее 1,5 м над планировочной отметкой внутри основного обвалования;

3. Временными мерами, обеспечивающими как снижение опасности хрупкого разрушения резервуара, так и последствий разрушения, могут быть:

- бандажирование стенок резервуаров;

- регламентирование максимального уровня взлива нефтепродукта с учетом технического состояния резервуара.

6. РАСЧЕТ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПРИ ИСПАРЕНИИ 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

При оценке пожарной опасности технологической системы допускается расчетным путем определять интенсивность испарения и массу испарившейся жидкости с поверхности разлива ЛВЖ.

Эти параметры пожарной опасности процесса испарения ЛВЖ используют для расчета:

- размеры зоны взрывоопасных концентраций паров ЛВЖ;

- опасных факторов пожара при сгорании паровоздушных смесей в открытом пространстве;

- критериев категорирования помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности и классов взрывоопасных зон.

Здесь в настоящей работе в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности отрабатывается методы расчета интенсивности испарения и массы испарившейся жидкости.

Исходные данные

Наименование разлившейся ЛВЖ - изометилбутилкетон.

Молярная масса, M = 100,16 кгкмоль^-1.

Плотность ЛВЖ, _ж = 801,7 кг м³.

Расчетная температура ЛВЖ, t_p = 18,5 °С.

Константы уравнения Антуана:

А_А= 6,22633; B_А=1338,0; C_А = 214,34.

Площадь разлива ЛВЖ, F_ж =3150 м².

Толщина слоя разлившейся жидкости, _ж = 0,2 м.

Расчет

Давление насыщенных паров, кПа:

.(49)

P_s= 10^0,472 = 2,96 кПа.

Интенсивность испарения равна:

Принимаем продолжительность испарения 3600 с.

Масса паров ацетона, образующихся при испарении с поверхности разлива, будет равна

m_п = W_исп F_ж ф = 29,89 · 10^-6 · 3150 · 3600 = 338,9 кг.(51)

Способы и приемы снижения пожарной опасности

Меры пожарной безопасности, обеспечивающие снижение пожарной опасности процесса испарения, являются:

- покрытие поверхности разлива пенами различной кратности;

- применение реагентов, активно впитывающих жидкость;

- разбавление пожароопасных водорастворимых жидкостей водой;

- самотечный слив разлившейся жидкости в аварийные емкости или амбары;

- откачка разлившейся жидкости насосами

7. РАСЧЕТ ЗОНЫ ВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПАРОВ ПРИ РАЗЛИВЕ 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

При функционировании технологической системы возможны два варианта образования зон взрывоопасных паровоздушных смесей на открытой технологической площадке:

I вариант - взрывоопасные эксплуатационные зоны, образующиеся при нормальном функционировании технологического процесса;

II вариант - аварийные взрывоопасные зоны, образующиеся в результате неконтролируемого выхода ЛВЖ наружу из технологической системы.

Здесь в настоящей работе отрабатывается метод расчета зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР) паров, при аварийном поступлении паров ЛВЖ в открытое пространство при неподвижной воздушной среде, предусмотренный стандартом системы безопасности труда «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» (ГОСТ Р 12.3. 047 - 98).

Исходные данные

Наименование ЛВЖ - изометилбутилкетон

Плотность жидкости, _ж = 801,7 кг м^-3.

Расчетная температура, t_р = 18,5 ^оС.

Температура вспышки, t_всп = 14 ^оС.

Масса паров ацетона, испарившаяся с поверхности разлива, m_п = 338,9 кг.

Нижний концентрационный предел распространения пламени,
ц_НКПР = 1,3 % (об.).

Давление насыщенных паров ацетона, Р_s = 2,96 кПа.

Расчет

Проверка возможность образования взрывоопасных концентраций паров при испарении ЛВЖ

t_р t_всп ,(52)

t_р = 18,5 ^оС, t_всп = 14 ^оС.

Условие выполняется.

Значение коэффициента К принимаем равным 1.

Плотность паров ЛВЖ

.(53)

Расстояния, ограничивающие область концентраций паров ЛВЖ, превышающих НКПР, составят

Вывод. Граница зоны, ограниченной НКПР паров ЛВЖ, будет проходить:

- по горизонтали на расстоянии 16,92 м от границы разлива;

- по вертикали на высоте 0,63 м от поверхности разлива.

Способы и приемы снижения пожарной опасности

1. Применение системы обнаружения довзрывоопасной концентрации паров.

2. Обеспечение оповещения об обнаружении, локализации и ликвидации довзрывоопасной концентрации паров.

3. Установка сплошной стенки высотой 1 м, обеспечивающей предотвращение затекания паров

4. Устройство паровой завесы или водяной завесы.

5. Установка вентиляторов взрывобезопасного исполнения, которые должны обеспечить подвижность воздуха не менее 2 м/с.

6. Не допускается наличие природных оврагов, выемок, низин и устройство открытых траншей, котлованов, приямков, в которых возможно скопление взрывопожароопасных паров и газов, траншейная и наземная в искусственных или естественных углублениях прокладка трасс трубопроводов с ЛВЖ, ГЖ и сжиженными горючими газами.