Курсовая работа: Основные мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесс

На линиях подачи теплоносителя необходимо устройство автоматических регуляторов расхода и температуры.

5. Инженерные расчеты

5.1 Определение категории помещения или наружной технологической установки по взрывопожарной и пожарной опасности

Исходные данные для расчета.

Вещество Б - бензин экстракционный

Резервуар

Объем 700 м (куб.)

Степень заполнения 0,95 %

Температура рабочая 20°С

Давление рабочее 0,102 МПа

Молекулярный вес жидкости 95 кг/кмоль

Температура начала кипения 55°С

Рs при tр 160 мм рт. ст.

Температура вспышки ? 28°С

Плотность жидкости 730 - кг/м (куб.)

Теплота сгорания 43514 - 46024 кДж/кг

Насос бензиновый центробежный

Давление рабочее 0,45 МПа

Рабочая температура 20°С

Диаметр всасывающей линии 125мм

Диаметр нагнетательной линии 100 мм

Производительность 0,5 м (куб.) /мин.

Насосная станция продуктовых насосов

Ширина помещения 6 м

Длина помещения 6 м

Высота помещения 5 м

Кратность воздухообмена 8 1/час

Длина линии до задвижки 7 м

Скорость воздуха 0,8 м/с

Отключение задвижек автоматическое

Средства тушения пар.

5.1.1 Рассчитываю массу жидкости, которая поступит в помещение в случае разрушения аппарата и трубопроводов

m = mап + mдо откл., где

mап - масса жидкости, которая поступит из аппаратов и трубопроводов;

mдо откл. - масса жидкости, которая поступит в помещение за счет работы насосов;

mап = где

сж - плотность жидкости, кг/м (кв.);

Vап - объем резервуара, м (куб.);

- степень заполнения резервуара;

lпод. - длина подводящего трубопровода, м

d - диаметр подводящего трубопровода;

lотв. - длина отводящего трубопровода, м

d - диаметр отводящего трубопровода.

mап = кг

5.1.2 Определяем массу жидкости, которая дополнительно поступит в помещение за счет работы насоса до полного отключения задвижек

mдо откл. = сж • q•tоткл., где

q - производительность насоса; q = 0,5 м (куб.) /мин;

tоткл - время отключения задвижек; 120 сек. при автоматическом отключении согласно п.3.2 НПБ-105-95;

mдо откл. = 750•0,5•120 = 45000 кг

Общая масса составит: m = 509,3 + 45000 = 45509,3 кг

5.1.3 Рассчитываю массу испарившейся нефти

mисп. = Sисп. • Wисп • t, где

Sисп. - площадь испарения жидкости;

Wисп. - интенсивность испарения жидкости;

Wисп = h•

h-------коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока, принимаемый по таблице 3 [4];

в нашем случае он составляет 4,93

М - молярная масса вещества; 100 кг/кмоль (из условия)

Рs - давление насыщенного пара жидкости, 160 мм рт. ст. или 29,5 кПа (из условия).

Для определения коэффициента h необходимо определить скорость воздушного потока в помещении.

щвозд= nвозд•Lпом/3600 = 8•6/3600 =0,013м/с.

По таблице 1приложения 1 [4] определяем коэффициент h при 20°С. Значение щвозд принимаем равным 0,1м/с, значение коэффициента h при 20°С равным 2,4.

Тогда интенсивность испарения будет равна

Wисп = 10^-6 • 2,4•v100 •29,5 = 708 •10^-6 кг/м²•с

Определяем расчетное время испарения ?расч.

Полное время испарения будет равно

tисп. = m/ (Wисп•l•b) = 45509,3 / (708 •10^-6• 6 • 6) = 1785518,6 сек,

следовательно расчетное время испарения согласно п.3.2 НПБ-105-95 принимаем t--=--36__--сек.

Определяем массу жидкости, испарившейся с поверхности разлива mисп.

mисп. = Wисп • 3600 • b• l; mисп. = 708 •10^-6 • 3600 •6 •6 = 91,7 кг

5.1.4 Определяю массу паров, которая останется в объеме помещения с учетом воздухообмена

m*исп. = mисп. / [1+ (nвозд•?откл.) /3600)], где

nвозд - кратность воздухообмена, n = 5 1/час

m*исп. = 91,7/ [1+ (8•120/3600] = 116,1 кг

5.1.5 Рассчитываю избыточное давление взрыва

Р = [ (m•Нт•Р0•Z) / (Vсв. ••Ср•Тн)] • (1/Кн), где

m - масса нефти, вышедшей в помещение в результате аварии; для ЛВЖ и ГЖ - m*исп. (при работе аварийной вентиляции), кг;

Нт - теплота сгорания вещества; принимаем Нт = 44500 кДж/кг (из условия);

Р0 - начальное давление, кПа. Допускается принимать равным 101 кПа;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве. Допускается принимать значение Z по таблице 4 [4]; в нашем случае Z = 0,3;

Vсв. - свободный объем помещения, м (куб.). Определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его лопускается принимать равным 80 % геометрического объема помещения.

Vсв. = 0,8•Vпом. = 0,8 • 6 • 6 • 5 = 144 м;

- плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Тн, кг/м (куб.). Если принять, что давление в помещении равно нормальному атмосферному давлению (101,3 кПа), то плотность воздуха можно рассчитать по следующей формуле:

= 29/ [V0• (1+0,0037•tн)],

где

V0 - молярный объем при нормальных условиях, равный 22,4 м (куб.) /кмоль;

= 29/ [22,4• (1+0,0037•20)] = 1,2 кг/м3

Ср - теплоемкость воздуха, допускается принимать равной 1,01•10³ Дж/кг•К;;

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн = 3

?Р = (91,7 • 44500 •10³•101 • 0,3/144 •1,2 • 1,01•10³•293) • 1/3=805,9 кПа

Вывод: помещение насосной станции продуктовых насосов относится к категории А (взрывопожароопасная), так как температура вспышки экстракционного бензина менее 28 С и при аварийной ситуации может создаться избыточное давление, превышающее 5 кПа.

5.2 Расчет времени аварийного слива из аварийного трубопровода

5.2.1 Исходные данные

l₁ + l₂ + l₃ = 75 м; d₁, d₂, d₃ = 200 мм.

Согласно СНиП 2.11.03-93 "Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы" резервуары V = 700 м³ имеют высоту 9 м и диаметр равный 10,4 м откуда имеем Н₂ = 2 м; Н₁ = 11 м.

5.2.2 Решение

Проверяем выполнение условия:

где

r_ж = 702,5 кг/м³ - плотность октана.

Следуя из условия избыточное давление принимаем равным 4 кГ/см².

По справочным данным находим коэффициенты местных сопротивлений:

прямой вход в сливной патрубок ? = 0,5;

полностью открытая задвижка ? = 0,15;

гидравлический затвор ? = 1,3;

колена аварийного трубопровода ? = 2 · 1 = 2;

прямой вход в аварийную емкость ? = 0,5.

еz = 4,45

По приведенной таблице на стр.248 [2] для трубопровода d = 200 мм принимаем l = 0,029 и подсчитываем коэффициент сопротивления системы слива z:

l_i - коэффициент сопротивления трению для рассматриваемого участка трубопровода;

l_i, d_i - соответственно, длина и внутренний диаметр рассматриваемого участка трубопровода, м;

d_ВЫХ - диаметр трубопровода на выходе в аварийную емкость, м;

z_i - коэффициент местного сопротивления на рассматриваемом участке системы слива.

Т.к. диаметр трубопровода одинаков по всей длине, то

Коэффициент расхода в системе j_сист:

При j_сист = 0,247 средняя скорость w_ср движения октана по аварийному трубопроводу будет равна:

м/с

Критерий Рейнольдса:

где

n--- коэффициент кинематической вязкости жидкости, м²/сек.

то коэффициент сопротивления трению подсчитывается по формуле:

где

D - абсолютная шероховатость стенки трубы, принимаемая равной 0,7 мм с учетом периодичности работы системы аварийного слива и свойств транспортируемой жидкости;

d - внутренний диаметр трубопровода, мм.

т.е. принятое значение по таблице значений ? отличается от вычисленного на 10 %, что допустимо. Следовательно, для расчета можно принять найденное ранее значение коэффициента расхода системы ?_сист.

Продолжительность опорожнения резервуара определяем по формуле:

, где

Н_и - избыточное давление над поверхностью жидкости, кГ/см²;

F - площадь поперечного сечения резервуара, м²;

f - площадь поперечного сечения аварийного трубопровода, м².

мин

Т.к. время аварийного слива превышает 15 минут, то мы принимаем 3 линии аварийного трубопровода с теме же характеристиками, а также учитывая, что степень заполнения резервуара составляет 95 %, то время опорожнения уменьшится примерно до 14 мин.

Список использованной литературы

1. Малинин В.Р., Хорошилов О.А. Учебное пособие: Пожарная безопасность основных технологических процессов нефтепрерабатывающих заводов. СПБ: У МВД; 1999 г.

2. Малинин В.Р., Хорошилов О.А. Учебно-методическое пособие: Пожарная безопасность трубчатых печей. СПб: У МВД; 1999 г.

3. СП 12 13130 2009 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

4. Малинин В.Р., Коробейникова Е.Г., Крейтор В.П. Категорирование помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности (НПБ 105-95). Примеры решения практических задач. СПб ВПТШ; 1997 г.

5. Клубань В.С., Петров А.П., Рябиков В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. Москва: Стройиздат; 1987 г.

6. Малинин В.Р., Хорошилов О.А. Учебно-методическое пособие: Огнепреграждающие устройства для защиты технологического оборудования и коммуникаций от распространения пожара. СПБ: ВПТШ; 1997 г.

7. Баратов А.Н. Справочник: Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Москва: Химия; 1990 г.

8. Алексеев М.В., Волков О.М. Пожарная профилактика технологических процессов производства. Москва: 1986г.

9. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасность.

10. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов.