Приклад розрахунку для визначення категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою

Проведемо розрахунок по визначенню категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою для резервуара з нафтопродуктом (бензинова фракція) ємністю 3000 м³. А також з’ясуємо, чи буде в радіусі 30 м від зовнішньої установки утворюватися надлишковий тиск вибуху, що перевищує 5 кПа. Як варіант аварії приймаємо ситуацію, при якій відбулося руйнування резервуару і розлив нафтопродукту у об’ємі обвалування.

Горизонтальні розміри зони, які обмежують область концентрацій, що перевищують нижню концентраційну межу поширення полум'я С_НКМПП, для парів легкозаймистих рідин (ЛЗР), не нагрітих вище температури оточуючого середовища, обчислюють за формулами:

, (1)

, (2)

де m _п - маса парів ЛЗР, що надійшли до відкритого простору за час повного випаровування, але не більше 3600 с, кг;

р _п - густина парів ЛЗР при розрахунковій температурі й атмосферному тиску, кг×м^-3;

Р _н - тиск насичених парів ЛЗР при розрахунковій температурі, кПа;

К - коефіцієнт, що приймається рівним К = τ /3600 для ЛЗР;

τ - тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору, с;

С _нкмпп - нижня концентраційна межа поширення полум'я парів ЛЗР, % (об.) (приймаємо С _нкмпп = 0,96 % (об.) для бензину автомобільного стабільного [6]);

M - молярна маса, кг×кмоль^-1;

V _о - молярний об’єм, рівний 22,413 м³×кмоль^-1;

t _р - розрахункова температура, ^оС.

Тиск насичених парів визначається по формулі Антуана:

, кПа, (3)

де А, В, С_а – константи Антуана;

t_р – робоча температура у приміщенні.

За розрахункову температуру приймається максимально можлива температура повітря у відповідній кліматичній зоні або максимально можлива температура повітря за технологічним регламентом з урахуванням можливого підвищення температури у випадку аварійної ситуації; якщо такого значення розрахункової температури t _р визначити не вдається, допускається приймати рівною 61 ^оС.

Тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору τ знаходиться за виразом (4), але слід врахувати ступінь заповнення резервуару ЛЗР при визначенні маси ЛЗР.

, с. (4)

Площа обвалування дорівнює 13500 м². Інтенсивність випаровування знаходиться за виразом (4) та буде дорівнювати:

, кг/(с∙м²), (5)

де η – коефіцієнт, який враховує вплив швидкості на температуру повітряного потоку на процес випаровування бензину (відповідно до таблиці 7 додатку Б задачника η приймається рівним 2,4);

М – молярна маса бензинової фракції, кг∙кмоль^-1;

Р_s – тиск насичених парів, кПа.

Отже, тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору, тобто час повного випаровування бензинової фракції, розлитої у об’ємі обвалування знаходиться наступним чином:

, с.

Так як за вимогою m _п – це маса парів ЛЗР, що надійшли до відкритого простору за час повного випаровування, але не більше 3600 с, то тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору приймається рівним 3600 с. Тоді коефіцієнт К приймається рівним 1.

Знайдемо масу парів ЛЗР m _п, що надійшли до відкритого простору за 3600 с з виразу (4).

, кг. (6)

Густина парів ЛЗР при розрахунковій температурі й атмосферному тиску буде дорівнювати:

, кг×м^-3. (7)

Отже, згідно виразу (1) знаходимо горизонтальні розміри зони, які обмежують область концентрацій, що перевищують нижню концентраційну межу поширення полум'я:

, м.

Висновок: як зовнішня установка резервуар з нафтопродуктом ємністю 3000 м³ відноситься до категорії “А_з” за вибухопожежною та пожежною небезпекою, так як в резервуарі знаходяться легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28 ^оС та горизонтальний розмір зони, що обмежує пароповітряні суміші із концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полум’я становить 1440,8 м, що значно перевищує 30 м.

Визначимо, чи буде в радіусі 30 м від зовнішньої установки утворюватися надлишковий тиск вибуху, що перевищує 5 кПа.

Величину надлишкового тиску ΔР, кПа, що розвивається у разі згоряння газопароповітряних сумішей, визначають за формулою:

, кПа, (8)

де Р_о - атмосферний тиск, кПа (допускається приймати таким, що дорівнює 101 кПа);

r - відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м;

m_пр - приведена маса газу або пари, кг, обчислюється за формулою:

, кг, (9)

де Q_зг - питома теплота згоряння газу або пари, Дж×кг^-1 (для бензинової фракції теплота згоряння 43,641×10⁶ Дж∙кг^-1);

Z - коефіцієнт участі горючих газів і парів у горінні, який допускається приймати рівним 0,1;

Q_о - константа, рівна 4,52×10⁶ Дж×кг^-1;

m - маса горючих газів і (або) парів, які надійшли в результаті аварії до навколишнього простору, кг (приймаємо величину, що отримали з виразу (6)).

Отже, надлишкового тиск ΔР, що буде розвиватися у разі згоряння газопароповітряних сумішей на відстані 30 м від резервуару буде дорівнювати:

, кПа.

Висновок: як зовнішня установка резервуар з нафтопродуктом ємністю 3000 м³ відноситься до категорії “А_з” за вибухопожежною та пожежною небезпекою, так як в резервуарі зберігається ЛЗР з температурою спалаху не більше 28 ^оС і надлишкового тиск ΔР, що буде розвиватися у разі згоряння газопароповітряних сумішей на відстані 30 м від резервуару буде більше 5 кПа.

Завдання для виконання контрольної роботи за варіантами.

Таблиця 5 - Показники для розв’язання завдання по визначенню категорії зовнішньої установки

N варианта
Робоча температура,^оС
Об’єм резервуару, м^3
Ступень заповнення	0,8	0,9	0,7	0,6	0,8	0,9	0,7	0,6	0,8	0,9
Площа обвалування, м^2	11 тис	12 тис	13 тис	14 тис	15 тис	16 тис	17 тис	18 тис	19 тис	20 тис
Швидкість повітряного потоку, м/с		0,1	0,2	0,5			0,1	0,2	0,5

N варианта
Робоча температура,^оС
Об’єм резервуару, м^3
Ступень заповнення	0,7	0,8	0,9	0,7	0,6	0,8	0,9	0,8	0,6	0,7
Площа обвалування, м^2	20 тис	19 тис	18 тис	17 тис	16 тис	15 тис	14 тис	13 тис	12 тис	11 тис
Швидкість повітряного потоку, м/с		0,5	0,2	0,1			0,5	0,2	0,1

N варианта
Робоча температура,^оС
Об’єм резервуару, м^3
Ступень заповнення	0,6	0,7	0,8	0,9	0,6	0,7	0,8	0,9	0,6	0,7
Площа обвалування, м^2	22 тис	6 тис	12 тис	19 тис	9 тис	10 тис	17 тис	8 тис	9 тис	7 тис
Швидкість повітряного потоку, м/с		0,1	0,2	0,5			0,1	0,2	0,5

ЗАВДАННЯ НА СРК

1. Повторити матеріали лекцій за конспектами.

2. Повторити матеріал в підручниках:

– Клубань В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. Стор. 19 – 49.

– Задачник “Теоретичні основи пожежної профілактики технологічних процесів виробництв”. Стор. 30 – 52.

Література

1. Михайлюк О.П., Олійник В.В., Мозговий Г.О. Теоретичні основи пожежної профілактики технологічних процесів та апаратів. Навчальний посібник – Харків, 2004.- 407 с.

2. Алексеев М.В. Основы пожарной профилактики в технологических процессах производств.- М.ВИПТШ МВД СССР - 1972.-338 с.

3. Алексеев М.В., Волков О.М. и др. Пожарная профилактика в технологических процессах производств. -М.: ВИПТШ МВД СССР, 1976. -292 с.

4. Клубань В.С., Петров А.П., Рябиков В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса М.: Стройиздат.- 1987.

5. Михайлюк О.П., Сирих В.М. Теоретичні основи пожежної профілактики технологічних процесів та апаратів.- Харків.- ХІПБ МВС України, 1998.- 119 с.

6. Наказ №831 НАПБ Б.02. 003-2007 Норми визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою

7. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: В 2-х кн./А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др.-М.: Химия, 1990. Кн. 1-496 с. Кн. 2 - 384 с.

Дата добавления: 2015-10-23