Анализ пожарной опасности цеха окраски изделий с краскоприготовительным отделением

Произведем расчет гравийного огнепреградителя для защиты дыхательной линии смесителя-растворителя.

1.Составляют уравнение сгорания в воздухе 1 моля горючего вещества и определяют концентрацию компонентов в исходной горючей смеси стехиометрического состава:

и ,

где - концентрация горючего компонента в исходной смеси стехиометрического состава, об. доли; - количество молей одного компонента в смеси; - количество компонентов в смеси; - концентрация воздуха в сходной смеси.

С₃H₆О+ 4(O₂+ 3,76N₂) 3CO₂+3H₂O+4^.3,76N₂ - ацетон,

С₈H₁₀+ 10,5(O₂+ 3,76N₂) 8CO₂+5H₂O+10,5^.3,76N₂ - ксилол.

m = (1+4+4^.3,76) ^.0,8 + (1+10,5+10,5^.3,76) ^.0,2 = 26,23 молей.

об. доли и об. доли.

2. Определяют удельную газовую постоянную исходной смеси , а так же её удельную теплоемкость и коэффициент теплопроводности .

 Дж/кг^.К;

кДж/(кг^.К);

Вт/(м^.К).

м/с (табл. 1 приложения [8]).

3. Определяют критический диаметр каналов в слое гранул (гравия):

мм,

где - удельная газовая постоянная исходной смеси, Дж/(кг•К); - температура исходной смеси, ⁰С; - коэффициент теплопроводности исходной смеси, Вт/(м•К); - нормальная скорость распространения пламени, м/с; - удельную теплоемкость исходной смеси, Дж/(кг•К); - давление исходной смеси, Па.

4. Определяют фактический диаметр каналов в слое гранул :

мм,

где - коэффициент безопасности; обычно принимают .

5. Определяют диаметр гранул (гравия) насадки огнепреградителя :

м (таблица пункт 2.1 [8]).

6. Принимают высоту слоя гранул в огнепреградителе Н:

м.

Вывод. Для предотвращения распространения пожара в помещении смесителя-растворителя необходимо предусмотреть локальную автоматическую установку пожаротушения.

3. Расчет категории производственного помещения по взрывоопасной и пожарной опасности

3.1 Выбор и обоснование расчетного варианта

При расчете критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих паровоздушных смесей участвует наибольшее количество паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей.

Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать горючие паровоздушные смеси, определяется, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из аппаратов, содержащего наибольшее количество самого пожароопасного вещества;

б) все содержимое аппарата поступает в помещение;

в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат, по прямому и обратному потокам в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяют в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

- времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

- 300 с при ручном отключении;

г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 литр смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей -- на 1 м² пола помещения;

д) происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей;

е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

Свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно, равным 80 % геометрического объема помещения.

Определение категории помещения окрасочной камеры.

Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в табл. 1 [2], от высшей (А) к низшей (Д).

В помещении в технологическом процессе применяется ацетон. По температуре вспышки ацетона Т_всп = -18 ⁰С определяем категорию производства - А.

3.2 Расчет избыточного давления для горючих паров легковоспламеняющихся жидкостей

1. Избыточное давление Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Сl, Вr, I, F, определяется по формуле:

где Р_max -- максимальное давление взрыва, развиваемое при сгорании стехиометрической паровоздушной смеси в замкнутом объеме. При отсутствии данных допускается принимать Р_max равным 900 кПа. В нашем случае Р_max = 572 кПа;

Р₀ -- начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m -- масса паров легковоспламеняющихся жидкостей, вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг;

Z -- коэффициент участия горючих паров в горении, который может быть рассчитан на основе характера распределения паров в объеме помещения согласно приложению Д. Допускается принимать значение Z по таблице А.1 [2]. Z = 0,3;

V_св -- свободный объем помещения, м³;

_п -- плотность пара при расчетной температуре t_p, кг м-³, вычисляемая по формуле:

где М -- молярная масса, м³ кмоль-¹;

V₀ -- мольный объем, равный 22,413 м³ кмоль-¹;

t_р -- расчетная температура, С.

С_ст -- стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, % (объемных), вычисляемая по формуле

где -- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_С, n_H, n_О, n_X -- число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н -- коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным трем.

Массу горючих веществ , выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяют по формуле:

,

где - масса веществ, выходящих из трубопроводов соответственно до момента отключения задвижек и после их закрытия, кг.

Для аппаратов с жидкостями массу горючих веществ определяют по формуле:

,

где - производительность 1-го насоса (или пропуская способность 1-го трубопровода), питающего аппарат, м/с; - продолжительность отключения i-го побудителя расхода, с; n - число побудителей расхода, питающих аппарат; - соответственно длина (м) и сечение (м) j -го участка трубопровода (от аварийного аппарата до запорного устройства), из которого происходит истечение жидкости; - плотность жидкости при рабочей температуре среды в аппарате, кг/м; k - число участков трубопроводов, примыкающих к аварийному аппарату.

Произведем расчеты:

С₃H₆О+ 4(O₂+ 3,76N₂) 3CO₂+3H₂O+4^.3,76N₂;

;

%, об.;

кг/м³;

м³.

Так как у нас окрасочная камера на 2 рабочих места, то:

кг,

где м³/с;

м².

Из аппарата вылилось 0,2544 м³ или 254,4 л ацетона. Расчетная площадь разлива ацетона составляет (1 литр разливается на 1 м²) 254,4 м². Площадь пола помещения F = 95 ^. 20 = 1900 м².

Масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива определяется по формуле:

,

где W -- интенсивность испарения, кг с-¹ м-²;

F_и -- площадь испарения, м²;

Т -- время испарения.

Интенсивность испарения W для не нагретых выше расчетной температуры (окружающей среды) ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле:

где -- коэффициент, принимаемый по таблице А.2 [2] в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения, = 3,5;

Р_н -- давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р, кПа.

Р_н = 133,3 ^. 180,08 = 24 кПа (табл.1 приложение 2 [6]);

кг/(с^.м²).

Тогда:

кг.

Так как масса испарившейся жидкости больше массы разлившейся жидкости, то: кг.

Определим время испарения разлившегося ацетона:

с.

С учетом вентиляции массу m горючих паров легковоспламеняющихся жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле:

,

где А -- кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-¹;

Т -- продолжительность поступления горючих паров легковоспламеняющихся жидкостей в объем помещения, с.

с-¹;

.

Тогда масса испарившейся жидкости в помещении будет:

кг.

Тогда избыточное давление равно:

кПа = 436 Па.

Вывод: , следовательно помещение окрасочной камеры следует отнести к категории "В1--В4" (пожароопасность).

3.3 Определение категорий помещений В1--В4

Определение категорий помещений В1--В4 осуществляют путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице Б.1 [2].

При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) легковоспламеняющихся, горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка пожарная нагрузка Q, МДж, определяется по формуле:

,

где G_i -- количество i-того материала пожарной нагрузки, кг;

-- низшая теплота сгорания i-того материала пожарной нагрузки, МДж кг-¹.

Удельная пожарная нагрузка g, МДж м-², определяется из соотношения:

,

где S -- площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

Для ацетона Дж/кг (табл. 25 приложения [8]).

МДж.

МДж/м².

Вывод: категория помещения цеха с окрасочной камерой В4.

Заключение

В курсовом проекте на основании исследования технологического процесса окраски автомобильных деталей проведен анализ пожарной опасности технологического процесса.

Выявлены причины образования горючей среды внутри аппаратов при нормальном режиме, а также во время аварийной ситуации (при повреждении аппарата); технологические источники зажигания, возможные пути распространения пожара, определены расчетным путем категории помещений по взрывопожарной опасности. Проведен расчет огнепреградителя на дыхательной линии смесителя-растворителя. На основе этого анализа предложены пожарно-профилактические мероприятия (в конце каждого параграфа).

Литература

1. Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008 г. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности.

2. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

3. ГОСТ 12.1.044-89*. ССБТ. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. (ИСО 4589-84).

4. ГОСТ Р 12.3.047-98. ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

5. Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1986.

6. В.П. Назаров, В.М. Сонечкин. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Пожарная профилактика технологических процессов". - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989. - 86 с.

7. Горячев С.А., Молчанов С.В., Назаров В.П., Панасевич Л.Т., Петров А.П., Рубцов В.В., Швырков С.А. Пожарная безопасность технологических процессов. Часть 2, - М.: Академия ГПС МЧС России, 2007.

8. Горячев С.А., Клубань В.С. Задачник по курсу "Пожарная профилактика технологических процессов". - М.: ВИПТШ МВД РФ, 1996. - 121 с.

9. Горячев С.А., Обухов А.И., Рубцов В.В., Швырков С.А. Основы технологии, процессов и аппаратов пожаровзрывоопасных производств. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

10. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 книгах; кн. 1 / A. H. Баратов, А. Я. Корольченко, Г. Н. Кравчук и др. - М., Химия, 1990. - 496 с.

11. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 книгах; кн. 2 / A. H. Баратов, А. Я. Корольченко, Г. Н. Кравчук и др. - М., Химия, 1990. - 384 с.

Размещено на Allbest.ru