Пожарная безопасность технологических процессов

Избыточное давление взрыва ?Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле (11):

Определяется масса ЛВЖ, поступившая в помещение по формуле (14):

m_ж=V_T?_ж

m_ж - масса ЛВЖ, поступившей в помещение, кг

_ж =790,8 кг/м³ - плотность жидкости

,

V_1T - объем жидкости, вышедшей из трубопровода до отключения, м³;

V_2T - объем жидкости, вышедшей из трубопровода после отключения, м³;

q = м³/с - производительность насоса;

Т =120 с, т.к. отключения насоса автоматическое.

V_1T=

где:

d_ш=55 м - диаметр линии;

l =4,5 м - расстояние до задвижек.

Определяем массу испарившейся ЛВЖ по формуле (14):

Определяем площадь испарения по формуле (18):

,

где V_лвж - объём жидкости, вышедшей из аппарата при аварии, л.

Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости, площадь испарения которой при разливе на горизонтальную поверхность F_и=12м².

Определяем массу испарившейся с поверхности разлива жидкости по формуле (19):

m = W F_и Т,

где:

W - интенсивность испарения, кгс ^-1•м^-2;

F_и - площадь испарения, м²

Т - время испарения, с

Интенсивность испарения Wрассчитываем по формуле (20):

W=10^-6P_н,

где:

- коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

М - молярная масса горючего, кг·кмоль^-1;

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р.

Определяем давление насыщенных паров по формуле (25):



где:

P_H- давление насыщенных паров, кПа;

t_ж=38°С - рабочая температура,

А=7,25058; В=1281,721; С_А=237,088- константы уравнения Антуана

W=10^-6·1··51,89=3,95·10^-4 кгс ^-1•м^-2

Определяем время полного испарения разлившейся в помещении ЛВЖ по формуле (26):

,

Т.к. время полного испарения разлившейся в помещении ЛВЖ более 3600 с, то далее для расчетов время испарения разлившейся в помещении ЛВЖ принимаем 3600 с .

m=3,95·10^-4·12·3600=17,064 кг

Плотность пара вычисляем по формуле (11):

,

где:

М - молярная масса, кг•кмоль^-1;

V₀ - молярный объем, равный 22,413 м³•кмоль^-1;

t_р - расчетная температура, С.

кг/м

Определяем горизонтальные размеры зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени по формуле:

R_нкпр=3,1501,(49)

m_п - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;

_п - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кгм^-3;

Р_н - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

К - коэффициент, принимаемый равным К = Т/3600 для ЛВЖ;

Т - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;

С_нкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.);

М - молярная масса, кг кмоль^-1;

V₀- мольный объем, равный 22,413 м³кмоль^-1;

t_р - расчетная температура, °С.

R_нкпр=, (50)

Определяем расстояние от геометрического центра паровоздушного облака по формуле:

 (51)

Приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле:

m_пр = (Q_сг/Q_о) m Z, (52)

m_пр = (1,821/4,52) 17,064 0,1=0,687кг,

где:

Q_сг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж кг^-1;

Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; Q_о - константа, равная 4,52 10⁶ Дж кг^-1;

m - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

Определяем величину избыточного давления ?P, получаемого при сгорании паровоздушной смеси:

(53)

Согласно [8] установка относится к категории В_н, т.к. в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) легковоспламеняющиеся жидкости; не реализуются критерии, позволяющие отнести установку к категориям А_н или Б_н, и интенсивность теплового излучения от очага пожара указанных веществ и/или материалов на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 4 кВтм^-2.

Согласно п.7.3.43 [24] наружная установка относится к категории

В-Iг. Зоны класса В-Iг - пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами(газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.

4. Разработка мероприятий по обеспечению пожарной безопасности производственного процесса

Мероприятия по ограничению образования горючей среды сведены в таблицу 11, источников зажигания - в таблицу 12, мероприятия по ограничению распространения пожара - в таблицу 13.

Таблица11

Мероприятия по ограничению образования горючей среды
№ п/п	Мероприятия	Ссылка на нормативный документ
1	2	3
1	Не допускать применение веществ не прошедших входной контроль на соответствие их противопожарным требованиям технических условий.	П.3.1.7. [1]
2	Для каждого помещения инструкцией о мерах пожарной безопасности и технологическим регламентом должно быть определено предельное количество горючих веществ и материалов, места их размещения.	П.3.2.1. [1]
3	Для транспортировки ЛВЖ и ГЖ использовать герметичную тару.	П.3.2.6. [1]
4	Содержать технологическое оборудование в исправном состоянии, обеспечить работу без рывков, заеданий или повышенного трения движущихся частей.	П.3.2.11.2. [1]
5	Оборудование и тара для переработки и хранения легковоспламеняющихся и горючих веществ и материалов должны быть герметичны. Состояние уплотнений должно постоянно контролироваться и при повреждении, износе восстанавливаться.	П.3.2.12. [1]
6	Обеспечить надёжную защиту от повреждений и аварий оборудования с наличием горючих веществ при помощи установки защитных устройств.	П.3.2.13. [1]
7	Содержать в исправности, окрасить в красный цвет и нанести поясняющие обозначения на аварийные задвижки и вентиляции трубопроводов.	П.3.2.14. [1]
8	Проводить своевременный ремонт технологического оборудования.	П.3.2.16. [1]
9	При сливе или наливе ЛВЖ и ГЖ следует применять автоматизированные сливо-наливные устройства с герметизацией емкостей и улавливанием вытесняемых паров.	П.3.2.19. [1]
10	Применять негорючие технические жидкости и составы для мойки, а также обезжиривания.	П.3.2.21. [1]
11	Проводить очистку накоплений горючих отложений с конструкций аппаратов, трубопроводов и вытяжных устройств пожаробезопасными способами.	П.3.2.25. [1]
12	Работать только с включенными местными отсосами, улавливающими выделяющиеся пары.	П.3.2.22.1. [1]
13	Администрация предприятия для каждого цеха (производственной операции) должна устанавливать порядок замены промасленной спецодежды на чистую.	П.3.2.30. [1]
14	Установитьавтоматическиегазоанализаторы.	П.3.2.26. [1]
15	При ведении технологических процессов не допускается отключать средства контроля, регулирования и системы противоаварийной защиты.	П.35.[2]
16	Системы аварийного слива должны находиться в исправном состоянии, а аварийные емкости быть постоянно свободными.	П.37.[2]
17	Огнепреградители должны быть исправными и защищенными от возможности обледенения или загрязнения	П.49.[2]
18	Проверка состояния огнепреградителей и их очистка, должны производиться не реже 1 раза в три месяца по соответствующему графику.	П.50.[2]
19	Производство каких-либо ремонтных работ натрубопроводах, заполненных ЛВЖ не допускается	П.71.[2]

Таблица 12

Мероприятия по предотвращению образования источников зажигания в горючей среде
№ п/п	Мероприятия	Ссылка на нормативный документ
1	2	3
1	На территории пожаровзрывоопасных производств не допускается разводить костры, сжигать мусор, отходы, применять факелы, спички, керосиновые фонари, другие источники открытого огня. Для временного освещения необходимо применять переносные светильники во взрывозащищенном исполнении.	П.91.[2]
2	Места, выделенные для курения, должны быть оснащены надписью “Место для курения”, емкостью с водой или ящиком с песком, при необходимости - огнетушителем	П.94.[2]
3	Полы помещений, где установлено оборудование с ЛВЖ и ГЖ должны быть выполнены из негорючего, не впитывающего эти жидкости материала.	П.95.[2]
4	Соблюдать скоростной режим транспортировки ЛВЖ и ГЖ по трубопроводам согласно норм.	П.97.[2]
5	Не допускать использование спецодежды из синтетических материалов персоналом, обслуживающим помещения, где возможно выделение паров ЛВЖ и ГЖ.	П.99.[10]
6	Не допускать сушку спецодежды на горячих трубопроводах, электродвигателях и отопительных приборах.	П.101.[2]
7	Не допускать: - эксплуатацию электрооборудования с нарушенным защитным заземлением; - перегрузку электрооборудования, кабелей и проводов;	П.106.[2]
8	Производить ремонт и техническое обслуживание электроустановок в сроки, определенные ПТЭ и ПТБ.	П.108.[2]
9	Производить ремонт взрывозащищенного электрооборудования только специализированными организациями, имеющими лицензию на этот вид деятельности.	П.109.[2]
10	Не допускать изменение параметров взрывозащиты на ремонтируемом электрооборудовании.	П.110.[2]
11	Содержать средства защиты от статического электричества в исправном состоянии.	П.114.[2]
12	Выполнить молниезащиту в соответствии с требованиями руководящего документа Минэнерго СССР “Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.22”.	П.117.[2]
13	Проверять состояние токопроводящих элементов перед началом грозового периода, а также не реже 1 раза в год проводить измерение сопротивления всех заземлений молниезащиты.	П.118.[2]
14	Немедленно устранять механические и коррозионные повреждения элементов молниезашиты.	П.119.[2]
15	Не допускать во время грозы: - стравливание продуктов производства в атмосферу через газоотводные трубы и воздушники; - держать открытыми окна и двери производственных помещений; - производить продувку аппаратов и трубопроводов с ЛВЖ, ГЖ, ГГ, СГГ; - производить сливо-наливные операции.	П.120.[2]
16	Плавно производить разогрев и охлаждение теплообменников.	П.139.[2]
17	Вскрывать аппараты при их остановке только после стравливания избыточного давления, слива ЛВЖ, ГЖ, удаления горючих паров и газов, продувки внутреннего объёма инертным газом.	П.160.[2]
18	Не допускать превышения уровня жидкости в аппаратах, и следить за исправностью регулирующего высоту устройства.	П.167.[2]
19	Не допускать использование кабелей и проводов с полиэтиленовой изоляцией и кабелей в полиэтиленовой оболочке.	П.4.1.13. [1]
20	Соединять, оконцовывать и ответвлять жилы проводов и кабелей с помощью опрессовки, сварки, пайки или специальных зажимов.	П.4.1.15. [1]
21	Не применять открытый огонь при проведении ремонтных работ.	П.4.2.8. [1]
22	Размещать приборы и оборудование при проведении огневых работ таким образом, чтобы исключалась возможность воспламенения горючих веществ и газов.	П.4.3.3. [1]

Таблица13

Мероприятия по ограничению распространения пожара
№ п/п	Мероприятия	Ссылка на нормативный документ
1	2	3
1	Не допускать установку каких-либо приспособлений, препятствующих нормальному закрыванию противопожарных дверей.	П.8.1.1.[1]
2	Не допускать съём предусмотренных проектом дверей.	П.8.1.4.[1]
3	Производить очистку пола рабочих помещений не реже 1 раза в смену.	П.365.[2]
4	Обеспечить помещения первичными средствами пожаротушения.	П.9.2.1. [1]
5	Не допускать прокладку через помещения транзитных трубопроводов с ГГ, ЛВЖ, ГЖ и электросетей.	П.8.1.6. [1]
6	Следить за исправностью механизмов для самозакрывания и уплотнения в притворах противопожарных дверей.Закрывать по окончании рабочего дня огнепреграждающие устройства.	П.8.1.8[1]
7	Необходимо регулярно проверять исправность огнепреградителей и производить чистку их огнегасящей насадки, а также контролировать исправность мембранных клапанов.	П.8.1.9. [1]
8	Герметично закрыть проемы (зазоры, неплотности) в местах прохождения трубопроводов с ГГ, ЛВЖ и ГЖ через строительные конструкции негорючими материалами на всю толщину конструкции, а также окрасить трубопроводы в соответствии с нормами.	П.8.1.12. [1]
9	Cеть промышленной канализации должна быть обеспечена исправными гидравлическими затворами.	П.341.[2]

Расчет параметров огнепреградителя

Определим диаметр гранул гравийного огнепреградителя, установленного на дыхательной линии бака готовой краски с ЛВЖ. Вид ЛВЖ - ацетон температура в паровоздушном пространстве резервуара t_п=50 °С, давление в резервуаре Р_р=0,310⁶ Па.

Решение:

1. Составим уравнение реакции горения:

C₃H₆O+4(O₂+3,76N₂)=3CO₂+3H₂O+43,76N₂+Q

2. Определяем объёмную долю горючего в стехиометрической смеси:

. (54)

3. Определяем коэффициент теплопроводности смеси:

=_г·_г+(1-_г)·_в=0,050,128+(1-0,05)0,0280=0,033Вт/мК, (50)

где «г», «в» - индексы, относящиеся к соответствующим показателям горючего газа (пара) и воздуха;

_г - объёмная доля горючего компонента в стехиометрической смеси;

_г - коэффициент теплопроводности горючего газа (пара), Вт/(м·К);

_в - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м·К).

_г=0,128 Вт/мК - табл. 6 приложения [21];

_в=0,0280 Вт/мК) - табл. 7 приложения [21].

4. Определяем удельную теплоёмкость смеси:

, (55)

где С_р.в - теплоёмкость воздуха, Дж/(кг·К);

С_р.г - теплоёмкость горючих паров или газов, Дж/(кг·К); значения теплоёмкости некоторых горючих веществ приведены в таблице 6 приложения [21].

С_р.в=1009 Дж/(кгК); С_р.г=1290 Дж/(кгК);

;

5. Определяем газовую постоянную для смеси:

; (56)

М_г=58; М_в=28,96 - табл.1 приложения [21];

;

6. Определяем критический диаметр канала огнепреградителя:

, (57)

где d_кр - критический диаметр канала огнепреградителя, м;

Ре_кр - критическое значение числа Пекле на пределе гашения пламени; обычно принимают Ре_кр=65;

Т_р - начальная (рабочая) температура, К;

Р_р - давление горючей смеси, Па;

U_н - нормальная скорость распространения пламени, м/с; максимальное значение этой величины для смесей различных газов и паров с воздухом приведены в таблице 1 приложения [21];

- коэффициент теплопроводности горючей смеси, Вт/(м·К);

С_р - удельная теплоёмкость горючей смеси при постоянном давлении, Дж/(кг·К).

Т_р=t_п+273=323 К;

U_н=0,37 м/с - табл. 1 приложения [21];

Р_{е кр}=65;

.

7. Для надёжности гашения пламени уменьшим диаметр:

.

8. Определяем диаметр гранул

D_гр=(3…4)d=3,50,907=3,1745 мм.

5. Разработка карты пожарной опасности и защиты технологического процесса

5.1 Карта пожарной опасности

После анализа пожарной опасности производственного процесса разрабатывается карта его пожарной опасности, представляющая собой план помещения, этажа здания или площадки с нанесенной на нем информацией в виде условных обозначений о пожарной нагрузке, источниках зажигания, строительных конструкциях, технологических аппаратах, категории помещений, наружных установок, технологических блоков и т.д. Карта пожарной опасности концентрирует в себе основную информацию о пожарной опасности объекта и позволяет наглядно оценить реальную опасность образования горючей среды, возникновения источников зажигания, оценить возможные пути распространения пожара, места размещения систем сигнализации и пожаротушения.

Карта пожарной опасности позволяет аналитически оценить реальную опасность образования горючей среды, возникновения источников зажигания, оценить возможные пути распространения пожара, а также насколько принятые меры защиты обеспечивают пожарную безопасность производства.

5.2 Составление карты пожарной опасности

Основой карты служат планы производственных зданий и установок с размещенными на них оборудованием и материалами. При необходимости планы дополняют разрезами или видами установок, этажерок и помещений.

Карта состоит из трех частей:

1. Характеристика пожарной опасности производственного оборудования.

2. План размещения производственного оборудования.

3. Принципиальная и аппаратная технологические схемы производства.

Литература

1. ППБ 1.01-94 «Общие правила пожарной безопасности для промышленных предприятий».

2. ППБ 2.08-2000 «Правила пожарной безопасности республики Беларусь для химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

3. Закон №2403-XII 1993 «Закон Республики Беларусь о пожарной безопасности».

4. Закон №363-3 2000 «Закон Республики Беларусь о промышленной безопасности опасных производственных объектов».

5. СТБ 11.0.02-95 «Система стандартов пожарной безопасности. Пожарная безопасность. Общие термины и определения».

6. СТБ 11.05.03-2010. «Система стандартов пожарной безопасности. Пожарная безопасность технологических процессов. Методы оценки и анализа пожарной безопасности. Общие требования».

7. ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования».

8. НПБ 5-2005 «Категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

9. ГОСТ 12.1.010-76 «Взрывобезопасность. Общие требования».

10. ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».

11. «Правила и нормы техники безопасности, пожарной безопасности и производственной санитарии для окрасочных цехов».

12. ППБ 1.02-94 «Правила пожарной безопасности при эксплуатации технических средств п/п защиты».

13. Алексеев М.В. и др. Пожарная профилактика технологических процессов производств. - М., 1986.

14. Алексеев М.В. Основы пожарной профилактики технологических процессов производств. - М., 1972.

15. Г.Ф.Ласута, И.И.Полевода, А.В.Маковчик, Ф.Н.Абдрафиков, В.П.Артемьев. Пожарная безопасность технологических процессов. Минск. 2010.

16. Клубань В.С. и др. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса. - М., 1987.

17. Артемьев В.П. Осяев В.А. Безопасность технологических процессов. Методические указания для выполнения курсовой работы. Минск. 2010.

18. Артемьев В.П., Юхов А.А., Предкель А.В. Техногенная безопасность производственных процессов и оборудования. Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. Минск. 2001.

19. Горячев, С. А. Пожарная профилактика технологических процессов: задачник. - М., 1983.

20. Баратов А.Н., Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник. Книги 1,2 - М.: Химия, 1990

21. А.А. Украинец, О.В. Жариков, В.В. Исаев. Пожарная безопасность технологических процессов. Методические указания к решению задач по оценке пожарной опасности технологического оборудования: Учебно-методическое пособие.- Гомель, ГИИ МЧС РБ, 2006.

22. ГОСТ 2.104-2006 Единая система конструкторской документации. Основные надписи.

23. ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.

24. ПУЭ

25.НПБ 15-2007 Нормы пожарной безопасности Республики Беларусь. Область применения автоматических систем пожарной сигнализации и установок пожаротушения. Минск 2007 год.

Размещено на Allbest.ru