CC BY
57
КАТЕГОРИРОВАНИЕ ПОМЕЩЕНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ПАО «САРАТОВСКИЙ НПЗ» ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ
ОПАСНОСТИ
А.В. Мальцев, доцент, к.т.н., Д.В. Зубков, А.М. Хайтул, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Необходимость расчета категории по взрывопожарной и пожарной опасности исходит из технологического процесса по перекачке ЛВЖ и ГЖ производящегося в насосной станции. Наиболее опасной аварией в насосной будет являться отрыв одного из напорных трубопроводов насоса самой большой производительности.
При отрыве трубопровода, в насосную будет поступать бензин при работающем насосе до перекрывания задвижки, а после ее перекрытия весь бензин из трубопровода выйдет наружу. В насосной имеется система аварийной вентиляции с кратностью воздухообмена 10 об/час [4].
Избыточное давление взрыва АР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N С1, Вг, I, F, определяется по формуле (1):
АР = (Р_ -Р)х-^X201 х^ (1)
V. х Рг,п ССТ Кн
где Р^ — максимальное давление взрыва стехиометрической
газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным, допускается принимать Р^
равным 900 кПа;
р — начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
т — масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (9), кг; ъ — коэффициент участия горючего во взрыве.
Усв — свободный объем помещения, м3 (принимается 80% от полного); ргп — плотность газа или пара при расчетной температуре tр, кг/м3,
вычисляемая по формуле (2):
=_М__,2)
Ап V х (1 + 0,00367 X ^) ( )
где М — молярная масса; V — мольный объем, равный 22,4; гр — расчетная температура, °С.
В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по
технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации.
— коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и
недиабатичность процесса горения, допускается принимать КН равным 3.
Сст — стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле (3):
Сст (3)
1 + 4,84^ 4 У
где
в = пс + _ ^ (4)
к с 42 стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; П, п, «о, П - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего; Масса паров жидкости тж, поступившей в помещение, определяется из выражения:
тж = тщ,1 + ттр 2 (5)
т^ - количество бензина, поступившего в помещение до перекрытия
задвижки на трубопроводе при работающем насосе;
количество бензина, поступившего в помещение после перекрытия
m
mp 2
задвижки из трубопровода.
mmp1 =РБ Х #нас хТ (6)
рБ = 740 кг/м3 - плотность бензина;
днас = 0,09 м3/с - производительность насоса, осуществляющего перекачку бензина;
т = 300 с - время, необходимое для отключения трубопровода;
m^ = 470 х 0,09 х 300 = 19980 кг
m
mp2 = Атр Х Lтр ХРБ (7)
Атр - истечение трубопровода диаметром 0,3 м.
жх d2 3,14 х 0,32 лл„ 2 <о\
Атр =-= --^— = 0,07 м2 (8)
44
LTp = 10 м - длина трубопровода от насоса до задвижки, Тогда:
mmp2 = 0,07 х10 х 740 = 518 кг.
тж = 19980 + 518 = 20498 кг.
В соответствии с СП 12.13130.2009 " Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" приложение «А» п. 1.2 один литр бензина разливается на один метр площади пола, т.е. бензин может разлиться на площади:
„ 20498х1000 2
^ =-= 27700 м2.
740
Поскольку площадь насосной станции равна 30 х10 = 300 м2 и дверные проемы оборудованы порогами высотой 14 см, поэтому площадь поверхности испарения принимаем равной площади пола, т.е.
Fn = 300 м2.
При этом массу паров тп, определяем по формуле:
тп = Ж х х Т (9)
где Ж - интенсивность испарения, кг-с-1/м ^ - площадь испарения, м2;
2
Т - длительность испарения бензина, принимается Т=3600 согласно приложения «А» СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» [3].
Интенсивность испарения Ж определяется по справочным и экспериментальным данным. Для не нагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать Ж по формуле:
Ж = 10 6 х^хл/м хр (10)
Рп — давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр, определяем по уравнению Антуана, кПа.
м - молярная масса жидкости, равная 114,2.
А
Рп = 10 х
Ах-
*р + С А
(11)
где A,B,CA - константы уравнения Антуана; А = 7,54424; В = 2629,65; СА = 384,195.
Рп = 10109 = 12,3 кПа Интенсивность испарения W будет равна:
Ж = 10 6 х 2,4 х-7114,2 х 12.3 =0,00032 кг с/см2 т = Ж х ^ х Т = 0,00032 х 300 х 3600 = 345,6 кг Находим стехиометрическую концентрацию бензина, химическая формула которого:
С7,267 Н14,796
14 796
В = 7,267 + —2-= 10,966;
4
Ссг =_100_= .
1 + 4,84 х 10,966
Определяем свободный объем помещения насосной:
Ксв = 0,8 х 30 х 10 х 4 = 960 м3 (12)
Плотность паров бензина при 20°С равна:
102,2 ^ ^ , 3
ргп =---= 4,25 кг/м3
,п 22,4 х (1 + 0,00367 х 20)
276
Подставляя данные, находим избыточное давление взрыва:
ЛП ,л,ч 345,6 X 0,3 101 1 т-т
АР = (900 -101) x---— x-х - = 366,5 кПа
960 x 4,25 1,8 3
Так как определенное расчетом избыточное давление взрыва больше 5 кПа, а температура вспышки бензина меньше 28°С, то категория помещения насосной по СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» [3] относится к категории «А» - повышенная взрывопожароопасность, и классу зоны В-1а по ПУЭ.
Список использованной литературы
1. Клубань В.С., Панасевич Л.Т., Воробьев В.В., Горячев С.А. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Пожарная безопасность технологических процессов»: Учебно-методическое пособие. / В.С. Клубань, В.В. Воробьев С.А. Горячев, Л.Т. Панасевич // - М.: Академия ГПС МЧС России, 2011.-57с.
2. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
3. СП 12.13130-2009. Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. - М.: ВНИИПО МЧС России, 2009.
4. Горячев С.А., Молчанов С.В., Назаров В.П. Пожарная безопасность технологических процессов. Ч. 2. Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования: учебник / С.А. Горячев, С.В. Молчанов, В.П. Назаров и др.; Под общ. ред. В.П. Назарова и В.В. Рубцова// - М.: Академия ГПС МЧС России, 2007.
