Категория наружной установки
|
Категории отнесения наружной установки к той или иной
категории по пожарной опасности
|
Ан
|
Горючи газы ЛВЖ с tвсп < 28 оС в таком количестве, что могут образовывать
взрывоопасные смеси при воспламенение которых развивается расчётное избыточное
давление помещений превышающее 5 кПа.
Установка относится к категории Ан, если
в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие
газы; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28оС;
вещества и/или материалы, способные гореть при взаимодействии с водой,
кислородом воздуха и /или друг с другом; при условии, что величина
индивидуального риска при возможном сгорании указанных веществ с образованием
волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки
|
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ КРИТЕРИЕВ
ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК
Выбор и обоснование
расчетного варианта
В качестве расчетного
следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной
работы аппаратов, при котором в образовании горючих газопаровоздушных смесей
участвует наибольшее количество газов и паров.
Количество поступивших
веществ, которые могут образовывать горючие газовоздушные или паровоздушные
смеси, определили, исходя из следующих предпосылок:
а) происходит расчетная
авария одного из аппаратов;
Расчетное время
отключения трубопроводов - 300 с при ручном отключении.
б) все содержимое
аппарата поступает в окружающее пространство;
в) длительность испарения
жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
2.1 Расчет избыточного давления и
импульса волны давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в
открытом пространстве
Масса газа m, кг,
поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по
формуле
m = (Va +Vт)·pг,
где Va - объем газа,
вышедшего из аппарата, м3; Vт - объем газа вышедшего из
трубопровода, м3; pг - плотность газа, кг×м-3.
где М — молярная
масса, 21,8 кг/кмоль;
v0 — мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;
tр — расчетная температура, 800 °С.
При этом
для печи Va= Р1·V = 0,31∙45,8 = 14,2
для ЗИА Va= 0,2·2,6 = 0,52
для пенного аппарата Va = 0,1·185 = 18,5
для циклонного
промывателя Va = 0,1·64 =
6,4
где Р1
- давление в аппарате, МПа; V -объем аппарата, м3;
Vт=V1т+V2т, м3
где V1т -
объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V2т - объем газа, вышедшего из
трубопровода после его отключения, м3;
V1т = q× Т=3,4∙10-3∙300=1,02
где q - расход
газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости
от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., 3,4∙10-3
м3×с-1;
Т - 300 с при ручном отключении;
V2т=π∙Р2∙r2∙L, м3
для печи V2т = 3,14·0,5·0,142·50 = 1,54
для ЗИА V2т = 3,14·0,3·0,142·50 = 0,92
для пенного аппарата V2т = 3,14·0,2·0,142·50 = 0,62
для циклонного
промывателя V2т = 3,14·0,2·0,142·50 = 0,62
где Р2
- максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r
- внутренний радиус трубопроводов, м; L - длина трубопроводов от аварийного
аппарата до задвижек, м.
для печи Vт=
1,02+1,54 = 2,56 м3
для ЗИА Vт=
1,02+0,92 = 1,94 м3
для пенного аппарата Vт=
1,02+0,62 = 1,64 м3
для циклонного промывателя
Vт= 1,02+0,62 = 1,64 м3
для печи m = (14,2+2,56)∙0,247 = 4,14 кг
для ЗИА т = (0,52+1,94)·0,247
= 0,61 кг
для пенного аппарата т = (18,5+1,64)·0,247
= 4,97 кг
для циклонного промывателя т =
(6,4+1,64)·0,247 = 1,99 кг
2.2 Расчет избыточного давления и
импульса волны давления при сгорании горючих газов и паров с воздухом в открытом
пространстве
Величину избыточного
давления DР, кПа,
развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по формуле
DР=Р0 ×(0,8mпр0,33/r+3mпр0,66/r
2+5mпр/r 3),
где Р0 -
атмосферное давление, (101) кПа ; r- расстояние от геометрического
центра газопаровоздушного облака, на расстоянии 500 м; mпр - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле
mпр=(Qсг/Q0)×m×Z, кг
для печи тпр =
(43692/4,52·103)·4,14·0,1 = 4,0
для ЗИА тпр =
(43692/4,52·103)·0,61·0,1 = 0,59
для пенного аппарата тпр
= (43692/4,52·103)·4,97·0,1 = 4,8
для циклонного промывателя тпр
= (43692/4,52·103)·1,99·0,1 = 1,92
где Qсг -
удельная теплота сгорания газа или пара, Дж×кг-1; Z- коэффициент участия горючих газов и паров
в горении, который допускается принимать равным 0,1; Q0 - константа,
равная 4,52×106
Дж×кг-1; m - масса горючих
газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство,
кг.
для печи DР=101×(0,8×4,00,33/500+3 ×4,00,66/5002+5×4,0/5003) = 0,26 кПа
для ЗИА DР = 101 ×(0,8 ×0,590,33/500+3 ×0,590,66/5002+5×0,59/5003) = 0,14 кПа
для пенного аппарата DР = 101 ×(0,8 ×4,80,33/500+3 ×4,80,66/5002+5×4,8/5003) = 0,27 кПа
для циклонного промывателя DР = 101 ×(0,8 ×1,920,33/500+3×1,920,66/5002+5×1,92/5003) = 0,20 кПа
Величину импульса волны
давления i, вычисляют по формуле
i =123×mпр0,66/r, Па·с
для печи i = 123×4,00,66/500 = 0,61 Па×с
для ЗИА i = 123×0,590,66/500 = 0,17 Па×с
для пенного аппарата i = 123×4,80,66/500 = 0,69 Па×с
для циклонного промывателя i = 123×1,920,66/500 = 0,38 Па×с
2.3 Метод расчета интенсивности
теплового излучения
Интенсивность теплового
излучения рассчитывают для двух случаев пожара:
- пожар проливов ЛВЖ, ГЖ
или горение твердых горючих материалов;
- “огненный шар” -
крупномасштабное диффузионное горение, реализуемое при разрыве резервуара с
горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого
резервуара.
Так как, в качестве
расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии, рассчитаем “огненный шар”.
Интенсивность теплового
излучения q, кВт×м-2, для пожара пролива жидкости или при горении твердых
материалов вычисляют по формуле
q = Еf ·Fq×t,
Допускается принимать Еf
равным 40 кВт×м-2.
Значение Fq вычисляют по формуле
где Н - высота центра
“огненного шара”, м; Ds - эффективный диаметр “огненного шара”, м; r
- расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно
под центром “огненного шара”, 500 м.
Эффективный диаметр
“огненного шара” Ds определяют по формуле
Ds=5,33m0,327, м
где m - масса горючего
вещества, кг
для печи Ds =5,33∙4,00,327 = 8,39
м
для ЗИА Ds =5,33∙0,590,327 = 4,49
м
для пенного аппарата Ds =5,33∙4,80,327 = 8,90
м
для циклонного
промывателя Ds =5,33∙1,920,327
= 6,60 м
Допускается принимать
величину Н равной Ds/2, м.
для печи Fq=1.81*10-6
для ЗИА Fq=1.81*10-7
для пенного аппарата Fq=1.41*10-6
для циклонного
промывателя Fq=5.75*10-7
Время существования
“огненного шара” ts , с, определяют по формуле
ts=0,92m0,303=0,92∙4,00,303=1,4
Коэффициент пропускания
атмосферы t рассчитывают
по формуле
для печи =0.707
для ЗИА =0.706
для пенного аппарата =0.707
для циклонного
промывателя =0.706
Интенсивность теплового
излучения q, кВт×м-2
для печи q = 40∙1.81*10-6×0,707 = 5.12*10-5 кВт×м-2
для ЗИА q = 40∙1.81*10-7×0,706 = 5.11*10-6 кВт×м-2
для пенного аппарата q = 40∙1.41*10-7×0,707 = 3.99*10-6 кВт×м-2
для циклонного
промывателя q=40∙5.75*10-7×0.706=1.62*10-5 кВт×м-2
2.4 Оценка индивидуального риска
Настоящий метод
предназначен для расчета величины индивидуального риска (далее по тексту -
риска) на наружных установках при возникновении таких поражающих факторов, как
избыточное давление, развиваемое при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных
смесей, и тепловое излучение при сгорании веществ и материалов.
Величину индивидуального
риска при сгорании
газо-, паро- или пылевоздушных смесей рассчитывают по формуле
,
В формуле допускается
учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина для которой принимается равной
годовой частоте возникновения пожара на наружной установке по нормативным
документам, утвержденным в установленном порядке, 1/год, а значение - условная вероятность
поражения человека, находящегося на заданном расстоянии от наружной установки,
избыточным давлением при реализации.
1 Условную вероятность поражения человека
избыточным давлением при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей на
расстоянии от
эпицентра определяют следующим образом:
Исходя из значений и , вычисляют величину "пробит"-функции
по формуле
для печиV=3,595*1040
для ЗИА V=6,517*1042
для пенного аппаратаV=2,619*1040
для циклонного промывателяV=3,257*1041
где - избыточное давление, Па; - импульс волны давления,
Па·с.
для реактора = 5 – 0,26*ln(3,595*1040) = -19,28
для сепаратора = 5 – 0,26*ln(6,517*1042) = -20,632
для печи = 5 – 0,26*ln(2,619*1040) = -19,197
для колонны = 5 – 0,26*ln(3,257*1041) = -19,853
С помощью таблицы 3
определяют условную вероятность поражения человека. Например, при значении =3,45 значение = 6%=0,06, а при =8,09 значение =99,9% =0,999.
Таблица 3 - Значения условной
вероятности поражения человека в зависимости от величины
Условная вероятность поражения, %
|
Величина
|
|
0
|
1 1
|
2 2
|
3 3
|
4 4
|
55
|
6 6
|
7 7
|
8 8
|
9 9
|
0
|
-
|
22,67
|
22,95
|
33,12
|
33,25
|
33,36
|
33,45
|
33,52
|
33,59
|
33,66
|
10
|
33,72
|
33,77
|
33,82
|
33,90
|
33,92
|
33,96
|
44,01
|
44,05
|
44,08
|
44,12
|
20
|
44,16
|
44,19
|
44,23
|
44,26
|
44,29
|
44,33
|
44,36
|
44,39
|
44,42
|
44,45
|
30
|
44,48
|
44,50
|
44,53
|
44,56
|
44,59
|
44,61
|
44,64
|
44,67
|
44,69
|
44,72
|
40
|
44,75
|
44,77
|
44,80
|
44,82
|
44,85
|
44,87
|
44,90
|
44,92
|
44,95
|
44,97
|
50
|
55,00
|
55,03
|
55,05
|
55,08
|
55,10
|
55,13
|
55,15
|
55,18
|
55,20
|
55,23
|
60
|
55,25
|
55,28
|
55,31
|
55,33
|
55,36
|
55,39
|
55,41
|
55,44
|
55,47
|
55,50
|
70
|
55,52
|
55,55
|
55,58
|
55,61
|
55,64
|
55,67
|
55,71
|
55,74
|
55,77
|
55,81
|
80
|
55,84
|
55,88
|
55,92
|
55,95
|
55,99
|
66,04
|
66,08
|
66,13
|
66,18
|
66,23
|
90
|
66,28
|
66,34
|
66,41
|
66,48
|
66,55
|
66,64
|
66,75
|
66,88
|
77,05
|
77,33
|
-
|
00,00
|
00,10
|
00,20
|
00,30
|
00,40
|
00,50
|
00,60
|
00,70
|
00,80
|
00,90
|
99
|
77,33
|
77,37
|
77,41
|
77,46
|
77,51
|
77,58
|
77,65
|
77,75
|
77,88
|
88,09
|
Индивидуальный риск = 0
Размещено
на