Размещено на http://www.allbest.ru/

Москва 2017 г

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Кафедра «Техносферной безопасности»

Курсовая работа

по курсу «Пожаровзрывоопасность»

на тему: «Разработка проектных и технологических мероприятий по взрывопредупреждению и взрывозащите химического цеха»

Студент:

Елецкий В.О.

Проверил:

Толешов А.К.



ФГОУ ВПО Национальный Исследовательский Технологический Университет «МИСиС»

Кафедра Техносферной безопасности №20

В помещении цеха длинной 36 м, шириной 18 м, высотой 10 м находится смеситель для изготовления экзотермической шлакообразующей смеси состава 8% порошка алюминия, 5% ПАМ с дисперсностью менее 100 мкм, 15% натриевой селитры, 26% доменного шлака, 26% карбоната натрия, 23% силикатной глыбы, 16% фторида кальция и 10% флюса АНФ-6. Загрузка смесителя 400 кг. В период между генеральными уборками в помещении скапливается 10 кг смеси, в период между текущими уборками 3 кг смеси. На труднодоступных поверхностях откладывается 60% всей пыли. В вентиляционной системе скапливается до 20 кг пыли. Теплота сгорания алюминия составляет 31037 кДж/кг, ПАМ - 15647 кДж/кг, экзосмеси 3057 кДж/кг.

Задание:

1. Разработайте модель аварийной ситуации, возникающей в результате аварийного разлива жидкости, и определите категорию помещения во взрывопожарной и пожарной опасности, используя параметры испарения опасной жидкости- ацетона. Определите класс опасности зоны по ПУЭ.

2. Предложите мероприятия по взрывопредупреждению и взрывозащите и обоснуйте их выбор.

3. Сформулируйте требования по обеспечению взрывостойкости и огнестойкости здания и мероприятия по предупреждению и ликвидации загораний.



Содержание

1. Основная часть

1.1 Общие сведения

1.2 Оценка потенциальной пожаровзрывоопасности ПА

1.3 Категорирование помещения химического цеха по взрывопожарной и пожарной опасности

1.4 Оценка последствий взрыва в помещении цеха изготовления экзотермической шлакооразующей смеси

1.5 Разработка мероприятий по взрывопредупреждению в помещении цеха изготовления экзотермической шлакооразующей смеси

1.6 Разработка средств взрывозащиты оборудования союержащего ПА

1.7 Графический материал - чертеж взрывозащитного устройства в химическом цеху

1.8 Проектные решения по обеспечению взрывостойкости в помещении цеха изготовления экзотермической шлакооразующей смеси

1.9 Решения по обеспечению пожарной безопасности в производственном помещении

Список используемой литературы



1. Основная часть

1.1 Общие сведения

Большое практическое значение имеют алюминиевые порошки и частицы. Размер частиц составляет от 0,015 до 17000 мкм, а размер порошков -- от 1 до 1000 мкм. Форма может быть сферической, в виде тонких чешуек и частиц неправильной формы.

Порошки производятся по разным технологиям и отличаются размерами и физико-химическими свойствами. Получают порошки распылением в струе воздуха или воды, методом центробежного литья, гранулированием через вибрирующее сито с последующим охлаждением водой, размола в мельницах, охлаждением алюминия из газовой фазы и др.

Алюминиевые порошки используются в металлургии в качестве легирующих добавок, в алюмотермии (для термитной сварки и восстановления соединений Cr, Mn, W, Ca). Порошки применяются в химической промышленности для синтеза алюмоорганичних соединений и в качестве катализатора, а также для получения ряда соединений алюминия.

Алюминиевые порошки применяют как компонент взрывчатых веществ, пиротехнических смесей и твердого ракетного топлива. Вследствие реакции окисления алюминия выделяется большое количество энергии, поэтому летучие вещества, которые входят в состав ВР или топлива нагреваются до высокой температуры.

Алюминиевая пудра и паста используются как пигменты лакокрасочных материалов. Пудра также применяется как газообразователь в производстве ячеистых бетонов.

Также из алюминиевых порошков изготавливают различные детали методами порошковой металлургии. Это позволяет снизить отходы металла к минимуму, а также детали из испеченных порошков обладают уникальными характеристиками и в ряде случаев заменяют такие металлы как титан и высокопрочные марки стали.

1.2 Оценка потенциальной пожаровзрывоопасности ПА

Представления об условиях протекания химической реакции в форме взрыва и формах превращения взрывчатых систем являются теоретической основой анализа вероятности возникновения взрывоопасных ситуаций на производстве и разработки систем мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности производства. Практически эта работа по обеспечению пожаровзрывоопасности обращающихся в данном технологическом процессе или образующихся в нем веществ.

Номенклатура показателей пожаровзрывоопасности и методы их определения установлены ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ «Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения»[2]. Согласно этому документу для горючих пылей металлов, в данном случае для порошка алюминия, характеристика ПВО являются:

· Группа горючести;

· Температура воспламенения;

· Температура самовоспламенения;

· Концентрационные пределы распространения(воспламенения) пламени (НКПР, ВКПР);

· Температура тления;

· Условия теплового возгорания;

· Минимальная энергия зажигания;

· Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой кислородом воздуха и другими веществами;

· Минимальное флегматиризующая концентрация флегматизатора;

· Скорость нарастания давления взрыва;

Данные показатели для ПА взяты из справочника «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов» под редакцией А.Я. Корольченко [3].

Физико-химические свойства:

Ат. масса 26,98;

плотн. 2700 кг/м3,

т. плавл. 660,1 °С;

т. кип. 2486 °С.

Пожароопасные свойства: Горючий металл. Тепл. сгор. -31087 кДж/кг. Алюминиевая стружка и пыль могут загораться при местном действии малокалорийных источников зажигания (пламени спички, искры и др.). При взаимодействии алюминиевого порошка, стружки, фольги с влагой образуется оксид алюминия и выделяется большое количество тепла, приводящее к их самовозгоранию при скоплении в кучах. Этому процессу способствует загрязненность указанных материалов маслами. Выделение свободного водорода при взаимодействии алюминиевой пыли с влагой облегчает ее взрыв. Т. самовоспл. образца алюминиевой пыли дисперсностью 27 мкм 520 °С; т. тлен. 410 °С; нижн. конц. предел распр. пл. 40 г/м ; макс. давление взрыва 1,3 МПа; скорость нарастания давл.: средн. 24,1 МПа/с, макс. 68,6 МПа/с. Предельная концентрация кислорода, при которой исключается воспламенение аэровзвеси электрической искрой, 3% об. Осевшая пыль пожароопасна. Т. самовоспл. 320 °С. Алюминий легко взаимодействует при комнатной т-ре с водными растворами щелочей и аммиака с выделением водорода. Смешивание алюминиевого порошка со щелочным водным раствором может привести к взрыву. Энергично реагирует со многими металлоидами. Алюминиевая стружка горит, например, в броме, образуя бромид алюминия. Взаимодействие алюминия с хлором и бромом происходит при комнатной т-ре, с иодом - при нагревании. При нагревании алюминий соединяется с серой. Если в пары кипящей серы всыпать порошок алюминия, то алюминий загорается. Сильно измельченный алюминий вступает в реакцию с галоидированными углеводородами; присутствующий в небольшом количестве хлорид алюминия (образующийся в процессе этой реакции) действует как катализатор, ускоряя реакцию, в ряде случаев приводящую к взрыву. Такое явление наблюдается при нагревании порошка алюминия с хлористым метилом, четыреххлори-стым углеродом, смесью хлороформа и четыреххлористого углерода до т-ры около 150 °С. Алюминий в виде компактного материала не взаимодействует с четыреххлори-стым углеродом. Смешивание алюминиевой пыли с некоторыми хлорированными углеводородами и спиртом приводит к самовозгоранию смеси. Смесь алюминиевого порошка с оксидом меди, оксидом серебра, оксидом свинца и особенно диоксидом свинца горит со взрывом. Смесь нитрата аммония, алюминиевого порошка с углем или нитросоединениями - взрывчатое вещество.

Средства тушения: Сухой песок, глинозем, магнезитовый порошок, асбестовое одеяло. Применять воду и пенные огнетушители нельзя.

Методика расчета характеристик пожаровзрывобезопасности также приведены в ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ «Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения» [2]. В соответствии с данной методикой и при помощи программы директории «Vspiska» рассчитываются такие показатели, как теплота сгорания, стехиометрическая концентрация, температура горения жидкости, теплота сгорания жидкости, температура горения, давление взрыва, молекулярная масса жидкости.

1.3 Категорирование помещения химического цеха по взрывопожарной и пожарной опасности

Для категорирования помещения по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с программой НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» [4] строится модель аварийной ситуации, рассчитывается масса материала, который может принять участие во взрыве, рассчитывается масса материала, который может принять участие во взрыве, рассчитывается прирост давления при взрыве в помещении и определяется категория помещений.

Модель аварийной ситуации: В помещении химического цеха длиной 20 м, шириной 6 м, высотой 6 м находятся три горизонтальные емкости длиной 3,0 м, диаметром 1,5 м, содержащие по 500 кг ацетона. Плотность жидкости 1070 кг/м3.

Категорирование- установление категорий помещений и зданий производственного и складского назначения в соответствии с номенклатурой категорий и методикой их определения, в зависимости от количества и характеристик пожаровзрывоопасности находящихся в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов, размещенных в них производств.

Категории помещений определяются в соответствии с СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»

Таблица 1 - Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А повышенная взрывопожаро-опасность	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б взрывопожаро-опасность	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 пожаро- опасность	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории А или Б
Г умеренная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д пониженная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
Примечания 1 Методы определения категорий помещений А и Б устанавливаются в соответствии с приложением А. 2 Отнесение помещения к категории В1, В2, В3 или В4 осуществляется в зависимости от количества и способа размещения пожарной нагрузки в указанном помещении и его объемно-планировочных характеристик, а также от пожароопасных свойств веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку. Разделение помещений на категории В1-В4 регламентируется положениями в соответствии с приложением Б.

Таблица 2. -- Избыточное давление во фронте ударной волны ДРф (кПа), при котором происходит разрушение объектов.

Объект	Степень разрушения
	полное разрушение	сильная	средняя	слабая
Здания жилые:
кирпичные многоэтажные	30…40	20…30	10…20	8…10
кирпичные малоэтажные	35…45	25…35	15…25	8…15
деревянные	20…30	12…20	8…12	6…8
Здания промышленные:
с тяжелым метал.или ж/б каркасом	60…100	40…60	20…40	10…20
с легким метал.каркасом или бескаркасные	80…120	50…80	20…50	10…20
Промышленные объекты:
ТЭС	25…40	20…25	15…220	10…15
котельные	35…45	25…35	15…25	10…15
трубопроводы наземные	20	50	130	--
трубопроводы на эстакаде	20…30	30…40	40…50	--
трансформаторные подстанции	100	40…60	20…40	10…20
ЛЭП	120…200	80…120	50…70	20…40
водонапорные башни	70	60…70	40…60	20…40
Станочное оборудование	80…100	60…80	40…60	25…40
Кузнечно-прессовое оборудование	200…250	150…200	100…150	50…100
Резервуары, трубопроводы:
стальные наземные	90	80	55	35
газгольдеры и емкости ГСМ и хим. веществ	40	35	25	20
частично заглубленные для нефтепродуктов	100	75	40	20
подземные	200	150	75	40
автозаправочные станции	--	40…60	30…40	20…30
перекачивающие и компрессорные станции	45…50	35…45	25…35	15…25
резервуарные парки (заполненные)	90…100	70…90	50…80	20…40
Транспорт:
металлические и ж/б мосты	250…300	200…250	150…200	100…150
ж/д пути	400	250	175	125
тепловозы с массой до 50 т	90	70	50	40
цистерны	80	70	50	30
вагоны цельнометаллические	150	90	60	30
вагоны товарные деревянные	40	35	30	15
автомашины грузовые	70	50	35	10

Примечание:

Слабые разрушения - повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб - 10 - 15% от стоимости здания.

Средние разрушения - разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб - 30 - 40%.

Сильные разрушения - разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб - 50%. Ремонт нецелесообразен.

Полное разрушение - обрушение зданий.

Избыточное давление взрыва ДPф (кПа) для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов углерода, водорода, кислорода, хлора, брома и фтора, определяется по формуле



где: Аав - кратность воздухообмена аварийной вентиляции, ч-1;

- время работы аварийной вентиляции, ч;

Рmax- максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паро-воздушной смеси в замкнутом объеме, определяемой по справочным данным (при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа);

P0 - начальное давление, принимаемое равным 101,3 кПа;

m - масса ГГ или паров ЛВЖ в помещении, кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5 - для других горючих газов, 0,3 - для паров ЛВЖ и ГЖ;

Vсв - свободный объем омещения, м3 (можно принять равным 80% помещения); сг - плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м3;

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатность процессов горения, принимаемый равным 3;

Сстх - стехиометрическая концентрация горючего, % об., вычисляемая по формуле

,

где -- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения (nС, nH, nX, nO- число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего).

Плотность газа (пара) можно определить по формуле



где V0 - молекулярный объем, равный 22,4 м3/кмоль;tр - расчетная температура, оС.

Избыточное давление на фронте ударной волны при взрыве горючих порошков и пылей производится по формуле

где НТ - теплота сгорания материала, кДж/кг;

- плотность воздуха, кг/м3;

ср - теплоемкость воздуха, равная 1,3 кДж/(кг*К);

Z - коэффициент участия взвешенной пыли во взрыве, принимаемый для порошков металлов и сплавов равным 1.0, для остальных - 0,5. Остальные обозначения как в формуле (5.7).

Масса газа mг (кг), поступившего в окружающее пространство при аварии аппарата, равна

,

где - объем газа, вышедшего из аппарата, м3;

Р1 - давление в аппарате, кПа;

V1 - объем аппарата, м3;

- объем газа, вышедшего из трубопровода, м3;

-- объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;

Q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газа и т.п., м3/с;

- время, определяемое по табл.1.7;

Результаты расчета избыточного давления и массы вещества, которая может принять участие во взрыве, при помощи программы директории «PROEKT» представлены ниже (Рис.1)

Рисунок 1 Результаты расчета избыточного давления взрыва в химическом цехе в соответствии с НПБ 105-95.

Анализируя расчеты, избыточное давление взрыва в производственном помещении химического цеха равна 30,7 кПа. Следовательно, помещение выше 5 кПа и относится к категории «Б» - взывопожароопасная зона. Это означает, что необходимо уделить особое внимание разработке мероприятий по взрывопредупреждению и взрывозащите оборудования.

1.4 Оценка последствий взрыва в помещении цеха изготовления экзотермической шлакооразующей смеси

Для определения опасных зон при возникновении чрезвычайной ситуации, заблоговременной подготовки к ликвидации ее последствий необходима оценка последствий промышленных катастроф разных типов. Для этого необходимо рассчитать тротиловый эквивалент и на его основе определить границы опасных зон.

Тротиловый эквивалент- мера энерговыделения высокоэнергетических событий, выраженная в количестве тринитротолуола (ТНТ), выделяющем при взрыве равное количество энергии. Удельная энергия взрывчатого разложения ТНТ к зависимости от условий проведения взрыва варьируется в диапазоне 980-1100 кал/г. Оценка разрущений при взрыве рассматривается в таблице: пожарный опасность взрыв экзотермический

Таблица 3- Зоны разрушения при воздействии ударной волны

Зона	К1	ДPф, кПа	Степень разрушения сооружений и зданий	Травмирующее воздействие на людей
I	3,8	100	Полное разрушеие	Смертельное
II	5,6	70	Частичное разрушение	Смертельно
III	9,6	28	Здания непригодны для обитания	Тяжелое
IV	28,0	14	Разрушение остекления, дверных и оконных переплетов	Средней тяжести
V	56,0	2	Разрушение до 5% остекления	Легкое

Результат расчета опасных зон химического цеха на основе тротилового эквивалента взрыва при помощи программы «TNT-EKV» представлен ниже (Рис.3)

Рисунок 2 Результат расчета опасных зон химического цеха на основе тротилового эквивалента взрыва при помощи программы «TNT-EKV».



1.5 Разработка мероприятий по взрывопредупреждению в помещении цеха изготовления экзотермической шлакооразующей смеси

Мероприятия разрабатываются в соответствии с ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ «Взрывобезопасность. Общие требования». [6].

Взрывопредупреждение- комплекс мероприятий, предотвращающих возможность возникновения взрыва.

Для предупреждения взрыва ПА необходимо исключить:

1) Образование взрывоопасной среды, которую могут образовать:

-вещества, склонные к взрывному превращению ( ацетилен, озон ,гидразин и др.);

2) Возникновение источника инициирования взрыва ПА, который в данном технологическом процессе может являться:

- открытое пламя, горящие и раскаленные тела;

- тепловые проявления химических реакций и механических воздействий;

- искры от удара и трения;

Предотвращение образования источника воспламенения обеспечивается:

- применением материалов, не создающих при ударе искр;

- применение быстродействующих средств защитного отключения возможных источников инициирования взрыва;

- устранение опасных тепловых проявлений химических реакций и механических воздействий.

Предотвращение образования взрывоопасной среды внутри технологического оборудования, в данном случае в емкостях с содержанием ацетона, должно быть обеспечено:

- герметизация технологического оборудования;

- поддержание состава и параметров среды вне области их воспламенения;

- применение ингибирующих ( химически активных ) и флегматизирующих ( инертных ) добавок;

- конструктивные и технологические решения, принятые при проектировании производственного оборудования и процессов.

При осуществлении мероприятий по взрывопредупреждению используют блокировки различных типов ( сигнал передается на устройство, обеспечивающее включение световой и звуковой сигнализаций и автоматическое включение аварийной вентиляции). Производственное оборудование и трубопроводы испытываются на герметичность при нормированном давлении газа.

Для контроля и предотвращения взрывоопасной среды используются следующие контрольно-измерительные приборы: извещатели, оповещатели, пусковые устройства, объектовые приборы, системы сигнализации, светильники аварийного освещения.

1.6 Разработка средств взрывозащиты оборудования союержащего ПА

Мероприятия по взрывозащите выбираются в соответствии с ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ «Взрывобезопасность. Общие требования»[6].

Взрывозащита емкости с содержанием ПА обеспечиваются:

1. Установлением минимального количества взрывоопасных веществ и материалов, применяемых в технологическом процессе;

2. Применение огнепреградителей гидрозатворов, водяных и пылевых заслонов, инертных ( не поддерживающих горение) газовых или паровых завес;

3. Применение оборудования, рассчитанного на давление взрыва;

4. Обваловка и бункеровка взрывоопасных участков производства или размещение их в защитных кабинах;

5. Защита оборудования от разрушения при взрыве при помощи устройств аварийного сброса давления ( предохранительные мембраны и клапаны);

6. Применение быстродействующих отсечных и обратных клапанов;

7. Применение систем активного подавления взрыва;

8. Применение средств предупредительной сигнализации.

В промышленности для безопасного сброса давления взрыва применяются взрывные клапаны и предохранительные мембранные устройства (предохранительные мембраны).

Рисунок 3 Типовые мембранные предохранительные устройства

а-МПУ-1 ( разрывная мембрана);

б- МПУ-2 ( «хлопающая» мемрана);

в-МПУ-3 ( разрывная и вспомогательная мембраны);

г-МПУ-4 ( «хлопающая» и вспомогательные мембраны);

д-МПУ-5 ( мембрана, соединенная сваркой с установочным кольцом).

На рисунке 3 предоставлены типовые мембранные предохранительные устройства.

На изготовление мембран применяются - тонколистовой алюминий, никель, нержавеющая сталь, латунь, медь, титан, чугун, стекло, графит, текстолит.

Методика расчета взрывных мембран и предохранительных клапанов исходит из допустимого давления среды в аппарате и достаточной пропускной способности предохранительного устройства. Расчетом определяется диаметр сбросного отверстия, толщина мембраны, общую площадь и их количество.

Достоинством предохранительных клапанов является предельная простота их конструкции, что характеризует их как самые надежные из всех существующих средств взрывозащиты. Кроме того, мембраны практически не имеют ограничений по пропускной

Способности. Существенным недостатком предохранительных мембран является то, что после срабатывания защищаемое оборудование остается открытым, это, как правило, приводит к остановке технологического процесса и к выбросу в атмосферу всего содержимого аппарата. При разгерметизации технологического оборудования нельзя исключить возможность вторичных взрывов, которые бывают обусловлены подсосом атмосферного воздуха внутрь аппарата через открытое отверстие мембраны.

Расчет производится в соответствии с « Руководящим техническим материалом. Устройства предохранительные с разрушающейся мембраной. РТМ-6-28-009-90 [7]. Программа расчета приведена в директории PROEKT.

Определяется режим истечения продуктов взрыва и сбросного отверстия аппарата, который является докритическим, если выполняется условие:

,

где - показатель адиабаты истекающих газов (допускается принимать равным 1,4);

- относительный перепад давления на сбросном отверстии, рассчитывается по формуле 7



,

где m - максимальное допустимое избыточное давление в аппарате, Па.

o- избыточное давление в среде, в которую истекает газ, Па.

При невыполнении этого условия режим истечения является сверхкритическим.

При докритическом режиме истечения расчет потребной площади проходного сечения мембраны для защиты оборудования от взрыва технологической среды выполняется по формуле:

,

При сверхкритическом режиме истечения расчет производится по формуле:

,

где - коэффициент искривления фронта пламени (в случае газообразной среды для пустотелых аппаратов с невозмущенным состоянием газа принимается равным 2 при давлении срабатывания мембраны более 0,1 МПа, при меньшем давлении срабатывания принимается по таблице 1; в случае пылеобразной горючей среды принимается равным 1,0-1,5 для пустотелых аппаратов с невозмущенным состоянием среды, 1,5-2,5 для аппаратов с ребрами и перегородками, 3,0-6,0 для аппаратов с искусственной турбулизацией среды);

Fom - максимальная поверхность сферического пламени в данном сосуде, м2 (для цилиндрических сосудов принимается равной поверхности шара, вписанного в цилиндр);

uт - скорость нормального горения взрывоопасной смеси при температуре Т, м/с;

- степень повышения давления при взрыве в экспериментальной установке;

- коэффициент истечения газов из сбросного отверстия, принимаемый для круглых мембран равным 0,8;

R - газовая постоянная (R = 8,314 Дж/(градмоль);

Т - температура среды в аппарате, К;

М - средняя молекулярная масса истекающих газов, кг/моль.

Скорость нормального горения при температуре Т в аппарате рассчитывается по следующей формуле:

,

где un - скорость нормального горения при температуре 300 К, которая для газов берется из таблицы 2.2, а для пылей рассчитывается по формуле 11.

,

где Vo - объем экспериментальной установки, в которой измерялся прирост давления во времени (Vo = 0,004 м3);

- максимальная скорость нарастания давления во времени Па/с.

Диаметр сбросного отверстия мембраны рассчитывается по формуле:

,

Возможна установка нескольких мембран меньшего диметра, в таком случае диаметр каждой мембраны определяется по формуле:

,

Давление срабатывания мембран со сплошным куполом зависит от толщины и механических характеристик проката, из которого они изготавливаются. Толщина проката определяется из условия срабатывания мембраны при заданном давлении Рс по формуле:

,

где - относительное удлинение при разрыве материала мембраны;

вр- предел прочности (временное сопротивление при разрыве) при одноосном растяжении материала мембраны, Па;

Kt - температурный коэффициент, принимаемый по РТМ 6-28-009-90 [7] .При комнатной температуре принимается равным 1.

Результат расчета разрывных мембран со сплошным куполом в помещении химического цеха с помощью директории «PROEKT» приведен ниже ( рис.4)

Рисунок 4 . Результаты расчета взрывных мембран со сплошным куполом помещении цеха в соответствии с РТМ-6-28-009-90.

1.7 Графический материал - чертеж взрывозащитного устройства в химическом цеху

На рисунке 5. представлен чертеж устройства взрывозащиты - разрушающейся мембраны со сплошным куполом, где, в соответствии с полученными результатми расчета, диаметр мембраны D= 0,9 м, давление срабатывания мембраны Р= 102.3 кПа, толщина мембраны А= 0,059 мм.

Рисунок 5 Разрушающаяся мембрана со сплошным куполом.

1.8 Проектные решения по обеспечению взрывостойкости в помещении цеха изготовления экзотермической шлакооразующей смеси

Решения выбираются в соответствии с СНиП 31-03-2001 [8].

Взрывостойкость - способность объектов противостоять воздействию поражающих факторов взрыва. Для обеспечения взрывостойкости здания применяют легкосбрасывающие конструкции (ЛСК).

Расчет площади ЛСК производится с помощью методики, приведенной в книге Г.Г. Орлова « Легкосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий», М.: Стройиздат, 1987, с.197, [9].Программа расчета приведена в директории PROEKT.

При полном заполнении объема помещения горючей смесью и заданной величине допускаемого избыточного давления расчет площади ЛСК одного типа производится по формуле:

где:

Sтрп - требуемая площадь ЛСК, м2;

Vп - объем помещения, м3, определяемый в пределах внутренних поверхностей ограждающих конструкций за вычетом объема, занимаемого технологическим оборудованием и строительными конструкциями (допускается принимать равным 80% полного объема помещения);

Uн -нормальная скорость горения взрывоопасной смеси, м/с;

k -показатель давления взрыва, численное значение которого принимается в зависимости от допустимого давления в помещении Pдоп, кпа;

- коэффициент интенсификации горения;

Kвскр,i -коэффициент, учитывающий относительную площадь вскрывающихся проемов при использовании ЛСК одного типа.

При устройстве в наружных ограждениях помещения одновременно нескольких типов ЛСК (остекление окон, открывающиеся окна и двери, стеновые панели и панели перекрытия) требуемая их площадь при полном заполнении объема помещения взрывоопасной смесью рассчитывается по формуле:

,

где n - количество типов ЛСК,

mi- доля площади проемов, перекрываемых ЛСК i-того типа.

Доля пощади проемов, перекрываемых ЛСК i-того типа, определяется отношением: mi = Sтрi/Sтр, где Sтр,i - требуемая площадь ЛСК i-того типа.

При устройстве в наружных ограждениях помещения ЛСК одного типа (i=1) m = m1 = 1. Если устанавливается n типов ЛСК, то

,

В том случае, когда заранее известны площади некоторых видов ЛСК (ворота, панели перекрытия или стеновые ворота) и необходимо определить требуемую дополнительную площадь конструкций другого типа (например, остекления), можно воспользоваться следующим уравнением:

,

где второй член представляет собой суммарную площадь вскрываемых проемов ЛСК, параметры которых известны.

Если взрывоопасная смесь занимает часть свободного объема помещения, то при условии, что произведение ее объема на максимальную степень расширения продуктов горения равно или больше свободного объема помещения, расчет ведется по формулам 3.1 - 3.3, в противном же случае используется формула 20:

,

где Vo - объем взрывоопасной смеси в помещении, м3,

u/b - степень расширения продуктов горения.

Результат расчета ЛСК дирекции «PROEKT» представлен ниже (рис.7).

Рисунок 6 Результаты расчета ЛСК со сплошным куполом в помещении цеха в соответствии с РТМ-28-009-90.

1.9 Решения по обеспечению пожарной безопасности в производственном помещении

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования» [10] пожарная безопасность объекта должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.

Предотвращение пожара должно достигаться предотвращением образования горючей среды и (или) предотвращением образования в горючей среде ( или внесения в нее) источников зажигания.

Противопожарная защита должна достигаться применением в химическом цеху одного их следующих способов или их комбинаций:

· Применением средств пожаротушения и соответствующих видов пожарной техники;

· Применением автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения;

· Применением основных строительных конструкций и материалов, в том числе используемых для облицовок конструкций, с нормированными показателями пожарной опасности;

· Организацией с помощью технических средств, включая автоматические, своевременного оповещения и эвакуации людей.



Список используемой литературы

1. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». - М.: Изд-во стандартов 1977.- 7 с.

2. ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ «Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения». Номенклатура показателей и методы их определения. - М.: Изд-во стандартов 1990. - 312 с.

3. Справочник «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов» под редакцией А.Я. Корольченко. - М. Химия. 1990.

4. НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности».

5. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

6. ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ «Взрывобезопасность. Общие требования» М.: Изд-во стандартов 1976 - 96 с.

7. Устройства предохранительные с разрушающейся мембраной. РТМ-6-26-009-90. -М.: Минхимпром СССР. 1990. -216 с.

8. СНиП 31-03-2001 «Производственные здания».

9. Книга Г.Г. Орлова « Легкосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий», М.: Стройиздат, 1987, с.197.

10. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования». - М.: Изд-во стандартов 1992. - 264 с.

11. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие / Бабайцев И.В., Варенков А.Н., Потоцкий Е.П. - М.: МИСиС. 1997. -60 с.

12. «Легкосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий» Орлов Г.Г. М.: Стройиздат. 1987. -197 с.

Размещено на Allbest.ru

...