Оценка пожарной опасности технологических систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Оценка соответствия взрывопожароопасных технологий требованиям пожарной безопасности сталкивается с большим числом локальных и системных проблем: технических и информационных. Анализ этих проблем (высокий уровень взрывопожароопасности используемых технологий, большая концентрация пожаровзрывоопасных веществ на единицу площади, неспособность существующего детерминированного нормирования дать оценку состояния защищенности людей от пожарной опасности технологической системы) поставил вопрос - о применении расчетных методов при оценке соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности.

Основным направлением оценки безопасности людей от пожара является методология оценки пожарного риска. Центральным звеном в оценке риска является анализ пожарной опасности технологической системы. Под термином «пожарная опасность» понимают возможность возникновения и развития пожароопасной ситуации с переходом её в пожар, заключенную в технологической системе.

Здесь, при выполнении настоящих экспериментальных и расчетно-графических работ отрабатываются основные положения главы 21 «Порядок проведения анализа пожарной опасности производственного объекта и расчета пожарного риска» технического регламента о требованиях пожарной безопасности, а также расчетные методы, предусмотренные нормативными документами по пожарной безопасности, а именно:

- ГОСТ Р 12.3. 047-98. «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля»;

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

- Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения, расположенных на селитебной территории.

В качестве объекта анализа пожарной опасности принят вертикальный стальной резервуар (РВС), в котором хранится легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ). Появление вертикальных резервуаров тесно связано с именем выдающего русского инженера В. Г. Шухова, по проектам которого сооружались первые стальные резервуары.



1. Пожарно-техническая характеристика объекта анализа пожарной опасности

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

Для проведения анализа пожарной опасности технологической системы необходимо подготовить информационную базу.

Информационная база, как правило, включает в себя следующие блоки:

- технология процесса;

- конструкция и оборудование технологической системы;

- показатели пожаровзрывоопасности, обращающихся веществ и материалов;

- климатические и метеорологические параметры, воздействующие на систему;

- принятые технические решения, обеспечивающие противопожарную защиту технологической системы.

В практикуме в соответствии с ГОСТ Р 12.3. 047 - 98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» отрабатываются основные элементы изучения технологии и подготовки информационной базы для проведения анализа пожарной опасности.



Таблица 1.1 Показатели пожаровзрывоопасности изобутилметилкетона

Таблица 1.2 Статистические данные по метеоусловиям региона Владивосток

Таблица 1.3 Обязательные и добровольные требования пожарной безопасности

№ п/п	Направление защиты	№ пункта	Количественная характеристика
1	Категория склада по ФЗ N 123-ФЗ «Технический регламент о требованих ПБ»	Приложение к ФЗ №123-ФЗ, таблица 14	IIIв
2	Противопожарное расстояния до соседних объектов по ФЗ № 123-ФЗ «Технический регламент о требованих ПБ»	Приложение к ФЗ №123-ФЗ, таблица 12	Здания, сооружения и строения граничащих с ними производственных объектов - 30 м,лесные массивы смешанных и хвойных пород -50м, лиственных пород-50м, Склады лесных материалов, торфа, волокнистых горючих веществ, сена, соломы, а также участки открытого залегания торфа 50м, Жилые и общественные здания -100м, Раздаточные колонки автозаправочных станций общего пользования -30м, Индивидуальные гаражи и открытые стоянки для автомобилей-40м, Очистные канализационные сооружения и насосные станции, не относящиеся к складу - 40м, Водозаправочные сооружения, не относящиеся к складу -75м, Технологические установки категорий А и Б по взрывопожарной и пожарной опасности и факельные установки для сжигания газа-100м
3	Противоп. расстояния между резервуарами	Исходные данные табл. А.2	15 м
4	Огр. разлива жид. (защитное обвалование)	ГОСТ Р 53324- 2009	0,8 м
5	Противопожарное водоснабжение	По указанию преподавателя	Присутствует
6	Системы пожаротушения резервуаров	По указанию преподавателя	отсутствует
7	Система молниезащиты резервуаров тип зоны защиты; категория молниезащиты	Табл. 1. РД 34.21.122 - 87	Б III

Рисунок 1.1 Стальной вертикальный цилиндрический резервуар

Дыхательный клапан (Рисунок 1.2) предназначен для сокращения потерь продуктов от испарения в резервуаре. Исходя из условия прочности и устойчивости конструкции резервуаров дыхательные клапаны рассчитана на давление 200 мм вод. ст. и вакуум 25 мм вод. ст



Рисунок 1.2 - Дыхательный клапан: 1 - корпус; 2 - кольцо; 3 - седло; 4 - покрытие (фторопласт-4); 5 - тарелка; 6 - пленка (фторопласт-4); 7 - прижимная гайка; 8 - направляющая фторопластовая трубка; 9 - шток; 10 - пленка (фторопласт-4); 11 - стержень; 12 - сетка; 13 - грузы

Предохранительные клапаны предназначены для дублирования работы дыхательных клапанов в случае выхода их из строя.

Указатель уровня (Рисунок 1.3) используют для измерения уровня жидкости в резервуаре. Указатели бывают как с местным отсчетом уровня, так и с дистанционной приставкой для передачи показаний в диспетчерский пункт.

Поплавок 10 (Рисунок 1.3), подвешенный на перфорированной мерной ленте 9, при движении скользит вдоль направляющих струн 8, жестко закрепленных на дне резервуара и натянутых при помощи устройств 7, установленных на крыше выходного патрубка, Лента по роликам 6 проходит через гидрозатвор 5 и вступает в зацепление с мерным шкивом 4, перемещение которого от ленты передается на счетчик. Показания счетчика соответствуют жидкости в резервуаре.



Рисунок 1.3 Схема установки указателя уровня УДУ - 5

Пробоотборник применяют для полуавтоматического отбора проб по всей высоте налитой в резервуар жидкости и слива пробы у основания резервуара.

Пробоотборник ПСР-4 (Рисунок 1.4 ) состоит из пробоотборной колонны и узла 1 слива пробы. Для отбора пробы жидкости в пневмосистеме при помощи ручного насоса создают давление, равное 3 кгс/см2. При этом открываются все клапаны на секциях пробоотборной колонны и жидкость поступает в колонну.

После ее заполнения давление в системе снижают до нуля с помощью клапана сброса давления. Клапаны закрываются, и столб жидкости отсекается от основной массы жидкости. После этого, нажимая на рукоятку клапана слива пробы, жидкость сливают в пробоотборную посуду.



Рисунок 1.4 Пробоотборник ПСР-4

Приемо-раздаточные патрубки используют для проведения операций по заполнению и опорожнению резервуара. Приемо-раздаточные патрубки внутри резервуара оборудованы хлопушками с перепуском, которые препятствуют самопроизвольному истечению жидкости из резервуаров. Открытие хлопушки осуществляют при помощи специального электроприводного устройства управления хлопушками во взрывобезопасном исполнении, устанавливаемого снаружи резервуара, или вручную при помощи штурвала.



Рисунок 1.5 Хлопушка: 1 - стопор; 2 - втулка сальника; 3 - сальниковая набивка; 4 - корпус сальника;5 - вал подъемника; 6 - барабан; 7 - трос подъемника; 8 - запасной трос; 9 - хлопушка; 10 - перепускное устройство; 11 - штурвал

Верхний световой люк предназначен для проветривания во время ремонта и зачистки.

Люк - лаз предназначен для доступа внутрь резервуара рабочих для ремонта и зачистки скопившейся на дне грязи и для вентиляции резервуара перед проведением огневых работ. Диаметр его принимается обычно равным 500 мм.

Водоспускной кран (Рисунок 1.6) служит для периодического удаления подтоварной воды, собирающейся над днищем резервуара.



Рисунок 6. Водоспускной сифонный кран: 1 - защитный чехол; 2 -сальниковое уплотнение; 3 - патрубок; 4 - защитная диафрагма; 5 - поворотная ручка; 6 - пробковый кран

2. Расчет уровня взрывоопасности технологической системы «РВС - ЛВЖ»

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

Одним из основных параметров при анализе риска пожара является уровень взрывоопасности технологической системы. Уровень взрывоопасности изменяется в пределах от нуля до единицы.

Под уровнем взрывоопасности технологической системы (Рисунок 2.1) понимают отношение суммы периодов фВОК, когда рабочая концентрация пара ЛВЖ (цп) внутри системы находится в области взрывоопасных значений, к определенному периоду функционирования ффунк, например, к году, т. е.



Рисунок 2.1. Расчетная схема к определению уровня взрывоопасности

пожарный технологический безопасность

Наибольшая сложность возникает при определении концентрации пара жидкости в аппарате при воздействии на технологическую систему ряда различных возмущающих факторов. Для этой цели, как правило, проводят специальные исследования, на основе которых разрабатывают методы расчета уровня взрывоопасности технологических систем.

В основу метода расчета уровня взрывоопасности технологической системы «РВС - ЛВЖ» положены результаты исследований, проведенных в Академии ГПС МЧС России по изучению пожарной опасности технологии хранения нефтепродуктов в стальных вертикальных резервуарах со стационарной крышей.

Здесь в настоящей работе отрабатывается метод расчета уровня взрывоопасности технологической системы «РВС - ЛВЖ».

Исходные данные

- регион расположения терминала - Владивосток;

- географическая широта местности ш = 43,1о;

- число безоблачных дней в июле Nс.дн = 25;

- среднемесячная температура окружающего воздуха для июля tf = 18,5оС;

- максимальная суточная амплитуда колебаний температуры окружающего воздуха для июля tf-mах = 18,7 oC;

- диаметр РВС dр = 10,4 м;

- высота РВС hр = 9 м;

- уровень взлива ЛВЖ в РВС hж = 4,76 м;

- наименование хранимой ЛВЖ - изометилбутилкетон;

- нижний температурный предел распространения пламени tнп = 14оС;

- плотность ЛВЖ сж = 801,7 кг/м3;

- коэффициент теплоотдачи в сложном лучисто-конвективном теплообмене от оболочки, ограничивающей газовое пространство резервуара, в окружающий воздух бw-f = 10,7 Вт•м-2•К-1;

- приведенный коэффициент теплоотдачи от оболочки, ограничивающей газовое пространство резервуара, к поверхностному слою ЛВЖ бп.w-ж = 0,73 Вт•м-2•К-1;

- коэффициент теплоотдачи излучением от оболочки, ограничивающей газовое пространство резервуара, к ЛВЖ бw-ж = 5,3 Вт•м-2•К-1);

- коэффициент теплоотдачи от паровоздушной смеси к поверхностному слою ЛВЖ бп-ж = 5,3 Вт•м-2•К-1;

- коэффициент теплопроводности ЛВЖ лж = 0,11 Вт•м-1•К-1.

Расчет

Максимальная среднемесячная температура окружающего воздуха

tf-max = tf + tf-mах/2 = 18,2 + 18,7 / 2 = 27,85 oC

Площадь зеркала испарения ЛВЖ в РВС

fж = р dр2/4 = 3,14 10,42 / 4 = 84,9 м2



Площадь оболочки, ограничивающей газовое пространство РВС

fоб = fж + р dр (hр - hж) = 84,9 + 3,14 10,4 (9 - 4,76) = 223,36м2

Усредненное значение расчетного склонения солнца для июля месяца

о = 22,7 sin (295 - 30 №м) = 22,7 sin (295 - 30 7) = 22,6о. (5)

Площадь оболочки, м2, ограничивающей газовое пространство РВС, на которую воздействует солнечная радиация:

fл = dр (hр -hж ) sin (ш - о) + fж cos (ш - о) =

= 10,4 (9 - 4,76) sin (43,1 - 22,6) + 84,9 cos (43,1 - 22,6) = 94,9 м2.

Плотность падающего теплового потока от солнца на площадку, нормальную к направлению солнечных лучей

Вт/м2

Тепловая нагрузка на резервуар от солнечной радиации

qл = еw qс f л /fоб = 0,7 · 1172,48 · 94,9 / 223,36 = 348,7 Вт/м2

Продолжительность светового дня в июле месяце

фдн = 11,9 + 5,7 sin (267 - 27 №м) = 11,9 + 5,7 sin (267 - 27 · 7) = 17,4 ч.

Показатель температурного поля в поверхностном слое ЛВЖ



м-1

Максимальная температура поверхностного слоя ЛВЖ в резервуаре,

Параметр

.

Так как 0 < и < 1, то определяем продолжительность существования взрывоопасной концентрации внутри резервуара. Значение arcsin и вычисляют в радианах.

Уровень взрывоопасности технологической системы в июле



Меры пожарной безопасности, направленные на повышение устойчивости технологической системы «РВС - ЛВЖ» к возникновению пожара

1. Применение для хранения ЛВЖ резервуаров с понтонами.

2. Использование защитного газа (азот или метан) в герметизированных технологиях хранения для резервуаров со стационарными крышами.

3. Дифференцированное хранение ЛВЖ в РВС в зависимости от климатического района страны.

3. Расчет ожидаемой частоты возникновения пожаров при нормальном функционировании технологической системы «РВС - ЛВЖ»

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

Одним из основных параметров в анализе риска пожарной опасности для людей при эксплуатации взрывопожароопасной технологической системы является частота возникновения пожаров Nп.

В настоящее время имеется большое число публикаций, в которых приводятся среднестатистические данные по частотам возникновения пожаров. В таблице 3.1 приведены первые опубликованные статистические данные о пожарах резервуаров, обобщение которых выполнено в Академии ГПС МЧС России.



Таблица 3.1 Частота возникновения пожаров

В Англии по результатам обобщения статистических данных о пожарах за 20 лет по массиву в 500 резервуаров установлена частота возникновения пожаров в резервуарных парках, равная 1,1· 10-4 1/год. Анализируя данные о пожарах в США, можно оценить частоту возникновения пожара для резервуарных парков порядка (0,3....1) 10-3 1/год. Эти данные удачно коррелируются с отечественными данными, что указывает на идентичность пожарной опасности используемых технологий хранения нефти и нефтепродуктов.

Однако статистические данные не всегда учитывают реальные условия эксплуатации технологической системы и предусмотренные меры противопожарной защиты.

Здесь в настоящей работе в соответствии с положениями ГОСТ 12.1.004 - 91 «Пожарная безопасность. Общие требования» и РД 34.21.122 - 87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» отрабатывается метод расчета ожидаемой частоты возникновения пожара при нормальном функционировании технологической системы «РВС - ЛВЖ».

Исходные данные

Число резервуаров в группе - 3.

Тип резервуара - РВС-300 .

Геометрические размеры РВС: Rр = 5,2 м; hр = 9 м.

Расстояние между резервуарами - 1,5*dpезервуара

Тип зоны молниезащиты - Б.

Надежность защитного действия молниезащиты =0,995;

Уровень взрывоопасности технологической системы Z =0,1;

Сведения о других источниках зажигания, которые могут также послужить причиной пожара на данном объекте, приведены в табл. 3.5.

Расчет

Для региона расположения резервуара среднегодовая продолжительность гроз составляет 80 ч в год. По таблице 5 определяем удельную плотность ударов молнии, которая составляет 5,5 ударов в 1 км2 земной поверхности в течение года.

Расчетная площадь поражения

Sп= (lгр+ 6 hр) (bгр+6 hр) - 7,7 hр2 = (2· 5,2+2· 5,2+6· 9) ·(9+ 6 · 5,2) - 7,7 · 92 = 44528,94 м2.

Ожидаемое число прямых ударов молнии в расчетную площадь поражения

Nум= Sп nум 10-6 = 44528,94 5,5 10-6 = 0,8 10-2 1/год.

Вероятность попадания прямого удара молнии в расчетную площадь поражения

Q (t1) = |1 - exp (- Nум фр) | = |1 - exp (-0,8 10-2 1)| =1,71·10-2

Вероятность прорыва молниезащиты прямым ударом молнии



Q (t2) = 1 - = 1 - 0,955 = 4,5 10-2

Вероятность поражения резервуара молнией

Q = Q (t1) Q (t2) = 1,71 10-2 4,5 10-2 = 7,6 10-4

Принимаем частоту поражения молнией резервуара в течение года равной значению вероятности поражения

лз-м = Q = 7,6 10-4 1/год.

Частота появления источника зажигания

лЗ = = 7,6 10-4 + 1,7 10-4 + 1,7 10-4 + 1,6 10-4 = 12,6 10-4 1/год.

Ожидаемая частота возникновения пожаров

NП = Z лЗ = 0,1 12,6 10-4 = 1,26 10-4 1/год

Меры пожарной безопасности, направленные на повышение устойчивости технологической системы

к воздействию источников зажигания

1. Ужесточение требований к молниезащите резервуаров.

2. Для защиты от статического электричества - применение технических решений, обеспечивающих нейтрализацию разрядов статического электричества.

3. Создание условий, обеспечивающих предотвращение образования пирофорных отложений.

4. Выполнение организационных требований пожарной безопасности, обеспечивающих предотвращение появления источников зажигания.

4. Расчет параметров, характеризующих пожарную опасность распространения пожара на РВС с ЛВЖ, расположенный рядом с горящим РВС

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

Одним из опасных факторов пожара горящего резервуара для рядом расположенного резервуара является тепловое излучение от факела пламени. Оценка устойчивости технологической системы «РВС-ЛВЖ», расположенной рядом с горящим резервуаром, к теплу пожара является одним из приоритетных вопросов в нормировании противопожарной защиты и базируется на решении двух задач:

- внешней, связанной с изучением закономерностей распределения тепловых нагрузок при открытых пожарах углеводородов;

- внутренней, связанной, с изучением процессов тепло - и массообмена, происходящих в резервуаре с ЛВЖ, обогреваемого теплом пожара.

Основные исследования в России, связанные с оценкой устойчивости технологической системы «РВС-ЛВЖ», к теплу пожара, расположенного рядом с горящим резервуаром, выполнены в Академии ГПС МЧС России.

Здесь в настоящей работе отрабатывается метод расчета параметров, характеризующих пожарную опасность распространения пожара на резервуар с ЛВЖ, расположенный рядом с горящим резервуаром.



Исходные данные

Сведения о горящем резервуаре РВС-300:

- диаметр, dp = 10,4 м; высота, hp = 9 м;

- наименование ЛВЖ - изобутилметилкетон;

- массовая скорость выгорания, mвыг = 9,4 * 10-2 кг/м2с .

Сведения о резервуаре РВС-300, расположенном рядом с горящим резервуаром:

- диаметр, dp = 10,4 м; высота, hp = 9 м;

- толщина стенки верхнего пояса резервуара, w = 0,003 м;

- расстояние между резервуарами, lp = 15 м;

- наименование ЛВЖ - изометилбутилкетон;

- плотность ЛВЖ, ж = 801,7кгм3;

- уровень взлива ЛВЖ в резервуаре, hж= 4,76 м;

- температура окружающей среды, tf = 27,85 oC;

- температура основной массы ЛВЖ, tж = 27,85 oC;

- температура самовоспламенения, tсв = 475 oC.

Расчет

Термические и геометрические параметры факела пожара

Максимальная среднеповерхностная плотность излучения

qф = (335 + 7112 / dр) mвыг103 =

=(335 + 7112 / 10,4) 9,4 · 10-2 103 = 37918,15 Втм2

Высота факела пламени, м

11,03 м.



Температура локального участка стенки резервуара, расположенного рядом с горящим

В качестве элемента конструкции резервуара принимаем участок стенки облучаемого пожаром резервуара, расположенный по нормали к основанию факела пламени.

Падающий тепловой поток

Коэффициент облученности н для элементарной площадки соседнего резервуара, расположенного по нормали к основанию факела пламени, определяем на основании расчетной схемы, показанной на рис. 5.2, по следующему алгоритму:

B1 = x1/2y1 = 7,17 / 2·10,13= 0,35.

C1 = hф/y1= 13,64 / 10,13 = 1,35.

Плотность падающего теплового потока на элемент конструкции облучаемого резервуара, расположенной по нормали к основанию факела пожара

qw = qф н = 37918,15 ·0,146=5536,05 Втм-2

Возможность и продолжительность нагрева элемента конструкции резервуара до температуры самовоспламенения

Максимальная температура элемента конструкции резервуара



Так как условие

выполняется, то считаем, что элемент конструкции облучаемого резервуара может послужить источником зажигания, и определяют текущую температуру. Коэффициент теплоотдачи

Втм-2 К-1

Температура элемента конструкции через 60 с (1 мин) облучения, oC,

34,28 оС.

Таблица 4.1. Параметры, характеризующие пожарную опасность распространения пожара на резервуар, расположенный рядом с горящим резервуаром



Количество тепла, подводимого к поверхностному слою ЛВЖ

1) Количество тепла, выносимое на поверхность ЛВЖ пограничным всплывающим тепловым слоем от теплообмена с облучаемой стенкой, которая контактирует с ЛВЖ, определяют в следующей последовательности:

- вспомогательные величины, необходимые для расчета коэффициента облученности

- коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой стенки, контактирующей с ЛВЖ

=

1,56

- площадь облучаемой стенки резервуара, ограничивающей ЛВЖ,

f1 = x2 hж = 1,56·4,76=7,42 м2

- количество тепла, выносимое на поверхность ЛВЖ вдоль нагретой стенки пограничным всплывающим тепловым слоем ЛВЖ

Q1 = 0,86 qф 1 f1 = 0,86 ·37918,15 · 1,56 ·7,42 = 377462,74 Вт

2) Количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с облучаемой стенкой, ограничивающей газовое пространство, определяют в следующей последовательности:

- коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой стенки, ограничивающей газовое пространство резервуара

=

=0,008

- площадь облучаемой стенки резервуара, ограничивающей газовое пространство

f2 = x2 (hр - hж) = 0,66 (7,5 - 5,25) = 3,465 м2

- количество тепла, получаемое поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с облучаемой стенкой

Q2 = 0,47 qф 2 f2 = 0,47 · 74976,58· 0,008 ·3,465 = 976,82 Вт

3) Количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ при теплообмене с крышей облучаемого резервуара, определяют в следующей последовательности:

- вспомогательные величины В2 и С2

= 30,5

= 41,33



- коэффициент облученности для элементарной площадки облучаемой крыши резервуара

=

=0,009

- площадь крыши резервуара принимают равной площади поверхности зеркала испарения ЛВЖ

= 45,36 м2

- количество тепла, получаемого поверхностным слоем ЛВЖ от теплообмена с крышей облучаемого резервуара

Q3 = 0,28 qф 3 f3 = 0,28 · 74976,58· 0,009 ·45,36 = 8570,36 Вт

Температура поверхностного слоя ЛВЖ через 60 с (1 мин) облучения

=

=28,79 оС

Результаты последующих расчетов температуры поверхностного слоя ЛВЖ представлены в табл. Способы и приемы противопожарной защиты резервуара, расположенного рядом с горящим резервуаром

1. Применение систем водяного орошения резервуаров.

2. Увеличение расстояний между резервуарами.

2. Создание условий для быстрой локализации и ликвидации пожара.

5. Расчет геометрических параметров пожарной опасности разлива ЛВЖ при полном разрушении РВС

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

Наибольшую опасность для населения и территории представляют случаи полного разрушения резервуаров с ЛВЖ. Разрушения вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, хотя и редко, но случаются. Каждый случай - это серьезное событие, угрожающее жизни людей и экологической катастрофой и, по меньшей мере, значительным экономическим ущербом: нужно учесть, что стоимость хранящегося продукта значительно превышает стоимость самого резервуара.

Здесь в настоящей работе отрабатываются метод расчета геометрических параметров аварийного разлива ЛВЖ при полном разрушении РВС, предусмотренный нормативным документом по пожарной безопасности: «Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения, расположенных на селитебной территории». Основой для разработки данного нормативного документа послужили результаты исследований пожарной опасности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, выполненные в Академии ГПС МЧС России.

Исходные данные

Наименование ЛВЖ - изометилбутилкетон.

Вместимость резервуара, Vр = 700 м3 .

Степень заполнения резервуара жидкостью, ер = 0,9.

Уклон площадки = 0% .

Расчет

Площадь разлива ЛВЖ

Fж = fз ер Vр = 5·0,9 700 = 3150 м2

Значение коэффициента разлива ЛВЖ принято равным 5, так как уклон равен 0.

Толщина слоя разлившейся ЛВЖ

ж = 1 / f = 1/ 5 = 0,2 м

Приведенную форму разлива ЛВЖ принимаем в виде круга.

Способы и приемы снижения пожарной опасности

1. Одним из эффективных технических решений, способных предотвратить последствия гидродинамического истечения жидкости на случай внезапного разрушения резервуара, считается:

а) применение конструкции резервуара с защитной стенкой (рисунок 5.1):



Рисунок 5.1 - Цилиндрический сварной стальной резервуар с защитной стенкой (стакан в стакане): 1 - крыша; 2 - основная стенка; 3 - защитная стенка; 4 - конструкция защиты; 7- круговая площадка с ограждением; 6 - внутренняя лестница;8 - наружная лестница; 9 - кольцо жёсткости защитной стенки; 10; 11 - люки и патрубки; 12 - центральная часть днища;13 - окрайка днища; 14 - зумпф; 15- площадка пеногенератора

Рисунок 5.2 Резервуары с защитной стенкой на Калининградском нефтетерминале «Лукойла»

Устройство принципиально нового ограждения (рисунок 5.2), имеющего конструктивную особенность - волноотражающий козырек, который позволяет уменьшить высоту стены ограждения и защитный зуб, для принятия основной нагрузки, возникающей при гидродинамическом истечении.

Для наиболее неблагоприятного случая гидродинамического истечения конструкция ограждающей стены должна быть рассчитана на нагрузку, равную 150 тоннам на погонный метр.

2. В качестве дополнительных мер, направленных на ограничение площади аварийного разлива нефтепродуктов на случай полного разрушения резервуара, следует рассматривать использование кольцевой дороги вокруг группы резервуаров, имеющей возвышение не менее 1,5 м над планировочной отметкой внутри основного обвалования;

3. Временными мерами, обеспечивающими как снижение опасности хрупкого разрушения резервуара, так и последствий разрушения, могут быть:

- бандажирование стенок резервуаров;

- регламентирование максимального уровня взлива нефтепродукта с учетом технического состояния резервуара.

6. Расчет теплофизических параметров пожарной опасности при испарении ЛВЖ

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

При оценке пожарной опасности технологической системы допускается расчетным путем определять интенсивность испарения и массу испарившейся жидкости с поверхности разлива ЛВЖ.

Эти параметры пожарной опасности процесса испарения ЛВЖ используют для расчета:

- размеры зоны взрывоопасных концентраций паров ЛВЖ;

- опасных факторов пожара при сгорании паровоздушных смесей в открытом пространстве;

- критериев категорирования помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности и классов взрывоопасных зон.

Здесь в настоящей работе в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности отрабатывается методы расчета интенсивности испарения и массы испарившейся жидкости.

Исходные данные

Наименование разлившейся ЛВЖ - изометилбутилкетон.

Молярная масса, M = 100,16 кгкмоль-1.

Плотность ЛВЖ, ж = 801,7 кг м3.

Расчетная температура ЛВЖ, tp = 18,5 °С.

Константы уравнения Антуана:

АА= 6,22633; BА=1338,0; CА = 214,34.

Площадь разлива ЛВЖ, Fж =3150 м2.

Толщина слоя разлившейся жидкости, ж = 0,2 м.

Принимаем продолжительность испарения 3600 с.

Масса паров ацетона, образующихся при испарении с поверхности разлива, будет равна

mп = Wисп Fж ф = 29,89 10-6 3150 3600 = 338,9 кг

Способы и приемы снижения пожарной опасности

Меры пожарной безопасности, обеспечивающие снижение пожарной опасности процесса испарения, являются:

- покрытие поверхности разлива пенами различной кратности;

- применение реагентов, активно впитывающих жидкость;

- разбавление пожароопасных водорастворимых жидкостей водой;

- самотечный слив разлившейся жидкости в аварийные емкости или амбары;



7. Расчет зоны взрывоопасных концентраций паров при разливе ЛВЖ

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

При функционировании технологической системы возможны два варианта образования зон взрывоопасных паровоздушных смесей на открытой технологической площадке:

I вариант - взрывоопасные эксплуатационные зоны, образующиеся при нормальном функционировании технологического процесса;

II вариант - аварийные взрывоопасные зоны, образующиеся в результате неконтролируемого выхода ЛВЖ наружу из технологической системы.

Здесь в настоящей работе отрабатывается метод расчета зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР) паров, при аварийном поступлении паров ЛВЖ в открытое пространство при неподвижной воздушной среде, предусмотренный стандартом системы безопасности труда «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» (ГОСТ Р 12.3. 047 - 98).

Исходные данные

Наименование ЛВЖ - изометилбутилкетон

Плотность жидкости, ж = 801,7 кг м-3.

Расчетная температура, tр = 18,5 оС.

Температура вспышки, tвсп = 14 оС.

Масса паров ацетона, испарившаяся с поверхности разлива, mп = 338,9 кг.

Нижний концентрационный предел распространения пламени, цНКПР = 1,3 % (об.).

Давление насыщенных паров ацетона, Рs = 2,96 кПа.

Расчет

Проверка возможность образования взрывоопасных концентраций паров при испарении ЛВЖ

tр tвсп

tр = 18,5 оС, tвсп = 14 оС.

Условие выполняется.

Значение коэффициента К принимаем равным 1.

Плотность паров ЛВЖ

Расстояния, ограничивающие область концентраций паров ЛВЖ, превышающих НКПР, составят

Граница зоны, ограниченной НКПР паров ЛВЖ, будет проходить:

- по горизонтали на расстоянии 16,92 м от границы разлива;

- по вертикали на высоте 0,63 м от поверхности разлива.

Способы и приемы снижения пожарной опасности

1. Применение системы обнаружения довзрывоопасной концентрации паров.

2. Обеспечение оповещения об обнаружении, локализации и ликвидации довзрывоопасной концентрации паров.

3. Установка сплошной стенки высотой 1 м, обеспечивающей предотвращение затекания паров

4. Устройство паровой завесы или водяной завесы.

5. Установка вентиляторов взрывобезопасного исполнения, которые должны обеспечить подвижность воздуха не менее 2 м/с.

6. Не допускается наличие природных оврагов, выемок, низин и устройство открытых траншей, котлованов, приямков, в которых возможно скопление взрывопожароопасных паров и газов, траншейная и наземная в искусственных или естественных углублениях прокладка трасс трубопроводов с ЛВЖ, ГЖ и сжиженными горючими газами.

8. Расчет опасных факторов пожара при сгорании паровоздушных смесей на открытой технологической площадке

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

При оценке пожарной опасности технологической системы необходимо оценить расчетным путем радиус воздействия высокотемпературных продуктов при пожаре-вспышке или параметры волны давления при сгорании паровоздушных смесей.

Здесь в настоящей работе в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности отрабатывается метод расчета радиуса воздействия высокотемпературных продуктов при пожаре-вспышке и параметры волны давления при сгорании паровоздушных смесей на открытом пространстве, предусмотренные стандартом системы безопасности труда «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» (ГОСТ Р 12.3. 047 - 98).

Исходные данные

Масса паров ацетона, испарившаяся с поверхности разлива, mп = 338,9 кг.

Размер зоны, ограниченной нижним концентрационным пределом распространения пламени паров, Rнкпр = 16,92 м

Расстояние от геометрического центра сгорания паровоздушной смеси,

r= м

Удельная теплота сгорания ацетона, Qсг = 26,228· 106 Дж/кг.

Расчет

1. Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушного облака при пожаре-вспышке

2. Приведенная масса

mпр = (Qсг / Qo) mп Z = 26,228·106 /4,52·106 338,9 0,1 = 84,3 кг

3. Избыточное давление взрыва, развиваемое при сгорании паровоздушной смеси

r=10

ДР = Ро (0,8 mпр 0,33/r + 3 mпр0,68/r 2 + 5 mпр/r 3) =

= 101 [0,8 (84,3)0,33/10 + 3 (84,3)0,66/102 + 5 (84,3)/103] = 109,72 кПа

r=20



ДР = Ро (0,8 mпр 0,33/r + 3 mпр0,68/r 2 + 5 mпр/r 3) =

= 101 [0,8 (84,3)0,33/20 + 3 (84,3)0,66/202 + 5 (84,3)/203] = 36,83 кПа

r=30

ДР = Ро (0,8 mпр 0,33/r + 3 mпр0,68/r 2 + 5 mпр/r 3

= 101 [0,8 (84,3)0,33/30 + 3 (84,3)0,66/302 + 5 (84,3)/303] = 19,45 кПа.

r=40

ДР = Ро (0,8 mпр 0,33/r + 3 mпр0,68/r 2 + 5 mпр/r 3) =

= 101 [0,8 (84,3)0,33/40 + 3 (84,3)0,66/402 + 5 (84,3)/403] = 12,94 кПа.

r=50

ДР = Ро (0,8 mпр 0,33/r + 3 mпр0,68/r 2 + 5 mпр/r 3) =

= 101 [0,8 (84,3)0,33/50 + 3 (84,3)0,66/502 + 5 (84,3)/503] = 9,55 кПа.

Таблица 8.1. Избыточное давление взрыва

Рисунок 8.1. Зависимость избыточного давления взрыва от расстояния геометрического центра паровоздушной смеси



Используя данные таблицы 8.1 , по рисунку 8.1 определим расстояния, на которых возможно:

- полное разрушение зданий - от 0 до 12м;

- 50 %-ное разрушение зданий - от 12 до 18м;

- средние повреждения зданий (разрушение зданий без обрушения, разрушаются резервуары нефтехранилищ) - от 18м до 26 м;

- умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т. п.) - от 25 м до 48м;

- нижний порог повреждения человека волной давления - свыше 50;

- малые повреждения (разбита часть остекления).

Категорирование наружных установок по пожарной опасности

Допускается классифицировать резервуарную группу, как категорию АН (ЛВЖ с t всп ? 28 °С) или БН (ЛВЖ с t всп > 28 °С), если избыточное давление взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа

Способы и приемы противопожарной защиты

1. Здания, в которых расположены помещения управления (операторные), а также административные и другие непроизводственные здания, в которых предусмотрено постоянное пребывание людей, должны быть устойчивыми к воздействию ударной волны или вынесены за пределы опасной зоны избыточного давления взрыва.

9. Расчет тепловых нагрузок при пожарах проливов ЛВЖ И ГЖ

Цель работы: приобретение, отработка и закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Постановка задачи

При оценке пожарной опасности необходимо расчетным путем определить интенсивность теплового излучения (синонимы: плотность падающего теплового потока, тепловая нагрузка) от факела горящего пролива для сопоставления с критическими (предельно допустимыми) значениями интенсивности теплового потока для человека и конструкционных материалов. Предельно допустимые значения приведены в табл. 9.1.

Исходные данные для расчета

- наименование ЛВЖ изометилбутилкетон

- площадь разлива ЛВЖ при полном разрушении резервуара, Fж = 3150 м2

- толщина слоя разлившейся жидкости, ж = 0,2 м;

- плотность ЛВЖ, ж = 801,7 кг м-3;

- удельная массовая скорость выгорания ЛВЖ, т =0,094кг/(м2·с

в - плотность окружающего воздуха (принять в = 1,2 кг/м3);

- ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

Расчет

Приведенный диаметр пролива ЛВЖ

Высота пламени

По таблице 9.2 определяем среднеповерхностную плотность теплового излучения пламени, Ef = 28 кВт/м2.

Вспомогательные величины h; S, А, В, необходимые для расчета коэффициента облученности

h = 2H/d = 2 44,38/41,47 = 2,14; (65)

S = 2r/d = 2 21,92/41,47 = 1,06; (66)

= (2,142 + 1,062 + 1)/(2 1,06) = 3,16

B = (1 + S2)/(2S) = (1 + 1,062)/(2 1,06) = 1,002

Составляющие коэффициента облученности

Угловой коэффициент облученности

Коэффициент пропускания атмосферы

= exp [-7,0·10-4 (r - 0,5d)] = exp [-7,0·10-4 (21,92 - 0,5 41,47)] = 0,999



Интенсивность падающего теплового излучения на расстоянии 40 м от центра пролива ЛВЖ

q = Ef Fq = 28 0,407 0,999 =11,39 кВт/м2

При проведении многовариантных расчетов целесообразно использовать компьютерные программы.

Таблица 9.1. Тепловые нагрузки от пожара пролива жидкости

Рисунок 9.1 Зависимость тепловых нагрузок пожара от расстояния



Таблица 9.2 Предельно допустимая интенсивность теплового излучения пожаров проливов ЛВЖ и ГЖ

Распространение пожара в резервуарном парке возможно, даже если находящиеся в опасности резервуары охлаждаются.

Наружная установка по пожарной опасности относится к категории ВН, так как интенсивность теплового излучения от очага пожара на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 4 кВт м-2

Способы и приемы снижения пожарной опасности

1. Применение систем обнаружения пожара и оповещения об обнаружении пожара.

2. Установка теплозащитных экранов, водяной завесы.

3. Здания, в которых расположены помещения управления (операторные), а также административные и другие непроизводственные здания, в которых предусмотрено постоянное пребывание людей, должны быть устойчивыми к воздействию тепловых нагрузок пожара и обеспечивать безопасность находящегося в них персонала



10. Характеристика пожарной опасности технологической системы

Цель работы: закрепление практических умений и навыков применения теоретических знаний при решении практических задач, связанных с оценкой пожарной опасности технологических систем.

Задание:

1. Заполнить таблицу 10.1

2. Конструкция и оборудование резервуара.

Таблица 10.1 Характеристика пожарной опасности технологической системы «РВС - ЛВЖ»



Список используемых источников

пожарный технологический безопасность

1.Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»;

2.Справочник под редакцией А.Н. Баратова и А.Я. Корольченко «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения» (Справочное издание в 2 книгах. М., Химия, 1990).

3.СНиП 23 - 01 - 99. «Строительная климатология»;

4.РД 34.21.122 - 87. «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».

5.СНиП 2.01.01 - 82 «Строительная климатология и геофизика»

6.Постановление Правительства РФ от 25 апреля 2012 г. № 390 «О противопожарном режиме».

Размещено на Allbest.ru

...