Размещено на http://allbest.ru

МЧС РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уральский институт Государственной противопожарной службы

Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»

Кафедра пожарной безопасности технологических процессов

Дисциплина «Пожарная безопасность технологических процессов и производств»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Анализ пожарной опасности адсорбирования бензина А-72 из паровоздушной среды

Специальность 20.05.01 Пожарная безопасность

Выполнил:

Проверил: доцент кафедры Штеба Т.В.

Екатеринбург

2021



Оглавление

Введение

1. Краткое описание технологического процесса

2. Анализ пожарной опасности технологического процесса адсорбирование бензина из воздушной среды

2.1 Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве

2.2 Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

2.3 Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ наружу из технологического оборудования

2.3.1 Оценка пожаровзрывоопасности среды при выходе из нормально работающего технологического оборудования

2.3.2 Оценка пожаровзрывоопасности среды при выходе из поврежденного технологического оборудования

2.4 Анализ причин повреждения аппаратов и трубопроводов, разработка необходимых средств защиты

2.5 Анализ возможных причин и условий самопроизвольного возникновения горения и зажигания горючих смесей

2.6 Определение возможных причин и условий для распространения пожара

3. Оценка пожарной опасности производственного объекта

3.1 Построение сценариев возникновения и развития пожаров, влекущих за собой гибель людей

3.2 Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций

3.3 Оценка опасных факторов, реализующихся при различных сценариях пожароопасных ситуаций

3.4 расчет категории производственного помещения по взрывопожарной опасности

4. Разработка мероприятий по повышению пожарной безопасности адсорбирования паров бензола из паровоздушной среды

Заключение

Литература



Введение

В современном мире значительное влияние на экономику нашей страны оказывает нефтегазовая индустрия. Роль нефти и продуктов ее переработки для народного хозяйства чрезвычайно велика. Из этого полезного сырья получают различные углеводороды: бензин, керосин, реактивные дизельные и котельные топлива, а так же сжиженные газы и сырье для химических производств. Многие, казалось бы, повседневные вещи не мыслимы без продуктов переработки нефти. Поэтому важнейшие полезные ископаемые - нефть и газ требуют к себе самого бережного отношения.

За последние годы произошли крупные изменения в технологии переработки нефти. Появилось новое, более совершенное и высокопроизводительное оборудование. Все более широко вводятся в технологию каталитические процессы с глубокими химическими превращениями сырья. Возрастают мощности единичных производственных агрегатов. Широко используется комбинирование технологических процессов в одной установке, что значительно увеличивает пожаровзрывоопасность технологических процессов.

Оценка пожаровзрывоопасности производственных объектов необходима для решения вопросов их безопасности и приведения в соответствие с фактическим и требуемым уровнями взрывопожарной безопасности с целью снижения пожаров и приносимого ими ущерба. Для профилактики аварийных ситуаций необходимо прогнозирование, позволяющее выявить места возможных аварий на объекте и разработать мероприятия по снижению негативных последствий.

Верный выбор категории взрывоопасности позволяет установить оптимальные соотношения между безопасностью производства и размером капитальных затрат на его проектирование и дальнейшую эксплуатацию.

Таким образом, в соответствии с категорией взрывоопасности, определяются нормативные противопожарные и технологические требования к аппаратурному снабжению, системам контроля, управления и автоматической противоаварийной защиты и т.д.

Поэтому правильность выбора категории взрывоопасности технологических объектов является одним из основных вопросов, решаемых государственными надзорными органами и администрацией объекта, и влияет на качество предлагаемых мероприятий по всем направлениям профилактической работы на предприятии.

В 2018 году в результате аварий и несчастных случаев погибли 45 человек, что на 10 человек меньше, чем в 2017 году. Наибольшее число погибших (27 чел.) зарегистрировано на производствах, связанных с переработкой нефти.

Был составлен перечень причин, по которым произошли несчастные случаи на производстве в 2015 году. Это нарушения технологии проведения работ (36% -- аварии, 27% -- несчастные случаи), нарушение правил охраны труда на производстве (41% -- аварии, 32% -- несчастные случаи).

Тем самым, целью данного курсового проекта является разработка мероприятий по защите установки для улавливания паров бензина АИ-72 из паровоздушной смеси методом абсорбции.

Курсовая работа ставит перед обучаемыми следующие задачи:

· Произвести описание технологического процесса;

· Проанализировать пожарную безопасность технологического процесса;

· Проанализировать пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве;

· Оценить возможность образования горючей среды внутри технологического оборудования;

· Оценить возможность образования горючей среды при выходе веществ наружу из технологического оборудования;

· Оценить пожаровзрывоопасности среды при выходе из нормально работающего технологического оборудования;

· Оценить пожаровзрывоопасности среды при выходе из повреждённого технологического оборудования;

· Проанализировать причину повреждения аппаратов и трубопроводов, разработка необходимых средств защиты;

· Проанализировать возможные причины и условия самопроизвольного возникновения горения смесей;

· Определить возможные причины и условия для распространения пожара;

· Проанализировать пожарную опасность производственного объекта;

· Построить сценарии возникновения и развития пожаров, влекущих за собой гибель людей;

· Определить частоты реализации пожароопасных ситуаций;

· Оценить опасные факторы, реализующихся при различных сценариях пожароопасных ситуаций.



1. Краткое описание технологического процесса

Установка для улавливания паров ЛВЖ из паровоздушной смеси методом адсорбции. Из паровоздушной смеси пары летучего растворителя можно выделить, используя метод адсорбции. Адсорбцией называют процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым пористым веществом - адсорбентом.

Установка предназначена для улавливания из паровоздушной смеси паров бензола при производстве искусственной кожи и паров бензина при производстве резинотехнических изделий. Технологические схемы адсорбционных процессов улавливания из паровоздушных смесей паров бензола и паров бензина принципиально не отличаются друг от друга.

Схема приведена на рис. 1 и дано описание технологического процесса адсорбционной установки, общее для первого (улавливание бензола) и второго (улавливания бензина) случаев.

Поступающая на установку по линии 1 паровоздушная смесь (в первом случае воздух с парами бензола, во втором - воздух с парами бензина) имеет концентрацию 20 г горючего вещества в 1 м³ воздуха. ПВС подсасывается на установку центробежным вентилятором 3 и под избыточным давлением 400 мм рт. ст. и температуре 20°С поступает по линии 4 в адсорбер 7. Находящийся в адсорбере активированный уголь поглощает 90 % паров горючего вещества из ПВС, а воздух с остатком пара выбрасывается по линии 9 в атмосферу. В адсорбере 8 в этот же момент (т.е. когда в адсорбере 7 идет поглощение) происходит процесс десорбции - обратное извлечение из активированного угля паров растворителя. Для осуществления процесса десорбции в адсорбере по линии 10 подают водяной пар давлением 3 кг/см². Смесь водяного пара и извлеченных из угля паров растворителя по линии 11 поступает в холодильник-конденсатор 12 на конденсацию.



а - принципиальная технологическая схема;

б - план и продольный разрез установки

Рис. 1. Процесс улавливания паров ЛВЖ из паровоздушной смеси методом адсорбции:



Охлаждение паров в конденсаторе происходит за счет подачи через трубки холодной воды. Полученный в холодильнике 12 конденсат, представляющий собой смесь горючей жидкости (бензола, бензина) и воды, поступает в отстойник 13 на разделение эмульсии путем ее расслаивания. Вода, как наиболее тяжелая, скапливается в нижней части отстойника и по трубе 18 отводится в канализацию. Горючая жидкость, как более легкая, из верхней части отстойника 13 насосом 15 подается в ёмкость растворителя 16. Ёмкость имеет дыхательную трубу 17. Несконденсировавшиеся пары из отстойника по линии 14 поступают снова в адсорбер на улавливание. После процесса поглощения паров адсорбер 7 переключается на десорбцию, а адсорбер 8 после десорбции переключается на поглощение паров растворителя, т.е. пропускают через него ПВС. Для сушки увлажненного после десорбции угля, пропускаемого через адсорбер, ПВС подогревают некоторое время в кожухотрубчатом паровом подогревателе 6 до температуры 80 °С. бензин пожаровзрывоопасность противоаварийный

При аварийной ситуации на ректификационной станции ПВС выбрасывается в атмосферу по трубе 5. От распространения пламени линии ПВС защищены гравийными огнепреградителями 2, а для защиты их от разрушения при взрыве имеются мембранные предохранительные клапаны.

Адсорберы расположены на открытой металлической этажерке, примыкающей к зданию II степени огнестойкости, где размещены все остальные аппараты установки.

План размещения адсорберов и технологических аппаратов в здании, а также продольный разрез установки показаны на рис. 1б.

Данные по отдельным аппаратам приведены в табл. 1.



Таблица 1

Поз. на рис.	Наименование аппарата (количество)	Место размещения	Тип аппарата	Вещество, агрегатное состояние
7	Адсорбер угольный для улавливания паров бензина А-72	Наружная установка	Герметичный (массообменный процесс)	Бензол (пары) Вода (в парообразном состоянии) Уголь (твердое состояние)
15	Насос для откачки бензина центробежный	помещение	Герметичный (гидродинамический процесс)	Бензол (жидкость)
16	Емкость для бензина	помещение	Герметичный (гидродинамический процесс)	Бензол(жидкость)



2. Анализ пожарной опасности технологического процесса адсорбирование бензина из воздушной среды

2.1 Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в производстве

В технологическом процессе адсорбции принимает участие легковоспламеняющиеся жидкость, газы и твердые горючие вещества в холодном и нагретом состоянии. Рассмотрим ниже пожароопасные свойства основных веществ, обращающихся в процессе:

Бензин АИ-72 (стабильный) - бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость представляющая собой смесь легких углеводородов. Может вызывать разряд статического электричества. Плотность 798 кг/м³ при 25?С. Температура вспышки в закрытом тигле -36?С. Температура самовоспламенения 370?С. Концентрационные пределы распространения пламени: нижний 0,98%об., верхний 5,48%об. Температурные пределы распространения пламени: нижний -36?С, верхний -10?С. Теплота сгорания 44239 кДж/кг. Средства тушения: воздушно-механическая пена, химическая пена, перегретый водяной пар, порошок ПСБ-2. Константы Антуана: А=5,07; В=682,87; С_а=222,06. Активированный уголь - черный порошок. Состав, %(масс.): основное вещество 90; примеси летучих 5-10. Плотность 2100кг/м³; насыпная плотность 400-600 г/м³. Температура самовоспламенения: аэрогеля 175?С (тлеет), аэровзвеси 420?С, скорость нарастания давления: среднее 9,7 МПа/с, максимальное 21,1 МПа/с. Недостатком активированных углей является их способность гореть и самовозгораться, при взаимодействии с воздухом. Средства тушения: вода в виде компактных или распыленных струй. Показатели пожарной опасности горючего вещества приведены в таблице 2



Таблица 2

Наименование вещества	Показатели пожарной опасности
	Группа горючести	tвсп, 0С	tвос, 0С	tсв, 0С	tн, 0С	tв, 0С	цн, % (кг/м3)	цв, % (кг/м3)
Бензол	ЛВЖ	-11	-	560	-15	13	1,43	8,0
Активированный уголь	ГВ	-	-	700	-	-	-	-

Вывод: Из анализа пожарной опасности технологического процесса адсорбирования бензина из воздушной среды видно, что в данном производстве наиболее пожароопасным веществом является бензин А-72, так как имеет самую низкую температуры вспышки - 36?С, и его пары выделяются в процессе адсорбации, которые могут образовывать взрывоопасную концентрацию внутри адсорбера. Пары бензина в смеси с воздухом могут не только вспыхнуть, но и взорваться. Взрыв в отличие от вспышки представляет собой практически мгновенное сгорание смеси, сопровождающееся выделением большого количества нагретых газов большой разрушительной силы, а так же создается избыточное давление.

2.2 Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

Внутри технологического оборудования при нормальных условиях для образования взрывоопасных концентраций должны выполняться два условия:

*наличие паровоздушного пространства;

*наличие жидкости при температуре, лежащей в интервале температурных пределов воспламенения



где - рабочая температура жидкости в аппарате, ?С,

- соответственно нижний и верхний пределы воспламенения жидкости.

Для проверки условий образования взрывоопасных концентраций в аппаратах составляем таблицу 3

Таблица 3

Номер аппарата	Наименование аппарата, веществ и материалов	Наличие паровоздушного пространства в аппарате	Рабочая температура в аппарате, ?С	Температурные пределы распространения пламени раствора	Заключение о горючести среды в аппарате
				нижний	верхний
7	Адсорбер угольный для улавливания паров бензина АИ-72	Нет	34	-46	5	Отсутствует паровоздушное пространство tр>t впв
15	Насос для откачки бензина центробежный	Нет	30	-46	5	Отсутствует паровоздушное пространство tр> t впв
16	Емкость для бензина	Есть	22	-46	5	tр>t впв, ВОК не образуется

Вывод: Из проведенного анализа делаем вывод, что при нормальном режиме работы в аппаратах не образуется паровоздушного пространства, а возможно его образование только при пуске или остановке технологического процесса.

Паровоздушное пространство присутствует в емкости для растворителя, но взрывоопасная концентрация не образуется.



2.3 Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ наружу из технологического оборудования

2.3.1 Оценка пожаровзрывоопасности среды при выходе из нормально работающего технологического оборудования

К таким аппаратам в нашем технологическом процессе относится емкость для бензина АИ-72 (позиция на схеме 16) (аппарат с переменным уровнем жидкости «дышащий».)

Емкость для бензина (позиция на схеме 16). В производственном помещение, где происходит адсорбция бензина АИ-72, температура помещения постоянная и колебаний температуры не происходит. Следовательно, «малое» дыхание и выход горючих веществ наружу осуществляться не будет.

При «большом» дыхании количество выходящих паров определяют по следующей формуле:

(2.1)

где G_б - количество выходящих из заполненных аппаратов паров, кг/цикл;

V_Ж - объем заливаемой в аппарат жидкости, м³;

(2.2)

Р_р - рабочее давление в герметичном аппарате, МПа;

Т_р - рабочая температура жидкости, К;566

_s - объемная доля насыщенных паров;

(2.3)

(2.4)

М=97 кг/кмоль - молекулярная масса паров

8314,31 - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К).

Определим объем, занимаемый килограмм-молекулой газа при данной температуре и давлении:

(2.5)

где Р₀ - начальное давление, Па;

Р_р - рабочее давление, Па;

Т₀ - начальная температура ,К;

Т_р - рабочая температура ,К;

V₀ - объем (22,4 м³/кмоль)

Определим объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода газа из нормально работающего аппарата:

(2.6)

где V_в - объем взрывоопасной зоны у дыхательного клапана, м³;

m - количество паров, выделяющихся из дыхательных устройств, (m = G_б);

К_б - коэффициент безопасности (К_б = 2)

Вывод: Пожароопасная загазованность прилегающей местности, к емкости для хранения бензина, может возникнуть преимущественно при «больших» дыханиях, когда происходит выброс смеси в атмосферу при значительной концентрации в ней горючих паров. В целях сокращения потерь паров жидкости и снижения пожаровзрывоопасности в окрестностях дышащих аппаратов целесообразно осуществлять следующие технические и организационные мероприятия:

1. Ликвидировать паровоздушное пространство в емкостях. Это можно достичь:

Предельным (полным) заполнением аппарата или емкости жидкостью.

Устройством хранилищ, в которых жидкости находятся над защитным слоем воды (нефтепродукты).

Применение емкостей с гибкими оболочками (или мягкими, эластичными стенками),которые представляют с собой замкнутую оболочку в виде подушки. Обычно для этих целей используются резинотканевый материал.

2. Осуществить герметизацию газового пространства емкости дыхательными клапанами.

3. Вывод дыхательных труб за пределы производственного помещения.

2.3.2 Оценка пожаровзрывоопасности среды при выходе из поврежденного технологического оборудования

При авариях и повреждениях аппаратов (трубопроводoв) из них наружу выходят горючие газы, пары и жидкости, что может привести к образованию пожароопасных смесей как в производственных помещениях, так и на открытых площадках. Рассмотрим насос для перекачки бензина АИ-72. Аппарат является герметичным. Находится на открытой площадке. Рабочая температура . Согласно методических указаний по выполнению курсового проекта, аппарат подходит под 2 условие: t_раб<t_св, но t_раб?t_всп. В связи с этим производим расчет массы вышедших из технологичесого оборудования веществ.



Массу выходящих наружу веществ при локальных повреждениях аппаратов m_л, кг, определяют по формуле:

(2.7)

где коэффициент расхода, изменяющийся в пределах 0,45-0,85; при истечении жидкостей, вязкость которых составляет 0,5-1,5 Мпа\с, через отверстие круглой формы в тонких стенках можно принимать = 0,64;

f - площадь отверстия, через которое вещество выходит наружу, м²;

принимаем равной

w - скорость истечения вещества из отверстия, м/с;

_t - плотность вещества при рабочей температуре, кг/м³; при температуре 30 принимаем равной

- длительность истечения, с, принимаем равной 15 минут

Скорость истечения жидкости через отверстие в трубопроводе или корпусе аппарата при постоянном давлении w, м/с, вычисляют по формуле:

(2.8)

где g = 9,81 м/с2 - ускорение силы тяжести;

H_пр - приведенный напор, под действием которого происходит истечение жидкости через отверстие, м.

При работе аппарата под избыточным давлением применяем формулу:

(2.9)



где р_р.и избыточное давление среды в аппарате над поверхностью жидкости, Па (р_р.и = р_р 1*10⁵ Па; здесь р_р абсолютное рабочее давление среды в аппарате, Па);

_ж плотность жидкости при рабочей температуре, кг/м³.

Вывод: существует возможность появления утечек опасных веществ из герметичных аппаратов. Небольшое отверстие в аппаратах, работающих под высоким давлением, может привести к необратимым последствиям и огромному ущербу. Для снижения возможности образования аварийных ситуации необходимо осуществлять следующие технические и организационные мероприятия:

1. Своевременно производить обслуживание аппаратов

2. Устанавливать системы противоаварийной автоматической защиты

3. Для предупреждения образования пробок в линиях и внутри корпуса насоса своевременно производить чистку.

4. Насосы, расположенные на открытых площадках и в неотапливаемых помещениях защищать теплоизоляцией.

2.4 Анализ причин повреждения аппаратов и трубопроводов, разработка необходимых средств защиты

Анализ различных аварий технологического оборудования, приводящих к нарушению целости аппаратов, трубопроводов и их конструкционных узлов, показывает, что они могут быть вызваны причинами старения как материалов, так и оборудования, а также нарушением правил их эксплуатации.

Наблюдаемые на практике повреждения технологического оборудования происходят в результате недостатков конструктивного характера (неправильный расчёт, неправильный выбор материала), дефектов изготовления (скрытые внутренние дефекты материала, некачественная подгонка и сварка), нарушения принятых режимов работы, отсутствия или неисправности средств защиты от перегрузок, некачественного технического обслуживания и ремонта. Причинами повреждений технологического оборудования являются механические, температурные и химические воздействия.

Механические воздействия обычно возникают в результате превышения расчётных нагрузок на оборудование при сохранении его расчётной прочности. Наиболее характерным механическим воздействием может служить чрезмерное внутреннее давление, возникающее в аппарате при переполнении технологического оборудования жидкостями. Что бы предупредить о повышенном давлении в аппарате, предусматривают:

1. Автоматические системы контроля за давлением и блокировкой (прекращение подачи продуктов путем отключения насосов).

2. Автоматические счетчики-дозаторы количества поступающих в аппарат веществ.

3. Автоматические регуляторы давления.

4. Приборы контроля за давлением и уровнем.

Повреждение технологического производственного оборудования может произойти в результате образования не предусмотренных расчетом температурных перенапряжений в материале стенок аппаратов и трубопроводов, а также в результате ухудшения механических характеристик металлов при низких или высоких температурах.

Температурные перенапряжения в материале, из которого изготовлены аппараты и трубопроводы, наступают тогда, когда есть препятствия линейному изменению отдельных элементов (узлов) или конструкции в целом.

Для уменьшения разности температур между внутренней и наружной поверхностями стенок аппарата и снижения влияния температуры внешней среды, наружные поверхности толстостенных аппаратов и трубопроводов защищают теплоизоляцией. Во избежание температурных перенапряжений следует очень медленно нагревать и охлаждать толстостенные аппараты в период их пуска и остановки, не допускать нарушения установленного темпа изменения температуры во времени. Длительное воздействие высоких температур на материал, из которого изготовлены технологические аппараты, приводит к появлению медленных пластических деформаций в этих аппаратах даже в тех случаях, когда напряжение от рабочих нагрузок не превышает предела текучести (при данной температуре). Такое явление носит название ползучести (крипа). Особенно существенные изменения в условиях длительной работы под нагрузкой при высокой температуре претерпевают углеродистые стали.

Легированные и жаропрочные стали при действии высоких температур изменяют свои механические свойства незначительно. Во избежание нарушения теплового баланса предусматривают:

1.Системы автоматического контроля и регулирования температуры;

2.Защиту против тепла солнечной радиации (экранирование, теплоизоляция, окрашивание в светлые тона и т.п.).

3.Защиту аппаратов и трубопроводов от повреждения при нарушении температурного режима осуществляют с помощью систем автоматического и ручного стравления избыточного давления или гашение вакуума.

4.Соблюдение допустимой (безопасной) степени заполнения которая устанавливается для емкостей с жидкостями не более 0,9-0,95.

Обращающиеся в технологическом процессе вещества и окружающая среда вступают в химическое взаимодействие с материалом, из которого изготовлено технологическое оборудование, вызывая его разрушение. Разрушение материала в результате взаимодействия с соприкасающейся с ним средой называется коррозией.

Значительной коррозии подвержены теплообменные поверхности, омываемые пламенем, подземные и подводные части аппаратов и трубопроводов, а также аппараты и трубопроводы, находящиеся во влажной среде.

Разрушающему действию коррозии наиболее подвержены слабые места производственного оборудования: швы, разъемные соединения, прокладки, места изгибов и поворотов труб.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия происходит за счет воздействия кислорода воздуха и сероводорода, содержащегося в сырой нефти. От кислородной коррозии происходит образование ржавчины .

Водородная коррозия, характерная для процесса производства аммиака, процессов гидрогенизации, гидроочистки и риформинга нефтепродуктов, особенно сильно проявляется при высоких давлениях и температурах. Водородная коррозия относится к межкристаллитному типу. Установлен следующий механизм разрушения металла водородом. Диффузия водорода происходит в толщу металла по границам структурных зерен.

Этот процесс сопровождается разрушением структуры зерна и образованием мелких трещин. Образование трещин объясняется обезуглероживанием и тем, что удельный объем железа меньше удельного объема цементита. В образовавшиеся трещины проникает водород, вызывающий продолжение и ускорение процесса коррозии. Металл становится хрупким, его сопротивляемость удару и изгибу падает.

Разрушение материала стенок трубопроводов и аппаратов образуется и за счет электрохимической коррозии, наиболее часто встречающийся. Одной из разновидности, которой является атмосферная коррозия. В присутствии влаги на поверхностях трубопроводов и аппаратов образуется тонкая пленка с растворенными в ней воздухом и примесями, присутствующими в атмосфере. Эта пленка влаги и является электролитом. В результате электрохимического воздействия электролита на металл происходит растворение последнего, что приводит к утоньшению металла и снижению его механической прочности.

Исходя из основных закономерностей коррозионных процессов используют , следующие направления борьбы с ней:

- применение коррозионно - устойчивых металлов;

- изоляция металлов от агрессивной среды защитными покрытиями;

- уменьшение коррозионной активности среды;

- использование неметаллических химически стойких материалов;

- катодная и протекторная защита.

2.5 Анализ возможных причин и условий самопроизвольного возникновения горения и зажигания горючих смесей

В данном технологическом процессе наиболее опасным веществом является бензин. Именно его пары на любом из этапов технологического процесса могут воспламениться и привести к необратимым последствиям.

Пожарная опасность линий паровоздушной среды. При нормальном режиме процесса улавливания паров бензина методом адсорбции в линиях ПВС не возможно образование пожароопасной среды внутри аппарата, кроме периода пуска и остановки. Предотвращению образования горючей среды в трубопроводах способствуют следующие технические решения:

1. При отключений трубопроводов необходимо:

На длительный срок:

- выполнять полное разъединение линий (демонтаж фланцевых соединений);

- при возможности устанавливать заглушки на трубопроводы;

Частичное отключение:

- применять обводные линии трубопроводов с установкой двух вентилей на обводном участке;

- двумя вентилями с подачей водяного пара.

2. Поддержание в газовых коммуникациях избыточного давления, предотвращающего подсос наружного воздуха через неплотности;

3. Непрерывный автоматический контроль содержания опасной примеси в газе;

4. Поддержание концентрации горючего газа в смеси с окислителем за пределами области воспламенения;

5. Стабилизация зоны горения горючей смеси в защищаемом пространстве путем выбора скорости и режима движения горючей смеси;

6. Аварийное преднамеренное изменение состава горючей смеси, обеспечивающее быстрый перевод ее в негорючее состояние.

Пожарная опасность угольных адсорберов. Несмотря на то, что рекуперационные установки предназначены для обеспечения пожарной безопасности производственных процессов, в определенные моменты работы они сами могут являться источником возникновения пожара или причиной его распространения.

Причиной образования горючей среды может являться неправильное устройство местных отсосов, их неисправность, нарушение режима работы аппаратов, связанных с применением летучих растворителей, а также прекращение отсоса воздуха могут привести к выделению значительного количества паров в воздух производственного помещения. При этом образуются местные взрывоопасные концентрации у рабочих мест, особенно в углублениях, траншеях, лотках и т. п.

Подключенные новые рабочие места, участки и цеха к линиям адсорбционной установки, если ее мощность не рассчитана на такое подключение. Подключение дополнительных объектов приведет к снижению эффективности действия работающих местных отсосов.

Пожарная опасность также определяется количеством активированного угля и легковоспламеняющимися жидкостями. В каждом адсорбере может находится до 800кг и более активированного угля, который является органическим горючим веществом. Адсорберы должны исключать возможность самовозгорания находящегося в них активированного угля.

Наличие неплотностей и повреждений в адсорбере, а также в трубопроводах, транспортирующих готовый растворитель или его смесь с воздухом, приводит к утечке продукта в помещение станции и вызывает скопление там горючей жидкости, а иногда даже образование взрывоопаных концентраций.

Пожарная опасность насоса для откачки бензина АИ-72. При использований центробежных насосов с сальниковыми уплотнениями возможны потери ЛВЖ через неплотности. При использование сальниковых насосов следует применять насосы с торцевыми уплотнениями, или применять сальниковые уплотнения с противодавлением (с применением уплотнительной жидкости). Причиной воспламенения ЛВЖ, ГЖ может быть перегрев подшипников в центробежном насосе. Причиной образования горючей среды может являться неполное удаление горючих продуктов транспортировки при остановке и ремонте центробежного насоса. При этом образуются местные взрывоопасные концентрации у рабочих мест. При подборе центробежного насоса необходимо оптимально определить мощность насоса, для предотвращения переполнения аппаратов установленных на линии производства.

Пожарная опасность емкости с бензином АИ-72. При использование аппаратов с дыхательной арматурой в технологических процессах выполняют следующие технические решения по обеспечению снижения взрывопожароопасности аппаратов:

- уменьшение или ликвидация объема паровоздушного пространства из аппаратов;

- хранение ЛВЖ в емкостях и резервуарах под избыточным давлением;

- использование средств защиты, позволяющих снизить амплитуду колебаний температуры в аппаратах и емкостях при нагревании их внешними источниками тепла;

- вывод дыхательных труб за пределы помещения, где может образоваться горючая среда;

- устройство в емкостях для хранения бензина АИ-72 на случай аварий, аварийных сливов.



2.6 Определение возможных причин и условий для распространения пожара

Наличие больших объемов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей приводит к тому, что пожар на установке может принять значительные размеры. Условиями распространения горения на установке являются: разливы по территории установки горючих и легковоспламеняющихся жидкостей; разветвленная сеть промышленной канализации при неэффективности гидравлических затворов в колодцах; отсутствие аварийных сливов из емкостных аппаратов, линий стравливания смесей из аппаратов; разветвленная сеть трубопроводов при отсутствии на них гидравлических затворов. При пожаре возможен взрыв, так как имеет место образование взрывоопасных концентраций в них. Испарение паров легковоспламеняющихся жидкостей и газов будет создавать газовоздушную смесь, которая при ветреной погоде будет перемещаться к возможному очагу пожара.

По производственным коммуникациям пожар и взрыв распространяются в тех случаях, если внутри трубопроводов, траншей, туннелей или лотков образовалась горючая среда, когда трубопроводы с этой горючей средой работают неполным сечением, когда имеются горючие отложения на поверхности труб, каналов, если в системе находятся жидкости, способные разлагаться с воспламенением под воздействием высокой температуры или давления.

Пожары, вызванные открытым огнем довольно частое явление. Это объясняется не только тем, что открытый огонь широко используется для производственных целей, при аварийных и ремонтных работах и поэтому нередко создаются условия для случайного контакта пламени с горючей средой, но и тем, что температура пламени, а также количество выделяющегося при этом тепла достаточно для воспламенения почти всех горючих веществ. Значительную пожарную опасность представляют собой огневые ремонтные и монтажные работы. Пожарная опасность обусловлена не только открытым пламенем, но и наличием раскаленного и расплавленного металла. При газовой сварке температура пламени дуги при использовании угольных электродов составляет 3200-3900?С, стальных электродов 2400-2600?С. При попадании на горючие материалы искры воспламеняют их.

При проведении огневых работ запрещается:

1.приступать к работе при не исправной аппаратуре;

2.производить огневые работы на свежеокрашенных горючими красками (лаками) конструкциях и изделиях;

3.хранить в сварочных кабинах одежду, ЛВЖ, ГЖ и другие горючие материалы;

4.допускать к самостоятельной работе учеников, а также работников, не имеющих квалификационного удостоверения и талона по технике пожарной безопасности;

5.производить работы на аппаратах и коммуникациях, заполненных горючими

Чтобы предотвратить распространение огня по производственным коммуникациям применяют сухие огнепреградители, в виде гидравлических затворов, затворы из твердых измельченных материалов, автоматические задвижки и заслонки, водяные завесы, перемычки, засыпки и т. п. и токсичными веществами, а также находящихся под электрическим напряжением.



3. Оценка пожарной опасности производственного объекта

3.1 Построение сценариев возникновения и развития пожаров, влекущих за собой гибель людей

Для построения множества сценариев возникновения и развития аварийных ситуаций и аварий используется метод логических деревьев событий.

Логическое дерево событий - графическое отражение общего характера развития возможных аварийных ситуаций и аварий с отражением причинно-следственной взаимосвязи событий в зависимости от специфики опасности объекта оценки риска с учетом влияния на них имеющихся защитных мероприятий. Сценарий возникновения и развития аварийной ситуации и аварии на логическом дереве отражается в виде последовательности событий от исходного до конечного события (ветвь дерева событий).

Рис. 2 Дерево событий при возникновении и развитии пожароопасной ситуации связанной с разгерметизации емкости для хранения бензина АИ-72



Данный метод позволяет проследить развитие возможных аварийных ситуаций и аварий, возникающих вследствие реализации инициирующих аварийную ситуацию событий. Анализ дерева событий представляет собой «осмысливаемый вперед» процесс, то есть процесс, при котором исследование развития аварийной ситуации начинается с исходного события с рассмотрением цепочки последующих событий, приводящих к возникновению аварии.

Рассмотрим емкость для бензина АИ-72 (позиция на схеме 16) (аппарат с переменным уровнем жидкости «дышащий».) Так как данный аппарат является наиболее опасным в нашем технологическом процессе, то строим типовое дерево событий для данного аппарата (рис.2).

3.2 Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций

Значение частоты реализации отдельной стадии дерева событий или сценария определяется путем умножения частоты возникновения инициирующего события на условную вероятность развития по конкретному сценарию:

(3.1)

где Q_разг - частота разгерметизации, год-1 [6, таблица П1.1];

Q_воспл - условная вероятность воспламенения, год-1 [6, таблица П2.1]

Определяем частоту разгерметизации емкости для хранения бензина согласно [6, таблица П1.1]: Q_разг = 8,8?10^-5 год^-1 (Резервуары для хранения ЛВЖ и горючих жидкостей (далее - ГЖ) при давлении, близком к атмосферному; d_отв = 25 мм)

Для каждого варианта развития событий определяем условную вероятность воспламенения по [6, таблица П2.1]:

Условная вероятность мгновенного воспламенения Qвоспл=0,005

Условная вероятность последующего воспламенения при отсутствии мгновенного воспламенения Qвоспл=0,005

Условная вероятность сгорания с образованием избыточного давления при образовании горючего газопаровоздушного облака и его последующем воспламенении Qвоспл=0,05

Рассчитаем вероятности по формуле 3.1

Вывод: проанализировав вышеописанные расчеты можно сказать, что наиболее вероятны варианты дефлаграционного и детационного горения при образовании первичного парогазового облака.

3.3 Оценка опасных факторов, реализующихся при различных сценариях пожароопасных ситуаций

Произведем оценку опасных факторов на примере разгерметизации надземного резервуара с бензином.

Рассмотрим дерево событий возникновения и развития пожароопасной ситуации, построенное для случая разгерметизации аппарата и истечением ЛВЖ (бензин, t_всп = - 36?С).

Резервуар расположен в помещении. Истечение происходит на спланированную асфальтированную поверхность.

Определить радиус воздействия продуктов сгорания паровоздушного облака в случае реализации детационного сгорания. Объем аппарата 20 м³, степень его заполнения 0,9.

1) Определим массу жидкости, находящейся в аппарате по формуле:

(3.2)

где V_ап - объем аппарата, м³;

е - степень заполнения.

2) Определим площадь пролива жидкости по формуле [6, формула П3.27]

(3.3)

где fпр - коэффициент разлития, м-1 (при отсутствии данных допускается принимать равным 5 м-1 при проливе на неспланированную грунтовую поверхность, 20 м-1 при проливе на спланированное грунтовое покрытие, 150 м-1 при проливе на бетонное или асфальтовое покрытие);

Vж - объем жидкости, поступившей в окружающее пространство при разгерметизации резервуара, м3.

3) Определяем интенсивность испарения по формуле [6,ф. П3.68]

(3.4)

где Р_н - давление насыщенного пара, определяемое по уравнению Антуана, кПа;

з - коэффициент пролива, принимается согласно [3, таблица И.1];

М - молярная масса бензина АИ-72.

Величину давления насыщенного пара определяем по уравнению Антуана:



(3.5)

где А, В и С_A - константы, зависящие от свойств жидкости, приведены в справочной литературе [4], А=4,195; В=682,876; С_A=222,066;

t_p - рабочая температура, t_p =22?C

Тогда интенсивность испарения в кг/(м²?с) составит:

4) По формуле П 3.31[6] определяем расход паров ЛВЖ:

(3.6)

5) По формуле П 3.30 рассчитываем массу паров ЛВЖ испарившихся с поверхности разлива:

(3.7)

6) Определяем радиус и высоту зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени:

(3.8)

где с_П - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре, кг/м³



(3.9)

Тогда

7) По формуле П 3.67[6] определяем радиус воздействия продуктов сгорания паровоздушного облака в случае пожара-вспышки:

(3.10)

Вывод: радиус воздействия продуктов сгорания паровоздушного облака в результате реализации детационного горения составит 45,06 м.

3.4 Расчет категории производственного помещения по взрывопожарной опасности

1) Рассчитаем объем жидкости, которая растечется при разгерметизации аппарата

(3.11)

где V_ж¹ - объем жидкости, выделившийся при разгерметизации аппарата, м³;

V_ж² - объем жидкости, выделившийся до того, как закрылась задвижка насоса, м³;

V_ж³ - объем жидкости, выделившийся из подводящей трубы, м³;

V_ж⁴ - объем жидкости, выделившийся при проливе из нагнетательной линии, м³;



(3.12)

где V_ап - объем аппарата, м³;

е - степень заполнения.

f_тр = 0,75 *d²= 0,785?d²?=0,785?0,075²=0,02 м³ (3.13)

Vж = 10*0,002+0,008*120=0,98 м³

где Q - производительность насоса, м³/мин 0,52 м³/мин = 0,008 м³/сек;

1) В соответствии с п А.1.2. [9] определяем площадь разлива жидкости, Sр, м².

Как видно из п А.1.2.(г) [9] площадь разлива жидкости зависит от процентного содержания растворителя в краске и принимается так, что 1 литр смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей -- на 1 м² пола помещения. Отсюда площадь разлива жидкости составит

м²

2) Определяем площадь испарения жидкости Fи с поверхности разлива исходя из условия

,

где Fп - площадь пола производственного помещения (или площадь, ограниченная бортиками, за пределы которых не происходит разлив жидкости), м². м²



3) По уравнению Антуана определяем давление насыщенного пара при расчетной температуре, Рн, кПа:

где А, В, С_а - постоянные уравнения Антуана;

tp - температура паров жидкости, С;

кПа

4) Определяем интенсивность испарения W, кг/(с·м²), используя формулу А.13 [9].

кг/(с·м²)

5) Определяем длительность испарения жидкости с поверхности разлива, используя предпосылки, изложенные в пункте А.1.2.(е) [9].

При этом длительность испарения ф_и принимают равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с, то есть:

где m_ж - масса разлившейся жидкости, кг, зная объем разлившейся жидкости (Vр) и ее плотность:

=3600 с.



6) Определяем массу жидкости m_исп.р, испарившейся с поверхности разлива по формуле А.12 [9]:

кг

Так как в помещении имеется аварийная вентиляция согласно п А.2.3 СП 12.13130.2009 при определении массы паров, участвующих во взрыве m_уч, учитываем работу аварийной вентиляции.

При этом разделим массу паров, вычисленную в п.14 на коэффициент К, определяемый по формуле А.5 СП 12.13130.2009:

К=А•Т+1=6*1+1=7.

V_св = 0,8 • 3840 = 3072 м³.

Определяем плотность воздуха (кг/м³) при расчетной температуре, используя формулу (А.2) СП 12.13130.2009.

Так как бензин не индивидуальное вещество, а является смесью углеводородов, то избыточное давление взрыва рассчитывается по формуле А.4 СП 12.13130.2009 (как для смеси).

где Н_т -- теплота сгорания, Дж* кг-¹, для бензина принимаем 44094 кДж/кг (согласно приложения 2 [10];

_в -- плотность воздуха при начальной температуре Т₀, кг/м-³;

С_p -- теплоемкость воздуха, Дж*кг-¹*К-¹ (принимаем 1,01*10³, Дж*кг-^1*К-¹);

Т₀-- начальная температура воздуха, К.

Отсюда избыточное давление взрыва составит:

Вывод: Результаты расчетов критериев взрывопожарной опасности показывают, что при расчетном варианте аварии выполняются необходимое (наличие в помещении ЛВЖ с температурой вспышки не более 28^оС) и достаточное (расчетное избыточное давление при сгорании газовоздушной смеси превышает 5 кПа) условие для отнесения данного помещения к категории А.



4. Разработка мероприятий по повышению пожарной безопасности адсорбирования паров бензола из паровоздушной среды

Линии для подачи ГГ: линии для подачи ЛВЖ и ГЖ: В производственных цехах и на отдельных установках должна быть вывешена схема трубопроводов с указанием расположения задвижек, которыми отключают поступление продукта при пожаре [5, п. 4.14.2].

Обслуживающему персоналу необходимо знать расположение трубопроводов, задвижек и их назначение, а также уметь четко и быстро переключать задвижки при авариях и пожарах [5, п. 4.14.3].

Трубопроводы из керамики, стекла и пластических масс не разрешается использовать для транспортирования горючих жидкостей и газов без специального обоснования [5, п. 4.14.4].

Необходим ) следить за тем, чтобы отверстия в местах прохождения трубопроводов через глухие стены были герметично заделаны [5, п. 4.14.5].

При прокладке межцеховых трубопроводов с горючими жидкостями и газами в каналах и траншеях (открытых и закрытых) надо следить за тем, чтобы в местах перехода траншей и каналов из одного помещения в другое через пожарную стену имелись исправные газонепроницаемые перемычки (диафрагмы) из несгораемых материалов [5, п. 4.14.6].

Во избежание образования пробок в наружных трубопроводах, по которым транспортируются вязкие и легкозастывающие горючие продукты (с температурой застывания, близкой к нулю и выше), необходимо постоянно контролировать обогрев этих трубопроводов и арматуры, а также исправность их теплоизоляции [5, п. 4.14.7].

В закрытых лотках и туннелях, где имеются трубопроводы с пожаро- и взрывоопасными веществами, в местах наиболее вероятного скопления горючих паров и газов необходимо устанавливать газоанализаторы, автоматически сигнализирующие о создании опасных концентраций [5, п. 4.14.8]. Не допускается применять заглушки для отключения трубопровода, останавливаемого на длительное время, от другого трубопровода, находящегося под давлением. В таких случаях необходимо предусматривать съемный участок трубопровода, а на концах действующих трубопроводов устанавливать заглушки [5, п. 4.14.9].

Установку и снятие заглушек на линиях с пожаровзрывоопасными веществами необходимо отмечать в журнале за подписью лица, установившего или снявшего заглушку. Все заглушки должны быть пронумерованы и рассчитаны на требуемое давление [5, п. 4.14.10].

При транспортировании по трубопроводам веществ и смесей, воспламеняющихся при контакте с водой и водными растворами, следует обеспечить тщательную осушку коммуникаций от влаги после ремонта [5, п. 4.14.11]. Следует постоянно контролировать исправность и чистоту теплоизоляции на горячих трубопроводах. Не допускается эксплуатировать горячие трубопроводы с поврежденной теплоизоляцией и при попадании на нее горючих жидкостей [5, п. 4.14.17]. При значительном прорыве газа или жидкости из поврежденных трубопроводов, а также при возникновении пожара на межцеховых коммуникациях вызвать пожарную команду и газоспасательную службу. Одновременно должны быть приняты меры к локализации аварии и прекращению подачи продукта в поврежденный трубопровод [5, п. 4.14.18].

Адсорбер угольный для улавливания паров бензина: Пуск и остановку адсорбционной установки следует осуществлять после согласования с теми цехами, из которых производится отсос паров горючих растворителей [5, п. 4.7.1]. Адсорбционная установка должна обеспечивать непрерывный и полный отсос выделяющихся паров горючих растворителей от рабочих мест, оборудованных системами капсюляции [5, п. 4.7.2].

Запрещается подключать новые рабочие места, участки и цеха к линиям адсорбционной установки, если ее мощность не рассчитана на такое подключение. Подключение дополнительных объектов приведет к снижению эффективности действия работающих местных отсосов [5, п. 4.7.3]. Концентрацию паро- и газовоздушной смеси, поступающей к адсорберам, необходимо систематически контролировать. Величину рабочей концентрации и пределы ее колебаний следует указать в технологических инструкциях [5, п. 4.7.4].

Нельзя допускать загрязнения внутренней поверхности трубопроводов твердыми горючими отложениями или жидким конденсатом. Фильтры или циклоны для улавливания из транспортируемой смеси твердых примесей должны быть исправны и регулярно очищаться. Участки линий, где наблюдается образование конденсата, должны быть утеплены и иметь уклон для стекания жидкости [5, п. 4.7.5].

Линии паро- или газовоздушной смеси необходимо надежно защищать огнепреградами. Число огнепреградителей, их вид и размеры огнегасящей насадки должны соответствовать проектным данным. Не разрешается эксплуатировать установку без огнегасителей или с огнепреградителями, не соответствующими проекту [5, п. 4.7.6].

Адсорберы должны исключать возможность самовозгорания находящегося в них активированного угля [5, п. 4.7.8]. Воздушная труба, позволяющая выбрасывать транспортируемую смесь в атмосферу при аварии или пожаре в адсорбционном цехе, не должна заглушаться. Следует систематически проверять ее готовность к работе [5, п. 4.7.9]\ При перерыве в работе нельзя оставлять адсорберы с поглощенными горючими веществами, а также с разогретым углем. В этом случае необходимо отогнать из угля горючее вещество и охладить уголь [5, п. 4.7.10]. Необходимо проверять наличие и исправность стационарной системы подачи воды для тушения горящего угля в адсорберах, наличие первичных средств пожаротушения, а также исправность имеющихся стационарных систем пожаротушения в помещениях рекуперационной станции [5, п. 4.7.11].

Сепаратор: При подготовке к работе необходимо тщательно проверить исправность контрольно-измерительных приборов, предохранительных клапанов. Эксплуатация с отключенными или неисправными контрольно-измерительными приборами, а также с отключенными или неисправными защитными устройствами запрещается [5, п. 4.5.2]. Для улавливания жидкости, которая может быть выброшена вместе с парами и газами через предохранительный клапан наружу, на линии за предохранительным клапаном следует иметь сепаратор. Уровень жидкости в сепараторе не должен превышать установленного предела [5, п. 4.6.8]. При отключении процесса от нормального режима работы приборы контроля и регулирования должны подавать предупредительные и аварийные сигналы [5, п. 8.1.3]. Чтобы не допустить причин, способных вызвать повреждения и пожар, необходимо следить за параметрами процесса и режимом работы аппаратов [5, п. 4.5.15].

...