Пример 17
1. Исходные данные.
1.1. Помещение отделения консервации и упаковки станков. В помещении производится обезжиривание поверхностей станков в водном растворе тринатрийфосфата с синтанолом ДС-10, обезжиривание отдельных деталей станков уайт-спиритом и обработка поверхностей станков (промасливание) индустриальным маслом И-50. Размеры помещения Lx Sx H = 54,0x 12,0x 12,7 м. Объем помещения Vп = 8229,6 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8 8229,6 = 6583,7 м3 6584 м3. Площадь помещения F = 648 м2. Обезжиривание станков раствором тринатрийфосфата (m1 = 20,7 кг) с синтанолом ДС-10 (m2 = 2,36 кг) осуществляется в ванне размером L1 x S1 x H1 = 1,5x 1,0x 1,0 м (F1 = 1,5 м2). Отдельные детали станков обезжириваются в вытяжном шкафу размером L2x S2 x H2 = 1,2x 0,8x 2,85 м (F2 = 0,96 м2) уайт-спиритом, который хранится в шкафу в емкости объемом Vа = 3 л = 0,003 м3 (суточная норма). Обработка поверхностей станков производится в ванне с индустриальным маслом И-50 размером L3x S3x H3 = 1,15x 0,9x 0,72 м (F3 = 1,035 м2, V3 = 0,7452 м3) при температуре t = 140 С. Масса индустриального масла И-50 в ванне m3 = 538 кг. Рядом с ванной для промасливания станков расположено место для упаковки станков размером L4x S4 = 6,0x 4,0 м (F4 = 24,0 м2), на котором находится упаковочная бумага массой m4 = 24 кг и обшивочные доски массой m5 = 1650 кг.
1.2. Тринатрийфосфат - негорючее вещество. Брутто-формула уайт-спирита С10,5Н21,0. Молярная масса уайт-спирита М = 147,3 кг кмоль-1. Константы уравнения Антуана для уайт-спирита: А = 7,13623; В = 2218,3; СА = 273,15. Температура вспышки уайт-спирита tвсп > 33 С, индустриального масла И-50 tвсп = 200 С, синтанола ДС-10 tвсп = 247 С. Плотность жидкости при температуре t = 25 Суайт-спирита ж = 790 кг м-3, индустриального масла И-50 ж = 903 кг м-3, синтанола ДС-10 ж = 980 кг м-3. Теплота сгорания уайт-спирита НТ =Qpн = 43,966 МДж кг-1 = 4,397 107 Дж кг-1, индустриального масла И-50 по формуле Басса Qpн = 50460 - 8,545 ж = 50460 - 8,545 903 = 42744 кДж кг-1= 42,744 МДж кг-1, упаковочной бумаги Qpн = 13,272 МДж кг-1, древесины обшивочных досок Qpн = 20,853 МДж кг-1.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация емкости с уайт-спиритом. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Вологда) согласно СНиП 2.01.01-82 tр = 35 С. Плотность паров уайт-спирита при tр = 35 С п = 147,3/(22,413 (1 + 0,00367 35)) = 5,8240 кг м-3. Длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т = 3600 с.
3. Объем Vж и площадь разлива FИ поступившего в помещение при расчетной аварии уайт-спирита согласно п. 3.2 НПБ 105-95 составят:
Vж = Vа = 0,003 м3 = 3 л;
FИ = 1,0 3 = 3 м2.
4. Определяем давление РН насыщенных паров уайт-спирита при расчетной температуре tр = 35 С:
lgPН = 7,13623 -  = - 0,062537;
PН = 0,87 кПа.
5. Интенсивность испарения W уайт-спирита составит
W = 10-6 1,0  0,87 = 1,056 10-5 кг м-2 с-1.
6. Масса паров уайт-спирита m, поступивших в помещение, будет равна
m = 1,056 10 -5 3 3600 = 0,114 кг.
7. Избыточное давление взрыва P согласно формуле (22) Пособия составит
Р = 2,831 10-5  = 0,02 кПа.
8. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение отделения консервации и упаковки станков не относится к категории Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.
9. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G3 = m3 = 538 кг; G4 = m4 = 24 кг; G5 = m5 = 1650 кг;
Q = 538 42,744 +24 13,272 +1650 20,583 = 57277 МДж;
S = F3 + F4 = 1,035 + 24,0 = 25,035 м2;
g = Q/S = 57277/25,035 = 2288 МДж м-2.
10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж м-2. Помещение отделения консервации и упаковки станков согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.
Пример 18
1. Исходные данные.
1.1. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров. В этом помещении осуществляется приготовление смеси для пропитки гидроизоляционных материалов и производится ее подача насосами в пропиточные ванны производственных линий, находящиеся в другом помещении. В качестве компонентов смеси используются битум БНК 45/190, полипропилен и наполнитель (тальк). Всего в помещении находится 8 смесителей: 6 смесителей объемом Vа = 10 м3 каждый, из которых каждые два заполнены битумом, а один пустой; 2 смесителя объемом Vа = 15 м3 каждый. Все смесители обогреваются диатермическим маслом (аллотерм-1), подаваемым из помещения котельной и имеющим температуру t = 210 С. Температура битума и смеси в смесителях t = 190 С. Смесь состоит из битума БНК 45/190 - 8 тонн, полипропилена - 1 тонна, тальк - 1 тонна. Полипропилен подается в единичной таре в виде гранул массой m1 = 250 кг. В 1 тонне гранулированного полипропилена содержится до 0,3 кг пыли. Полипропилен загружается из тары в бункер смесителя объемом Vа = 1 м3. Количество полипропилена в бункере m2 = 400 кг, следовательно, пыли в этом бункере в грануляте содержится m3 = 0,12 кг.
Полипропилен и его сополимеры в процессе переработки при его нагревании выше температуры t = 150 С могут выделять в воздух летучие продукты термоокислительной деструкции, содержащие органические кислоты, карбонильные соединения, оксид углерода. При этом на 1 тонну сырья выделяется 1,7 кг газообразных продуктов (в пересчете на уксусную кислоту).
Размеры помещения L x S x H = 24 x 36 x 12 м. Объем помещения Vп = 10368 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8 10368 = 8294,4 м3. Площадь помещения F = 864 м2.
Производительность насоса с диатермическим маслом (аллотерм-1) n1 = 170 м3 ч-1 = 0,0472 м3 с-1 = 71,5 кг с-1. Всего в системе циркуляции диатермического масла находится m4 = 15 т масла. Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов с диатермическим маслом между ручными задвижками и смесителями L1 = 19 м, диаметр d1 = 150 мм. Производительность насоса, подающего смесь в пропиточную ванну, n2 = 10 м3 ч-1 = 0,00278 м3 с-1 = 2,78 кг с-1 (по битуму с полипропиленом 2,5 кг с-1), а отводящего смесь в смесители из ванн n3 = 5 м3 ч-1 = 0,00139 м3 с-1 = 1,39 кг с-1 (по битуму с полипропиленом 1,25 кг с-1). Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов со смесью между ручными задвижками и смесителями L2 = 15 м, диаметр d2 = 150 мм = 0,15 м. Производительность насоса, перекачивающего битум из резервуара, расположенного в другом помещении, в смесители, n4 = 25 м3 ч-1 = 0,007 м3 с-1 = 7 кг с-1. Максимальная длина подводящего трубопровода между ручной задвижкой и смесителем L3 = 20 м, диаметр d3 = 150 мм = 0,15 м.
По данным технологического регламента с 1 тонны гранулированного полипропилена при загрузке в смеситель в помещение поступает 30 г (0,03 кг) содержащейся в грануляте пыли. Текущая влажная пылеуборка производится не реже 1 раза в смену, генеральная влажная пылеуборка не реже 1 раза в месяц. Производительность по перерабатываемому полипропилену n5 = 1,65 т ч-1. Доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях, соответственно 1 = 0,2 и 2 = 0,8.
1.2. Тальк - негорючее вещество. Температура вспышки битума БНК 45/190 tвсп = 212 С, аллотерма-1 tвсп = 214 С. Плотность жидкости битума ж = 1000 кг м-3, аллотерма-1 ж = 1514 кг м-3. Теплота сгорания битума по формуле Басса НТ = Qрн= 50460 - 8,545 ж = 41915 кДж кг-1 = 41,92 МДж кг-1, аллотерма-1 НТ =Qрн = 50460 - 8,545 1514 = 37523 кДж кг-1 = 37,52 МДж кг-1, полипропилена НТ =Qрн= 44000 кДж кг-1 = 44,0 МДж кг-1.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного принимается наиболее неблагоприятный по последствиям взрыва из двух вариантов аварии. За первый вариант аварии принимается разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. За второй вариант принимается разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель.
2.1. Разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. Расчет проводим в соответствии с пп. 3.13 - 3.17 НПБ 105-95.
2.1.1. Интенсивность пылеотложений n6 в помещении при загрузке в бункера смесителей полипропилена из тары по исходным данным составит
n6 = 0,03 1,65 = 0,0495 кг ч-1.
2.1.2. Масса пыли М1, выделяющейся в объем помещения за время (30 дней = 720 ч) между генеральными пылеуборками ( 1 = 0,2; = 0), будет равна
М1 = 0,0495 720 0,2 = 7,128 кг.
2.1.3. Масса пыли М2, выделяющейся в объем помещения за время (8 ч) между текущими пылеуборками ( 2 = 0,8; = 0), будет равна
М2 = 0,0495 8 0,8 = 0,317 кг.
2.1.4. Масса отложившейся в помещении к моменту аварии пыли mп (Кг = 1,0; Ку = 0,7) и масса взвихрившейся пыли mвз (Квз = 0,9) составят:
mп = (1/0,7) (7,128 + 0,317) = 10,636 кг;
mвз = 10,636 0,9 = 9,572 кг.
2.1.5. Масса пыли mав, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, будет равна
mав = m3 = 0,12 кг.
2.1.6. Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли m, образовавшейся в результате аварийной ситуации, составит
m = 9,572 + 0,12 = 9,692 кг.
2.2. Разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель. Расчет проводим в соответствии с п. 3.2 НПБ 105-95 и исходными данными.
2.2.1. Масса вышедшей из смесителя (Vа = 15 м3) и трубопровода смеси при работающем насосе mсм будет равна (q = n3; Та = 300 с)
 = (15 + 0,00139 300 + /4 0,152 15) 1000 = 15682 кг.
2.2.2. Масса полипропилена mпр в массе mсм составит, исходя из соотношения битума, полипропилена и талька, как 8:1:1:
mпр = (1/10) mсм = (1/10) 15682 = 1568,2 кг.
2.2.3. Масса летучих углеводородов m, выделяющихся при термоокислительной деструкции из полипропилена, входящего в состав разлившейся смеси (из 1 тонны полипропилена выделяется 1,7 кг газообразных продуктов), будет равна
m = 0,0017 mпр = 0,0017 1568,2 = 2,7 кг.
3. Избыточное давление взрыва P для двух расчетных вариантов аварии определяем по формулам (22) и (43) Пособия.
3.1. Избыточное давление взрыва P при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией бункера при загрузке полипропилена в смеситель, составит
Р = 47,18  = 2,42 кПа.
3.2. Избыточное давление взрыва P при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель, составит
Р = 2,831 10-5  = 0,4 кПа.
4. Расчетное избыточное давление взрыва для каждого из вариантов аварии менее 5 кПа. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров не относится к категории А или Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.
5. Учитывая, что в помещении находится достаточно большое количество горючих веществ, проведем для упрощения расчет только по битуму и смеси, находящихся в 4 смесителях объемом Vа = 10 м3 каждый и в 2 смесителях объемом Vа = 15 м3 каждый. При этом количество циркулирующего диатермического масла не принимается во внимание. Также для упрощения расчет проведем с использованием единой теплоты сгорания для всех компонентов и веществ по битуму, равной Qрн= 41,92 МДж кг-1.
6. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G = 4 10 1000 + 2 15 0,9 1000 = 67000 кг;
Q = 67000 41,92 = 2808640 МДж;
S = F = 864 м2;
g = 2808640/864 = 3251 МДж м-2.
7. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж м-2. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.
|
