содержание   ..  1      2      3      4  ..

ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ - ЧАСТЬ 2

6.3. Помещения с горючими пылями

Пример 7

1. Исходные данные.

1.1. Производственное помещение, где осуществляется фасовка пакетов с сухим растворимым напитком, имеет следующие габариты: высота - 8м, длина - 30 м, ширина - 10 м. Свободный объем помещения составляет V_câ = 0,8 · 8 · 30 · 10 = 1920 м³. В помещении расположен смеситель, представляющий собой цилиндрическую емкость со встроенным шнекообразным устройством равномерного перемешивания порошкообразных компонентов напитка, загружаемых через расположенное сверху входное отверстие. Единовременная загрузка дисперсного материала в смеситель составляет m_aï = т = 300 кг. Основным компонентом порошкообразной смеси является сахар (более 95 % (масс.)), который представляет наибольшую пожаровзрывоопасность. Подготовленная в смесителе порошкообразная смесь подается в аппараты фасовки, где производится дозирование (по 30 г) сухого напитка в полиэтиленовые упаковки. Значительное количество пылеобразного материала в смесителе и частая пылеуборка в помещении позволяет при обосновании расчетного варианта аварии пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях.

1.2. Расчет категории помещения производится для сахарной пыли, которая представлена в подавляющем количестве по отношению к другим компонентам сухого напитка. Теплота сгорания пыли Н_т = 16477 кДж · кг ^-1 = 1,65 · 10⁷ Дж · кг^-1. Распределение пыли по дисперсности представлено в таблице.

Критический размер частиц взрывоопасной взвеси сахарной пыли d* = 200 мкм.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Аварийная ситуация, которая сопровождается наибольшим выбросом горючего материала в объем помещения, связана с разгерметизацией смесителя, как емкости, содержащей наибольшее количество горючего материала. Процесс разгерметизации может быть связан со взрывом взвеси в смесителе: в процессе перемешивания в объеме смесителя создается взрывоопасная смесь горючего порошка с воздухом, зажигание которой возможно разрядом статического электричества или посторонним металлическим предметом, попавшим в аппарат при загрузке исходных компонентов; затирание примесного материала между шнеком и корпусом смесителя приводит к его разогреву до температур, достаточных для зажигания пылевоздушной смеси.

Взрыв пыли в объеме смесителя вызывает ее выброс в объем помещения и вторичный взрыв. Отнесение помещения к категории Б зависит от величины расчетного избыточного давления взрыва.

3. Расчет избыточного давления взрыва DР производится по формуле (4) НПБ 105-95, где коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (14) НПБ 105-95 (для d£200 мкм F = 10 % = 0,1) и составляет

Z = 0,5 · F = 0,5 · 0,1 = 0,05.

По формуле (43) Пособия получаем

кПа

4. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение фасовки пакетов с сухим растворимым напитком относится к категории Б.

Пример 8

1. Исходные данные.

1.1. Складское помещение мукомольного комбината для хранения муки в бумажной таре по 5 кг. Свободный объем помещения V_св = 500 м³ Значительное количество мелкодисперсной муки в таре по отношению к объему помещения и ежесменная пылеуборка в помещении позволяют пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях.

1.2. Единственным взрывопожароопасным веществом в помещении является мука: мелкодисперсный продукт (дисперсность менее 100 мкм). Теплота сгорания Н_т = 18000 кДж·кг^-1. Критический размер частиц взрывоопасной взвеси мучной пыли d* = 250 мкм.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Аварийная ситуация с образованием пылевоздушного облака может быть связана с разрывом тары одного из пакетов с мукой, в результате которого его содержимое (5 кг) образует взрывоопасную взвесь.

3. Определение избыточного давления взрыва DР по номограмме (рис. 28 Пособия).

Коэффициент участия пыли во взрыве Z согласно п. 3.12 НПБ 105-95 составляет 0,5. Определение избыточного давления взрыва может быть произведено по номограмме (рис. 28 Пособия) с учетом значения теплоты сгорания. Параметр m / V_câ = 5 / 500 = 0,01 кг·м^-3 = 10 г·м^-3. Отсюда по номограмме (Н_т = 18 000 кДж · кг ^-1) получаем DР > 8,0 кПа.

4. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, складское помещение мукомольного комбината относится к категории Б.

6.4. Помещения с горючими жидкостями

При определении категории помещений в нижеприведенных примерах учитываются следующие положения НПБ 105-95:

- в качестве расчетного выбирался наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором участвует аппарат, имеющий наибольшую пожарную нагрузку (п. 3.1);

- в процессе аварии все содержимое аппарата поступает в помещение и образует пожарную нагрузку (п. 3.2);

- площадь пожарной нагрузки определяется с учетом особенностей технологии, под площадью пожарной нагрузки понимается площадь разлива ГЖ из агрегата, ограниченная бортиками, поддонами, сливными емкостями и др.

Пример 9

Цех разделения, компрессии воздуха и компрессии продуктов разделения воздуха. Машинное отделение. В помещении находятся горючие вещества (турбинные, индустриальные и другие масла с температурой вспышки выше 61 °С), которые обращаются в центробежных и поршневых компрессорах. Количество масла в компрессоре составляет 15 кг. Количество компрессоров 5.

Определим категорию помещения для наименее опасного случая, когда количество масла в каждом из компрессоров составляет 15 кг, а другая пожарная нагрузка отсутствует.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка определяется из соотношения

,

где G_i - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж · кг ^-1.

Низшая теплота сгорания для турбинного масла составляет 41,87 МДж · кг ^-1. Пожарная нагрузка будет равна Q = 15 · 41,87 =628 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 6 - 8 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м². Удельная пожарная нагрузка составит

g = Q / S = 628 / 10 = 62,8 МДж · м^-2

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В4 (g £ 180 МДж · м^-2) при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в примечании 1.

Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ и ГЖ, расстояния между участками разлива пожарной нагрузки должны быть больше предельных.

В помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм Н составляет около 9 м. При этих условиях (Н < 11 м) предельное расстояние I_пр должно удовлетворять неравенству

I_пр > 26 - Н или при Н = 9 м I_пр > 17 м.

Поскольку данное условие для машинных отделений не выполнимо (расстояния между агрегатами не более 6 м), эти помещения следует отнести к категории В3. В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 проведем проверку соответствия этого помещения категории В3 по примечанию 2. Определим, выполняется ли условие

Q ³ 0,64 · g · H²

После подстановки численных значений получим

0,64 · g · Н² = 0,64 · 62,8 · 9² = 3255,6 МДж.

Так как Q = 628 МДж и условие Q ³ 3255,6 МДж не выполняется, помещение следует отнести к категории В3.

Определим категорию помещения с помощью номограмм. Согласно процедуре определения категории помещения, схематически представленной на номограмме рис. 29 Пособия, воспользуемся номограммой на рис. 30 Пособия для данного конкретного случая. Значение предельной площади размещения пожарной нагрузки вычисляем из соотношения

0,64 · Н² = 0,64 · 9² = 51,84 м².

Точка пересечения значений массы горючего материала и S = 10 м² лежит на данной номограмме в области категории В3 левее прямой S = 51,84 м², поэтому данное помещение относится к категории В3.

Пример 10

Определим категорию помещения для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка будет равна

Q = 1200 · 41,87 = 50244 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки будет составлять 30 м² В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 30 м². Удельная пожарная нагрузка составит

g = Q / S = 50244 / 30 = 1674,8 МДж · м ^-2

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В2 при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в примечании 2.

В данном помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до покрытия Н составляет около 6,5 м.

Определим, выполняется ли условие

Q ³ 0,64 · g · Н².

После подстановки численных значений получим

0,64 · g · Н² = 0,64 · 1674,8 · 6,5² = 45286,6 МДж.

Так как Q = 50244 МДж и условие Q ³ 45286,6 МДж выполняется, помещение следует отнести к категории В1.

Пользуясь номограммой рис. 30 Пособия, определим, что точка пересечения значения массы горючего материала и S = 30 м² лежит в области, соответствующей категории В2, правее прямой S = 0,64 · Н² = 0,64 · 6,52² = 27 м², соответствующей предельной площади размещения пожарной нагрузки. Значит, это помещение относится к категории В1.

Пример 11

Определим категорию помещения, приведенного в примере 9, для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка будет равна

Q = 1200 · 41,87 = 50244 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 26 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S=26 м². Удельная пожарная нагрузка составит

g = Q / S = 50244 / 26 = 1932,5 МДж · м ^-2

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В2 при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в примечании 2.

В данном помещении минимальное расстояние Н от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет около 6,5 м.

Определим, выполняется ли условие

Q ³ 0,64 · g · Н².

После подстановки численных значений получим

0,64 · g · Н² = 0,64 · 1932,5 · 9² = 100181 МДж.

Так как Q = 50244 МДж и условие Q ³ 100181 МДж не выполняется, помещение следует отнести к категории В2.

Пользуясь номограммой рис. 30 Пособия, определим, что точка пересечения значений массы горючего материала и S = 26 м² лежит в области, соответствующей категории В2, левее прямой S = 0,64 · Н² = 0,64 · 9² = 51,84 м². Значит, это помещение относится к категории В2.

Пример 12

Определим категорию того же помещения (пример 11) для случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 7000 кг.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка будет равна

Q = 7000 · 41,87 = 293090 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 130 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 130 м². Удельная пожарная нагрузка составит

g = Q / S = 293090 / 130 = 2254,5 МДж · м^-2.

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещение с данной удельной пожарной нагрузкой следует отнести к категории В1. Этот же результат определяется с помощью номограммы рис. 30 Пособия.

6.5. Помещения с твердыми горючими веществами и материалами

Пример 13

Складское здание. Складское здание представляет собой многостеллажный склад, в котором предусмотрено хранение на металлических стеллажах негорючих материалов в картонных коробках. В каждом из десяти рядов стеллажей содержится десять ярусов, шестнадцать отсеков, в которых хранится по три картонные коробки весом 1 кг каждая. Верхняя отметка хранения картонной тары на стеллажах составляет 5 м, а высота нижнего пояса до отметки пола 7,2 м. Длина стеллажа составляет 48 м, ширина 1,2 м, расстояние между рядами стеллажей - 2,8 м.

Согласно исходным данным площадь размещения пожарной нагрузки в каждом ряду составляет 57,6 м².

Определим полное количество горючего материала (картон) в каждом ряду стеллажей:

10 ярусов · 16 отсеков · 3 коробки · 1 кг = 480 кг.

Низшая теплота сгорания для картона составляет 13,4 МДж · кг^-1. Пожарная нагрузка будет равна

Q = 480 · 13,4 = 6432 МДж.

Удельная пожарная нагрузка составит

g = Q / S = 6432 / 57,6 = 111,7 МДж · м ²

Это значение соответствует категории В4. Однако площадь размещения пожарной нагрузки превышает 10 м². Поэтому к категории В4 данное помещение отнести нельзя. В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещение может быть отнесено к категории 83 при условии, что способ размещения пожарной нагрузки удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в примечании 2.

В данном помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до покрытия Н составляет около 2,2 м.

Определим, выполняется ли условие

Q ³ 0,64 · g · Н²

После подстановки численных значений получим

0,64 · g · Н² = 0,64 · 111,7 · 2,2² = 346 МДж.

Так как Q = 6432 МДж и условие Q ³ 346 МДж выполняется, помещение следует отнести к категории В2.

Пользуясь номограммой рис. 38 Пособия, определим, что точка пересечения значений массы горючего материала и S = 57,6 м² лежит в области, соответствующей категории В3, правее прямой S = 0,64 · H² = 0,64 · 2,2² = 3,1 м² (предельная площадь размещения пожарной нагрузки). Значит, это помещение относится к категории В2.

Пример 14

Производственная лаборатория. В помещении лаборатории находятся: шкаф вытяжной химический, стол для микроаналитических весов, два стула. В лаборатории можно выделить один участок площадью 10 м², на котором расположены стол и два стула, выполненные из дерева. Общая масса древесины на этом участке составляет около 47 кг.

Низшая теплота сгорания для древесины составляет 13,8 МДж · кг^-1 Пожарная нагрузка будет равна

Q = 13,8 · 47 = 648,6 МДж.

Площадь размещения пожарной нагрузки составляет 2,5 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м². Удельная пожарная нагрузка составит

g = Q / S = 648,6 / 10 = 64,9 МДж м ^-2.

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой следует отнести к категории В4.

Поскольку в помещении лаборатории нет других участков с пожарной нагрузкой, помещение относится к категории В4.

Пример 15

Помещение гаража. Основную пожарную нагрузку автомобиля составляет резина, топливо, смазочные масла, искусственные полимерные материалы. Среднее значение количества этих материалов для грузового автомобиля следующее: резина - 118,4 кг, дизельное топливо - 120 кг, смазочные масла - 18 кг, пенополиуретан - 4 кг, полиэтилен -1,8 кг, полихлорвинил - 2,6 кг, картон - 2,5 кг, искусственная кожа - 9 кг. Общая масса горючих материалов 276,3 кг. Как показано выше в примере 5, для дизельного топлива DР = 0, т. е. помещение не относится к категориям А и Б

Низшая теплота сгорания составляет: для смазочного масла - 41,87 МДж · кг^-1, резины - 33,52 МДж · кг^-1, дизельного топлива - 43,59 МДж · кг^-1, пенополиуретана - 24,3 МДж · кг^-1, полиэтилена - 47,14 МДж · кг^-1, полихлорвинила - 14,31 МДж · кг^-1, картона 13,4 МДж · кг^-1, искусственной кожи - 17,76 МДж · кг^-1. Пожарная нагрузка будет равна

Q = 18 · 41,87 + 118,4 · 33,52 + 120 · 43,59 + 4 · 24,3 + 1,8 · 47,14 + 2,5 · 13,4 + 9 · 17,76 +

+ 2,6 · 14,31 = 10365,8 МДж.

Минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до покрытия Н составляет 6 м. Площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м². Удельная пожарная нагрузка составит

g = Q / S = 10365,8 / 10 = 1036,6 МДж · м^-2

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой следует отнести к категории В3.

Определим, выполняется ли условие

Q ³ 0,64 · g · H²

После подстановки численных значений получим

0,64 · g · H² = 0,64 · 1036,6 · 6² = 23883,3 МДж.

Так как Q = 10365,8 МДж и условие Q ³ 23883,3 МДж не выполняется, помещение следует отнести к категории В3.

Так как номограммы для смеси горючих материалов нет, для оценки категории данного помещения воспользуемся номограммой рис. 30 Пособия, как номограммой для веществ с наиболее близкой теплотворной способностью к рассматриваемым.

Предельное значение площади размещения пожарной нагрузки составит

0,64 · Н² = 0,64 · 6² = 23 м²

Точка пересечения значений массы горючего материала и S = 10 м² лежит в области, соответствующей категории В3, левее прямой S = 23 м². Следовательно, помещение относится к категории В3.

6.6. Помещения с горючими газами, легковоспламеняющимися жидкостями, горючими жидкостями, пылями, твердыми веществами и материалами

Пример 16

1. Исходные данные.

1.1. Помещение малярно-сдаточного цеха тракторосборочного корпуса. В помещении цеха производится окрашивание и сушка окрашенных тракторов на двух конвейерных линиях. В сушильных камерах в качестве топлива используется природный газ. Избыток краски из окрасочных камер смывается водой в коагуляционный бассейн, из которого после отделения от воды краска удаляется по трубопроводу за пределы помещения для дальнейшей ее утилизации.

1.2. Используемые вещества и материалы:

- природный газ метан (содержание 99,2 % (об.));

- грунт ГФ-0119 ГОСТ 23343-78;

- эмаль МЛ-152 ГОСТ 18099-78;

- сольвент ГОСТ 10214-78 или ГОСТ 1928-79 (наиболее опасный компонент в составе растворителей грунта и эмали).

1.3. Физико-химические свойства веществ и материалов [5]:

Молярная масса, кг · кмоль^-1;

- метан =16,04:

- сольвент =113,2.

Расчетная температура t_p, °C:

- в помещении t_ï = 39 [1];

- в сушильной камере t_к = 80.

Плотность жидкости, кг · м^-3:

- сольвента = 850.

Плотность газов и паров, кг · м³:

- метана ;

- сольвента ; .

Парциальное давление насыщенных паров при температуре 39 °С [5], кПа:

- сольвента

=3,0

Интенсивность испарения при 39 °С, кг · м² · с^-1;

- сольвент W_c = 10^-6 · · 3,0 = 3,1919 · 10^-5.

1.4. Пожароопасные свойства [5]:

Температура вспышки, °С:

- сольвент t_всп = 21.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), % (об.):

- метан = 5,28;

- сольвент = 1,0.

Стехиометрическая концентрация, % (об.):

- метан = 9,36;

- сольвент = 1,80 ().

1.5. Размеры помещений и параметры технологического процесса.

1.5.1. Общие размеры цеха: L = 264,7 м, S = 30,54 м, Н = 15,75 м.

Объем помещения V_ï = 264,7 · 30,54 · 15,75 = 127322,0 м³

1.5.2. Площадь окрасочного пролета со встроенными помещениями на отметке 0,00:

F_общ = 264,7 · 30,54 = 8083,94 м²

1.5.3. Площади встроенных помещений:

- тамбур (ось В/1) F_1,встр = 1,75 · 3,49 = 6,11 м²;

- ПСУ (оси К-К/1) F_2,встр = 1,97 · 6,61 = 13,02 м²;

- помещения (оси Л/З-Р/1) F_3,встр = 82,76 · 6,55 = 542,08 м²;

- помещения (оси У-Х1) F_4,встр = 50,04 · 6,55 = 327,76 м²;

- суммарная площадь встроенных помещений:

F_встр = F_1,встр + F_2,встр + F_3,встр + F_4,встр = 6,11 + 13,02 + 542,08 + 327,76 = 888,97 м²

1.5.4. Площадь окрасочного пролета без встроенных помещений:

F_оп = F_общ - F_встр = 8083,94 - 888,97 = 7194,97 м².

1.5.5. Объем окрасочного пролета с площадью F_оп, и высотой Н:

V_бвп = 7194,97 · 15,75 = 113320,78 м³

1.5.6. Объемы встроенных помещений на отм. 6,500:

- венткамера (отм. 6,500, ось В/1, консоль):

V_1,встр = 1,95 · 27,05 · 9,25 = 487,91 м³;

- венткамера (отм. 6,500, оси Х/Х1, консоль):

V_2,встр = 5,47 · 23,99 · 9,25 = 1213,83 м³;

- венткамера (отм. 6,500, оси И/2-К/2):

V_1,встр = 23,92 · 7,27 · 9,25 - 13,02 · 9,25 = 1488,12 м³;

- венткамера (отм. 6,500, оси Р/1-У):

V_1,встр = 5,43 · 6,55 · 9,25 = 328,99 м³;

- венткамера (отм. 6,500, оси П/2-У, консоль):

V_5,встр = 0,72 · 27,0 · 9,25 = 179,82 м³;

- суммарный объем встроенных помещений:

V_1-5,встр = V_1,встр + V_2,встр + V_3,встр + V_4,встр + V_5,встр = 3698,67 м³.

1.5.7. Объем окрасочного пролета без объема V_1-5,встр:

V₁ = V_бвп - V_1-5,встр = 113320,78 - 3698,67 = 109622,11 м³.

1.5.8. Объемы над встроенными помещениями на отм. 12,030:

- венткамеры (отм. 12,030, оси Л/3-М/1):

V_1,пер = 10,5 · 6,55 · 3,72= 255,84 м³;

- помещения (отм. 6,500, оси М/1-М/3):

V_2,пep = 6,5 · 6,55 · 9,25 = 393,82 м³;

- венткамеры (отм. 12,030, оси М/3-Н/1):

V_3,пер = 5,08 · 6,55 · 3,72 = 123,78 м³;

- помещения (отм. 7,800, оси Ф-Х):

V_4,ïep = 23,1 · 6,55 · 7,95 - 5,82 · 2,72 · 2,82 = 1158,23 м³;

- тамбур (отм. 3,74, ось В/1):

V_5,ïep = 1,75 ·3,49 · 2,26 = 13,80 м³;

- ПСУ (отм. 3,040, оси К-К/1):

V_6,ïep = 1,97 · 6,61 · 2,96 = 38,54 м³;

- общий объем над встроенными помещениями:

V_1-6,ïep = V_1,ïep + V_2,ïep + V_3,ïep + V_4,ïep + V_5ïep + V_6,ïep = 1984,01 м³

1.5.9. Объем бассейна коагуляции на отм. -2,500 и 0,00 (L = 80,5 м, S = 3,60¸6,40 м, Н = 2,10¸2,20 м):

V_á = (1,90 · 6,40 + 2,40 · 5,00 + 1,40 · 4,00 + 6,40 · 3,10 + 66,4 · 2,60 + 2,0 · 2,50) · 2,20 + 76,20 · 1,00 · 2,10 = 659,95 м³.

1.5.10. Объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:

V_п = V₁ + V_1-6,ïep + V_б = 109622,11 + 1984,01 + 659,95 = 112266,07 м³.

1.5.11. Свободный объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:

V_св = 0,8 · V_п = 0,8 · 112266,07 = 89812,86 м³ » 89813 м³.

1.5.12. Толщина слоя лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03 d_г = 15 мкм;

- эмаль МЛ-152 d_э = 20 мкм.

1.5.13. Расход лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03К G_г,фп = 3,97 г · м^-2 · мкм^-1;

- эмаль МП-152 G_э = 4,2 г · м ^-2 · мкм^-1.

1.5.14. Содержание горючих растворителей в лакокрасочных материалах:

- грунт ФЛ-03К j_г,фп = 67 % (масс.);

- эмаль МЛ-152 j_э = 78 % (масс.).

1.5.15. Расход растворителя на единицу площади окрашиваемых поверхностей тракторов:

- сольвент (грунт ФЛ-03К) G_рфп = 2,66 г · м^-2 · мкм^-1;

- сольвент (эмаль МЛ-152) G_pэ = 3,276 г · м^-2 · мкм^-1

1.5.16. Производительность конвейера по площади нанесения лакокрасочных материалов:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении

n_к,с = 407,3 м² · ч^-1 = 6,79 м² · мин^-1 = 0,1131 м² · с^-1;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

n_к,э = 101,8 м² · ч^-1 = 1,70 м² · мин^-1 = 0,0283 м² · с^-1.

1.5.17. Производительность конвейера по массе растворителя, содержащегося в нанесенных лакокрасочных материалах:

- нанесение грунта ФЛ-03К (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении

n_р,фп = 101,8 · 15 · 2,66 · 10^-3 = 4,0618 кг · ч^-1 = 0,001128 кг · с^-1;

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении

n_р,э = 101,8 · 20 · 3,276 · l0^-3 · 6,6699 кг · ч^-1 = 0,001853 кг · с^-1;

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в серийном исполнении

n_р,эс = 407,3 · 20 · 3,276 · 10^-3 = 26,6863 кг · ч^-1 = 0,007413 кг · с^-1.

2. Обоснование расчетных вариантов аварии.

2.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере.

2.1.1. Расход газа метана в подводящем трубопроводе при давлении = 178,4кПа:

= 714 кг · ч^-1 = 0,19844 кг · с^-1.

2.1.2. Масса газа , поступающего из трубопроводов диаметром d_г = 0,219 м и общей длиной участков трубопроводов L_г = 1152 м согласно п. 3.2 в) и 3.8 НПБ 105-95 составит

= 0,19844 · 300 + 0,01 · 3,14 · 178,4 · · 1152 · 0,626 = 107,97 кг.

2.1.3. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных изделий, при работающем конвейере за время аварийной ситуации Т_а = 3600 с = 1 ч [2] с учетом коэффициента избытка лакокрасочных материалов К_и = 2 составит:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152

m_эс = 2 · n_р,эc · T_a = 2 · 26,6863 · 1 = 53,3726 кг;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, грунтование грунтом ФЛ-03К

т_гэ = 2 · n_р,фп · Т_а = 2 · 4,0678 · 1 = 8,1236 кг;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152

m_ээ = 2 · n_р,э · Т_а = 2 · 6,6699 · 1 = 13,3398 кг.

2.1.4. Масса растворителя т_рб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции F_бк = 226,84 м² за время аварийной ситуации Т_а = 3600 с [2], составит

m_рб = W_с · F_бк · Т_а = 3,1919 · 10^-5 · 226,84 · 3600 = 26,0658 кг.

2.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере.

2.2.1. Масса растворителя, поступающего в помещение при аварийной ситуации из красконагнетательного бака V_бк = 60 л = 0,06 м³ и трубопроводов диаметром d_бко = d_бкп = 0,04 м и длиной (L_бко + L_бкп) = 312 м, составит

m_бк = К_и · n_рэ · t_а + [V_бк + 0,785 · ( · L_бко + · L_бкп)] · j_э · =

= 2 · 0,007413 · 300 + [ 0,06 + 0,785 · (0,04² · 156 + 0,04² · 156)] · 0,78 · 850 = 304,04 кг.

2.2.2. Площадь испарения F_и,бк (м²) с поверхности разлившейся из бака и трубопровода эмали МЛ-152 будет равна

м²

2.2.3. Масса растворителя т_рбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака, будет равна

т_рбб = т_рб + W_с · F_и,бк · Т_а = 26,0658 + 3,1919 · 10^-5 · 458,6 · 3600= 78,7628 м.

2.2.4. Масса растворителя т_рк (кг), испаряющегося с окрашенных изделий при работающем конвейере (п. 2.1.3), составит

т_рк = m_эс + m_гэ + m_ээ = 53,3726 + 8,1236 + 13,3398 = 74,836 кг.

2.2.5. Масса паров растворителя m_п,р (кг), поступившего в объем помещения при аварийной ситуации, будет равна m_п,р = т_рбб ⁺ т_рк = 78,7628 + 74,836 = 153,5988 кг.

2.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера.

2.3.1. Масса растворителя т_рбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна и с поверхности разлившейся эмали МП-152 из красконагнетательного бака (п. 2.2.3).

2.3.2. Площадь окрашиваемых поверхностей, находящихся на технологических линиях окраски тракторов в экспортном и серийном исполнении, и масса растворителя, содержащегося в лакокрасочных материалах, нанесенных на эти поверхности, составят:

- участок нанесения грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_ãî = 260 м²;

т_гэо = К_и · G_рфп · F_го · d_г = 2 · 2,66 · 10^-3 · 260 · 15 = 20,7480 кг;

- участок сушки грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_гс = 227,5 м²;

т_гэс = G_рфп · F_гс · d_г = 2,66 · 10^-3 · 227,5 · 15 = 9,0772 кг;

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_эо =305,5 м²;

m_эоэ = К_и · G_рэ · F_эо · d_э = 2 · 3,276 · 10^-3 · 305,5 · 20 = 40,0327 кг;

- участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_ýcэ = 500,5 м²;

т_эсэ = G_pэ · F_эсэ · d_э = 3,276 · 10^-3 · 500,5 · 20 = 32,7928 кг;

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении

F_эос = 533 м²;

т_эос = К_и · G_рэ · F_эос · d_э = 2 · 3,276 · 10^-3 · 533 · 20 = 69,8443 кг;

- участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении

F_эсс = 1092 м²;

т _эсс = G_рэ · F_эcс · d_э = 3,276 · 10^-3 · 1092 · 20 = 71,5478 кг.

2.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера.

24.1. Масса газа , поступающего из трубопровода (п. 2.1.2).

2.4.2. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных поверхностей и со свободной поверхности (пп. 2.3.2 и 2.1.4).

3. Расчет избыточного давления взрыва DР для различных вариантов аварийных ситуаций проводится согласно формуле (1) НПБ 105-95.

3.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере:

Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А и Б.

3.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере:

Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А и Б.

3.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:

Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа, следовательно при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А и Б.

3.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера:

Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха относится к категории А.

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 LxSxH = 54,0х12,0х12,7 м.

Объем помещения V_п = 8229,6 м³. Свободный объем помещения V_св = 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 L₁xS₁xH₁ = 1,5х1,0х1,0 м (F₁ = 1,5 м²). Отдельные детали станков обезжириваются в вытяжном шкафу размером L₂xS₂xH₂ = 1,2х0,8х2,85 м (F₂ = 0,96 м²) уайт-спиритом который хранится в шкафу в емкости объемом V_a = 3 л = 0,003 м³ (суточная норма). Обработка поверхностей станков производится в ванне с индустриальным маслом И-50 размером L₃xS₃xH₃ = 1,15х0,9х0,72 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 L₄xS₄ = 6,0 х 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 С_10,5Н_21,0. Молярная масса уайт-спирита М = 147,3 кг · кмоль^-1. Константы уравнения Антуана для уайт-спирита: А = 7,13623; В = 2218,3; С_A = 273,15. Температура вспышки уайт-спирита t_всп > 33 °С, индустриального масла И-50 t_всп = 200 °С, синтанола ДС-10 t_всп = 247 °С. Плотность жидкости при температуре t = 25 °С уайт-спирита r_ж = 790 кг · м^-3, индустриального масла И-50 r_ж = 903 кг · м^-3, сиктанола ДС-10 r_ж = 980 кг · м^-3. Теплота сгорания уайт-спирита Н_т = = 43,966 МДж · кг^-1 = 4,397 · 10⁷ Дж · кг^-1, индустриального масла И-50 по формуле Басса = 50460 - 8,545 · r_ж =50460 - 8,545 · 903 = 42744 кДж · кг^-1 = 42,744 МДж · кг^-1, упаковочной бумаги = 13,272 МДж · кг^-1, древесины обшивочных досок = 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 t_p = 35 °С. Плотность паров уайт-спирита при t_p = 35 °С r_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 V_ж и площадь разлива F_и поступившего в помещение при расчетной аварии уайт-спирита согласно п.3.2 НПБ 105-95 составят:

V_ж = V_a = 0,003 м³ = 3 л;

F_и =1,0 · 3 = 3 м²

4. Определяем давление Р_н насыщенных паров уайт-спирита при расчетной температуре t_p = 35 °С:

P_н = 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 т, поступивших в помещение, будет равна

m = 1,056 · 10^-5 · 3 · 3600 = 0,114 кг.

7. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (22) Пособия составит

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 V_a = 10 м³ каждый, из которых каждые два заполнены битумом, а один пустой; 2 смесителя объемом V_a = 15 м³ каждый. Все смесители обогреваются диатермическим маслом (алпотерм-1), подаваемым из помещения котельной и имеющем 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 V_a = 1 м³. Количество полипропилена в бункере т₂ = 400 кг, следовательно, пыли в этом бункере в грануляте содержится т₃ = 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 LxSxH = 24х36х12 м. Объем помещения V_п = 10368 м³ Свободный объем помещения V_câ = 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 = 0,15м.

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 b₁ = 0,2 и b₂ = 0,8.

1.2. Тальк - негорючее вещество. Температура вспышки битума БНК 45/190 t_всп = 212 °С, аллотерма-1 t_всп = 214 °С. Плотность жидкости битума r_ж = 1000 кг · м^-3, аллотерма-1 r_ж = 1514 кг · м^-3. Теплота сгорания битума по формуле Басса H_т = = 50460 - 8,545 · r_ж = 41915 кДж · кг^-1 = 41,92 МДж · кг^-1, аллотерма-1 Н_т = = 50460 - 8,545 · 1514 = 37523 кДж · кг^-1 = 37,52 МДж · кг^-1, полипропилена H_т = = 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 M₁, выделяющейся в объем помещения за время (30 дней = 720 ч) между генеральными пылеуборками (b₁ = 0,2; a = 0), будет равна

M₁ = 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 (b₂ = 0,8; a = 0), будет равна

М₂ = 0,0495 · 8 · 0,8 = 0,317 кг.

2.1.4. Масса отложившейся в помещении к моменту аварии пыли m_п (К_г = 1,0; К_у = 0,7) и масса взвихрившейся пыли т_вз (К_вз =0,9) составят:

m_п = (1/0,7) · (7,128 + 0,317) = 10,636 кг;

m_вз = 10,636 · 0,9 = 9,572 кг.

2.1.5. Масса пыли m_aв поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, будет равна

m_aв = m₃ = 0,12 кг.

2.1.6. Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли т, образовавшейся в результате аварийной ситуации, составит

т = 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 (V_a = 15 м³) и трубопровода смеси при работающем насосе m_см будет равна (q = n₃; Т_а = 300 с)

кг.

2.2.2. Масса полипропилена т_пр в массе m_см составит, исходя из соотношения битума, полипропилена и талька, как 8:1:1:

т_пр = (1/10) · m_см = (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 · m_пр = 0,0017 · 1568,2 = 2,7 кг.

3. Избыточное давление взрыва DР для двух расчетных ва риантов аварии определяем по формулам (22) и (43) Пособия.

3.1. Избыточное давление взрыва DР при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией бункера при загрузке полипропилена в смеситель,составит

кПа

3.2. Избыточное давление взрыва DР при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель, составит

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 V_a = 10 м³ каждый и в 2 смесителях объемом V_a = 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 = 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.

содержание   ..  1      2      3      4  ..