Анализ индивидуального риска событий узла пиролиза этановой фракции
КАТЕГОРИРОВАНИЕ НАРУЖНОЙ УСТАНОВКИ ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
Определение категорий наружных установок следует осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к категориям от высшей (Ан) к низшей (Дн), таким образом наружная установка гидроочистки керосиновой фракции относится к категории Ан.
Категория наружной установки
|
Категория наружной установки |
Категории отнесения наружной установки к той или иной категории по пожарной опасности |
|
Ан |
Горючи газы ЛВЖ с tвсп < 28 оС в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные смеси при воспламенение которых развивается расчётное избыточное давление помещений превышающее 5 кПа. Установка относится к категории Ан, если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие газы; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28оС; вещества и/или материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и /или друг с другом; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании указанных веществ с образованием волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки |
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ КРИТЕРИЕВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК
Выбор и обоснование расчетного варианта
В качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газопаровоздушных смесей участвует наибольшее количество газов и паров.
Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие газовоздушные или паровоздушные смеси, определили, исходя из следующих предпосылок:
а) происходит расчетная авария одного из аппаратов;
Расчетное время отключения трубопроводов - 300 с при ручном отключении.
б) все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство;
в) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
2.1 Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве
Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле
m = (Va +Vт)·pг,
где Va - объем газа, вышедшего из аппарата, м3; Vт - объем газа вышедшего из трубопровода, м3; pг - плотность газа, кг×м-3.
где М — молярная масса, 21,8 кг/кмоль;
v0 — мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;
tр — расчетная температура, 800 °С.
При этом
для печи Va= Р1·V = 0,31∙45,8 = 14,2
для ЗИА Va= 0,2·2,6 = 0,52
для пенного аппарата Va = 0,1·185 = 18,5
для циклонного промывателя Va = 0,1·64 = 6,4
где Р1 - давление в аппарате, МПа; V -объем аппарата, м3;
Vт=V1т+V2т, м3
где V1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
V1т = q× Т=3,4∙10-3∙300=1,02
где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., 3,4∙10-3 м3×с-1; Т - 300 с при ручном отключении;
V2т=π∙Р2∙r2∙L, м3
для печи V2т = 3,14·0,5·0,142·50 = 1,54
для ЗИА V2т = 3,14·0,3·0,142·50 = 0,92
для пенного аппарата V2т = 3,14·0,2·0,142·50 = 0,62
для циклонного промывателя V2т = 3,14·0,2·0,142·50 = 0,62
где Р2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r - внутренний радиус трубопроводов, м; L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
для печи Vт= 1,02+1,54 = 2,56 м3
для ЗИА Vт= 1,02+0,92 = 1,94 м3
для пенного аппарата Vт= 1,02+0,62 = 1,64 м3
для циклонного промывателя Vт= 1,02+0,62 = 1,64 м3
для печи m = (14,2+2,56)∙0,247 = 4,14 кг
для ЗИА т = (0,52+1,94)·0,247 = 0,61 кг
для пенного аппарата т = (18,5+1,64)·0,247 = 4,97 кг
для циклонного промывателя т = (6,4+1,64)·0,247 = 1,99 кг
2.2 Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве
Величину избыточного давления DР, кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по формуле
DР=Р0 ×(0,8mпр0,33/r+3mпр0,66/r 2+5mпр/r 3),
где Р0 - атмосферное давление, (101) кПа ; r- расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, на расстоянии 500 м; mпр - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле
mпр=(Qсг/Q0)×m×Z, кг
для печи тпр = (43692/4,52·103)·4,14·0,1 = 4,0
для ЗИА тпр = (43692/4,52·103)·0,61·0,1 = 0,59
для пенного аппарата тпр = (43692/4,52·103)·4,97·0,1 = 4,8
для циклонного промывателя тпр = (43692/4,52·103)·1,99·0,1 = 1,92
где Qсг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж×кг-1; Z- коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; Q0 - константа, равная 4,52×106 Дж×кг-1; m - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.
для печи DР=101×(0,8×4,00,33/500+3 ×4,00,66/5002+5×4,0/5003) = 0,26 кПа
для ЗИА DР = 101 ×(0,8 ×0,590,33/500+3 ×0,590,66/5002+5×0,59/5003) = 0,14 кПа
для пенного аппарата DР = 101 ×(0,8 ×4,80,33/500+3 ×4,80,66/5002+5×4,8/5003) = 0,27 кПа
для циклонного промывателя DР = 101 ×(0,8 ×1,920,33/500+3×1,920,66/5002+5×1,92/5003) = 0,20 кПа
Величину импульса волны давления i, вычисляют по формуле
i =123×mпр0,66/r, Па·с
для печи i = 123×4,00,66/500 = 0,61 Па×с
для ЗИА i = 123×0,590,66/500 = 0,17 Па×с
для пенного аппарата i = 123×4,80,66/500 = 0,69 Па×с
для циклонного промывателя i = 123×1,920,66/500 = 0,38 Па×с
2.3 Метод расчета интенсивности теплового излучения
Интенсивность теплового излучения рассчитывают для двух случаев пожара:
- пожар проливов ЛВЖ, ГЖ или горение твердых горючих материалов;
- “огненный шар” - крупномасштабное диффузионное горение, реализуемое при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого резервуара.
Так как, в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии, рассчитаем “огненный шар”.
Интенсивность теплового излучения q, кВт×м-2, для пожара пролива жидкости или при горении твердых материалов вычисляют по формуле
q = Еf ·Fq×t,
