Ипк издательство стандартов



страница29/41
Дата16.06.2020
Размер2.34 Mb.
Название файлаГОСТ Р 12.3.047-98Пожар.безоп.техн.проц..doc
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   ...   41

ПРИЛОЖЕНИЕ 6


Справочное

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

1. Рассчитать вероятность возникновения пожара и взрыва в отделении компрессии.

1.1. Данные для расчета

Отделение компрессии этилена расположено в одноэтажном производственном здании размерами в плане 20х12 м и высотой 10 м. Стены здания - кирпичные с ленточным остеклением. Перекрытие - из ребристых железобетонных плит. Освещение цеха - электрическое, отопление - центральное. Цех оборудован аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена (n), равной восьми.

В помещении цеха размещается компрессор, который повышает давление поступающего из магистрального трубопровода этилена с 11×105 до 275×105 Па. Диаметр трубопроводов с этиленом равен 150 мм, температура этилена достигает 130 оC. Здание имеет молниезащиту типа Б.

Нижний концентрационный предел воспламенения этилена (Сн.к.п.в в смеси с воздухом равен 2,75 %, поэтому, в соответствии с СНиП П-90-81: производство по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории А, то есть в цехе возможно возникновение как пожара, так и взрыва. По условиям технологического процесса возникновение взрывоопасной концентрации в объеме помещения возможно только в аварийных условиях, поэтому помещение по классификации взрывоопасных зон относится к классу В-1а.

Пожарная опасность отделения компрессии складывается из пожарной опасности компрессорной установки и пожарной опасности помещения. Пожарная опасность компрессора обусловлена опасностью возникновения взрыва этиленовоздушной смеси внутри аппарата.

Пожарная опасность помещения обусловлена опасностью возникновения пожара в цехе, а также опасностью возникновения взрыва этиленовоздушной смеси в объеме цеха при выходе этилена из газовых коммуникаций при аварии.

1.2. Расчет

Возникновение взрыва в компрессоре обусловлено одновременным появлением в цилиндре горючего газа, окислителя и источника зажигания.

По условиям технологического процесса в цилиндре компрессора постоянно обращается этилен, поэтому вероятность появления в компрессоре горючего газа равна единице



Появление окислителя (воздуха) в цилиндре компрессора возможно при заклинивании всасывающего клапана. В этом случае в цилиндре создается разряжение, обуславливающее подсос воздуха через сальниковые уплотнения. Для отключения компрессора при заклинивании всасывающего клапана имеется система контроля давления, которая отключает компрессор через 10 с после заклинивания клапана. Обследование показало, что за год наблюдалось 10 случаев заклинивания клапанов. Тогда вероятность разгерметизации компрессора равна



Анализируемый компрессор в течение года находился в рабочем состоянии 4000 ч, поэтому вероятность его нахождения под разряжением равна



Откуда вероятность подсоса воздуха в компрессор составит значение



Таким образом, вероятность появления в цилиндре компрессора достаточного количества окислителя в соответствии с формулой (44) приложения 3 равна



Откуда вероятность образования горючей среды в цилиндре компреcсора в соответствии с формулой (40) приложения 3 а будет равна



Источником зажигания этиленовоздушной смеси в цилиндре компрессора могут быть только искры механического происхождения, возникающие при разрушении узлов и деталей поршневой группы из-за потери прочности материала или при ослаблении болтовых соединений.



Статистические данные показывают, что за анализируемый период времени наблюдался один случай разрушения деталей поршневой группы, в результате чего в цилиндре компрессора в течение 2 мин наблюдалось искрение. Поэтому вероятность появления в цилиндре компрессора фрикционных искр в соответствии с формулами (42 и 47) приложения 3 равна

Оценим энергию искр, возникающих при разрушении деталей поршневой группы компрессора. Зная, что скорость движения этих деталей составляет 20 м×c-1, а их масса равна 10 кг и более, найдем энергию соударения (Е), Дж, по формуле



Известно, что фрикционные искры твердых сталей при энергиях соударения порядка 1000 Дж поджигают метановоздушные смеси с минимальной энергией зажигания 0,28 мДж.



Минимальная энергия зажигания этиленовоздушной смеси равна 0,12 мДж, а энергия соударения тел значительно превышает 1000 Дж, следовательно:

Тогда вероятность появления в цилиндре компрессора источника зажигания в соответствии с формулой (46) приложения 3 равна



Таким образом, вероятность взрыва этиленовоздушной смеси внутри компрессора будет равна



Наблюдение за производством показало, что трижды за год (m-3) отмечалась разгерметизация коммуникаций с этиленом и газ выходил в объем помещения. Рассчитаем время образования взрывоопасной концентрации в локальном облаке, занимающем 5 % объема цеха.



Режим истечения этилена из трубопровода при разгерметизации фланцевых соединений вычисляют из выражения

где Ратм - атмосферное давление, Па;

Pраб - рабочее давление в трубопроводах с этиленом, Па;

vкр - критическое отношение.



То есть истечение происходит со звуковой скоростью w, равной

Площадь щели F при разгерметизации фланцевого соединения трубопровода диаметром 150мм и толщиной щели 0,5 мм равна



Расход этилена - g через такое отверстие будет равен



Тогда время образования локального взрывоопасного облака, занимающего 5 % объема цеха при работе вентиляции, будет равно







Учитывая, что из всей массы этилена, вышедшего в объем помещения, только 70 % участвуют в образовании локального взрывоопасного облака, время образования этого облака и время его существования после устранения утечки этилена будет равно:.

Время истечения этилена при имевших место авариях за анализируемый период времени было равно 4,5, 5 и 5,5 мин. Тогда общее время существования взрывоопасного облака, занимающего 5 % объема помещения и представляющего опасность при взрыве для целостности строительных конструкций и жизни людей с учетом работы аварийной вентиляции будет равно



Откуда вероятность появления в объеме помещения, достаточного для образования горючей смеси количества этилена, равна



Учитывая, что в объеме помещения постоянно имеется окислитель, получим



Тогда вероятность образования горючей смеси этилена с воздухом в объеме помещения будет равна



Основными источниками зажигания взрывоопасного этиленовоздушного облака в помещении могут быть электроприборы (в случае их несоответствия категории и группе взрывоопасной среды), открытый огонь (при проведении огневых работ), искры от удара (при различных ремонтных работах) и разряд атмосферного электричества.

Пожарно-техническим обследованием отделения компрессии установлено, что пять электросветильников марки ВЗГ в разное время в течение 120, 100, 80, 126 и 135 ч эксплуатировались с нарушением щелевой защиты.

Вероятность нахождения электросветильников в неисправном состоянии равна



Так как температура колбы электролампочки мощностью 150 Вт равна 350 °С, а температура самовоспламенения этилена 540 °С, следовательно, нагретая колба не может быть источником зажигания этиленовоздушной смеси.



Установлено, что за анализируемый период времени в помещении 6 раз проводились газосварочные работы по 6, 8, 10, 4, 3 и 5 ч каждая. Поэтому вероятность появления в помещении открытого огня будет равна

Так как температура пламени газовой горелки и время ее действия значительно превышают температуру воспламенения и время, необходимое для зажигания этиленовоздушной смеси, получаем, что



Ремонтные работы с применением искроопасного инструмента в помещении за анализируемый период времени не проводились.

Вычисляем вероятность появления в помещении разряда атмосферного электричества.

Помещение расположено в местности с пpoдoлжитeлънocтью грозовой деятельности 50 с×год-1, поэтому п=6 км-2×год-1. Отсюда, в соответствии с формулой (5) приложения 3 число ударов молнии в здание равно



Тогда вероятность прямого удара молнии будет равна



Вычисляем вероятность отказа исправной молниезащиты типа Б здания компрессорной по формуле (52) приложения 3



Таким образом, вероятность поражения здания молнией равна



Пожарно-техническим обследованием установлено, что защитное заземление, имеющееся в здании, находится в исправном состоянии, поэтому



Тогда


Учитывая параметры молнии получим



Откуда


Таким образом, вероятность взрыва этиленовоздушной смеси в объеме помещения будет равна:



Рассчитаем вероятность возникновения пожара в помещении компрессорной. Наблюдение за объектом позволило установить, что примерно 255 ч×год-1 в помещении компрессорной, в нарушение правил пожарной безопасности, хранились разнообразные горючие материалы (ветошь, деревянные конструкции, древесные отходы и т.п.), не предусмотренные технологическим регламентом. Поэтому вероятность появления в помещении горючих веществ равна



Откуда вероятность образования в цехе пожароопасной среды равна



Из зафиксированных тепловых источников, которые могут появиться в цехе, источником зажигания для твердых горючих веществ является только открытый огонь и разряды атмосферного электричества. Поэтому вероятность возникновения в отделении компрессии пожара равна



Таким образом, вероятность того, что в отделении компрессии произойдет взрыв либо в самом компрессоре, либо в объеме цеха составит значение



.

Вероятность того, что в компрессорной возникнет пожар или взрыв, равна:



1.3. Заключение

Вероятность возникновения в компрессорной взрыва равна 2,7×10-7 в год, что соответствует одному взрыву в год в 3703704 аналогичных зданиях, а вероятность возникновения в нем или взрыва, или пожара равна 1,9×10-4 в год, т. е. один пожар или взрыв в год в 5263 аналогичных помещениях.

2. Рассчитать вероятность возникновения пожара в резервуаре РВС 20000 НПС «торголи»

2.1. Данные для расчета

В качестве пожароопасного объекта взят резервуар с нефтью объемом 20000 м3. Расчет ведется для нормальной эксплуатации технически исправного резервуара.

Средняя рабочая температура нефти Т=311 К. Нижний и верхний температурные пределы воспламенения нефти равны: Тн.п.в=249 К, Тв.п.в=265 К. Количество оборотов резервуара в год Поб=24 год-1. Время существования горючей среды в резервуаре при откачке за один оборот резервуара tотк=10 ч (исключая длительный простой). Радиус резервуара РВС=2000 R=22,81 м. Высота резервуара Hр==11,9 м. Число ударов молний п=6 км-2×год-1. На резервуаре имеется молниезащита типа Б, поэтому bб=0,95.

Число искроопасных операций при ручном измерении уровня Nз.у=1100 год-1. Вероятность штиля (скорость ветра и£1 м×с-1), Qш (u£1)=0,12. Число включений электрозадвижек Nэ.з=40×год-1. Число искроопасных опера ций при проведении техобслуживания резервуара NТ.О=24 год-1. Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения нефтяных паров Си.к.п.в=0,02 % (по объему), Си.к.п.в=0,1 % (по объему). Производительность, операции наполнения g=0,56 м3×c-1. Рабочая концентрация паров в резервуаре С=0,4 % (по объему). Продолжительность выброса богатой смеси Тбог==5 ч.



2.2. Расчет

Так как на нефтепроводах средняя рабочая температура жидкости (нефти) выше среднемесячной температуры воздуха, то за расчетную температуру поверхностного слоя нефти принимаем .

Из условия задачи видно, что >в.к.п.в, поэтому при неподвижном уровне нефти вероятность образования горючей cмеси внутри резервуара равна нулю QВН (ГС)=0, а при откачке нефти равна

.

Таким образом вероятность образования горючей среды внутри резервуара в течение года будет равна



.

Вычислим число попадании молнии в резервуар то формуле (51) приложения 3



.

Тогда вероятность прямого удара молнии в резервуар в течение года, вычисленная по формуле (49) приложения 3, равна



.

Вычислим вероятность отказа молниезащиты в течение года при исправности молниеотвода по формуле (52) приложения 3.



Таким образом, вероятность поражения молнией резервуара, в соответствии с формулой (48) приложения 3, равна





Обследованием установлено, что имеющееся на резервуаре защитное заземление находится в исправном состоянии, поэтому вероятность вторичного воздействия молнии на резервуар и заноса в него высокого потенциала равна нулю

Появление фрикционных искр в резервуаре возможно только при проведении искроопасных ручных операций при измерении уровня и отборе проб. Поэтому вероятность Qр(ТИ3) в соответствии с формулами (49 и 55) приложения 3 равна