Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями

 

Пример 4

 

1. Исходные данные.

1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранятся десять бочек с ацетоном объемом каждой по V_а = 80 л = 0,08 м³. Размеры помещения L´S´H = 12´6´6 м. Объем помещения V_П= 432 м³. Свободный объем помещения V_св= 0,8 × 432 =345,6м³. Площадь помещения F = 72 м².

1.2. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг∙кмоль^-1. Константы уравнения Антуана: А= 6,37551; В = 1281,721; С_А = 237,088. Химическая формула ацетона С₃Н₆О. Плотность ацетона (жидкости) r_ж = 790,8 кг×м^-3. Температура вспышки ацетона t_всп = -18 ⁰С.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения, исходя из расчета, что 1л ацетона разливается на 1 м² пола помещения. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Мурманск) t_р = 32 ⁰С.

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием [1] и "Пособия".

3.1. Согласно формуле (А.2) [1] определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре t_p = 32 ⁰C  кг×м^-3.

 

3.2. Согласно "Пособия" определяется значение давления насыщенных паров ацетона Р_Н = 40,95 кПа (lgP_H = 6,37551 - = 1,612306, откуда расчетное значение Р_Н = 40,95 кПа).

 

3.3. Согласно формуле (А.13) [1] определяем значение интенсивности испарения ацетона W= 10^-6 × × 40,95 = 3,1208 × 10^-4 кг × м^-2. с^-1.

 

4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет:

F_И = 1,0 ×V_а = 1,0×80 = 80 м².

 

Поскольку площадь помещения F = 72 м² меньше рассчитанной площади разлива ацетона F_И = 80 м², то окончательно принимаем F_И = F = 72 м².

5. Масса паров ацетона m, поступивших в помещение, рассчитывается по формуле (А.12) [1]:

 

m = 3,1208 × 10^-4 × 72 ×3600 = 80,891 кг.

 

В этом случае испарится только масса разлившегося из бочки ацетона и m = m_П= V_a∙r_ж = 0,08∙790,8 = 63,264 кг.

 

6. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (20) "Пособия" будет равно:

DP = 959,3 ×  = 75,7 кПа.

 

8. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение складирования ацетона относится к категории А.

 

Пример 5

 

1. Исходные данные.

1.1. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки. В помещении находится топливный бак с дизельным топливом марки "З" (ГОСТ 305-82) объемом V_а = 6,3 м³. Размеры помещения L´S´H = 4,0´4,0´3,6 м. Объем помещения V_П = 57,6 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0,8 × 57,6 = 46,08 м³. Площадь помещения F = 16 м³. Суммарная длина трубопроводов диаметром d₁ = 57 мм = 0,057 м (r₁ = 0,0285 м), ограниченная задвижками (ручными), установленными на подводящем и отводящем участках трубопроводов, составляет L₁ = 10 м. Расход дизельного топлива в трубопроводах q = 1,5 л × с^-1 = 0,0015 м³× с^-1.

1.2. Молярная масса дизельного топлива марки "З" М = 172,3 кг∙кмоль^-1. Брутто-формула С_12,343 Н _12,889. Плотность жидкости при температуре t = 25 ⁰С r_ж = 804 кг∙м^-3. Константы уравнения Антуана: А = 5,07828; В = 1255,73; С_А =199,523. Температура вспышки t_всп > 40 ⁰С. Теплота сгорания Н_Т =  = 4,359∙10⁷ Дж∙кг^-1 = 43,59 МДж∙кг^-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени С_НКПР = 0,6% (об.).

 

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация топливного бака и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов дизельного топлива в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3]в данном районе (г. Благовещенск) t_р = 41 ⁰С. Плотность паров дизельного топлива при t_р=41⁰С  кг∙м^-3. Расчетное время отключения трубопроводов по п.А.1.2 [1] Т_а = 300 с, длительность испарения по п.А.1.2 е) [1] Т = 3600с.

 

3. Объем V_ж и площадь разлива F_И поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п.А.1.2 [1]:

V_ж = V_a+ q × T_a+ p × r₁² × L₁=6,3+0,0015 × 300+3,14 × 0,0285² × 10=6,776 м³=6776 л,

F_И = 1,0 × 6776 = 6776 м².

Поскольку площадь помещения F = 16 м² меньше рассчитанной площади разлива дизельного топлива Fи = 6776 м², то окончательно принимаем F_И= F = 16 м².

 

4. Определяем давление Р_н насыщенных паров дизельного топлива при расчетной температуре t_р = 41 ⁰С:

lgP_H = 5,07828 - ,

Рн = 0,72 кПа.

 

 5. Интенсивность испарения W дизельного топлива составит:

 

W = 10^-6 × 1,0 × × 0,72 = 9,45 × 10^-6 кг × м^-2 × с^-1.

 

 6. Масса паров дизельного топлива m, поступивших в помещение, будет равна:

m = 9,45 × 10^-6×16∙3600 = 0,5443 кг.

 7. Определение коэффициента Z участия паров дизельного топлива во взрыве проводим в соответствии с Приложением Д [1].

 

7.1. Средняя концентрация Сср паров дизельного топлива в помещении составит:

С_СР =  = 0,18% (об.).

 С_СР = 0,18% (об.)<0,5×С_НКПР = 0,5 × 0,6 = 0,3% (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента Z участия паров дизельного топлива во взрыве расчетным методом.

 

7.2. Значение С_Н будет равно:

С_Н = 100 ×  = 0,71% (об.).

 7.3. Значение стехиометрической концентрации С_СТ паров дизельного топлива согласно формуле (А.3) [1], исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива, составит:

b = 12,343 +  = 18,32,

С_СТ =  = 1,12% (об.).

 

7.4. Значение параметра С* будет равно:

 

С* = 1,19 × 1,12 = 2,13% (об.).

 

 7.5. Поскольку С_Н = 0,71% < С* = 2,13% (об.), то рассчитываем значение параметра Х:

Х =  = 0,33.

 

 7.6. Согласно номограмме рисунка Д.1 (п.Д.4) Приложения Д [1] при значении Х = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z=0.

 

 8. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (А.2.1) [1] составит:

DР = (900-101) ×  = 0 кПа.

 

9. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А или Б. Согласно п.5.2 и табл.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1-В4.

 

10. В соответствии с п.Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G = V_ж × r_ж = 6,776 × 804 = 5448 кг,

Q = G × = 5448 × 43,59 = 237478 МДж,

S = F = 16 м²,

g = МДж × м^-2.

 

11. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж × м^-2. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл.Б.1 [1] относится к категории В1.

 

Пример 6

 

1.1. Исходные данные.

1.1. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находятся два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения L´S´H = 32´10´8 м. Объем помещения V_п = 2560 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0,8 × 2560 = 2048 м³. Площадь помещения F = 320 м². Объем каждого бака V_ап = 0,5 м³. Степень заполнения бака лаком e = 0,9. Объем лака в баке V_а= e × V_ап = 0,9×0,5 = 0,45 м³. Длина и диаметр подводящего (напорного) трубопровода между баком и насосом L₁ = 10 м и d₁ = 25 мм = 0,025 м соответственно. Длина и диаметр отводящего трубопровода между задвижкой и баком L₂= 10м и d₂= 40мм =0,04 м соответственно. Производительность насоса q = 6,5∙10^-5 м³×с^-1. Время отключения насоса Т_а=300с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 шт. полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака F_емк = 1,54 м². Общая поверхность 10 шт. свежеокрашенных полюсных катушек F_св.окр = 6,28 м².

 

1.2. В лаке БТ-99 (ГОСТ 8017-74) в виде растворителей содержится 46% (масс.) ксилола и 2% (масс.) уайт-спирита. В общей массе растворителей содержится j₁=95,83% (масс.) ксилола и j₂ = 4,17% (масс.) уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 r_ж = 953 кг × м^-3. Молярная масса ксилола М=106,17 кг × кмоль^-1, уайт-спирита М=147,3 кг × кмоль^-1. Химическая формула ксилола С₈ Н₁₀, уайт-спирита С_10,5 Н_21,0. Плотность жидкости ксилола r_ж=855 кг × м^-3, уайт-спирита r_ж= 760 кг × м^-3. Температура вспышки ксилола t_всп=29⁰ С, уайт-спирита t_всп=33⁰ С. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола С_НКПР=1,1% (об.), уайт-спирита С_НКПР=0,7% (об.). Теплота сгорания ксилола Н_Т=Q  =43154 кДж × кг^-1 =43,15 МДж × кг^-1, уайт-спирита Н_Т= =43966 кДж × кг^-1=43,97 МДж × кг^-1. Константы уравнения Антуана для ксилола А=6,17972; В=1478,16; С_А=220,535; для уайт-спирита А=7,13623; В=2218,3; С_А=273,15.

 

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного бака с лаком для покрытия полюсных катушек способом окунания и утечка лака из напорного и отводящего трубопроводов при работающем насосе с последующим разливом лака на пол помещения. Происходит испарение ксилола и уайт-спирита с поверхности разлившегося лака, а также с открытой поверхности второго бака и с поверхности выгружаемых покрытых лаком полюсных катушек (10 шт.). За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Москва) t_р = 37⁰ С. Плотность паров при t_р=37⁰С:

ксилола кг×м^-3,

уайт-спирита кг×м^-3.

Расчетное время отключения трубопроводов и насоса по п.А.1.2 в) [1] Т_а=300с, длительность испарения по п.А.1.2 е) [1] Т=3600с.

3. Объем V_ж, площадь разлива F_р поступившего в помещение при расчетной аварии лака и площадь испарения F_И определяются в соответствии с положениями п.А.1.2 [1]:

V_ж = V_a+ q × T_a+ = 0,45+6,5 × 10^-5× 300+0,785 × (0,025² ×10 +

+ 0,04² × 10) = 0,487 м³ =487 л,

F_p = 0,5 × 487 = 243,5 м²,

F_И = F_Р + F_емк + F_св.окр = 243,5+1,54+6,28 = 251,3 м².

 

 4. Определяем давление Р_Н насыщенных паров ксилола и уайт-спирита при расчетной температуре t_р=37 ⁰С:

 - для ксилола:

lgP_H = 6,17972 -  

P_H = 2,755 кПа,

- для уайт-спирита:

lgP_H = 7,13623 -  

P_H = 0,964 кПа.

 

5. Интенсивность испарения W растворителя составит:

- по ксилолу:

W = 10^-6 × 1,0 ×  × 2,755 = 2,8387 × 10^-5 кг × м^-2 × c^-1,

- по уайт-спириту:

W = 10^-6 × 1,0 ×  × 0,964 = 1,1700 × 10^-5 кг × м^-2 × c^-1.

 

6. В соответствии с положениями п.п.4.3 и А.1.1 [1] определяем массу паров m по наиболее опасному компоненту ксилолу, поступивших в помещение:

 m = 2,8387× 10^-5 × 251,3 × 3600 = 25,6812 кг.

 

7. Определение коэффициента Z участия паров растворителя во взрыве проводим в соответствии с Приложением Д [1], принимая значения расчетных параметров по ксилолу либо уайт-спириту, наиболее опасные в отношении последствий взрыва.

 

7.1. Средняя концентрация С_ср паров растворителя в помещении составит:

С_СР =  = 0,30% (об.).

С_СР = 0,30%(об.) < 0,5 × Снкпр = 0,5 × 0,7 = 0,35% (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента Z участия паров растворителя во взрыве расчетным методом.

7.2. Значение С_Н будет равно:

С_Н = 100 ×  = 2,73% (об.).

 

7.3. Значение С₀ будет равно:

С₀ = 2,73 ×  = 1,105% (об.).

 

7.4. Расстояния Х_НКПР, У_НКПР, Z_НКПР составят:

Х_НКПР = 1,1958 × 32 × = 31,55 м,

У_НКПР = 1,1958 ×10 × = 9,86 м,

Z_НКПР = 0,04714 × 8 × = 0,31 м.

 

7.5. Коэффициент Z участия паров растворителя во взрыве согласно формуле (Д.2) Приложения Д [1] составит:

 

.

 

8. Значение стехиометрической концентрации С_СТ согласно формуле (А.3) [1] составит:

- для ксилола:

С_СТ =  = 1,93% (об.),

- для уайт-спирита:

С_СТ =  = 1,29% (об.).

9. Избыточное давление взрыва DР согласно формуле (А.1) [1] составит:

DP = (900 - 101) × кПа.

 

10. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха относится к категории Б.

11. Расчет избыточного давления взрыва DР в помещении сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха с учетом работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п.А.2.3 [1]. Рассматривается случай при кратности обмена аварийной вентиляции А=6 ч^-1.

11.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной А=6 ч^-1 =1,6667 × 10^-3 с^-1, согласно п.3.4 "Пособия" скорость движения воздуха в помещении составит:

 

U = A × L = 1,6667 × 10^-3 × 32 = 0,05 м × с^-1.

 

11.2. Интенсивность испарения W растворителя (по ксилолу) при скорости воздушного потока в помещении U = 0,05 м × с^-1 (с некоторым запасом коэффициент h= 1,6 в соответствии с табл. А.2 [1]) будет равна:

 

W = 10^-6 × 1,6 × × 2,755 = 4,5420 × 10^-5 кг × м^-2 × с^-1.

 

11.3. Масса поступивших в помещение паров растворителя (по ксилолу) m_И составит:

m_И = 4,5420 × 10^-5 × 251,3 × 3600 = 41,0906 кг.

 

11.4. Масса находящихся в помещении паров растворителя m при учете работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п.А.2.3 [1], будет равна:

 

кг.

 

11.5. Средняя концентрация С_СР паров растворителя в помещении составит:

 

С_СР =  (об.).

 

С_СР = 0,07%(об.) < 0,5 × С_НКПР = 0,5 × 0,7 = 0,35% (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента Z участия паров растворителя во взрыве расчетным методом.

 

11.6. Значение С₀ будет равно:

 

= 0,502% (об.).

 

11.7. Расстояния Х_НКПР, У_НКПР, Z_НКПР составят:

Х_НКПР = 1,1958 × 32 × = 0 м,

У_НКПР = 1,1958 ×10 × = 0 м,

Z_НКПР = 0,3536 × 8 × = 0 м.

Х_НКПР, У_НКПР, Z_НКПР согласно Приложению Д [1] принимаются равными 0, поскольку логарифмы указанных в формулах сомножителей параметров дают отрицательные значения. Следовательно, исходя из формулы Д.1 Приложения Д [1], коэффициент Z участия паров растворителя также равен Z=0. Подставляя в формулу (А.2.1) [1] значение коэффициента Z=0 получим избыточное давление взрыва DP=0 кПа.

 

11.8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п.А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена А = 6 ч^-1 не относится к категориям А или Б. Согласно п.5.2 и табл.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1-В4.

 

11.9. В соответствии с п.Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

 

G= 2 × V_a × r_ж = 2 × 0,45 × 855 = 769,5 кг,

Q = G × = 769,5 × 43,97 = 33835 Мдж,

S = 2 × F_емк = 1,54 × 2 = 3,08 м² (согласно п.Б.2 [1] принимаем S=10м²),

g = Мдж × м^-2.

 

11.10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж × м^-2. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена А=6 ч^-1 согласно табл.Б.1 [1] относится к категории В1.