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

 

Пример 18

 

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 [2]:

Молярная масса, кг × кмоль^-1:

- метан

- сольвент

Расчетная температура t_p, ⁰C:

- в помещении t_п = 39 [3];

- в сушильной камере t_к = 80.

Плотность жидкости, кг × м^-3:

- сольвента = 850.

Плотность газов и паров, кг × м^-3:

- метана

- сольвента

Парциальное давление насыщенных паров при температуре 39⁰С [2], кПа:

- сольвента lg

= 3,0.

Интенсивность испарения при 39⁰С, кг × м^-2 × с^-1:

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

 

1.4. Пожароопасные свойства [2]:

 

Температура вспышки, ⁰С:

- сольвент t_всп = 21.

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

- метан

- сольвент

Стехиометрическая концентрация, % (об.):

- метан

- сольвент

 

1.5. Размеры помещений и параметры технологического процесса.

 

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

помещения V_П = 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/3-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_3,встр = 23,92∙ 7,27∙ 9,25-13,02∙ 9,25 = 1488,12 м³;

 

- венткамера (отм.6,500, оси Р/1-У):

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

 

- тамбур (отм. 3,74, ось В/1):

 V_5,пер = 1,75∙ 3,49∙ 2,26 = 13,80 м³;

 

 - ПСУ (отм. 3,040, оси К-К/1):

 V_6,пер = 1,97∙ 6,61∙ 2,96 = 38,54 м³;

 

 - общий объем над встроенными помещениями:

 V_1-6,пер = V_1,пер + V_2,пер + V_3,пер + V_4,пер + V_5,пер + V_6,пер = 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_б = (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,пер + 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-03d_г = 15 мкм;

 - эмаль МЛ-152 d_э = 20 мкм.

 

 1.5.13. Расход лакокрасочных материалов:

 

 - грунт ФЛ-03К G_г,фл = 3,97 г × м^-2 ∙ мкм^-1;

 - эмаль МЛ-152 G_э = 4,2 г ∙ м ^-2 ∙ мкм^-1.

 

 1.5.14. Содержание горючих растворителей в лакокрасочных материалах:

 

 - грунт ФЛ-03К j_г,фл = 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_рфл = 2,66 г∙ м^-2∙ мкм^-1;

 - сольвент (эмаль МЛ-152) G_рэ = 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 ∙ час^-1 = 6,79 м² ∙ мин^-1 = 0,1131 м² ∙ с^-1;

 - линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

 n_к,э = 101,8 м² ∙ час^-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,фл = 101,8 × 15 × 2,66 × 10^-3 = 4,0618 кг × час^-1 = 0,001128 кг × с^-1;

 

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

 

n_р,э = 101,8 × 20 × 3,276 × 10^-3 = 6,6699 кг × час^-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 × час^-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  =178,4 кПа:

= 714 кг × час^-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.п.А.1.2 в) и А.2.4 [1] 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 час [1] 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,эс × Т_а = 2 × 26,6863 × 1 = 53,3726 кг;

 

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

 

m_гэ = 2 × n_р,фл × Т_а = 2 × 4,0618 × 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 m_рб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции F_бк = 226,84 м² за время аварийной ситуации Т_а = 3600 с [1], 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:

F_и,бк =  м².

 

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

 m_рбб = m_рб + W_с × F_и,бк × Т_а = 26,0658 +3,1919 × 10^-5 × 458,6 × 3600 = 78,7628 кг.

 

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

 

m_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), поступившая в объем помещения при аварийной ситуации, будет равна:

m_п,р = m_рбб + m_рк = 78,7628 +74,836 = 153,5988 кг.

 

2.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:

2.3.1. Масса растворителя m_рбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака (см.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_го = 260 м²;

 

 m_гэо = K_И × G_рфл × 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;

 

 m_гэс = G_рфл × 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 = K_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_эсэ = 500,5 м²;

 

m_эсэ = G_рэ × 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;

 

 m_эос = K_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;

 

m_эсс = G_рэ × F_эсс × d_э = 3,276 × 10^-3 × 1092 × 20 = 71,5478 кг.

 

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

2.4.1. Масса газа , поступающего из трубопровода (см. п.2.1.2).

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

 

3. Расчет избыточного давления взрыва DP для различных вариантов аварийных ситуаций проводится согласно формуле (А.1) [1].

 

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

 

=

=  =

 = 0,2965 × (9,2135 +0,9833+3,1946) = 3,97 кПа.

 

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

 

3.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере:

= =

= 0,04942 × (17,8269+19,1676) = 1,83 кПа.

 

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

3.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:

 

=

= =

 = 0,04942 × (17,8269+62,5062) = 3,97 кПа.

 

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

 

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

+ 0,9833 + 10,4177) = 6,11 кПа.

 

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

 

Пример 19

 

1. Исходные данные.

1.1. Помещение отделения консервации и упаковки станков. В помещении производится обезжиривание поверхностей станков в водном растворе тринатрий фосфата с синтанолом ДС-10, обезжиривание отдельных деталей станков уайт-спиритом и обработка поверхностей станков (промасливание) индустриальным маслом И-50. Размеры помещения L ´ S ´ H = 54,0 ´ 12,0 ´ 12,7 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 тринатрий фосфата (m₁ = 20,7 кг) с синтанолом ДС-10 (m₂ =2,36 кг) осуществляется в ванне размером L₁ ´ S₁ ´ H₁= 1,5 ´ 1,0 ´ 1,0 м (F₁=1,5 м²). Отдельные детали станков обезжириваются в вытяжном шкафу размером L₂ ´ S₂ ´ H₂ = 1,2 ´ 0,8 ´ 2,85 м (F₂ = 0,96 м²) уайт-спиритом, который хранится в шкафу в емкости объемом V_а = 3 л = 0,003 м³ (суточная норма). Обработка поверхностей станков производится в ванне с индустриальным маслом И-50 размером L₃ ´ S₃ ´ H₃ = 1,15 ´ 0,9 ´ 0,72 м (F₃ = 1,035 м², V₃ = 0,7452 м³) при температуре t = 140⁰ С. Масса индустриального масла И-50 в ванне m₃ = 538 кг. Рядом с ванной для промасливания станков расположено место для упаковки станков размером L₄ ´ S₄ = 6,0 ´ 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. Тринатрий фосфат 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_А= 273,15. Температура вспышки уайт-спирита t_всп >33⁰ С, индустриального масла И-50 t_всп = 200⁰ С, синтанола ДС-10 t_всп = 247⁰ С. Плотность жидкости при температуре t = 25⁰С уайт-спирита r_ж = 790 кг∙м^-3, индустриального масла И-50 r_ж = 903 кг∙м^-3, синтанола 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 согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Вологда) t_р = 35⁰С. Плотность паров уайт-спирита при t_р= 35⁰ С r_п = =5,8240 кг∙м^-3. Длительность испарения по п.А.1.2 е) [1] Т=3600 с.

3. Объем V_ж и площадь разлива F_И поступившего в помещение при расчетной аварии уайт-спирита согласно п.А.1.2. [1] составит:

 V_ж = V_а = 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_р=35⁰ С:

lg P_Н = 7,13623 - = - 0,062537,

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 m, поступивших в помещение, будет равна:

 

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

 

7. Избыточное давление взрыва DP согласно формуле (22) "Пособия" составит:

 

DР = 2,831 × 10^-5 ×  = 0,02 кПа.

 

8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение отделения консервации и упаковки станков не относится к категории Б (А или Б). Согласно п.5.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1-В4.

9. В соответствии с п.Б.2 [1] 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 =  = 2288 МДж × м^-2.

 

10. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж×м^-2. Помещение отделения консервации и упаковки станков согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.

 

 

Пример 20

 

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 находятся 8 смесителей: 6 смесителей объемом V_а= 10 м³ каждый, из которых каждые два заполнены битумом, а один пустой; 2 смесителя объемом V_а= 15 м³ каждый. Все смесители обогреваются диатермическим маслом (аллотерм-1), подаваемым из помещения котельной и имеющим температуру t=210⁰ С. Температура битума и смеси в смесителях t=190⁰С. Смесь состоит из битума БНК 45/190 - 8 тонн, полипропилена - 1 тонна, талька - 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_а = 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=150⁰С 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´S´H = 24´36´12 м. Объем помещения V_П = 10368 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0,8 × 10368  = 8294,4 м³. Площадь помещения F= 864 м².

Производительность насоса с диатермическим маслом (аллотерм-1) n₁ = 170 м³×час^-1 = 0,0472 м³ × с^-1 = 71,5 кг × с^-1. Всего в системе циркуляции диатермического масла находится m₄=15 тонн масла. Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов с диатермическим маслом между ручными задвижками и смесителями L₁=19 м, диаметр d₁=150 мм = 0,15 м. Производительность насоса, подающего смесь в пропиточную ванну, n₂ = 10 м³ × час^-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 × час^-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 × час^-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∙час^-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 ⁰С, аллотерма-1 t_всп = 214 ⁰С. Плотность жидкости битума r_ж = 1000 кг×м^-3, аллотерма-1 r_ж  = 1514 кг × м^-3. Теплота сгорания битума по формуле Басса Н_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 Н_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 из двух вариантов аварии по последствиям взрыва. 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 п.п.А.3.2-А.3.6.

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 × час^-1.

2.1.2. Масса пыли М₁, выделяющаяся в объем помещения за период времени (30 дней = 720 часов) 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, выделяющаяся в объем помещения за период времени (8 часов) между текущими пылеуборками (b₂=0,8; a=0), будет равна:

m₂ = 0,0495 × 8 × 0,8 = 0,317 кг.

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

m_п = × (7,128+0,317) = 10,636 кг,

m_вз = 10,636 ^. 0,9 = 9,572 кг.

 

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

 m_ав = 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.А.1.2 [1] и исходными данными.

2.2.1. Масса m_см вышедшей из смесителя (V_а=15 м³) и трубопровода смеси при работающем насосе будет равна (q = n₃; Т_а = 300 с):

= (15 + 0,00139 × 300 +  × 0,15² × 15) ×1000 =

 = 15682 кг.

 

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

m_пр =  × m_см =  × 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 DP для двух расчетных вариантов аварии определяем по формулам (22) и (43) "Пособия".

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

DР = 47,18 ×  = 2,42 кПа.

 

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

 

DР = 2,831 ×10^-5 ×  = 0,4 кПа.

 

4. Расчетное избыточное давление взрыва для каждого из вариантов аварии не превышает 5 кПа. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров не относится к категории А или Б. Согласно п.5.2 и табл.1 [1] 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_а=10м³ каждый и в 2 смесителях объемом V_а=15 м³ каждый соответственно. 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.Б.2 [1] 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 = = 3251 МДж × м^-2.

 

7. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж∙м^-2. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров согласно табл.Б.1 [1] относится к категории В1.