Прогнозирование, предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций на Туймазинском газоперерабатывающем заводе

3.3 Расчет показателей пожаровзрывоопасности газофракционирующей установки

Методика расчета критериев пожарной опасности при сгорании взрывоопасной пыли определена в ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля», а также НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

3.3.1 Расчет параметров волны давления

Избыточное давление Dp, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле:

, (3.1)

где р0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;

mпp - приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле:

mпр = (Qсг / Q0)mг,п Z, (3.2)

где Qсг — удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;

Z— коэффициент участия, который допускается принимать равным 0,1;

Q0— константа, равная 4,52 · 106 Дж/кг;

mг,п — масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

Импульс волны давления i, Па · с, рассчитывают по формуле

, (3.3)

Расчет:

Удельная теплота сгорания пропана 4,6 · 107 Дж/кг [25].

Находим приведенную массу mпр по формуле (3.3.2):

mпр = (Qсг / Q0)mг,п Z = (4,6 · 107/4,52 · 106) · 2304· 0,1 = 2344 кг.

Находим избыточное давление Dp на расстоянии 30 м по формуле (3.1)

Dp = 101·[0,8 ·23440,33 / 30 + 3 ·2344 0,66 / 302 + + 5·2344 /303] = 135 кПа.

Находим импульс волны давления i по формуле (3.3):

i = 123 · (2344)0,66 / 30 = 687 Па · с.

Зависимость избыточного давления на фронте ударной волны и импульса волны давления от расстояния до центра взрыва представлена в таблице 3.3, и в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 выделяются следующие зоны разрушений:

Таблица 3.3 - Степень разрушения зданий при воздействии избыточного давления

3.3.2 Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения (НКПР) газов

При испарении пропана образуется взрывоопасная зона. Для определения ее максимальных размеров используется нижеприведенная методика.

Расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР, м, для горючих газов, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, рассчитывают по формулам:

, (3.4)

, (3.5)

где mг - масса поступившего в открытое пространство горючего газа при аварийной ситуации, кг;

rг - плотность горючего газа при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3;

СНКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа, % (об.) [25].

Расчет:

Для пропана СНКПР = 2,3 % об, масса пропана mг=2304 кг.

= 14,6 = 116 м,

= 0,33 = 2,6 м.

 ρг – плотность паров СУГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3, которая рассчитывается по формуле:

ρг = М/(V0· (1+0,00367· tp)), (3.6)

где М – молярная масса, кг/моль, равна 44 кг/кмоль для пропана;

 V0 – мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;

 tp – расчетная температура, 0С, равная 20 0С;

 ρn = 44/(22,4· (1+0,00367·20)) = 1,83 кг/м3;

Радиус Rб, м, и высоту Zб, м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений HНКПР, YHKHP и ZНКПР.

При этом Rб > ХНКПР, Rб > YНКПР и Zб > h + Rб (h =2 м – высота емкости, м).

Для горючих газов геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб и высотой hб = 2Rб при Rб £ h и hб = h + Rб при Rб > h, внутри которого расположен источник возможного выделения горючих газов.

Цилиндр, внутри которого располагается источник возможного выделения горючих газов, будет иметь следующие параметры: радиус Rб= 116 м, высота hб = 118 м. В пределах этой зоны создается взрывоопасная среда.

3.3.3 Расчет интенсивности теплового излучения при образовании «огненного шара»

Облако пара или топливовоздушной смеси, переобогащенное топливом, и не способное поэтому объемно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки, образуя огневой шар. Такие шары, вызванные горением углеводородов, светятся и излучают тепло, что может причинить смертельные ожоги и вызвать возгорание горючих веществ.

Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м2, проводят по формуле:

q = Ef · Fq · t, (3.7)

где Ef — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2;

Fq — угловой коэффициент облученности;

t - коэффициент пропускания атмосферы.

Ef определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать Ef равным 450 кВт/м2 [25].

Fq рассчитывают по формуле:

, (3.8)

где Н— высота центра «огненного шара», м;

Ds — эффективный диаметр «огненного шара», м;

r — расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

Эффективный диаметр «огненного шара» Ds рассчитывают по формуле:

Ds =5,33 m 0,327, (3.9)

где т — масса горючего вещества, кг.

H определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать H равной Ds/2.

Время существования «огненного шара» ts, с, рассчитывают по формуле:

ts = 0,92 m 0,303 , (3.10)

Коэффициент пропускания атмосферы t рассчитывают по формуле:

t = ехр [-7,0 · 10-4 (- Ds / 2)] , (3.11)

Доза теплового излучения воздействующего на людей определяется по формуле:

Q = q · ts. , (3.12)

Данные для расчета:

Расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» 50 м.

Расчет:

По формуле (3.9) определяем эффективный диаметр «огневого шара» Ds

Ds = 5,33 · (2304)0,327 = 66 м.

По формуле (3.8), принимая H = Ds /2 = 33 м, находим угловой коэффициент облученности Fq

Fq =  = 0,126.

По формуле (3.11) находим коэффициент пропускания атмосферы t:

t = ехр [-7,0 · 10-4 ( – 66 / 2 )] = 0,98.

По формуле (3.7), принимая Ef = 450 кВт/м2, находим интенсивность теплового излучения q

q = 450 · 0,126 · 0,98 = 55 кВт/м2.

По формуле (3.10) определяем время существования «огненного шара» ts:

ts = 0,92 · 23040,303 = 9,6 с.

По формуле (3.12), определяем дозу теплового излучения воздействующего на людей от «огненного шара»:

Q = q · ts = 55 · 9,6 = 5,2 · 105 Дж/м2.

Зависимость величины теплового излучения огневого шара от расстояния до его центра представлена в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Зависимость величины теплового потока от расстояния до его центра

За время существования огневого шара (9,6 сек.) люди получат ожоги различной степени тяжести (см. приложение А, табл. 3).

3.3.4 Расчет интенсивности теплового излучения при пожаре пролива

Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2, рассчитывают по формуле:

q = Ef · Fq · t, (3.13)

где Ef — среднеповерхностная плотность теплового излучения, кВт/м2;

Fq — угловой коэффициент облученности;

t — коэффициент пропускания атмосферы.

Ef принимают на основе имеющихся экспериментальных данных. При отсутствии данных допускается Ef принимать равной 100 кВт/м2 для СУГ [24].

Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле

, (3.14)

где S — площадь пролива, м2.

Рассчитывают высоту пламени Н, м, по формуле

 , (3.15)

где т — удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м · с);

rв — плотность окружающего воздуха, кг/м3;

g— ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

 Определяют угловой коэффициент облученности Fq по формуле:

, (3.16)

где

(3.17),

где А = (h2 + + 1) / 2S1,      (3.17)

Sl= 2r/d, (3.18)

где r— расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта

, (3.19)

 (3.20)

B = ( 1+S12 ) / ( 2S1 ),     (3.21)

Определяют коэффициент пропускания атмосферы t по формуле:

t = exp[ -7,0 · 10 -4 ( r - 0,5 d)], (3.22)

Расчет: происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на горизонтальную поверхность определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л жидкостей, разливается на площади 0,1 м2 поверхности.

Определим площадь пролива:

При мгновенной разгерметизации емкости, в пожаре пролива участвует 3456 кг вещества, по таблице 3.1 плотность жидкой фазы пропана при температуре окружающего воздуха 20ºС равна 499 кг/м3. Объем жидкого пропана, участвующего в пожаре пролива равен

V = m/ρ = 3456/499 = 6,92 м 3= 6920 л

S = 6920·0,1 = 692 м2.

Определяем эффективный диаметр пролива d по формуле (3.14):

d = = = 28 м.

Находим высоту пламени по формуле (3.15), принимая

т = 0,1 кг / (м2 · с), g = 9,81 м/с2 и rв = 1,2 кг/м3:

=57 м.

Находим угловой коэффициент облученности Fq по формулам (3.16) – (3.21), принимая r = 50 м:

,

= 7,14,

4,84,

= 3,64.

=0,04,

 =0,11,

Fg= = 0,11.

Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (3.22):

t = exp [ - 7,0 · 10 -4 (50 - 0,5 ·14)] = 0,97.

Находим интенсивность теплового излучения q по формуле (3.13), принимая Еf= 100 кВт/м2

q = 100 · 0,11 · 0,97 = 10,6 кВт/м2.

В соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 разделяются различные степени поражения людей и материалов в зависимости от интенсивности теплового излучения от пожара. На расстоянии 50 м от геометрического центра разлива при воздействии теплового потока 10,6 кВт/м2 люди получат ожоги 1 и 2 степени тяжести.

3.4 Оценка индивидуального и социального риска

Индивидуальный риск - вероятность (частота) возникновения опасных факторов пожара и взрыва, возникающая при аварии в определенной точке пространства. Характеризует распределение риска.

Социальный риск - зависимость вероятности (частоты) возникновения событий, состоящих в поражении определенного числа людей, подвергшихся поражающим воздействиям пожара и взрыва, от числа этих людей. Характеризует масштаб пожаровзрывоопасности. Социальный риск оценивается по поражению не менее десяти человек.

3.4.1 Оценка индивидуального риска

Вероятность реализации различных сценариев аварии рассчитывают по формуле:

Q (Ai) = Qав Q (Ai)ст, (3.23)

где Q (Ai)ст — статистическая вероятность развития аварии по i-й ветви логической схемы.

Для СУГ, Q (Ai)ст определяют по таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Статистические вероятности различных сценариев развития аварии с выбросом СУГ

Условная вероятность  поражения человека избыточным давлением, развиваемым при сгорании газопаровоздушных смесей, на расстоянии r от эпицентра рассчитывают следующим образом:

- вычисляются избыточное давление Dp и импульс i;

-   исходя из значений Dp и i, вычисляют значение «пробит» — функции Рr по формуле

Pr = 5 - 0,26 ln (V), (3.24)

 , (3.25)

где Dp — избыточное давление, Па; i — импульс волны давления. Па·с.

V = (17500/ 53000)8,4 + (290/ 423)9,3 = 0,029,

PrС.Д.= 5 – 0,26 ln 0,029 = 5,92.

В зависимости от «пробит»-функции определяется условная вероятность поражения избыточным давлением (см. приложение А, табл. 4):

QпС.Д. = 82

Условная вероятность поражения человека тепловым излучением определяется следующим образом:

Pr ПП.=-14,9+2,56ln(t·q1,33), (3.26)

где t –эффективное время экспозиции, с;

 q – интенсивность теплового излучения, кВт/м2.

Эффективное время экспозиции для пожаров проливов ГЖ и СУГ определяется по формуле:

t = tо + x/v, (3.27)

где tо – характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать t=5 с);

х – расстояние от места расположения человека до зоны (интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт/м2), м;

v – скорость движения человека, м/с (допускается принимать v = 5/с);

x = r – d/2, (3.28)

где r – расстояние от центра пролива, м;

d – диаметр пролития, м,

x = 50 – 31/ 2 = 34,5 м,

t = 5 + 34,5 / 5 = 11,9 с,

PrП=-14,9 + 2,56 ln(t × q1,33),

PrП=-14,9 + 2,56 ln(11,9 × 10,61,33) = 0,52.

С помощью приложения А, табл. 4 определяют условную вероятность  поражения человека тепловым излучением:

QпП = 0.

По формуле (3.26) определяем «пробит»-функцию для «огненного шара»:

PrО.Ш.=-14,9 + 2,56 ln(9,6 × 551,33) = 4,53.

В зависимости от «пробит»-функции определяется условная вероятность поражения тепловым излучением от воздействия «огненного шара» (см. приложение А, табл. 4) равна:

QпО.Ш. = 32.

Индивидуальный риск R, год-1, определяют по формуле

, (3.29)

где  — условная вероятность поражения человека при реализации i-й ветви логической схемы;

Q(A,) — вероятность реализации в течение года i -й ветви логической схемы, год-1; п — число ветвей логической схемы (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 — Логическая схема развития аварии, связанной с выбросом горючих веществ на наружных установках

Символы А1 - А6 обозначают:

А1 — мгновенный выброс продукта с последующим взрывом;

А2 — мгновенный выброс продукта с образованием “огненного шара”;

A3 — мгновенный выброс продукта с образованием пожара пролива;

A4 — медленное истечение продукта с последующим взрывом;

A5 —медленное истечение продукта с последующим образованием “огненного шара”;

A6— медленное истечение продукта с последующим образованием пожара пролива.

Выполним оценку вероятности развития аварии в соответствии с табл. 3.4.1 и формуле (3.4.1.1). Вероятность мгновенной разгерметизации емкости принимается 4·10-7 год -1.[3]

Вероятность сгорания паровоздушной смеси в открытом пространстве с образованием волны избыточного давления (А1):

Qс.д = 4·10-7 · 0,0119 = 4,7 · 10-9 год -1.

Вероятность образования «огненного шара» (А2) :

Qо.ш = 4 · 10-7 · 0,7039 = 2,8 · 10-7 год -1.

Вероятность воспламенения пролива (А3)

Qп.п = 4 · 10-7 · 0,0287 = 1,1 · 10-8 год -1.

Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают равными 0.

RВ = 1,1 · 10-8 · 0 + 2,8 · 10-7 · 32 + 4,7 · 10-9 · 82 = 8,77 · 10-6

Величина индивидуального риска при аварии на газофракционирующей установке превышает значение 10-6 по ГОСТ Р 12.3.047-98, необходимо внедрение технических решений, обеспечивающих снижение величины риска.

3.4.2 Оценка социального риска

Оценку пожарной опасности при аварии на газофракционирующей установке осуществляется с помощью критерия социального риска. Расчет социального риска производится при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушной смеси, интенсивности теплового излучения пожара пролива и «огневого шара».

1. Производится разделение территории на зоны поражения. Целесообразно провести разделение на три зоны — А, Б, В, а именно:

-                     зона А - территория занимаемая блоком состоящим из газофракционирующей установки 30 м (количество обслуживающего персонала 4 чел.);

-                     зона Б - территория, занимаемая газоперерабатывающим заводом , кроме товарно-сырьевого парка 200 м (количество человек, постоянно пребывающих в зоне Б, 57 чел);

-                     зона В - территория товарно-сырьевого парка, коллективных садов, Туймазинского завода технического углерода, автозаправочной станции 500 м (количество человек, постоянно пребывающих в зоне Б, 319 чел).

2. С помощью методов, приведенных ранее в данном разделе, рассчитываются значения поражающих факторов для заданных расстояний от места инициирования аварии (табл. 3.6).

Таблица 3.6 - Значения параметров поражающих факторов аварии для заданных расстояний от места инициирования аварии

Согласно расчетам, вероятности сгорания паровоздушной смеси с образованием волны давления, образования «огненного шара» и воспламенения пролива соответственно составляют Qс.д = 4,7 · 10-9 год-1; Qо.ш = 2,8 · 10-7 год-1; Qв.п = 1,1 · 10-8 год-l. Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают равными 0.

3. Ожидаемое число Ni погибших людей при реализации i-й ветви логической схемы (рисунок 3.2) определяется по формуле:

 (3.30)

где k – число рассматриваемых зон поражения, выбираемое исходя из того, что вне k-й зоны все значения QПi,k1 · 10-2 год -1, а в k-й зоне хотя бы одно из значений QПi,k > 1 · 10-2 год -1.

4. Учитывая данные таблицы 3.6 определяются средние по зонам условные вероятности поражения человека (Qп) и ожидаемое число погибших людей (Ni) при реализации соответствующих вариантов логической схемы (таблица 3.7)

Таблица 3.7 - Результаты вычислений, необходимые для определения социального риска

5. Социальный риск рассчитывается по формуле:

 ,        (3.31)

где l — число ветвей логической схемы, для которых Ni ³ N0 (N0 — ожидаемое число погибших людей, для которого оценивается социальный риск. Допускается принимать N0 = 10).

S = 4,7 · 10-9.

Социальный риск не превышает нормативное значение 10-7, пожарная безопасность выполнена, но требуется принятие всех возможных мер по снижению риска возникновения взрыва.

3.5 Разработка мероприятий по предупреждению пожаров и взрывовна газофракционирующей установке

Взрывобезопасность - состояние производственного процесса, предприятия или его отдельных участков, при котором исключена возможность взрыва, предотвращения воздействия на людей опасных и вредных факторов в случае его возникновения, которое обеспечивает сохранение материальных ценностей - зданий, сооружений, производственного оборудования, сырья и готовой продукции.

Для обеспечения защиты людей и материальных ценностей при возникновении взрыва должны быть предусмотрены меры, предотвращающие воздействие следующих опасных факторов взрыва:

-                     пламени и высокотемпературных продуктов горения;

-                     давления взрыва;

-                     высокоскоростных газовоздушных потоков;

-                     ударных волн;

-                     обрушившихся конструкций зданий и сооружений и разлетающихся элементов строительных конструкций, производственного оборудования и коммуникаций.

3.5.1 Молниезащита

От прямых ударов молнии могут происходить механические разрушения объектов, через которые происходит грозовой разряд. Ток молнии выделяет очень большое количество тепла, что может служить причиной возникновения пожара, если вблизи канала молнии находятся легковоспламеняющиеся предметы. Помимо возгорания тепловое воздействие молнии может вызывать взрывы.

Молниезащита включает комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, возгораний и разрушений, возможных при воздействии молнии [23].

В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты, ее категория, а при использовании стержневых и тросовых молниеотводов – тип зоны защиты определяются по таблице 3.8.1 в зависимости от ожидаемого количества поражений здания или сооружения молнией в год.

Ожидаемое количество поражений молнией в год зданий и сооружений определяется по формуле:

N = 9π hзд2 n∙10-6, (3.32)

где hзд – наибольшая высота здания или сооружения (резервуара), м принимается 21,4 м высоту самой высокой колонны на установке;

 n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности в месте расположения сооружения, для Республики Башкортостан n = 4.

 N = 9·3,14·21,42·4·10-6 =0,0518.

Полученное значение показывает, что поражение молнией резервуара происходит один раз в 20 лет. Согласно таблице 3.8 газофракционирующая установка относится ко II категории молниезащиты

Таблица 3.8 - Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов при ожидаемом количестве поражений молнией в год здания или сооружения

Молниезащита зданий и сооружений II категории от прямых ударов молнии должна выполняться отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами. При установке отдельно стоящих молниеотводов расстояние от них по воздуху и земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется.

Газофракционирующая установка относится ко II категории молниезащиты. В зону защиты входит пространство, ограниченное цилиндром высотой Н = 21,4 м и радиусом R = 15 м. При этом молниезащита от прямых ударов молний выполняется отдельно стоящими стержневыми молниетоводами. Тип зоны защиты при использовании стержневых молниеотводов – зона Б.

Наружные установки, содержащие горючие и сжиженные газы, должны быть защищены следующим образом:

- корпуса установок из железобетона, металлические корпуса установок и отдельных резервуаров при толщине металла крыши менее 4 мм должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом объекте или отдельно стоящими;

- металлические корпуса установок и отдельных резервуаров при толщине крыши 4 мм и более, а также отдельные резервуары объемом менее 200 м3 независимо от толщины металла крыши, а также металлические кожухи теплоизолированных установок достаточно присоединить к заземлителю.

Проанализировав формы зон защиты одиночного тросового молниеотвода, а также различные комбинации с указанным молниеотводом (многократный стержневой, двойной стержневой и два стержневых разной высоты молниеотводы), а также приняв во внимание геометрические параметры объекта, для которого необходимо рассчитать молниезащиту можно сказать, что для рассматриваемого объекта наиболее подходит отдельно стоящий одиночный тросовый молниеотвод, поскольку горизонтальное сечение последнего есть прямоугольник, закруглённый с коротких сторон. В состав молниеотвода входят: 2 опоры, молниеприёмник в виде троса, непосредственно воспринимающий удар молнии (трос соединяет вершины указанных опор), токоотводы, по которым ток, возникающий при ударе молнии, передаётся на землю, и наконец, заземлители, обеспечивающие растекание тока в земле.

Тросовые молниеприемники изготовляют из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм2.

Опоры тросовых молниеотводов выполняются с учётом натяжения троса и действия ветровой нагрузки на трос [25].

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода приведена на рисунке 3.3. Она представляет собой двускатную плоскость с приставленными полуконусами на концах. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения hх, представляет собой прямоугольник с приставленными к малым сторонам полукругами радиусом rх. С учетом стрелы провеса троса сечением 35-50 мм2 при известной высоте опор hоп и длине пролета а высота троса определяется:

h =hоп – 2, при а < 120 м, (3.33)

h=hоп – 3 при 120 < а < 150, (3.34)

 Зона защиты одиночного тросового молниеотвода имеет следующие габаритные размеры.

Высота зоны защиты:

h0=0,92 · h, м (3.35)

Радиус зоны защиты на уровне земли:

r0=1,7 · h, м (3.36)

1 – граница зоны защиты на уровне высоты здания;

2 – граница зоны защиты на уровне земли;

3 – защищаемый объект – газофракционирующая установка;

4 – опоры молниеотвода.

Рисунок 3.3 - Общий вид молниезащиты газофракционирующей установки.

Для зоны Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных значениях высоты здания и половин ширины определяют по формуле:

h=(rх+1,85·hх)/1,7, м (3.37)

Высота тросового молниеотвода h=(15+1,85·21,4)/1,7=32 м.

Так как для II категории молниезащиты при установке отдельно стоящих молниеотводов расстояние от них по воздуху и в земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется, то опоры расположим у торцов установки. Тогда длина пролета троса а=150+2·0=150 м.

Высота опор составляет hоп =32-3=29 м.

Высота зоны защиты hо=0,92 · 32 = 29,4 м.

Радиус зоны защиты на уровне земли r0=1,7 · 12,8 = 54,4 м.

Для устойчивого положения опор их основания закреплены четырьмя железобетонными сваями (каждая), которые и выполняют роль заземлителей. что железобетонные сваи должны быть заглублены не менее, чем на 5 метров, а их диаметр находится в диапазоне 0,25÷0,4 метра.

Значит, параметры конструкции стержневого молниеотвода, обеспечивающего молниезащиту газофракционирующей установки:

-                     высота торосового молниеотвода – 32 м;

-                     высота опоры – 29 м;

-                     Длина пролета троса 150 м;

-                     высота зоны защиты – 29,4 м;

-                     радиус зоны защиты – 54,4 м.

3.5.2 Разработка автоматической системы пожаротушения

Системы пожаротушения предназначены для предотвращения, ограничения развития, тушения пожара, а также защиты от пожара людей и материальных ценностей. Одним из самых надежных средств для решения этих задач являются системы автоматического пожаротушения, которые в отличие от систем ручного пожаротушения и систем, управляемых оператором, приводятся в действие пожарной автоматикой по объективным показаниям и обеспечивают оперативное тушение очага возгорания без участия человека.

Установка пожаротушения или противопожарная установка - это совокупность стационарных технических средств для тушения пожара за счет выпуска огнетушащего вещества. Конструктивно автоматические установки пожаротушения состоят из резервуаров или других источников, наполненных необходимым количеством огнетушащего состава, устройств управления и контроля, системы трубопроводов и насадков-распылителей. Количество распылителей, длины и сечение трубопроводов, требуемое количество огнетушащего вещества определяются тщательными расчётами.

Подразделяются системы автоматического пожаротушения, прежде всего, по используемому огнетушащему веществу:

газовое пожаротушение (СО2, аргон, азот, хладоны);

водяное пожаротушение (вода);

пенное пожаротушение и водопенное пожаротушение (вода с пенообразователями);

порошковое пожаротушение (порошки специального химического состава);

аэрозольные системы пожаротушения (подобны порошкам, но частицы на порядок меньше по размерам);

системы тонкодисперсной воды (тонкораспыленной воды) [24].

3.5.2.1 Огнетушащие средства, используемые при тушении сжиженных углеводородных газов

Для подавления процесса горения можно снижать содержание горючего компонента, окислителя (кислорода воздуха), снижать температуру процесса или увеличивать энергию активации реакции горения. В соответствии с этим в настоящее время при тушении пожаров используют один из следующих основных способов:

- изоляцию очага горения от воздуха или снижение путем разбавления воздуха негорючими газами, концентрации кислорода в воздухе до значения, при котором не может происходить процесс горения;

- охлаждение очага горения ниже определенных температур (температур самовоспламенения, воспламенения и вспышки горючих веществ и материалов);

- интенсивное ингибирование (торможение) скорости химической реакции окисления;

- механический срыв пламени в результате воздействия на него сильной струи газа или жидкости;

- созданием условий огнепреграждения.

Для тушения горящих СУГ используется наиболее распространенный способ, которым является охлаждение зоны горения. Сущность его заключается в охлаждения горящих веществ до температуры ниже температуры их воспламенения. При небольшом очаге пожара можно применить способ изоляции реагирующих веществ, за счет разобщения зоны горения от воздуха слоем какого-либо воздухонепроницаемого материала. Для этого применяются твердые листовые изолирующие материалы (войлок, асбестовая и обычная ткань) или сыпучие негорючие материалы (песок, тальк, различные флюсы).

Для тушения СУГ применяются следующие огнетушащие составы и средства [19]:

- газовые составы: инертные разбавители (N2, СО2);

- галогеноуглеводороды, порошки;

- вода аэрозольного распыла с добавками и без;

- вода как средство охлаждения;

- газо-аэрозольные составы.

Инертные разбавители применяются для объемного тушения. Они оказывают разбавляющее действие, уменьшая концентрацию кислорода ниже нижнего концентрационного предела горения. К наиболее широко используемым инертным разбавителям относятся азот, углекислый газ и различные галогеноуглеводороды. Эти средства используются, если более доступные огнетушащие вещества, такие как вода, пена оказываются малоэффективными.

В последнее время для тушения пожаров все более широко применяют огнетушащие порошки. Они могут применяться для тушения пожаров твердых веществ, различных горючих жидкостей, газов, металлов, а также установок, находящихся под напряжением. Следует отметить, что порошковыми составами можно ликвидировать горение сравнительно небольших объемов и площадей, поэтому они используются для зарядки ручных и переносных огнетушителей. Порошки рекомендуется применять в начальной стадии пожаров.

Наиболее простым, дешевым и доступным средством пожаротушения является вода, которая подается в зону горения в виде компактных сплошных струй или в распыленном виде. Вода, обладая высокой теплоемкостью и теплотой испарения, оказывает на очаг горения сильное охлаждающее действие. Кроме того, в процессе испарения воды образуется большое количество пара, который будет оказывать изолирующее действие на очаг пожара. К недостаткам воды следует отнести плохую смачиваемость и проникающую способность по отношению к ряду материалов. Для улучшения тушащих свойств воды к ней можно добавлять поверхностно- активные вещества. Воду нельзя применять для тушения ряда металлов, их гидридов, карбидов, а также электрических установок.

Пены являются широко распространенным, эффективным и удобным средством тушения пожаров. Существуют различные классификации пен, например по устойчивости, кратности, основе пенообразователя и т. п. По способу образования пены можно подразделять на химическую, газовая фаза которой получается в результате химической реакции; и газомеханическую (воздушно-механическую), газовая фаза которой образуется за счет принудительной подачи воздуха или иного газа. Химическая пена, образующаяся при взаимодействии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразователей, используется в настоящее время только в отдельных видах огнетушителей [20].

3.5.2.2 Автоматические стационарные установки пожаротушения

Автоматические стационарные установки пожаротушения в зависимости от используемых огнетушащих веществ подразделяют на водяные, пенные, газовые и порошковые.

Для тушения пожаров сжиженных газов целесообразней использовать автоматические установки водяного и пенного пожаротушения [20,21]

Принципиальная схема комбинированной установки для тушения пожаров в резервуарах представлена на рисунке 3.4.

В случае если система пожарной защиты полностью автоматизирована, ее пуск осуществляется от пожарных датчиков. Полуавтоматические установки пожаротушения могут включаться вручную. Для включения системы или установки должны применяться задвижки, управляемые дистанционно.

В качестве пожарных датчиков используются приборы обнаружения оптического излучения пламени, так как они являются наиболее чувствительными и быстродействующими [23].

3.5.2.3 Расчет расхода раствора пенообразователя

Расчет расхода раствора пенообразователя на тушение пожара определяется исходя из интенсивности подачи раствора пенообразователя на 1 м2 расчетной площади тушения и времени тушения.

Расчетную площадь тушения принимают равной площади горизонтального сечения резервуара.

S = πD2/4, (3.38)

где D – диаметр резервуара,м.

 Диаметр резервуара D=2 м. Расчетная площадь тушения равна 3,14 м2.

Расход раствора пенообразователя Woв на тушение пожара определяется по формуле:

 Woв = Io S τКз, (3.39)

где Io— оптимальный удельный расход (интенсивность подачи) раствора пенообразователя, для сжиженного пропана - 0,08 л/(м2∙с);

 S —расчетная площадь пожара, м2;

 τ—расчетная продолжительность работы средств АПЗ, с;

 Кз—коэффициент запаса (принимается 1,2).

Расчетное время тушения пожара для систем автоматического пенного пожаротушения - 10 мин [23].

Расход раствора пенообразователя на тушение пожара при горении резервуара с сжиженным пропаном составит:

Woв. = 0,08·3,14·600·1,2 = 181 л;

Таким образом, по проведенным расчетам расход раствора пенообразо-вателя на тушение пожара автоматической системой пенного пожаротушения при горении резервуара с сжиженным пропаном составит 181 л.

3.5.2.4 Расчет расхода воды на охлаждение резервуаров

Для предотвращения взрыва горящего резервуара и возгорания соседних резервуаров применяют охлаждение их водой. Каждый резервуар оборудуется распылителем воды.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8