Категорирование помещения насосной станции ПАО «Саратовский НПЗ» по взрывопожарной и пожарной опасности

КАТЕГОРИРОВАНИЕ ПОМЕЩЕНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ПАО

«САРАТОВСКИЙ НПЗ» ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ

ОПАСНОСТИ

А.В. Мальцев, доцент, к.т.н.,

Д.В. Зубков, А.М. Хайтул,

Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Необходимость расчета категории по взрывопожарной и пожарной опасности исходит из технологического процесса по перекачке ЛВЖ и ГЖ производящегося в насосной станции. Наиболее опасной аварией в насосной будет являться отрыв одного из напорных трубопроводов насоса самой большой производительности.

При отрыве трубопровода, в насосную будет поступать бензин при работающем насосе до перекрывания задвижки, а после ее перекрытия весь бензин из трубопровода выйдет наружу. В насосной имеется система аварийной вентиляции с кратностью воздухообмена 10 об/час [4].

Избыточное давление взрыва ∆Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Сl, Вr, I, F, определяется по формуле (1):

m Z 101 1

Р  ( Рmax  P0 )    (1)

Vсв   г,п ССТ К н где Рmax — максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным, допускается принимать Рmax равным 900 кПа;

P0 — начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m — масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (9), кг;

Z — коэффициент участия горючего во взрыве.

Vсв — свободный объем помещения, м3 (принимается 80% от полного);

 г,п — плотность газа или пара при расчетной температуре tр, кг/м3, вычисляемая по формуле (2):

М

 г,п  (2)

V0  (1  0,00367  t р ) где М — молярная масса;

V0 — мольный объем, равный 22,4;

t р — расчетная температура, °С.

В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по

технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации.

К н — коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и недиабатичность процесса горения, допускается принимать КН равным 3.

ССТ — стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле (3):

ССТ  (3)

1  4,84 где n  n х n0 β = nс  н  (4)

4 стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

nс , nн , n0 , nх - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

Масса паров жидкости mж , поступившей в помещение, определяется из выражения:

mж  mmp1  mmp 2 (5) mmp1 - количество бензина, поступившего в помещение до перекрытия задвижки на трубопроводе при работающем насосе;

mmp 2 - количество бензина, поступившего в помещение после перекрытия задвижки из трубопровода.

mmp1   Б  qнас   (6)

 Б = 740 кг/м3 - плотность бензина;

qнас = 0,09 м3/с - производительность насоса, осуществляющего перекачку бензина;

 = 300 с - время, необходимое для отключения трубопровода;

mmp1  470  0,09  300  19980 кг mmp 2  тр  L тр   Б (7)

тр – истечение трубопровода диаметром 0,3 м.

  d2 3,14  0,32

тр    0,07 м2 (8)

4

L тр = 10 м - длина трубопровода от насоса до задвижки, mmp 2  0,07  10  740  518 кг.

Тогда:

mж  19980  518  20498 кг.

В соответствии с СП 12.13130.2009 " Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" приложение «А» п. 1.2 один литр бензина разливается на один метр площади пола, т.е. бензин может разлиться на площади:

20498  1000

F  27700 м2.

Поскольку площадь насосной станции равна 30 10  300 м2 и дверные проемы оборудованы порогами высотой 14 см, поэтому площадь поверхности испарения принимаем равной площади пола, т.е.

Fn = 300 м2.

При этом массу паров mп , определяем по формуле:

mп  W  Fп  Т (9)

где W - интенсивность испарения, кг∙с-1/м-2;

Fп - площадь испарения, м2;

Т – длительность испарения бензина, принимается Т=3600 согласно приложения «А» СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» [3].

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для не нагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле:

W  10 6   M  Pn (10)

Pn — давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр, определяем по уравнению Антуана, кПа.

M – молярная масса жидкости, равная 114,2.

  

Pn  10      (11)

 t p  C   где A,B,CA – константы уравнения Антуана; А = 7,54424; В = 2629,65; С А =

384,195.

Pn = 101,09 = 12,3 кПа

Интенсивность испарения W будет равна:

W  10 6  2,4  114,2  12.3 =0,00032 кг с/см2 mп  W  Fп  Т  0,00032  300  3600  345,6 кг

Находим стехиометрическую концентрацию бензина, химическая формула которого:

С7,267 Н14,796

14,796

  7,267   10,966 ;

ССТ   1,8 ;

1  4,84  10,966

Определяем свободный объем помещения насосной:

Vсв  0,8  30  10  4  960 м3 (12)

Плотность паров бензина при 20°С равна:

102,2

 г,п   4,25 кг/м3

22,4  (1  0,00367  20)

Подставляя данные, находим избыточное давление взрыва:

345,6  0,3 101 1

Р  (900  101)     366,5 кПа

960  4,25 1,8 3

Так как определенное расчетом избыточное давление взрыва больше 5 кПа, а температура вспышки бензина меньше 28°С, то категория помещения насосной по СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» [3] относится к категории

«А» - повышенная взрывопожароопасность, и классу зоны В-1а по ПУЭ.

Список использованной литературы

1. Клубань В.С., Панасевич Л.Т., Воробьев В.В., Горячев С.А.

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине

«Пожарная безопасность технологических процессов»: Учебно-методическое пособие. / В.С. Клубань, В.В. Воробьев С.А. Горячев, Л.Т. Панасевич // – М.:

Академия ГПС МЧС России, 2011.−57с.

2. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

3. СП 12.13130-2009. Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. − М.: ВНИИПО

МЧС России, 2009.

4. Горячев С.А., Молчанов С.В., Назаров В.П. Пожарная безопасность технологических процессов. Ч. 2. Анализ пожарной опасности и защиты технологического оборудования: учебник / С.А. Горячев, С.В. Молчанов, В.П.

Назаров и др.; Под общ. ред. В.П. Назарова и В.В. Рубцова// − М.: Академия ГПС

МЧС России, 2007.