Описание расчетной ситуации

Пожаровзрывозащита технологического производства гороховой муки

КУРСОВАЯ РАБОТА

Выполнил

студент гр. 1Е2А		Ермолаев Д.С.
	(подпись студента)

Проверил

преподаватель		Сечин А.И.
	(подпись преподавателя)

 

 

Томск – 2015 г.

Содержание

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.. 4

Введение.. 5

Особенности распространения пожара (взрыва) 7

1.1. Описание расчетной ситуации. 8

1.2. Особенности пожаровзрывоопасности горючих веществ. 8

1.3. Расчет критериев пожарной опасности при сгорании веществ. 10

1.3.1. Расчет избыточного давления при сгорании веществ в помещении. 10

1.3.2. Расчет интенсивности теплового излучения и времени существования «Огненного шара» 12

1.3.3. Расчет параметров волны давления при сгорании горючего вещества. 14

1.3.4. Расчет размеров возможного пожара и его потенциальной энергии. 15

1.4. Оценка индивидуального и социального рисков. 17

Обеспечение пожаровзрывобезопасности.. 21

2.1. Общие положения. 21

2.2. Предотвращение взрывов. 22

2.2.1. Технологические процессы.. 22

2.2.2. Производственное оборудование. 23

2.2.3. Производственные здания, помещения. 25

2.3. Взрывозащита. 26

2.3.1. Производственное оборудование и технологические процессы.. 26

2.3.2. Производственные здания, помещения и сооружения. 26

2.4. Взрывобезопасность. 28

2.4.1. Общие требования. 28

2.4.2. Обучение и инструктаж персонала по взрывобезопасности. 30

2.4.3. Контроль за соблюдением требований взрывобезопасности. 31

2.4.4. Мероприятия при возникновении предаварийных и аварийных ситуаций. 32

2.5. Планово-предупредительный ремонт оборудования. 34

2.6. Молниезащита объекта защиты.. 35

2.6.1. Молниезащита объекта. 35

2.6.2. Оценка среднегодовой продолжительности гроз и ожидаемого количества поражений молнией зданий. 36

2.6.3. Построение зоны защиты.. 36

Взрывозащита.. 39

3.1. Общие положения. 39

3.2. Взрыворазрядные устройства. 41

3.2.1. Расчет площади проходных сечений взрыворазрядителей. 43

3.2.2. Расчет и установка взрыворазрядителей на технологическом оборудовании 45

3.2.3. Эксплуатация взрыворазрядителей. 46

3.3. Система локализации взрыва. 46

Заключение.. 49

Список литературы... 51

Приложение 1 Физико-химические свойства веществ.. 52

Приложение 2 Основные направления мероприятий по взрывопредупреждению.... 53

Приложение 3 Основные направления технических мер по взрывозащите 55

Приложение 4 Иллюстрации.. 56

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Уважаемый коллега, главное в данной работе дать полученным результатам объективную оценку, на основе которой строятся мероприятия, направленные на устойчивость и защиту, как расчетного объекта, так и объекта расположенного рядом.

При выполнении работы необходимо во введении и в первом разделе привести анализ оперативной обстановки с пожарами в Российской Федерации текущего года, по сравнению с аналогичным периодом прошлого года (АППГ). Дать характеристику основным показателям.

По результатам, полученным в первом разделе дать оценку состояния рассматриваемого объекта и соседнего объекта расположенного на указанном расстоянии.

При защите работы необходимо иметь продуманные и обоснованные предложения, на основе которых строятся мероприятия, направленные на устойчивость и защиту, как расчетного объекта, так и объекта расположенного рядом.

 

Введение

Среди огромного количества окислительных процессов, протекающих в природе под влиянием кислорода воздуха, обращает на себя внимание горение, резко бросающееся в глаза благодаря значительному выделению тепла и появлению пламени. Именно эти явления – большое выделение тепла и появление пламени и обусловили практическое использование химической реакции горения человеком на заре своего существования.

Подавляющее большинство энергетических процессов в технике на современном этапе развития основано на реакции горения. Существование самой жизни на земле обусловлено наличием реакции горения или в общем смысле – окисления. Основная химическая реакция, тепловая энергия которой является основой жизни современных живых организмов, может быть выражена в первом приближении следующим уравнением:

C + O₂ = CO₂ + 394,7 кДж,

то есть при окислении (горении) одного моля углерода кислородом образуется один моль углекислоты, теплота образования которой равняется 394,7 кДж/моль.

Первоначально под окислением понималось только присоединение к веществу кислорода, а под восстановлением понималось отнятие кислорода.

С современной точки зрения понятия окисление и восстановление можно обобщить в том смысле, что сущность окисления понимается как потеря электронов окисляющимся веществом и, наоборот, – реакция восстановления как присоединение электронов восстанавливающимся веществом [1].

За 2010 год оперативная обстановка с пожарами в Российской Федерации по сравнению с аналогичным периодом прошлого года (АППГ) характеризовалась следующими основными показателями:

· зарегистрировано 158 637 пожаров (–5,2 %);

· погибло при пожарах 10 935 человек (–8,0 %), в том числе 455 детей (–13,7 %);

· получили травмы на пожарах 11 503 человека (–1,5 %);

· прямой материальный ущерб причинен в размере 12744,9 млн руб. (21,7 %).

· зарегистрировано 400 545 выездов пожарных подразделений на ликвидацию загораний (в 2009 г. – 321617 (+24,5 %)).

Подразделениями ГПС на пожарах спасено 75 тысяч 615 человек и материальных ценностей на сумму более 39,6 млрд. рублей.

Ежедневно в Российской Федерации происходило 475 пожаров, при которых погибало 33 человека и 34 человека получали травмы, огнем уничтожалось 166 строений, 23 единицы автотракторной техники. Ежедневный материальный ущерб составил 38,2 млн рублей.

Основное время суток, когда погибали люди – это ночные часы. Так в период с 0 до 2 часов ночи погибло 1887 человек, с 2 до 4 часов – 1430 человек. Всего же за вечернее и ночное время (с 18-ти вечера до 6 часов утра) погибло 7028 человек (64,3 % от общего количества).

На предприятиях, охраняемых подразделениями ФПС МЧС России, зарегистрировано:

· 819 пожаров (+18,0 % к АППГ);

· погибших 62 человека (+87,9 %);

· травмированных 61 человек (–16,4 %).

Прямой материальный ущерб причинен в размере 174,3 млн руб.

1. Особенности распространения
пожара (взрыва)

Анализ данных по взрывам, происшедшим на элеваторах и мукомольных заводах, позволяет установить их распределение по видам производства, месту и причинам возникновения первичного взрыва.

Распределение пылевых взрывов по производствам

Тип производства	Число взрывов на 100 предприятий за 10 лет	Число взрывов от общего числа, %
Элеваторы	1,1	25,5
Мукомольные заводы	2,2	17,0
Комбикормовые заводы	5,6	37,5
Склады силосного типа	2,0	16,0
Хлебоприемные и другие предприятия	0,05	4,0

 

В то же время на элеваторах в последние годы наметилась тенденция к снижению взрывов. Это связано с уменьшением числа взрывов, происшедших при проведении огневых работ с нарушением правил безопасности, которые являлись одной из основных причин. Ниже приведен анализ распределения пылевых взрывов и тяжести последствий на различных типах производств.

Распределение пылевых взрывов
и тяжести последствий по производствам

Тип производства	Взрывы с тяжелыми последствиями, %
Элеваторы
Мукомольные заводы
Комбикормовые заводы, в т.ч. склады силосного типа для комбикормового сырья и продукции

 

К наиболее тяжелым последствиям приводят взрывы на элеваторах, а также на мукомольных заводах старой постройки. Подобное распределение во многом определяется объемом и эффективностью применяемых на предприятии технических средств взрывозащиты производственного оборудования, зданий и сооружений. На элеваторах, как и на мукомольных заводах старой постройки, практически никаких мер по взрывозащите не предусматривалось.

При проектировании новых мукомольных и комбикормовых заводов, относящихся к взрывопожароопасным производствам, в соответствии с требованиями нормативно-технических документов предусматриваются мероприятия по взрывозащите.

Описание расчетной ситуации

Ситуационная обстановка

В результате ЧС природного характера N-ского региона, в близлежащем поселке городского типа произошли сбои в электроснабжении, в т.ч. короткое замыкание.

В технологическом помещении предприятия, перерабатывающем пылеобразующие материалы, с размерами помещения (100х50х8), произошла внезапная разгерметизация технологического аппарата, за которой последовал аварийный выброс всей находившейся в нем пыли массой 140 тонн, а в результате короткого замыкания произошло её возгорание.

Число работающих смены: 25 человек.

На соседнем объекте, расположенном в 95 м от аварийного объекта, существует опасность возникновения пожара или получения значительных повреждений.

1.2. Особенности пожаровзрывоопасности
горючих веществ

Согласно ГОСТ 12.1.041-83 «Пожаровзрывобезопасность горючих пылей. Общие требования» (с изменениями 1988 г., 1990 г.) горючие пыли, находящиеся во взвешенном состоянии в газовой среде характеризуются следующими показателями пожаровзрывоопасности [2]:

· нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПР);

· минимальной энергией зажигания (W_min);

· максимальным давлением взрыва (P_max);

· температурой самовоспламенения (t_св);

· минимальным взрывоопасным содержанием кислорода (МВСК).

· скоростью нарастания давления при взрыве

 

 

Горох
НКВП, г · м–3	79,0
Wmin, мДж	-
tсв, °С
Pmax, кПа
кПа · с–1
МВСК, % по объему	12,5

 

 

В данном случае для гороховой муки следующие показатели:

Горение взрывоопасной смеси при ее воспламенении может протекать в различных режимах, зависящих от ряда факторов (вспышка, хлопок, локальный и развитый одиночный взрыв). Причины их возникновения непосредственно связаны с образованием в условиях производства взрывоопасных смесей и появлением источников зажигания.

Большая часть производственного оборудования, сооружений и помещений производств, перерабатывающих пылеобразующие материалы, связана между собой технологическими и транспортными коммуникациями, аспирационными, вентиляционными и воздушными отопительными сетями, переходными галереями, тоннелями, лестничными клетками, шахтами, технологическими проемами и т.д.

Поэтому отдельная вспышка взрывоопасной смеси, локальный одиночный взрыв могут развиться в серию последовательных мощных пылевоздушных взрывов, распространяющихся по производственному оборудованию, сооружениям и помещениям всего предприятия.

Условия развития и распространения взрывов усугубляется тем, что многие технологические и транспортные магистрали и коммуникации представляют собой каналы и трубопроводы, заполненные в различной степени мелкодисперсным продуктом.

В сооружениях, галереях, тоннелях, шахтах и производственных помещениях скапливаются отложения, россыпи пыли или завалы мелкодисперсных материалов.

При появлении внешних возмущений (направленных газовоздушных потоков, ударных волн, вибраций и сотрясений) значительное количество этих мелкодисперсных продуктов переходит в аэровзвесь и воспламеняется горящей смесью или раскаленными газами первичного и следующих за ним взрывов.

 

Схема технологического помещения предприятия

 

На мукомольных заводах наиболее вероятными вариантами развития взрывов являются 1-2-3-4, 5-6-7-4, 5-6-8-9. Менее вероятны варианты 5-6-10-11.

Анализ аварий, связанных с пылевоздушными взрывами, показывает, что в большинстве случаев место возникновения первоначального взрыва или вспышки – технологическое, транспортное или аспирационное оборудование, а также силосы и оперативные бункера.

Именно отсюда и берется обоснование начала аварийной ситуации, а его незаслуженно пропустили.

1.3. Расчет критериев пожарной опасности
при сгорании веществ

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» [3], а также НПБ 107-97 «Определение категорий наружных установок по пожарной опасности» [4].

1.3.1. Расчет избыточного давления при сгорании веществ
в помещении

Одним из поражающих факторов является избыточное давление, служащее количественным критерием категории опасности.

Избыточное давление при сгорании веществ в помещении , кПа, рассчитывается по формуле:

где m – расчетная масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации, кг;

Н_т – теплота сгорания истекающего вещества, Дж/кг;

Р₀ – начальное атмосферное давление, кПа;

Z – доля участия взвешенной горючей пыли при сгорании пылевоздушной смеси (0,5 при газе и пыли; 0,3 при парах жидкости; 1 при водороде);

V_п – свободный объем помещения, который принимается как 80 % от геометрического объема помещения, м³;

r_в – плотность воздуха до сгорания пылевоздушной смеси при начальной температуре Т₀, кг/м³;

С_в – теплоемкость воздуха, ;

Т₀ – начальная температура воздуха в помещении, К;

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3);

Определим значения приведенных составляющих формулы для определения избыточного давления:

а) атмосферное давление Р₀ = 101 кПа;

б) коэффициент участия горючего вещества во взрыве Z = 0,5 (при газе и пыли при отсутствии возможности получения сведений для расчета);

в) свободный объем помещения V_п = 0,8*100*50*8= 32000 м³;

г) плотность воздуха r_в = 1,2 кг/м³;

д) теплоемкость воздуха С_в = 1010 Дж/(кг·К);

е) температура в помещении Т₀ = 293 К;

ж) коэффициент негерметичности К_н = 3;

з) теплота сгорания истекающего вещества Н_т= 93,37 · 10⁶ Дж/(кг·К);

и) расчетную массу m, кг, принимаем равной m = 0,8 · 140000 = 112000 кг.

Учитывая заданные условия расчетной ситуации согласно формуле, определяем избыточное давление:

Таким образом, избыточное давление, рассчитанное для заданной ситуации, составляет 19360 кПа. Исходя из этого, определяем категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности (НПБ 105-95) – Б взрывопожароопасная [5].