Характеристика объекта

Котельная находящаяся на территории ОАО «Карачевский маслозавод» представляет собой отопительную котельную с закрытой схемой теплоснабжения на три котла ДКВР-4-13, основное топливо – газ . Здание, которое отапливает эта котельная - одноэтажное промышленное, без подвала и чердака. Оно имеет прямоугольную в плане конфигурацию, общие размеры составляют 30,0 х 18,0 м, состоит из одноэтажного двухсветного котельного зала. В ней находится: компрессорный цех ,трансформаторная подстанция, механическая мастерская, санитарные узлы.

1.1. Наружные ограждающие конструкции выполнены из глиняного обыкновенного полнотелого кирпича марки «75» на растворе марки «25».

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

Вертикальные плоскости стен, соприкасающиеся с грунтом имеют двухслойную битумную гидроизоляцию.

1.2. Фундаменты:

- фундаменты несущих колонн каркаса – монолитный железобетон;

- фундаменты ограждающих конструкций – сборные железобетонные балки;

- фундаменты внутренних стен – фундаментные блоки стеновые (ФБС);

- фундаменты под котлы – обвязка из монолитного железобетона и кирпичной кладки.

1.3. Покрытие котельного зала выполнено сборными железобетонными двухскатными балками типа 1Б4-18-2, которые опираются на железобетонные колонны каркаса. По балкам смонтированы крупнопанельные плиты ПНКЛ-3 размером 3,0 х 6,0 м.

1.4. Кровля здания – мягкая рулонная из 3–х слоев рубероида на битумной мастике, утеплитель – пенобетон.

1.5. Подпольные каналы:

- основание из бетона М75;- стенки – кирпич глиняный обыкновенный марки «100».

1.6. Дымовая труба:

- фундамент из железобетона марки М150;

- ствол трубы из кирпича глиняного обыкновенного пластического прессования.

Оборудование.

Температурный график работы котельной 95-70°С. В составе основного оборудования котельной предусматривается установка котлов типа КСВ.

Для подачи сетевой воды на обратном трубопроводе установлены сетевые насосы (не менее 2 шт).

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

Вода для горячего водоснабжения готовится в теплообменниках, использующих прямую сетевую воду в качестве греющей среды. Насос циркуляционный ГВС обеспечивает циркуляцию горячей воды. Регулировка температуры горячей воды на выходе из теплообменников осуществляется регулирующим клапаном.

В зависимости от технического задания котельная может быть выполнена как «двухконтурного», так и «одноконтурного» типа.

В двухконтурной котельной сетевая вода внутреннего контура готовится в котлах до температуры 105⁰ С. Температурный график тепловых сетей – 95-70⁰С. Для подачи сетевой воды в теплообменники на обратном трубопроводе сетевой воды установлены сетевые насосы.

Для преодоления гидравлического сопротивления внутреннего контура и подачи теплоносителя в котлы установлены циркуляционные насосы внутреннего контура. При расчетном максимально-зимнем режиме температура теплоносителя на выходе из котлов и в подающей линии тепловых сетей будет одинакова. В остальных режимах работы котельной, для обеспечения расчетной температуры теплоносителя на входе в тепловые сети, предусмотрена линия перепуска. Регулирование теплоносителя на данной линии осуществляется с помощью клапана КС, с управлением от микропроцессорного измерителя-регулятора . Клапан КС подобран по максимальному часовому расходу теплоносителя при tн= 0°С.

Во избежание низкотемпературной коррозии конвективных поверхностей нагрева котлов температура теплоносителя на входе в котел должна быть не менее 70°С. Для этого проектом предусмотрены рециркуляционные насосы, которые подмешивают нагретую воду выходящую из котлов в «обратку». Насосы включаются автоматически при температуре ниже 70⁰С.

Для учета тепловой энергии, расхода подпиточной воды и параметров исходной воды, в котельной установлен единый многофункциональный многоканальный комплекс: теплосчетчик – регистратор.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

Проектом предусмотрена система поддержания давления в тепловой сети, состоящая из линии подъема давления и линии сброса давления.

Подпитка осуществляется из бака запаса воды объемом 2…5м3 подпиточными насосами (2шт.). Линия сброса давления оснащена регулятором «до себя» и подключена к трубопроводу обратной сетевой воды (до сетевых насосов). Сброс избыточного давления осуществляется в расширительный бак. Для компенсации теплового расширения воды внутреннего контура проектом предусмотрен мембранный расширительный бак, установленный на обратном трубопроводе.

Забор воздуха на горелки осуществляется из помещения котельной и компенсируется притоком наружного воздуха через жалюзийные решетки.

Удаление дымовых газов осуществляется дымовой трубой с газоходами Дымовая труба и газоходы теплоизолированы матами минераловатными Ml-100-1000.1000.60 ГОСТ 21880-94. Трубопроводы котельной запроектированы из стальных труб по ГОСТ 10704-91 для труб свыше Ду40 мм, по ГОСТ 3262-75 для трубопроводов меньшего диаметра. Прокладка трубопроводов предусмотрена с креплением к каркасу блока. Для уменьшения тепловых потерь и обеспечения требований техники безопасности предусмотрена тепловая изоляция поверхностей с температурой выше 45°С. Изоляция трубопроводов и арматуры котельной запроектирована из вспененного полиэтилена.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

3.Анализ пожароопасности

3.1. Определение категории котельной по пожарной опасности.

Котельная – производственное помещение, класса функциональной пожарной опасности Ф5.1. Значит, для котельной необходимо определять категорию пожароопасности.

В соответствии с пунктом 21 статьи 27 Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» ФЗ-123 определять категории по взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий, в том числе и котельных, следует производить по нормативным документам по пожарной безопасности. Таким документом в настоящее время является СП 12.13130.2009.

Категория котельной по пожарной опасности определяется путем последовательной проверки ее принадлежности к той или иной категории – от категории А по взрывопожарной опасности к категории Г по пожарной опасности.

В настоящее время проектируется множество видов котельных, отличающихся как видом топлива, конструктивным исполнением и видом оборудования. Поэтому, по понятным причинам рассмотреть все аспекты, связанные с вопросом определения категории пожарной опасности котельных, не представляется возможным.

Газовые котельные, работающие на природном газе — метане. Не вдаваясь в конструктивные и технические решения для каждого конкретного случая, можно всю технологическую схему котельной условно разделить на несколько участков: питающие (подводящие) трубопроводы с природным газом, сами котельные установки (котлы), отводящие каналы (дымоходы).

В соответствии с СП 12.13130.2009 следует рассматривать вариант аварии, при котором в помещение котельной может поступить наибольшее количество горючего вещества, в данном случае метана. Это может произойти, если питающий (подводящий) газовый трубопровод, подключаемый к котлу, будет разрушен (разгерметизирован) по всему сечению (полное раскрытие).

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

Для проведения расчета нужны следующие данные:

— давление в газопроводе;

— внутренний диаметр газопровода;

— данные о надежности системы автоматики, отключающей трубопроводы в случае аварии;

— объемно-планировочные решения помещения котельной;

— производительность общеобменной или аварийной вентиляции.

Все вышеперечисленное можно найти в проектной документации, самые большие трудности вызывают данные о надежности системы автоматики, отключающей трубопроводы. При расчете количества газа, поступающего в помещение при аварийной ситуации, нам необходимо знать время отключения трубопроводов.

В соответствии с пунктом А.1.2в СП 12.13130.2009 расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

— времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

— 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

— 300 с при ручном отключении.

В качестве автоматики традиционно используют электромагнитные клапана, которые срабатывают при резком падении давления в газопроводе, срабатывании сигнализаторов загазованности среды.

При этом, следует отметить в паспортных данных электромагнитных газовых клапанов и газоанализаторов такой параметр как «вероятность отказа» не найдете. В паспорте на такие изделия приводится параметр «наработка на отказ».

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

Электромагнитные клапана имеют очень малое время срабатывания, как правило, не более 1 с. Но использовать данный параметр возможно лишь в случае, если вероятность отказа системы автоматики (сигнализатор загазованности (газоанализатор) – шлейф – клапан электромагнитный газовый) не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов.

Вероятность отказа системы автоматики – параметр расчетный, его можно определить, если известны параметры надежности отдельных элементов. Вместе с тем, в случае оборудования котельной дублированной (резервной) системой отключающей автоматики, можно брать время отключения трубопроводов по паспортным данным электромагнитного клапана прибавляя сюда инерционность самого газоанализатора и время достижения в точке его установки пороговой концентрации газа (10% от нижнего концентрационного предела распространения пламени).

Как известно, истечение газа из трубопроводов и резервуаров в зависимости от отношения давлений внутри и снаружи трубопровода или резервуара, может происходить в двух режимах:

— докритический (дозвуковой) режим истечения;

— критический (звуковой) режим истечения.

При первом режиме скорость истечения и, следовательно, массовый расход газа зависят от давления в трубопроводе, при звуковом режиме истечения массовый расход газа не зависит от давления в газопроводе.

Переход от одного режима к другому определяется неравенством:

В случае выполнения данного неравенства имеет место докритический режим истечения, в противном случае режим истечения является критическим.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

В числителе и знаменателе в левой части неравенства – это давление атмосферное и внутри газопровода, γ – показатель адиабаты (для метана равен 1,31).

Из неравенства следует, что при рабочем давлении внутри газопровода более примерно 0,084 МПа (газопроводы среднего и высокого давления) имеет место критический режим истечения, скорость при котором не зависит от давления. Однако массовый расход будет зависеть от давления, поскольку, чем больше давление, тем больше относительное сжатие газа.

Массовый расход газа при докритическом истечении определяется по выражению:

Массовый расход газа при критическом режиме истечения равен:

Вместе с этим, не нужно забывать, что в качестве топлива может использоваться не только природный газ (метан), но и другие вещества и материалы: уголь (угольная пыль), мазут, древесина (отходы деревообрабатывающего производства) и др.

По помещениям котельных, где в качестве топлива используются твердые горючие материалы и горючие жидкости, они будут относиться к категории В1-В4 по пожарной опасности, пылеугольные котельные могут быть отнесены к категории Б по взрывопожарной опасности по соответствующему расчету.

Расчета категории газовой котельной по пожарной опасности.

Помещение котельной, работающей на природном газе (метан). В помещении размещаются три отопительных котла с системой технологических трубопроводов и вспомогательным оборудованием. Ввод газа в котельную осуществляется при

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

помощи трубопровода с внутренним диаметром 50 мм. Номинальное рабочее давление в газопроводе – 0,003 МПа.

Размеры помещения котельной 30×18 м, высота 5 м. Котельная оборудована газоанализаторами, которые подают сигнал на отключение питающего газопровода (сигнал подается на газовый электромагнитный клапан) при превышении концентрации метана в помещении свыше 10% от НКПР метана. Газовый электромагнитный клапан срабатывает также при резком понижении давления в сети, что характерно для разрыва газопровода. Параметры надежности данной системы автоматики в проектной документации отсутствуют.

В качестве аварийной ситуации рассмотрим разгерметизацию газопровода, при этом раскрытие происходит на все сечение.

В соответствии с исходными данными определим режим истечения:

Показатель адиабаты природного газа (метана) равен 1,31, поэтому:

В данном случае имеет место докритический (дозвуковой) режим истечения.

Плотность газа при коэффициенте сжатия, равном 1 составит:

Площадь сечения трубопровода при диаметре 50 мм составит:

Массовый расход газа при истечении из газопровода составит:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

Время поступления метана в помещение котельной будет определяться способом отключения (ручное или автоматическое), а также надежностью систем автоматики.

Поскольку в данном случае котельная оборудована автоматикой, но параметры ее надежности неизвестны, принимаем, что вероятность ее отказа более одной миллионной в год. Время аварии в этом случае принимается равным 120 с.

Масса газа, поступившего в помещение, составит:

Следует заметить, немалое количество газа выделяется в объем помещения всего-то за две минуты. Но не будем забывать, что в расчете коэффициент расхода был принят по максимуму, равным единице.

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания составит:

Стехиометрическая концентрация паров составит (% об.):

Свободный объем помещения:

Vсв=0,8•9•12•6=518 м3.

Избыточное давление взрыва составит:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

Поскольку избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, то помещение следует относить к категории А по взрывопожарной опасности.

Масса метана, при которой избыточное давление взрыва будет менее 5 кПа, составит:

Примем массу метана равной 0,8 кг (с запасом).

В соответствии с п.А.2.3 СП 12.13130.2009 массу метана при работе аварийной вентиляции можно уменьшить на величину, равную:

где A – кратность аварийной вентиляции, T – время поступления паров.

Коэффициент K будет равен отношению максимальной массы паров, при которой избыточное давление взрыва превышает 5 кПа (значение полученное выше, 83,7 кПа), к массе паров, при которой избыточное давление взрыва не превысит 5 кПа.

Кратность вентиляции составит:

Аварийную вентиляцию с такой кратностью оснастить котельную не представляется возможным.

Значит нужно искать другие технические решения, а именно, либо как-то обосновывать, что вероятность отказа системы отключающей автоматики не превышает одной миллионной в год, либо обеспечить резервирование элементов автоматики.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-280103-59-15

В этом случае время поступления горючего газа в помещение котельной можно принять по паспортным данным оборудования.

Допустим, инерционность отсекающего клапана газового электромагнитного – 1 с. В этом случае масса газа, поступившего в помещение, составит:

При такой массе метана избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа.

В этом случае помещение котельной не относится к категории А по взрывопожарной опасности. Вещества и материалы, которые обращаются в помещении котельной, не подпадают под критерии категории Б, следовательно, следующим этапом будет проверка на отнесение помещения котельной по пожарной опасности к категории Г.

В соответствии с п.Б.1 Приложения Б СП 12.13130.2009 определение категории Г помещения осуществляется путем сравнения временной пожарной нагрузки на каждом из участков в помещении т.е. нужно посчитать все горючие материалы, входящие в состав технологического оборудования, а также горючую изоляцию проводов и кабелей.

Если по расчету получится, что удельная пожарная нагрузка окажется менее 1 МДж/м2, то помещение котельной можно отнести к категории Г по пожарной опасности. В противном случае котельную следует отнести к категории В1-В4по пожарной опасности, при соответствующем обосновании.