Анализ пожарной опасности технологического процесса окрасочного цеха и разработка мероприятий, направленных на обеспечение пожар. Курсовая работа по дисциплине Пожарная безопасность технологических процессов

• Название: Курсовая работа по дисциплине Пожарная безопасность технологических процессов
• Анкор: Анализ пожарной опасности технологического процесса окрасочного цеха и разработка мероприятий, направленных на обеспечение пожар
• Дата: 16.03.2022
• Размер: 0.9 Mb.
• Имя файла: 1094996.rtf
• Тип: Курсовая; #400664
• страница: 3 из 4

Классификация взрывоопасных зон (по ПУЭ):

Зоны класса В-I — зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т. п.

Зоны класса В-Iа — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Зоны класса В-Iб — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отличаются одной из следующих особенностей:

1. Горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более) и резким запахом при предельно допустимых концентрациях по ГОСТ 12.1.005-76 (например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных установок).

2. Помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения. Взрывоопасная зона условно принимается от отметки 0,75 общей высоты помещения, считая от уровня пола, но не выше кранового пути, если таковой имеется (например, помещения электролиза воды, зарядные станции тяговых и статерных аккумуляторных батарей).

Пункт 2 не распространяется на электромашинные помещения с турбогенераторами с водородным охлаждением при условии обеспечения электромашинного помещения вытяжной вентиляцией с естественным побуждением; эти электромашинные помещения имеют нормальную среду.

К классу В-Iб относятся также зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, и в которых работа с горючими газами и ЛВЖ производится без применения открытого пламени. Эти зоны не относятся к взрывоопасным, если работа с горючими газами и ЛВЖ производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами.

Зоны класса В-Iг — пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.

К зонам класса В-Iг также относятся: пространства у проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений со взрывоопасными зонами классов В-I, В-Iа и В-II (исключение — проемы окон с заполнением стеклоблоками); пространства у наружных ограждающих конструкций, если на них расположены устройства для выброса воздуха из систем вытяжной вентиляции помещений со взрывоопасными зонами любого класса или если они находятся в пределах наружной взрывоопасной зоны; пространства у предохранительных и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппаратов с горючими газами и ЛВЖ.

Зоны класса В-II — зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов).

Зоны класса В-IIа — зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Зоны в помещениях и зоны наружных установок в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от аппарата, в котором присутствуют или могут возникнуть взрывоопасные смеси, но технологический процесс ведется с применением открытого огня, раскаленных частей либо технологические аппараты имеют поверхности, нагретые до температуры самовоспламенения горючих газов, паров ЛВЖ, горючих пылей или волокон, не относятся в части их электрооборудования к взрывоопасным. Классификацию среды в помещениях или среды наружных установок за пределами указанной 5-метровой зоны следует определять в зависимости от технологических процессов, применяемых в этой среде.

Зоны в помещениях и зоны наружных установок, в которых твердые, жидкие и газообразные горючие вещества сжигаются в качестве топлива или утилизируются путем сжигания, не относятся в части их электрооборудования к взрывоопасным.

Помещение мерников-растворителя будет относиться к зоне В-1 классификации взрывоопасных зон по ПУЭ.

По результатам проведенного анализа мы определили, что технологическая среда в нашем процессе будет являться взрывоопасной.
1.7 Анализ возможных причин повреждений аппаратов
Повреждения мерников и трубопроводов являются следствием сложных одновременно протекающих физико-химических процессов. Чаще всего повреждение подготавливается постепенно совместным действием механических и химических причин, которые проявляются при нарушении установленного технологического регламента или отсутствии систематического контроля над действительным состоянием оборудования.

Следовательно, для предупреждения повреждений и аварий большое значение имеет систематический надзор за состоянием мерников и регулярное их испытание на прочность и герметичность.

Для обеспечения безопасности помещений мерников большое значение имеют эффективно действующая вентиляция (в том числе аварийная), а также наличие специальных систем, обеспечивающих защиту от образования взрывоопасных концентраций паров и газов в воздухе.

Работа производственного оборудования в каждом цехе и отделении, нормы межремонтного пробега, нормы его загрузки и основные параметры процесса должны соответствовать требованиям утвержденного технологического регламента.

Нарушения установленных норм давления, температуры и других параметров технологического регламента подвергаются тщательному рассмотрению.

Все аварии, взрывы, пожары и загорания расследуются с целью выяснения причин и принятия мер, предупреждающих повторение подобных случаев.

В первом случае через образовавшиеся отверстия почти под постоянным давлением продукт в виде струй пара, газа или жидкости будет выходить наружу. Во втором случае все содержимое мерника сразу выйдет наружу, и, кроме того, будет продолжаться истечение жидкости из соединенных с ним трубопроводов.

Чтобы решить какой вид повреждения является наиболее специфичным для данного производства, и какой из мерников будет являться наиболее опасным при разрушении, необходимо исходить из результатов анализа возможных причин повреждений и аварий.

Определить истинную причину повреждения не всегда бывает просто, так как кажущаяся на первый взгляд очевидной причина повреждения в действительности может являться следствием ряда других взаимосвязанных между собой явлений.

Причины повреждений производственного оборудования можно разделить на три группы.

Повышенное давление – причина повреждения мерников.

Механическая прочность технологического оборудования является необходимым условием для обеспечения его безопасной эксплуатации. Под механической прочностью понимают способность материала воспринимать усилия рабочих нагрузок, не разрушаясь и не образуя пластических деформаций сверх предельно установленных величин.

Прочность технологического оборудования обеспечивается правильным подбором материала с учетом характера и величин внешних нагрузок, действующих на мерник. При этом всегда исходят из самых неблагоприятных условий работы мерника.

При проектировании и изготовлении мерников принимают все меры к тому, чтобы предотвратить возможность их повреждения вследствие недостаточной механической прочности. Вместе с тем на промышленных предприятиях нередко наблюдаются повреждения мерников и трубопроводов.

Это происходит по многим причинам, в т.ч. и в результате воздействия не предусмотренных расчетом нагрузок, наличие скрытых внутренних дефектов материала, отсутствия или неисправности эффективных средств защиты мерников от перегрузок, а также некачественного технического надзора за оборудованием в процессе его эксплуатации. В результате не предусмотренного расчетом механического воздействия материал корпуса мерника или трубопровода может испытывать чрезмерно высокие внутренние напряжения, способные вызвать не только образование неплотностей в швах и разъемных соединениях, но и полное разрушение мерника или трубопровода по наиболее слабому сечению.

Причинами появления высоких внутренних напряжений могут являться завышенное против нормы внутренние давление в мернике (от нарушения материального баланса, т.е. масса исходных веществ процесса должна быть равна массе его конечных продуктов, независимо от того, каким изменениям оно подвергается в данном аппарата, теплового расширения веществ, прекращения конденсации паров и т.п.) и нагрузки динамического характера, на которые мерник не рассчитан.

Повреждение мерника и трубопроводов в результате коррозии.

Под химическим износом понимают уменьшение толщины или прочности стенок мерника в результате химического взаимодействия материала с обрабатываемыми веществами или с внешней средой;

Находящиеся в мернике и трубопроводах вещества, имеющиеся в них химические примеси, используемые катализаторы, инициаторы или ингибиторы, а также среда, окружающая аппараты, могут химически взаимодействовать с материалом корпуса, вызывая его разрушение.

Разрушение металла от действия на него соприкасающейся с ним среды называется коррозией.

За последние четверть века борьба с коррозией приобрела особое значение, так как все шире и шире применяются высокие температуры и давления, большие скорости, агрессивные среды и т.п. Защита производственной аппаратуры от коррозии имеет большое народнохозяйственное значение и, кроме того, является своего рода инженерно-техническим мероприятием, снижающим пожарную опасность процесса.
1.8 Расчет критериев пожарной опасности технологического процесса
В данном разделе проводится расчет количества поступающих в помещение веществ при полном разрушении технологического оборудования. Для расчета критериев пожарной опасности, по варианту предусмотрена емкость с растворителем объемом 0,9 м³, площадь зеркала 2,6 м². Емкость заполнена на 85 %. Производительность насоса, для транспортировки растворителя 7^.10^-3м³/с^-1. Отключение насоса – ручное. Длина подводящего трубопровода – 3 м, отводящего –9 м.

Полное повреждение

1. Массу горючих веществ m_в, выходящих наружу при полном разрушении аппарата, определяют по формуле:

где V_ап - геометрический внутренний объем мерника, м³;

ε- степень (коэффициент) заполнения мерника;

Р_р - рабочее давление среды в мернике, Па;

q_iнq_ik- производительность соответственно i-го насоса или компрессора (или пропускная способность i-го трубопровода), питающего мерник, м³/с;

τ_i - продолжительность отключения i-го побудителя расхода, с;

n- число побудителей расхода, питающих мерник;

1_jтр и f_jтр - соответственно длина (м) и сечение (м²) j-го участка трубопровода (от аварийного мерника до запорного устройства), из которого происходит истечение жидкости или газа;

ρ_ж и ρ_г - соответственно плотность жидкости или газа при рабочей температуре среды в мернике, кг/м³;

k-число участков трубопроводов, примыкающих к аварийному мернику.

2. Время полного испарения жидкости τ_п, разлившейся на полу производственного помещения при аварии технологического оборудования, определяют по формуле:


где W_И - интенсивность испарения жидкости (кг/м²·с), определяемая по формуле:

где η– коэффициент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока на процесс испарения жидкости (принимается по таблице А.2 СП 12.13130.2009).

F_И - площадь испарения (м²), принимается из следующего выражения:

где F_р - площадь разлившейся жидкости, м²;

f_р - удельная площадь разлива жидкости, м^-1;

V_ж - объем разлившейся жидкости, м³;

V_ж = m_ж /ρ_ж (здесь ρ_ж - плотность разлившейся жидкости, кг/м³);

F_п- площадь пола помещения, в котором произошла авария, м²;

а и b - длина и ширина помещения, м.

Величину f_р принимают по п. А.1.2 (г) СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности», исходя из того обстоятельства, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей - на площади 1 м²_.

3. Объем зоны, в которой может образоваться взрывоопасная концентрация паров при испарении разлившейся жидкости, определяют по формуле:

где - нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³;

К_б – коэффициент запаса надежности, обычно принимается равным 2.

Для перерасчета концентрации паров, в том числе концентрационных пределов распространения пламени, из объемных (мольных долей) в килограммы в кубическом метре используют формулу:

где φ_Н*- нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³;

φ_Н –нижний концентрационный предел распространения пламени, об.доли;

М- молекулярная масса пара, кг/кмоль;

V_t– молекулярная масса пара (м³/кмоль) при рабочих условиях, определяемый по формуле:


где V_O= 22,4135 м³/кмоль – молярный объем паров при нормальных условиях (V_O≈22,4 м³/кмоль);

Р_О = 1,01325 ·10⁵ Па – давление при нормальных физических условиях (Р_О ≈ 1 ·10⁵ Па или Р_О = 760 мм рт. ст.). В технических расчетах величину Р_О можно принимать равной барометрическому давлению (Р_О ≈ Рбар).

4. Продолжительность образования взрывоопасных концентраций в производственном помещении (при повреждении мерника с парами) определяют по формуле:

где - длительность нарастания взрывоопасных концентраций в помещении, с;

V_св – свободный объем помещения, м³;

- нижний концентрационный предел распространения пламени горючего вещества, об. доли;

q– интенсивность поступления паров или газов в помещение из мерника, м³/с.
1.9 Расчет категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности
Определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности следует проводить по методике, изложенной в Приложениях А, Б СП 12.13130.2009, подтвердив выводы расчетами. В качестве расчетного критерия взрывопожарной опасности следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии, исходя из проведенного анализа пожарной опасности технологического процесса, в соответствии с вариантом задания на курсовое проектирование.

Количество поступивших в помещений веществ определяется, исходя из следующих предпосылок:

-происходит расчетная авария одного мерника;

-все содержимое мерника поступает в помещение.

- происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих мерник в течение расчетного времени.

Выбор и обоснование расчетного варианта: Рассмотрим наиболее неблагоприятный вариант аварии. Происходит полная разгерметизация мерника с растворителем объемом 0,9 м³, и выход ЛВЖ в помещение окрасочной камеры.

Расчет категории помещения: Избыточное давление взрыва Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле:

где Р_max – максимальное давление взрыва стехиометрической паровоздушной смеси в замкнутом объеме, 634 кПа (принимается по справочной литературе);

Р₀ – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m – масса горючих паров раствора, кг;

Z – коэффициент участия горючего во взрыве, Z =0,3;

V_св – свободный объем помещения, м³ (при отсутствии данных допускается принимать 80 % от объема помещения)

ρ_г,п – плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг× м^-3, вычисляемая по формуле:


где М – молярная масса, кг× кмоль^-1 (принимается по справочной литературе);

V₀ – мольный объем, равный 22,413 м³× кмоль^-1;

t_p — рабочая температура, °С.

С_ст — стехиометрическая концентрация паров рабочего раствора, % (об.), вычисляемая по формуле:

где – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; n_C, n_н, n_o, n_X – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего; химическая формула ацетона C₃H₆O

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.

Масса паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.)


где m_р – масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

m_емк – масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг. - емкости нет;

m_св.окр - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.- нет данных по площади окрашенных изделий.

В свою очередь, каждый из вышеуказанных параметров определяется:

где W – интенсивность испарения, кг× с^-1× м^-2;

F_и – площадь испарения, м²;

T – продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство,с.

Интенсивность испарения W определяется пo формуле:

где  – коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения.

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р, определяемое по официально опубликованным справочным данным по пожароопасным свойствам веществ и материалов.

Определим свободный объем помещения по формуле:


Определим избыточное давление взрыва:



Так как величина избыточного давления взрыва больше 5 кПа, помещение мерников растворителей относится к категории помещений А повышеной взрывопожароопасности в соответствии со статьей 27 ФЗ-123.