Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкций

Взрывопожароопасные концентрации образуются при остановке работы аппаратов или трубопроводов в результате неполного удаления жидкостей, паров или газов из внутреннего объема системы, а при пуске аппаратов и трубопроводов - в результате недостаточного удаления воздуха.

Непосредственными причинами образования взрывоопасных концентраций при остановке аппаратов являются:

-неполное удаление из аппарата огнеопасных жидкостей. Если в резервуаре осталась горючая жидкость, то удалить ее последующей продувкой очень сложно;

-недостаточная продувка водяным паром или инертным газом внутреннего пространства аппаратов и трубопроводов от оставшихся жидкостей и паров;

-негерметичное отключение от подлежащих остановке аппаратов соединенных с ними трубопроводов с огнеопасными жидкостями или газами.

Просачиваясь через негерметичные задвижки, пары жидкостей постепенно накаливаясь, могут образовать взрывоопасные концентрации даже в полностью опорожненных и правильно продутых аппаратах и трубопроводах.

Нефть – легковоспламеняющаяся жидкость темно-бурого цвета, представляющая собой смесь углеводородов. Плотность 840-880 кг/м³,температура вспышки t_всп=-35⁰С, температура самовоспламенения t_с=320⁰С, температурные пределы воспламенения нижний – 21⁰С, верхний - 8⁰С, скорость выгорания 9-12 см/ч, скорость прогрева слоя и его нарастания 24-36 см/ч, температура пламени 1100⁰С, температура прогретого слоя 130-160⁰С.

Оценку пожаровзрывоопасности среды внутри технологического оборудования производят согласно ГОСТ 12.1.044-89. Для того чтобы среда внутри резервуара была горючая необходимо соблюдение следующего условия:

,

где: % и %.

где j_н,в – нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени и равны для нефти соответственно 0,9-5,36%(Правдинскаяспр. Баратова табл. 5.46).Рабочая температура25°С,

.

Тогда

.

j_s – концентрация насыщенных паров, которая приблизительно равна рабочей концентрации в резервуаре j_р, т.е.

,

где: Р_р – рабочее давление в аппарате 1 ^. 10⁵ Па (по условию); Р_s – давление насыщенных паров, определяется по формуле:

170,2 кПа.

Следовательно,

Отсюда делаем вывод, условие 0,9 < 1,67< 5,36 соблюдается, следовательно, среда в аппарате пожаровзрывоопасная.

При нормальной работе хранилищ нефти возможен выход горючих паров в случае нагрева при изменении температуры окружающего воздуха. В этом случае имеет место «малое» дыхание. При «малом» дыхании количество выходящих паров определяют место по следующей формуле:

где G_м – масса горючих паров, вышедших из емкости, кг; V_св– величина свободного объема, м³; Р_р– рабочее давление, Па; Т₁ – начальная температура, К; Т₂ – конечная температура, К; j₁ – начальная концентрация насыщенных паров, об. доля (%); j₂ – конечная концентрация насыщенных паров, об. доля (%); j_ср – средняя концентрация насыщенных паров, об. доля (%); М – молярная масса, кг^. моль^-1.

Отсюда объем взрывоопасной смеси

j^н_г,без– безопасная концентрация паров, кг ^. м^-3.

Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:

где: j^н_{г, без.}– безопасная концентрация паров, об. доля (%); V_t= 22,413 м^3. кмоль^-1 – объем, занимаемый 1 кмоль паров.

Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:

j^н_{г, без}= 0,9 (j_н- 0,7R)

где: j_н – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; R = 0,3 – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.

Затем принимаем взрывоопасную зону цилиндрической формы, где высота равна диаметру. Диаметр зоны взрывоопасных концентраций определяем по формуле:

Определим объем взрывоопасной зоны при наиболее опасном случае выхода паров нефти при следующих исходных данных:

· начальная температура 25°С

· конечная температура 40°С

Определяем давление насыщенных паров при начальной и конечной температуре:

Р_Н1= 170,2 кПа.

Р_Н2= 252.3 кПа.

Определяем рабочую концентрацию паров нефтепродуктов при начальной и конечной температурах:

j_{Р 1}= 1,702/ 101,325 ^. 100= 1,679 об. доля.

j_{Р 2}= 2,523/ 101,325 ^. 100= 2.49 об.доля.

Определим среднюю рабочую концентрацию:

j_ср= об.доля.

Определяем массу горючих паров вышедших из резервуаров при «малом» дыхании:

G_М=

Определим безопасную концентрацию горючих паров:

j_г.без.= 0,9 (0,9-0,7 ^. 0,3)= 0,621%.

Определим безопасную концентрацию горючих паров в объемных долях:

j^н_{г, без.}= кг^. м^-3;

V_в.з= .

Диаметр взрывоопасной зоны:

м.

Следовательно, радиус взрывоопасной зоны составляет 14,7м.

Произведу оценку выхода паров нефти при «большом» дыхании.

При «большом» дыхании количество выходящих паров определяют по следующей формуле:

где G_б – масса горючих паров, вышедших из емкости, кг; DV – изменение объема, м³; Р_р– рабочее давление, Па; Т_р– рабочая температура, К; j_s– концентрация насыщенных паров при рабочей температуре, об. доля; М – молярная масса, кг моль^-1.

Объем взрывоопасной зоны определяем по уравнению:

V_вз=

j^н_г,без– безопасная концентрация паров, кг м³.

Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:

где: j^н_г,без– безопасная концентрация паров, об. доля; V_t= 22.413 м³кмоль^-1 – объем, занимаемый 1 кмоль паров.

Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:

j^н_г,без= 0,9 (j_н – 0,7R)

где: j_н – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; R=0,3 – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.

Затем принимаем взрывоопасную зону цилиндрической формы, где высота равна диаметру. Диаметр зоны взрывоопасных концентраций определяем по формуле:

Определяю объем взрывоопасной зоны при наиболее опасном случае выхода паров нефти.

При следующих исходных данных:

· температура окружающего воздуха 40°С;

· величина нижнего концентрационного предела распространения пламени 0,9%;

· объем, заполняемый нефтью2000 м³ (степень заполнения 0,9);

· Молярная масса нефти – 121^. кмоль^-1;

Определяем безопасную концентрацию горючих паров:

j_{г, без}= 0,9 (0,9 – 0,7 ^. 0,3)= 0,621%;

Безопасная концентрация (массовая) горючих паров:

j^н_г,без= .

Масса вышедших паров:

G_б=

Объем взрывоопасной зоны:

V_вз=

Диаметр взрывоопасной зоны:

Следовательно, радиус взрывоопасной зоны составляет 24,5м.