3.4.2 Расчет концентрацию паров бензина при открывании горловины автоцистерны

При открывании крышки горловины автоцистерны некоторая часть паров бензина выйдет наружу, так как избыточное давление в свободном пространстве будет немного выше атмосферного 30 - 55 кПа. Определим количество этих паров и объем, в котором может образоваться локальная концентрация паров бензина около горловины цистерны бензовоза при открывании крышки. Определим количество паров бензина, выходящих наружу:

(3.9)

где Р_раб - рабочее давление в цистерне бензовоза, 130350 Па;

Р_атм - атмосферное давление, Р_атм =1·10⁵ Па;

ц_S - концентрации паров бензина, об. доли;

V_св - свободный объем цистерны, заполненной бензином на 90%;

м³, где 8 м³ - геометрический объем цистерны;

М - молекулярная масса паров бензина, 93,2 кг/кмоль;

Т_раб - рабочая температура бензина в цистерне бензовоза 273 + 30 = 303 К.

По уравнению В.П.Cучкова 3.4 определяем давление насыщенного пара бензина при + 30 ⁰С в бензовозе.

кПа,

об.доли,

кг.

Объем взрывоопасной зоны определяем по формуле 3.5:

ф_н - нижний концентрационный предел распространения пламени по формуле 3.6;

кг/м³,

м³/кмоль,

.

Вывод: Таким образом, открытие горловины автоцистерны большой опасности не представляет, так как такое количество паров бензина образуется кратковременно, только при контроле заполнения цистерны. Оператор открывает горловину автоцистерны на одну, две минуты. Пары бензина быстро рассеивается в атмосфере. При сливе из бензовоза бензина, в его цистерну через дыхательной клапан поступает воздух, который перемешивается с парами бензина и способен образовать взрывоопасную смесь в свободном объеме цистерны. С АЗС ООО «Нефтересурсы» бензовоз уезжает с взрывоопасной концентрацией паров в его цистерне. Бензин, нагретый до 30 ⁰С, сливается из цистерны в подземную емкость, температура жидкости, в которой в летнее время обычно не превышает 15 ⁰С. Концентрация паров в емкости в начале слива будет насыщенной и примерно равна ц_s=11,8%, что гораздо выше ц_ВРПР ⁼ 5,48% об и будет являться негорючей, то есть взрыва в подземной емкости с бензином при его температуре 15 ⁰С и выше произойти не может, даже при наличии источника зажигания.

Опасная ситуация может создаваться в летнее время на площадке, около дыхательных клапанов резервуаров, в которые производиться слив бензина из бензовоза при небольших скоростях ветра (0-1 м/с).

Технико-эксплуатационной документацией проекта АЗС предусматривается расположение дыхательных клапанов, через которые будет производиться выброс паров на высоте не менее 4,5 м. Этим создаются хорошие условия для рассеивания паров бензина в окружающую атмосферу, но при отсутствии ветра паровоздушная смесь оседает на территорию АЗС «Нефтересурсы» и создает угрозу вспышки паров бензина.

3.5 Расчет размеров зон взрывоопасных концентраций, при аварийном поступлении горючих газов и паров в открытое пространство

Рассмотрим наихудший вариант - происходит пролив жидкости на горизонтальную поверхность при повреждении цистерны бензовоза. Бензовоз не подсоединен к трубопроводам слива.

Расчёт массы пролившейся жидкости будет находиться в соответствии с тем, что:

- вся жидкость, находящаяся в бензовозе поступает в окружающее пространство;

- жидкость растекается по поверхности не имеющей ограничений - отбортовки;

- приемные патрубки аварийного резервуара в закрытом положении.

Необходимо определить массу пролившейся жидкости. Формула расчёта массы жидкости:

(кг), (3.10)

где V_бенз - объём бензовоза, м³;

V_трк - объём насоса ТРК, м³;

с_б - плотность бензина равная 730 кг/м³.

Находим массу.

кг.

Зная, что 1 л. = 0,001 м³., переводим объём в литры

л,

Находим поверхность разлива F. В соответствии с НПБ 105-03 п.38г поверхность разлива принимается исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов разливается на площади 0, 15 м².

м². (3.11)

При повреждении автоцистерны масса жидкости, которая разольётся на горизонтальную поверхность будет равна 5840 кг, а площадь разлива будет составлять 1200 м².

Все производимые расчёты соответствуют требованиям НПБ 105-03[7,8].

Плотность паров ЛВЖ необходимо определить по следующей формуле 3.8:

Из ранее проведенных расчетов:

Бензин А-95

Условная формула С_6,742Н_11,898.

t_р = 30 С^о

ф = 120 с

Р_н=22,12486 кПа.

, (3.11)

где W - интенсивность испарения, кг/(с·мІ);

F_u - площадь испарения (1200 мІ);

t - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство, с.

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле:

, (3.12)

где М - молярная масса, кг/кмоль;

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями [12], кПа.

Определяем интенсивность испарения.

кг/кмоль,

кг/(с·мІ),

Находим массу паров ЛВЖ поступивших в открытое пространство.

кг,

Определяем плотность паров ЛВЖ.

кг/мі,

Рассчитываем R_нкпр.

,

Из сделанных расчётов следует, что горизонтальный размер зоны, ограничивающей область концентраций, превышающих НКПР, составляет 239,07 м.

Определим размеры зоны, ограничивающие область концентраций, превышающей нижний концентрационный предел распространения пламени по вертикали:

м.

Величина избыточного давления ?Р., кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушной смеси определяется по формуле:

, (3.13)

где Р_о - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m_пр - приведенная масса пара, газа, кг;

r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м.

Определяем m_пр.

Приведенная масса пара определяется из следующего соотношения:

, (3.14)

где Q_cr - удельная теплота сгорания пара, Дж/кг; 4,352·10⁷ Дж/кг;

m - масса горючих газов, паров, поступивших в окружающее пространство в результате аварии, кг;

Q_o - константа, равная 4,52·10⁶ для паров;

Z - коэффициент участия горючих веществ в горении (0.1).

кг

где r = 30 м.

Определяем избыточное давление ?Р по формуле 3.13.

кПа,

Расчет импульса волны давления.

Величину импульса волны давления i, Па·с, вычисляем по формуле:

Па·с, (3.15)

Па·с,

Вывод: Размеры зоны, ограничивающие область концентраций, превышающей нижний концентрационный предел распространения пламени составит по горизонтали R_нкпр=90,9м, по вертикали Z_нкпр=3,3м, Избыточное давление составит ?Р=861,52 кПа, Величина импульса волны составит Па·с.

3.6 Основные причины повреждения технологического оборудования

1) Образование повышенного или пониженного давления:

Повышенное либо пониженное давление в аппарате может образоваться по следующим причинам:

а) Нарушение материального баланса.

В свою очередь к нарушению материального баланса могут привести следующие причины:

- неравнозначная замена или нарушение нормального режима работы устройств, обеспечивающих подачу веществ в аппараты;

- увеличение сопротивления в технологических коммуникациях, по которым из аппарата отводятся горючие вещества;

- нарушение работы дыхательных устройств;

- переполнение аппаратов;

б) Нарушение теплового баланса;

К нарушению теплового баланса при эксплуатации технологического оборудования могут привести следующие причины:

- нарушение режима обогрева или охлаждения аппаратов;

- нарушение скорости экзотермических и эндотермических химических процессов;

- нарушение материального баланса;

- влияние внешних источников теплоты.

в) Нарушение процесса конденсации паров.

Нарушению процесса конденсации паров в аппаратах может способствовать:

- уменьшение или полное прекращение подачи хладогента;

- поступление хладоагента с более высокой начальной температурой;

- уменьшение коэффициента теплопередачи от пара к хладоагенту при сильном загрязнении теплообменной поверхности конденсаторов малотеплопроводными отложениями.

г) Подсоединение аппаратов с разным рабочим давлением.

Если аппарат работает при давлении, меньшем, чем давление питающего источника, то есть вероятность его повреждения при

- отсутствии или неисправности на соединительных линиях редуцирующих устройств и предохранительных клапанов;

- использовании для снижения давления обычной запорной арматуры.

д) Попадание в объем высоконагретых аппаратов легкокипящих жидкостей:

Вода или другая легкокипящая жидкость может попасть в высокотемпературные аппараты вместе с поступающим продуктом, через не плотности в теплообменных элементах аппаратов, при конденсации водяного пара в период продувки аппаратов перед их пуском. Может произойти интенсивное испарение жидкости, что приведет к резкому увеличению давления.

В технологическом оборудовании АЗС повышенное либо пониженное давление может образоваться по следующим причинам:

- неисправность оборудования линии наполнения (неисправность запорной арматуры, засорение трубопровода линии наполнения);

- неисправность дыхательных устройств резервуаров;

- переполнение резервуаров при их заполнении;

- неисправность запорной арматуры линии выдачи;

2) Воздействие динамических нагрузок.

Рассмотрим основные виды динамических воздействий, которые могут привести к механическому повреждению технологического оборудования:

а) Вибрация технологического оборудования.

Наибольшая опасность от вибрации возникает в том случае, если число колебаний возмущающей силы по своему значению приблизится к числу собственных колебаний или будет отличаться в целое число раз. При этом возникает явление резонанса.

б) Гидравлические удары.

Гидравлический удар - явление, которое возникает в результате резкого торможения движущегося потока жидкости или газа. Чаще всего происходит при быстром закрывании или открывании запорной арматуры, а также при внезапном изменении направления движения потока. Вследствие этого могут происходить значительные повреждения технологического оборудования.

в) Внешние механические удары.

Могут происходить из-за неосторожной работы внутрицехового транспорта, а также при неосторожной работе инструмента ударного действия.

Технологическое оборудование АЗС может быть повреждено при действии на него следующих динамических нагрузок:

- гидравлические удары (при резком открывании и закрывании запорной арматуры)

- внешние удары (при ремонте оборудования)

3) Эрозия.

Одной из характерных причин повреждения технологического оборудования является эрозия. Эрозия - это механический износ материала стенок резервуаров и трубопроводов, вызванный воздействием движущейся среды. Частицы вещества, ударяясь о материал стенки, разрушают ее поверхностный слой, что приводит к уменьшению толщины стенки, образованию каверн, кратеров, бороздок и т.п. В результате такого износа может происходить локальное повреждение оборудования.

4) Коррозия.

Коррозия - химическое воздействие, приводящее к износу и разрушению стенок аппаратов и трубопроводов. Химический износ - уменьшение толщины или прочности стенок оборудования в результате химического взаимодействия материала с обращающимися веществами, или внешней средой.

3.7 Оценка возможности появления источников зажигания

Наличие горючей среды внутри технологического оборудования, в помещениях или на открытых технологических площадках не является достаточным условием для возникновения горения. Для возникновения горения также необходимо такое условие, как наличие источника зажигания. Под внешним источником зажигания понимается любое нагретое тело, обладающее запасом энергии, температурой и временем воздействия, достаточным для воспламенения горючей среды. Из этого следует, что не каждое нагретое тело способно воспламенить горючую смесь. Источником зажигания может явиться такое нагретое тело (при вынужденном воспламенении) или такой экзотермический процесс (при самовоспламенении), которые способны нагреть некоторый объём горючей среды до определённой температуры, когда скорость тепловыделения (за счёт реакции в горючей смеси) равна или превышает скорость теплоотвода из зоны реакции, при чём мощность и длительность теплового действия источника зажигания должны обеспечивать поддержание критических условий с течением времени, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению, то есть источники зажигания должны удовлетворять основным трём условиям.

В общем случае при оценке воспламеняющей способности внешнего источника теплоты необходимо исходить из следующих положений:

1) Температура источника теплоты Ти должна быть не менее температуры зажигания, необходимой для инициирования реакции между горючим веществом и окислителем:

Ти > Тз.

2) Количество энергии, заключенное в источнике теплоты, должно быть больше или равно минимальной энергии зажигания Емин этой смеси:

Еи > Емин.

3) Время теплового воздействия фи внешнего источника теплоты на горючую смесь должно быть не менее времени, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению:

фи > финд

Если хотя бы одно из указанных условий не выполняется, то источник теплоты не обладает воспламеняющей способностью и, следовательно, не является источником зажигания.

При проведении технологического процесса могут появляться источники теплоты непосредственно связанные с процессом, а также источники теплоты, появление которых не связано с нормальным функционированием производства. Потенциальных источников зажигания, которые могут иметь место на АЗС достаточно большое количество.

а) Газообразные продукты горения и искры двигателей.

Газообразные продукты горения и искры, образующиеся в двигателях внутреннего сгорания, могут стать источником зажигания. Это может произойти в том случае, если имеются прогары в выхлопных трубах автотранспортных средств, находящихся на территории АЗС с работающим двигателем и по близости есть горючие материалы или паровоздушная среда в пределах от цНКПРП до цВКПРП.

б) Открытый огонь при производстве огневых работ.

Открытый огонь при проведении огневых работ (резание металла, газоэлектросварка) представляет большую пожарную опасность, так как температура пламени при проведении огневых работ значительно превышает температуру пламени, горючих веществ в воздухе. Так при сжигании ацетилена в воздухе температура пламени может достигать 3150 0С, при производстве электросварочных работ с использованием угольных электродов температура дуги составляет примерно 6000 0С.

г) Тепловые проявления электрической энергии.

К основным видам теплового проявления электрической энергии относятся искровые разряды статического электричества, проявления, связанные с нарушением работы электрооборудования, прямые удары молнии и ее вторичные воздействия. Все эти проявления, как правило, характеризуются высокой температурой, обладают значительной энергией и временем действия, и поэтому могут явиться источником зажигания.

На АЗС могут возникать искровые разряды статического электричества, так как там обращаются вещества, являющиеся диэлектриками (бензин, дизельное топливо). В технологическом процессе АЗС эти вещества способны накапливать заряды статического электричества. Эти заряды могут уходить в землю и нейтрализоваться, а могут накапливаться и создавать потенциалы, порой достигающие десятков тысяч вольт.

В технологическом процессе АЗС накапливанию высоких потенциалов и формированию искровых разрядов способствуют:

- отсутствие или неисправность заземляющих устройств;

- образование электроизоляционного слоя отложений на заземленных поверхностях;

- нарушение режима работы оборудования с увеличением скорости транспортировки веществ по трубопроводам, появлением на поверхности плавающих тел.

К тепловым проявлениям, возникающим при нарушении нормального режима работы электрооборудования относятся: короткие замыкания, перегрузки, большие переходные сопротивления, нагрев под воздействием вихревых токов.

Короткие замыкания - это не предусмотренные нормальными условиями работы замыкания через малое сопротивление между фазами или одной из фаз и нулевым проводом. Токи при коротких замыканиях могут достигать десятков тысяч ампер. Такие токи в незначительный промежуток времени выделяют большое количество тепла в проводниках, что приводит к воспламенению горючей изоляции, а также расплавлению металла и выбросу в окружающую среду искр, способных вызвать воспламенение горючих материалов и взрывоопасных смесей. Основная причина коротких замыканий - это нарушение изоляции в проводах, кабелях, машинах и аппаратах.

Прямые удары молнии и ее вторичные проявления также относятся к тепловым проявлениям электрической энергии. Прямые удары молнии - наиболее опасный вид воздействия. Температура искрового разряда молнии может достигать нескольких тысяч градусов. При непосредственном соприкосновении канала молнии с горючими смесями будет происходить мгновенное их воспламенение.

Вторичными воздействиями молнии являются:

- электростатическая индукция (наведение потенциалов на наземных предметах в результате изменения электростатического поля грозового облака);

- электромагнитная индукция (наведение потенциалов в незамкнутых контурах в результате быстрых изменений тока молнии);

- занос высоких потенциалов (перенесение высоких потенциалов в здания по внешним металлическим коммуникациям).

3.8 Тепловое проявление механической энергии

3.8.1 Определение зажигательной способности искры

Оценку зажигательной способности искры, образованной при работе ударным инструментом, произведем согласно ГОСТ [6]. Чтобы искра стала инициатором возникновения горения, в данном случае бензина, требуется выполнение следующих условий:

1) Температура нагретого тела должна быть больше температуры самовоспламенения горячей среды.

2) Время воздействия нагретого тела должна быть не менее периода индукции при зажигании т.е.

где Wmin - минимальная энергия зажигания, Дж.

Размеры искры удара представляющая собой раскаленную до свечения частичку металла, не превышают 0,5 мм, а их температура находится в пределах температуры плавления металла.

Количество тепла, отдаваемое искрой при охлаждении от начальной температуры t_н до температуры самовоспламенения t_св вычисляется по формуле:

(3.16)

где k - коэффициент, равный отношению тепла отданного горючему веществу к энергии запасенной искрой, k = 1;

_и - плотность металла, кг/м³ (_и = 7800 кг/м³);

с_и - 482 Дж/(кг·К) - теплоемкость расплава металла;

V_u - объем искры металла, м³. Определяется как

(3.17)

Для нахождения конечной температуры капли t_кон необходимо соотнести время полета искры ф_ост до остывания и время ее нахождения в расплавленном состоянии ф_р.

(3.18)

где ф_кр - время кристаллизации капли металла, с. Определить время кристаллизации можно по формуле:

(3.19)

где t_o = 20 ⁰С - температура окружающего воздуха;

t_пл = t_н = 1580 ⁰С - температура плавления и температура искры соответственно;

m_u - масса частицы металла, кг, из формулы

m_u=_и·V_и=7800·6,54·10^-11 =5,1·10^-7кг; (3.20)

б - коэффициент теплоотдачи, Вт/м²·К

(3.21)

где w_u = 16 м/с - скорость полета искры при работе ударным инструментом.

S_u - площадь поверхности искры, м², определяем по формуле:

(3.22)

Подставим значения в формулу 3.19:

Время остывания определяется по формуле:

(3.23)

где F_o - критерий Фурье, определяемый по значениям критерия Био Вi и относительной избыточной температуры ? с помощью номограммы;

л_u - коэффициент теплопроводности металла искры, л_u = 86,5 Вт/м·К ;

Критерий Био можно определить по формуле:

(3.24)

Определим относительную избыточную температуру:

(3.35)

где t_св = 350 ⁰С - температура самовоспламенения бензина «Премиум-95».

По номограмме определим критерий Фурье: F_o =180

Тогда время остывания капли найдем по формуле 3.23:

Время нахождения искры в расплавленном состоянии найдем по формуле 3.18:

Время падения искры с высоты 15 м составит: ф_пад=15/16=0,93 с.

Сравнивая значения времени падения и нахождения искры в расплавленном состоянии видно, что искра упадет в расплавленном состоянии.

Для определения конечной температуры воспользуемся формулой:

(3.26)

Подставим значения:

Подставим значения формулу 3.17

По справочнику [9] W_min бензина «Премиум-95» составляет 0,3 мДж.

Проверим условия воспламенения горючей среды:

1) t_кон > t_св; 2) W > W_min

1467 > 350 0,28 > 0,3·10^-3

Следовательно, искра, образованная при работе ударным инструментом и упавшая на поверхность горючей паровоздушной смеси способна вызвать ее воспламенение и привести к пожару.

Этот расчет позволяет сделать заключение о необходимости проведения таких работ как минимум неискрообразующим инструментом. К работе приступать только после снижения концентрации паровоздушной среды и проведение измерения воздушной среды.

3.8.2 Расчет температуры нагрева подшипникового узла

Перегрев подшипников может быть вызван следующими причинами: плохое качество смазки рабочих поверхностей, их загрязнение, перекосы валов, перегрузка машины, чрезмерная затяжка подшипников. При этом подшипники перегреваются до опасных температур (выше температуры самовоспламенения горючей смеси, контактирующей с подшипником, или температуры самовозгорания (тления) осевшей на его корпус горючей пыли).

В насосе используются подшипники «414», диаметр вала 0,06м, коэффициент между поверхностью и средой 200 Вт/м²к, tср=15 ⁰С, коэффициент 0,15,число оборотов вала 30 с^-1, Н=1500 H, поверхность подшипника 0,08.

Максимальную температуру подшипника скольжения при отсутствии смазки и принудительном охлаждении можно рассчитать по формуле:

, (3.27)

где t_п - максимальная температура подшипника, ⁰С;

t_В - температура окружающей среды (воздуха), ⁰С;

б - коэффициент теплообмена между поверхностью подшипника и окружающей средой, величину коэффициента теплообмена в Вт/(м²·К) определяют по формулам:

при t_п > 60 ⁰С (3.28)

при t_п ? 60 ⁰С , (3.29)

F - поверхность корпуса подшипника, омываемая воздухом, м².

Q_тр - мощность сил трения в подшипнике определяют по формуле в Вт:

, (3.30)

f - коэффициент трения скольжения, значения коэффициента f можно выбрать в зависимости от материалов трущихся частей из следующей таблицы:

N - реальная сила, действующая на подшипник, Н;

d - диаметр шейки вала, м;

n - частота вращения вала, с^-1.

Вт

Принимаем ориентировочно максимальную температуру подшипника

t_п= 300 ⁰С, подставляем формулу 3.28

Вт/м³·К,

⁰С,

Вычисляем ошибку%,

⁰С,

Вт/м³·К,

⁰С,

Вычисляем ошибку%,

⁰С,

Вт/м³·К,

⁰С,

Вычисляем ошибку%.

Проверяем выполнение условия взрывобезопасности t_п ? 0,8·t_св, то есть 264 ⁰С ? 380 ⁰С условие выполняется, следовательно появление источника зажигания в технологическом отсеке в результате нарушения режима эксплуатации насоса не произойдет.

3.9 Расчет механического повреждения вследствие гидравлического удара

В технологическом процессе автозаправочной станции постоянно происходят гидравлические удары на трубопровод при включении насоса ТРК, а также при сливе с бензовоза топлива, когда происходит переполнение и срабатывает отсечной поплавковый клапан в подземном резервуаре.

Приращение давления в трубопроводе при гидравлическом ударе определяют по формуле Н.Е. Жуковского:

(3.31)

где с - скорость распространения ударной волны:

(3.32)

где - плотность жидкости при рабочей температуре, кг/м;

d - внутренний диаметр трубы, м;

Е - модуль упругости материала трубы, Па;

s - толщина стенки трубы, м;

- уменьшение скорости движения жидкости в трубопроводе, м/с.

(3.33)

где - начальная скорость движения продукта в трубопроводе, м/с;

- конечная скорость движения продукта в трубопровод, м (часто = 0).

Определим возможность повреждения трубопровода ТРК при включении насоса. Рабочее давление ТРК в трубопроводе 1,5 МПа. Плотность бензина 730 кг/м. Материал трубопровода - сталь 17Г1С. Модуль упругости для бензина Производительность магистрального нефтепровода ; наружный диаметр трубы толщина стенки s =10 мм. Пробное давление при гидравлическом исполнении трубопровода

Определяем площадь проходного сечения трубопровода

(3.34)

где s=10мм=0,01 - по условию.

Определяем скорость движения нефти из уравнения расхода

или 4,63 м/с,

где - по условию.

Определяем скорость распространения ударной волны при быстром перекрытии крана найдем по формуле 3.32

где

Определяем максимальное уменьшение скорости нефти в трубе по формуле найдем по формуле 3.33

Определяем приращение давления в трубопроводе при гидравлическом ударе найдем по формуле 3.31

Определяем конечное давление нефти в трубопроводе

Таким образом, давление в трубопроводе при гидравлическом ударе не превысит допустимое давление, необходимо следить за состоянием трубопроводов, так как предельное давление близко к расчетному.

3.10 Анализ возможных причин и путей распространения пожара

Одновременное появление в условиях производства горючей среды и источника зажигания, как правило, приводит к возникновению пожаров и взрывов. Однако последствия этих пожаров и взрывов могут быть совершенно различными. В одних случаях начавшийся пожар через некоторое время самоликвидируется, в других же - может получить быстрое развитие, причинить значительный материальный ущерб, а иногда и привести к гибели людей. Возможность быстрого развития пожаров на производственных объектах определяется прежде всего наличием соответствующих условий, которые способствуют распространению горения на значительные расстояния от очага. Когда такие условия соответствуют, то нет и угрозы перерастания пожаров в крупные.

Исходя из выше сказанного, в процессе анализа пожарной опасности технологического процесса нужно выявить характерные пути и причины, способствующие распространению пожара.

1) Возможные пути распространения пожара.

Пожар на АЗС может распространяться:

- по поверхности разлившейся жидкости;

- по паровоздушным смесям;

- через дыхательные устройства аппаратов с ЛВЖ и ГЖ;

- по системам канализации при попадании туда горючих жидкостей.

При этом ускорению распространения пожара способствует:

- несоблюдение противопожарных разрывов;

- отсутствие или неэффективность огнепреграждающих устройств на дыхательных линиях аппаратов и коммуникациях;

- появление факторов, ускоряющих развитие пожара (разрушение аппаратов при взрыве, растекание огнеопасных жидкостей, образование паровоздушных облаков);

- отсутствие или неэффективность средств автоматической противопожарной защиты;

- благоприятные погодные условия (жаркая погода, сильный ветер);

- неправильные действия персонала.

Наиболее опасные ситуации на АЗС обычно создаются в следующих ситуациях:

- при сливе бензина из автомобильной цистерны в подземную емкость;

- при заправке автомобилей бензином;

- при очистке резервуаров от отложений, профилактических и ремонтных работах;

- при ошибках операторов, которые связаны с проливом бензина;

- при отказах технологического оборудования (локальные утечки бензина через соединения, сварные швы и т.д.), которые могут, приводить к выходу значительного количества бензина и образованию взрывоопасных концентраций.

3.11 Расчёт огнепреградителя на воздушной линии ёмкости аварийного слива

Производственные коммуникации защищаются от распространения пламени огнепреградителями. На паровоздушных коммуникациях устанавливаются сухие огнепреградители (сетчатые, кассетные, гравийные, металлокерамические), основной расчётный параметр которых - критический диаметр канала огнепреграждающего элемента.

Для защиты дыхательной линии резервуара используется кассетный огнепреградитель.

1) Определение удельной газовой постоянной горючей смеси

Удельную газовую постоянную горючей смеси определяем

, (3.35)

Где - молекулярная масса бензина, равная 9,32

- молекулярная масса воздуха, равная 28,96.

2) Определение критического диаметра каналов гофрированного алюминия

Предотвратить опасность развития пожара по дыхательному трубопроводу возможно выполнив условие следующего соотношения:

, (3.36)

где - фактический диаметр каналов сухого огнепреградителя, м;

- удельная газовая постоянная горючей смеси;

- температура паровоздушной смеси бензина, равная 15 ⁰С;

- коэффициент теплопроводности горючей смеси, ;

- удельная теплоёмкость горючей смеси при постоянном давлении,

;

- рабочее давление, равное .

Коэффициент теплопроводности горючей смеси определяем

(3.37)

где - объёмная доля бензина в стехиометрической смеси;

- коэффициент теплопроводности бензина, равный 0,1823 ;

- коэффициент теплопроводности воздуха, равный 0,0259 ;

Объёмную долю горючего в стехиометрической смеси, определяем из уравнения сгорания бензина в воздухе:

(3.38)

Подставляя значения получим:

Подставляя значения формулу 3.36, получим значение критического диаметра канала огнепреградителя:

3) Определение фактического диаметра каналов гофрированного алюминия

Фактический диаметр каналов в щелях огнепреградителя определим по формуле:

, (3.39)

где - коэффициент безопасности, равный 2.

Подставляя значение, получим:

Техническая характеристика огнепреградителя

горючее вещество - бензин;

критический диаметр каналов ;

фактический диаметр каналов (ОП-40 диаметр каналов 0,002);

Вывод: рассчитанный огнепреградитель обеспечит защиту дыхательных линий ёмкостей от распространения пламени внутрь аппаратов при указанной выше характеристике.

3.12 Определение категории наружной установки

Расчет интенсивности теплового излучения.

а) Интенсивность теплового излучения q, кВт/мІ, при горении пролитых жидкостей определяется по формуле:

, (3.40)

где E_f - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/ мІ;

F_q - угловой коэффициент облученности;

ф - коэффициент пропускания атмосферы.

Значение E_f зависит от эффективного диаметра очага d (или диаметра пролива)

м², (3.41)

где F - площадь пролива, мІ.

м.

На основе имеющихся экспериментальных данных, приведенных в таблице 3.3 и по рассчитанному диаметру, находим значение E_f.

Таблица 3.3

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородных топлив

Топливо	Ef, кВтЧмІ	m, кг/(мІЧс)
	d=10 м	d=20 м	d=30 м	d=40 м	d=50 м
СПГ (метан)	220	180	150	130	120	0,08
СУГ (пропанбутан)	80	63	50	43	40	0,10
Бензин	60	47	35	28	25	0,06
Дизельное топливо	40	32	25	21	18	0,04
Нефть	25	19	15	12	10	0,04
Примечание. Для диаметров очагов менее 10 м или более 50 м следует принимать величину Ef такой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно.

Принимаем E_f=28 кВт/мІ.

б) Определяем угловой коэффициент облучённости.

Угловой коэффициент облученности F_q определяется из следующего выражения:

, (3.42)

где F_v и F_н - факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадки.

Для определения величин F_v и F_н необходимо знать высоту пламени и некоторые другие вспомогательные параметры.

Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородных топлив.

Определение величины интенсивности теплового излучения на расстоянии 30 м от установки.

Интенсивность теплового излучения необходимо рассчитывать для двух случаев пожара или для того из них, который может быть реализован в данной технологической установке:

1) Пожар проливов легковоспламеняющихся жидкостей, горючих жидкостей или горение твердых горючих материалов.