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

 

К названным аппаратам относятся: аппараты с переменным уровнем жидкости («дышащие»); аппараты с открытой поверхностью испарения; аппараты периодически действующие, аппараты с сальниковыми уплотнениями.

Следует определить, имеются ли такие аппараты в технологической схеме.

Аппараты с переменным уровнем жидкости. Прежде всего, нужно указать, является ли выброс паровоздушной смеси через дыхательную трубу пожаровзрывоопасным. Концентрация паровоздушной смеси может быть взрывоопасной, если выполняется условие:

φ_s ≥ φ_нп, (6)

 

где φ_s − концентрация насыщенного пара при рабочей температуре жидкости, определяемая по формуле:

φ_s = р_s / р_р, (7)

где р_s – давление насыщенного пара жидкости при рабочей температуре, Па;

р_р – рабочее давление паровоздушной смеси в аппарате (абсолютное давление в герметичном аппарате или атмосферное давление р_атм в «дышащем» аппарате), Па.

Если выброс паров опасен, следует определить, какое количество паров будет выходить наружу за один цикл «большого» или «малого» дыхания. Количество паров, которое может выйти из аппарата за один цикл «большого» дыхания определяется по формуле:

 

, (8)

 

где G_п – количество выходящих паров из заполненного жидкостью аппарата, кг/цикл;

V_ж – объем жидкости, поступающей в аппарат, м³;

р_атм – атмосферное давление, Па;

Т_р – рабочая температура жидкости, К;

φ_п – концентрация паров жидкости в аппарате, об. доли;

М – молекулярная масса жидкости, кг/кмоль;

R = 8314,31 Дж/(кмоль·К) – универсальная газовая постоянная.

Количество паров, которое может выйти из аппарата за один цикл «малого» дыхания определяется по формуле:

 

(9)

 

где G_п – потери паров при «малом» дыхании, кг;

V_св – свободный объем (объем паровоздушной смеси), м³;

φ_п1 и φ_п2 − концентрация паров в смеси в начале и в конце дыхания соответственно, об. доли;

Т₁ и Т₂ – температура паровоздушной смеси в начале и в конце дыхания соответственно, К;

φ_п – средняя концентрация паров в смеси, величина которой определяется по формуле:

 

(10)

 

ρ – плотность компонента смеси, кг/м³.

Объем жидкости в аппарате можно определить из выражения:

V_ж = ε ⋅ V_ап, (11)

где ε − степень заполнения аппарата жидкостью;

V_ап − геометрический объем аппарата, м³.

Объем взрывоопасной зоны вблизи места выхода паров (газа) определяется по формуле:

 

(12)

где V_вок – объем взрывоопасной зоны, м³;

φ^*_н – нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³.

Затем следует сделать общий вывод (с учетом пожаровзрывоопасности сооружений, экономики и опасности выброса паров для окружающей среды), выяснить меры, принятые для снижения указанной опасности, и, если их недостаточно, рекомендовать дополнительные (см. [4, 5, 6]).