В технологическом блоке химического производства, расположенном в производственном помещении, обращается взрывопожароопасное вещество. Необходимо рассчитать энергетические показатели взрывоопасности блока, радиус зоны разрушения и другие показатели. Определить меры по снижению опасности для людей и оборудования в случае аварийной разгерметизации блока.
Удельная энергия взрыва ТНТ – 4190 кДж/кг.
Данные для расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Данные для расчета
№
варианта
Наименование
вещества
Общий энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока, Е, кДж
Удельная теплота сгорания, q', кДж/кг
Класс зоны
разрушения
Бензол
9,2∙105
Метан
27,9∙107
Ацетон
10,8∙107
Толуол
27,2∙107
Этиловый спирт
19,3∙105
Бензин
21,5∙105
Диэтиловый спирт
36,5∙107
Керосин
18,9∙106
Дизельное топливо
74,5∙107
Изопропиловый спирт
34,9∙106
Толуол
19,8∙106
Мазут
68,3∙106
Изопентан
85,1∙105
Бензол
38,9∙105
Ацетон
14,0∙107
Дизельное топливо
96,4∙106
Толуол
44,9∙106
Бензин
57,1∙108
Этиловый спирт
19,6∙106
Изопентан
22,8∙105
Диэтиловый спирт
37,1∙107
Керосин
64,8∙107
Мазут
98,1∙105
Изопропиловый спирт
47,5∙105
Ацетон
51,9∙105
Определить:
1 Общую массу горючих паров взрывоопасного парогазового облака, приведенную к единой удельной энергии сгорания углеводородов (m).
7 Степень воздействия на человека ударной волны для заданного класса зоны разрушения.
8 Способы уменьшения взрывоопасности блока, в том числе, с каким приводом и временем срабатывания должны быть запорные и отсекающие устройства для технологического блока при расчетной категории взрывоопасности
Задача № 2
В здании размещены складские помещения. Размеры здания и одного складского помещения приведены в таблицах 2 и 3.
Помещение склада оборудовано стационарной автоматической системой пожаротушения. Помещение имеет два выхода посередине обеих продольных стен.
Материалы пожарной нагрузки, имеющиеся в складском помещении приведены в таблице 4.
Определить:
1 Категорию пожароопасного помещения (В1 – В4).
2 Полную высоту (h) и высоту конуса (h0) одиночного стержневого молниеотвода для рассматриваемого здания. Зона защиты – Б.
3 Необходимое количество огнетушителей для складского помещения, их тип (передвижные или ручные) и вид по огнетушащей способности (углекислотные, порошковые, пенные и т.д.).
4 Необходимое количество пожарных щитов и места их размещения. На пожарных щитах:
а) количество полотен из грубошерстной ткани и их размеры;
б) количество емкостей для песка, бочек для хранения воды и их объем.
Таблица 2 – Размеры здания
№
варианта
Размеры здания, м
Длина
Ширина
Высота
21,0
9,0
5,2
21,6
9,9
12,3
21,9
9,6
7,8
22,5
10,2
7,8
30,0
15,0
12,3
27,0
12,0
7,8
24,0
13,5
5,2
30,3
15,3
12,3
25,8
14,4
5,2
28,5
12,6
12,3
23,7
11,7
5,2
24,9
10,8
7,8
Продолжение таблицы 2
27,6
14,7
12,3
26,7
12,9
7,8
23,1
10,5
5,2
24,6
9,3
7,8
29,7
14,1
12,3
28,8
13,8
7,8
22,8
11,4
5,2
29,4
13,2
12,3
24,9
10,8
7,8
26,7
11,7
12,6
27,6
14,7
12,3
29,7
14,1
12,3
28,5
12,6
12,3
Таблица 3 – Размеры помещения склада
№ вар-та
Размеры помещения, м
Длина
Ширина
Высота
12,0
6,0
3,0
6,0
6,0
3,3
6,0
3,0
2,7
18,0
6,0
2,7
10,0
5,0
3,3
12,0
5,0
2,7
9,0
4,5
3,0
11,0
8,0
3,3
13,0
7,0
3,0
14,0
8,0
3,3
7,0
4,0
2,7
8,0
5,0
3,3
16,0
4,0
2,7
16,0
5,0
2,7
5,0
4,0
3,0
6,0
3,0
2,7
12,0
6,0
3,3
10,0
6,0
2,7
11,0
7,0
3,0
9,0
6,0
3,3
14,0
8,0
3,3
9,0
5,0
2,7
12,0
6,0
3,3
16,0
4,0
3,0
11,0
8,0
3,3
Таблица 4 – Пожароопасные материалы, хранящиеся в помещении склада
№
варианта
Наименование и количество материалов
Изделия из резины общей массой 420 кг, текстолит марки ДЦ общей массой 650 кг, столы деревянные, каждый массой по 25 кг – 2 шт., стулья деревянные массой по 2,5 кг каждый – 6 шт., двери деревянные массой по 30 кг каждая – 2 шт.
Бумага (книги и журналы) общей массой 466,4 кг, столы деревянные массой по 26 кг каждый – 1 шт., стулья деревянные массой по 3 кг каждый – 4 шт., двери деревянные массой по 36 кг каждая – 2 шт.
Линолеум на тканевой основе общей массой 69 кг, текстолит марки ДЦ общей массой 70 кг, столы деревянные массой по 24 кг каждый – 3 шт., стулья деревянные массой по 2,8 кг каждая – 2 шт., двери деревянные массой по 32 кг каждая – 2 шт.
Книги на деревянных стеллажах общей массой 432,2 кг, столы деревянные массой по 23 кг каждый – 1 шт., стулья деревянные массой по 2,4 кг каждый – 2 шт., двери деревянные массой по 28 кг каждая – 2 шт.
Кинопленка триацетатная общей массой 400 кг, бумага (книги и журналы) общей массой 520 кг, столы деревянные массой по 28 кг каждый – 2 шт., стулья деревянные массой по 2,6 кг каждый – 4 шт., двери деревянные массой по 34 кг каждая – 2 шт.
Органическое стекло – 220 кг, деревянные изделия – 760 кг, шторы (штапель) – 100 кг, книги и журналы – 85 кг, линолеум на тканной основе – 50 кг.
Органическое стекло – 82 кг, деревянные изделия – 1000 кг, шторы (штапель) – 115 кг, книги и журналы – 60 кг.
Полиэтилен – 115 кг, деревянные изделия – 1050 кг, детали оборудования (текстолит) – 10 кг, кинопленка триацетатная общей массой 100 кг.
Двери деревянные массой по 52 кг каждая – 20 шт., столы деревянные массой 2,4 кг каждый – 20 шт., шторы (хлопок + капрон) – 80 кг, детали оборудования (текстолит) – 95 кг.
Текстолит – 62 кг, деревянные изделия – 350 кг, книги и журналы – 110 кг, шторы (хлопок + капрон) – 120 кг
Органическое стекло – 68 кг, деревянные изделия – 1440 кг, шторы (хлопок + капрон) – 80 кг, книги и журналы – 114 кг.
Полиэтилен – 98 кг, бумага – 300кг, текстолит – 221 кг, шторы (штапель) – 60 кг, линолеум на тканной основе массой 2000 кг.
Полипропилен – 10 кг, деревянные изделия – 680 кг, текстолит – 115 кг, книги и журналы – 150 кг.
В соответствии с «Общими правилами взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» ПБ 09-540–03 анализ состояния опасности проводится поблочно (постадийно).
Для каждого технологического блока расчетным путем определяют значения энергетических показателей взрывоопасности: общий энергетический потенциал взрывоопасности (E), общую массу горючих ПГС (m) и относительный энергетический потенциал взрывоопасности (Qв).
Расчет зон разрушения
Массу паров, участвующих во взрыве (m¢), находят по формуле:
(3)
где m – приведенная масса ПГС, кг;
z – доля паров, участвующих во взрыве.
Значения z для различных сред приведены ниже.
Таблица 6 – Значения z для различных сред
Вид горючего вещества
Значение z
В производственных помещениях:
Водород
1,0
Горючие газы (кроме водорода)
0,5
ЛВЖ и ГЖ, нагретые до температуры вспышки и выше (пары)
0,3
ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля
0,3
Для взрывов большой массы ПГС в незамкнутом пространстве
0,1 (0,05)
По условиям адекватности характера и степени разрушения определяют тротиловый эквивалент взрыва ПГС (WТ, кг). Он рассчитывается по формуле:
(4)
где 0,4 и 0,9 – доля энергии взрыва соответственно ПГС и тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая на формирование ударной волны;
qТ – удельная энергия взрыва ТНТ, qТ = 4190 кДж/кг
Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусами (R), центром которых является рассматриваемый блок. По мере удаления от центра степень разрушения падает.
По величине избыточного давления по фронту ударной волны (ΔP) и, соответственно, значениям безразмерного коэффициента (К) проводится классификация зон разрушения (таблица 7).
Таблица 7 – Классификация зон разрушения
Класс зоны разрушения
Значения
коэффициента К
Избыточное давление ударной волны, ΔP (кПа)
Степень разрушения зданий и сооружений
3,8
≥ 100
Полное
5,6
Сильное (50% полного разрушения)
9,6
Среднее (здания не обрушены)
28,0
Умеренное (повреждение внутренних перегородок, дверей, рам)
56,0
Малое (разбито менее 10% остекления)
Данные, изложенные в таблице 7, можно представить в виде схемы зон разрушения (рисунок 1).
Рисунок 1 – Схема зон разрушения
Таблица 8 – Степень воздействия на человека ударной волны взрыва
Класс зоны
разрушения
Степень воздействия на человека
Смертельно опасная зона
Смертельно опасная зона
Возможно смертельное травмирование человека на открытой местности
Возможны тяжелые травмы на открытой местности
Безопасная зона для человека на открытой местности
Радиус интересующей зоны разрушения (R) определяют по выражению:
(5)
где R0, – определяется в общем виде по выражению:
а) при m ≤ 5000 кг:
(6)
б) при m > 5000 кг:
(7)
Приложение 2
Пожарная профилактика
Серьезную опасность для производств, и прежде всего таких, в которых обращаются взрывопожароопасные вещества, представляют пожары. Они наносят огромный материальный ущерб, угрожают жизни и здоровью людей. Отсюда – необходимость тщательной разработки и проведения противопожарных мероприятий.
Вопросы пожарной безопасности регулируются в РФ Законом «О пожарной безопасности» (ноябрь 1994 г.), «Правилами пожарной безопасности» ППБ 01-03, «Определением категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» НПБ 105-03 и иными нормативно-правовыми актами.
При разработке противопожарных мероприятий большое значение приобретают количество и взрывопожароопасные свойства находящихся (обращающихся) в зданиях и помещениях веществ и материалов, а также особенности размещенных в этих зданиях и помещениях производств. Эти особенности отражаются в категориях помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.
По НПБ 105-03 предусматриваются:
- категории А и Б – взрывопожароопасные;
- категории В1 – В4 – пожароопасные;
- категории Г и Д – не представляющие пожарной опасности.
Все категории, кроме категорий (В1 – В4), будут рассмотрены на других видах занятий по курсу БЖД.
Размеры пожарного щита
- по высоте – 1250 мм;
- по ширине – 1400 мм;
- толщина – 100 мм.
Нормы оснащения необходимыми первичными средствами пожаротушения приведены в таблицах 12 и 13.
1 Для тушения очагов пожаров различных классов порошковые огнетушители должны иметь соответствующие заряды: для класса А – порошок АВС(Е), для классов В, С и (Е) – ВС(Е) или АВС(Е), и для класса Д – Д.
2 Знаком «++» обозначены рекомендуемое к оснащению объектов огнетушители; знаком «+» – огнетушители, применение которых допускается при отсутствии рекомендуемых и при соответствующем обосновании; знаком «–» – огнетушители, которые не допускаются для оснащения данных объектов.
3 В замкнутых помещениях объемом не более 50 м2 для тушения пожаров вместо переносных огнетушителей или дополнительно к ним могут быть использованы огнетушители самосрабатывающие порошковые.
Комбинированные огнетушители вместимостью (пена, порошок) 100 л
Порошковые огнетушители вместимостью 100 л
Углекислотные огнетушители вместимостью, л
А, Б, В (горючие газы и жидкости)
А
1++
1++
1++
–
3+
В
2+
1++
1++
–
3+
С
–
1+
1++
–
3+
Д
–
–
1++
–
–
(Е)
–
–
1+
2+
1++
В (кроме горючих газов и жидкостей), Г
А
1++
1++
1++
4+
2+
В
2+
1++
1++
–
3+
С
–
1+
1++
–
3+
Д
–
–
1++
–
–
(Е)
–
–
1+
1++
1+
Примечания:
1 Для тушения очагов пожаров различных классов порошковые и комбинированные огнетушители должны иметь соответствующие заряды: для класса А – порошок АВС(Е), для классов В, С и (Е) – ВС(Е) или АВС(Е), и для класса Д – Д.
2 Значение знаков «++», «+» и «–» приведено в примечании 2 к таблице 12.
Таблица 14 – Низшая теплота сгорания веществ и материалов (ГОСТ 12.1.004-91)
Вещества и материалы
Низшая теплота сгорания, кДж/кг
Бензин
Ацетон
Диэтиловый спирт
Бензол
Дизельное топливо
Керосин
Мазут
Нефть
Этиловый спирт
Турбинное масло (ТП-22)
Изопропиловый спирт
Изопентан
Толуол
Натрий металлический
Древесина (бруски) 13,7 %
Древесина (мебель в жилых и административных зданиях 8 – 10 %)
Бумага разрыхленная
Бумага (книги и журналы)
Книги на деревянных стеллажах
Кинопленка триацетатная
Карболитовые изделия
Кауччук СКС
Каучук натуральный
Органическое стекло
Пенополиуретан
Полистирол
Резина
Текстолит
Волокно штапельное
Волокно штапельное в кипах 40´40´40 см
Полиэтилен
Полипропилен
Хлопок в тюках 190 кг/м3
Хлопок разрыхленный
Лен разрыхленный
Хлопок + капрон (3:1)
Линолеум на тканевой основе
Приложение 3
Задача № 1
В технологическом блоке химического производства, расположенном в производственном помещении, обращается взрывопожароопасное вещество. Необходимо рассчитать энергетические показатели взрывоопасности блока, радиус зоны разрушения и другие показатели. Определить меры по снижению опасности для людей и оборудования в случае аварийной разгерметизации блока.
Удельная энергия взрыва ТНТ – 4190 кДж/кг.
Данные для расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Данные для расчета
№
варианта
Наименование
вещества
Общий энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока, Е, кДж
Удельная теплота сгорания, q', кДж/кг
Класс зоны
разрушения
Бензол
9,2∙105
Метан
27,9∙107
Ацетон
10,8∙107
Толуол
27,2∙107
Этиловый спирт
19,3∙105
Бензин
21,5∙105
Диэтиловый спирт
36,5∙107
Керосин
18,9∙106
Дизельное топливо
74,5∙107
Изопропиловый спирт
34,9∙106
Толуол
19,8∙106
Мазут
68,3∙106
Изопентан
85,1∙105
Бензол
38,9∙105
Ацетон
14,0∙107
Дизельное топливо
96,4∙106
Толуол
44,9∙106
Бензин
57,1∙108
Этиловый спирт
19,6∙106
Изопентан
22,8∙105
Диэтиловый спирт
37,1∙107
Керосин
64,8∙107
Мазут
98,1∙105
Изопропиловый спирт
47,5∙105
Ацетон
51,9∙105
Определить:
1 Общую массу горючих паров взрывоопасного парогазового облака, приведенную к единой удельной энергии сгорания углеводородов (m).
7 Степень воздействия на человека ударной волны для заданного класса зоны разрушения.
8 Способы уменьшения взрывоопасности блока, в том числе, с каким приводом и временем срабатывания должны быть запорные и отсекающие устройства для технологического блока при расчетной категории взрывоопасности
Задача № 2
В здании размещены складские помещения. Размеры здания и одного складского помещения приведены в таблицах 2 и 3.
Помещение склада оборудовано стационарной автоматической системой пожаротушения. Помещение имеет два выхода посередине обеих продольных стен.
Материалы пожарной нагрузки, имеющиеся в складском помещении приведены в таблице 4.
Определить:
1 Категорию пожароопасного помещения (В1 – В4).
2 Полную высоту (h) и высоту конуса (h0) одиночного стержневого молниеотвода для рассматриваемого здания. Зона защиты – Б.
3 Необходимое количество огнетушителей для складского помещения, их тип (передвижные или ручные) и вид по огнетушащей способности (углекислотные, порошковые, пенные и т.д.).
4 Необходимое количество пожарных щитов и места их размещения. На пожарных щитах:
а) количество полотен из грубошерстной ткани и их размеры;
б) количество емкостей для песка, бочек для хранения воды и их объем.
Таблица 2 – Размеры здания
№
варианта
Размеры здания, м
Длина
Ширина
Высота
21,0
9,0
5,2
21,6
9,9
12,3
21,9
9,6
7,8
22,5
10,2
7,8
30,0
15,0
12,3
27,0
12,0
7,8
24,0
13,5
5,2
30,3
15,3
12,3
25,8
14,4
5,2
28,5
12,6
12,3
23,7
11,7
5,2
24,9
10,8
7,8
Продолжение таблицы 2
27,6
14,7
12,3
26,7
12,9
7,8
23,1
10,5
5,2
24,6
9,3
7,8
29,7
14,1
12,3
28,8
13,8
7,8
22,8
11,4
5,2
29,4
13,2
12,3
24,9
10,8
7,8
26,7
11,7
12,6
27,6
14,7
12,3
29,7
14,1
12,3
28,5
12,6
12,3
Таблица 3 – Размеры помещения склада
№ вар-та
Размеры помещения, м
Длина
Ширина
Высота
12,0
6,0
3,0
6,0
6,0
3,3
6,0
3,0
2,7
18,0
6,0
2,7
10,0
5,0
3,3
12,0
5,0
2,7
9,0
4,5
3,0
11,0
8,0
3,3
13,0
7,0
3,0
14,0
8,0
3,3
7,0
4,0
2,7
8,0
5,0
3,3
16,0
4,0
2,7
16,0
5,0
2,7
5,0
4,0
3,0
6,0
3,0
2,7
12,0
6,0
3,3
10,0
6,0
2,7
11,0
7,0
3,0
9,0
6,0
3,3
14,0
8,0
3,3
9,0
5,0
2,7
12,0
6,0
3,3
16,0
4,0
3,0
11,0
8,0
3,3
Таблица 4 – Пожароопасные материалы, хранящиеся в помещении склада
№
варианта
Наименование и количество материалов
Изделия из резины общей массой 420 кг, текстолит марки ДЦ общей массой 650 кг, столы деревянные, каждый массой по 25 кг – 2 шт., стулья деревянные массой по 2,5 кг каждый – 6 шт., двери деревянные массой по 30 кг каждая – 2 шт.
Бумага (книги и журналы) общей массой 466,4 кг, столы деревянные массой по 26 кг каждый – 1 шт., стулья деревянные массой по 3 кг каждый – 4 шт., двери деревянные массой по 36 кг каждая – 2 шт.
Линолеум на тканевой основе общей массой 69 кг, текстолит марки ДЦ общей массой 70 кг, столы деревянные массой по 24 кг каждый – 3 шт., стулья деревянные массой по 2,8 кг каждая – 2 шт., двери деревянные массой по 32 кг каждая – 2 шт.
Книги на деревянных стеллажах общей массой 432,2 кг, столы деревянные массой по 23 кг каждый – 1 шт., стулья деревянные массой по 2,4 кг каждый – 2 шт., двери деревянные массой по 28 кг каждая – 2 шт.
Кинопленка триацетатная общей массой 400 кг, бумага (книги и журналы) общей массой 520 кг, столы деревянные массой по 28 кг каждый – 2 шт., стулья деревянные массой по 2,6 кг каждый – 4 шт., двери деревянные массой по 34 кг каждая – 2 шт.
Органическое стекло – 220 кг, деревянные изделия – 760 кг, шторы (штапель) – 100 кг, книги и журналы – 85 кг, линолеум на тканной основе – 50 кг.
Органическое стекло – 82 кг, деревянные изделия – 1000 кг, шторы (штапель) – 115 кг, книги и журналы – 60 кг.
Полиэтилен – 115 кг, деревянные изделия – 1050 кг, детали оборудования (текстолит) – 10 кг, кинопленка триацетатная общей массой 100 кг.
Двери деревянные массой по 52 кг каждая – 20 шт., столы деревянные массой 2,4 кг каждый – 20 шт., шторы (хлопок + капрон) – 80 кг, детали оборудования (текстолит) – 95 кг.
Текстолит – 62 кг, деревянные изделия – 350 кг, книги и журналы – 110 кг, шторы (хлопок + капрон) – 120 кг
Органическое стекло – 68 кг, деревянные изделия – 1440 кг, шторы (хлопок + капрон) – 80 кг, книги и журналы – 114 кг.
Полиэтилен – 98 кг, бумага – 300кг, текстолит – 221 кг, шторы (штапель) – 60 кг, линолеум на тканной основе массой 2000 кг.
Полипропилен – 10 кг, деревянные изделия – 680 кг, текстолит – 115 кг, книги и журналы – 150 кг.
В соответствии с «Общими правилами взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» ПБ 09-540–03 анализ состояния опасности проводится поблочно (постадийно).
Для каждого технологического блока расчетным путем определяют значения энергетических показателей взрывоопасности: общий энергетический потенциал взрывоопасности (E), общую массу горючих ПГС (m) и относительный энергетический потенциал взрывоопасности (Qв).
Общий энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока (E, кДж) характеризуется суммой энергий адиабатического расширения ПГФ, полного сгорания имеющихся и образующихся из жидкости паров за счет внутренней и внешней энергии при аварийном раскрытии технологического блока.
По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности (E) определяются величины других показателей, характеризующих уровень взрывоопасности технологических блоков, в том числе:
а) общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака (m), приведенная к единой удельной энергии сгорания углеводородов, равной 46000 кДж/кг:
(1)
б) относительный энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока (Qв), который может находиться расчетным путем по формуле:
, (2)
По значениям относительных энергетических потенциалов (Qв) и приведенной массе ПГС (m, кг) осуществляется классификация (категорирование) технологических блоков по взрывоопасности.
Таблица 5 – Классификация (категорирование) технологических блоков по взрывоопасности
Категория
взрывоопасности
Qв
m, кг
I
> 37
> 5000
II
27 – 37
2000 – 5000
III
< 27
< 2000
Расчет зон разрушения
Массу паров, участвующих во взрыве (m¢), находят по формуле:
(3)
где m – приведенная масса ПГС, кг;
z – доля паров, участвующих во взрыве.
Значения z для различных сред приведены ниже.
Таблица 6 – Значения z для различных сред
Вид горючего вещества
Значение z
В производственных помещениях:
Водород
1,0
Горючие газы (кроме водорода)
0,5
ЛВЖ и ГЖ, нагретые до температуры вспышки и выше (пары)
infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.170.38 (0.016 с.)
Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
(3)
(4)
– удельная теплота сгорания ПГС, кДж/кг (для углеводородов 
(5)
(6)
(7)
(1)
, (2)
