Визначення категорії насосної світлих нафтопродуктів за вибухопожежною та пожежною небезпекою

Розрахунок категорії насосної перекачки світлих нафтопродуктів за вибухопожежною та пожежною небезпекою проводимо за [9]. За основну речовину приймаємо бензин АІ – 95.

1. Характеристика виробничого приміщення:

- довжина l=20м;

- ширина b=7,5м;

- висота h=4м;

- коефіцієнт вільного об’єму приміщення Кв=70%;

- наявність АУПГ – відсутнє;

- кратність обміну повітря аварійної вентиляції Ав=0 год-1;

- температура повітря tпов=20 оС.

2. Характеристика речовини:

- бензин;

- молярна маса М=98.2;

- тиск насичених парів Рs=22.32 кПа;

- густина рідини ρб=728 кг/м3;

- теплота згорання Q=49553.36 кДж/кг;

- температура спалаху tсп=-37оС;

- температура рідини tр=20 ^оС.

3. Характеристика технологічного блоку:

- об’єм апарата Vап=600м3;

- ступінь заповнення ε=0.8;

- температура рідини в апараті tр=20 ^оС;

- подача насоса q=0.300 м³/год.;

4. Характеристика трубопроводів.

а) Вхідний трубопровід:

- діаметр dвх=125 мм;

- довжина lвх=4 м;

б) Вихідний трубопровід:

- діаметр dвих=100 мм;

- довжина lвих=5 м;

в) Тривалість відключення засувок τз=300 с.

Розраховуємо масу бензину, що знаходиться в технологічному апараті, та в трубопроводах:

m_ап=[ε · V_ап + 0.785(l_вих d_вих²+ l_вх d_вх²)] ρ_р (1.1)

m_ап=[0.8 · 600+0.785(5· 0.1²+4· 0.125²) ] 728=349504,28кг

Далі розглянемо можливість надходження до приміщення бензину за рахунок роботи насосів:

m_н= q ρ_р τ_з (1.2)

m_н=0.55 · 728 · 300=120120 кг.

 

Маса бензину, що може вийти з технологічного блоку, який розгерметизувався:

m_бл= m_а+ m_н (1.3)

 

Можлива площа розливу бензину:

S_p= 1000 =805088.3 м². (1.4

 

Розрахуємо площу випаровування бензину:

F_в= F_n

F_в= F_n = l · b =150 м ² (1.6)

 

Інтенсивність випаровування буде складати:

 

W_в=10^-6η Р_s, (1.7)

 

де η- коефіцієнт, що враховує вплив швидкості та температури повітряного потоку на процес випаровування рідини і дорівнює η=1.

 

W_в=10^-6 · 22.32 = 2.2 · 10^-4 кг/с · м² (1.8)

 

В даному випадку, з площі розлитої рідини час повного випаровування буде складати:

τ_вип= = 888 10⁶ с = 24.7 10⁴ год (1.9)

 

Для подальших розрахунків приймаємо час випаровування

 

τ_вип= 1 год.

 

Маса рідини, що випарувалася з поверхні:

 

m_b= W_b· F_n· τ_вип

m_b=2.2 · 10^-4 30· 3600=23.76 кг (1.10)

 

Розрахуємо масу рідини, яка випарувалася і буде акумульована в даному об’ємі приміщення:

m_вип= m_b/1+(A_в·τ_з /3600)

m_вип= = 23.76 кг (1.11)

 

В даному приміщенні залишається вільний об’єм, що дорівнює:

V_в= К_в/100 · l · b· h

V_в= · 20 · 7,5· 4=420м³ (1.12)

 

Густина парів в приміщені:

Ρ_пар = 12.5 · М / t_п +273

Ρ_пар = 12.5 · = 4.1 кг/м³ (1.13)

 

Робоча концентрація парів рідини в приміщенні:

 

φ_р = 100 · m_вип / ρ_пар m_вип V_вφ_р = =1,4% об. (1.14)

Таким чином,

φ_без < 0.9(φ_н – 0.7К),

 

Так як нижня концентраційна межа поширення полум’я для рідини (бензину) φ_н =1.06 % об.

φ _без < 0.9(1.06 – 0.7 · 0.3) = 0.765 % об. (1.15)

 

Таким чином, φ_р > φ _без та φ_р > φ_н, то припускаємо, що об’єм зони вибухонебезпечних концентрацій при аварії займе весь об’єм приміщення.

Знайдемо масу парів рідини, яка бере участь в утворенні вибухонебезпечних концентрацій:

m = m_вип · Z m= 23.76 · 0.3= 7.128 кг (1.16)

 

До вибуху густина повітря буде дорівнювати:

 

ρ_п=352 / t_п+ 273 ρ_п=352 / 20 + 273 = 1.2 (1.17)

 

Надлишковий тиск вибуху складає:

 

ΔР=m· Q_н ·P_о / V_в· ρ_п ·С_n· (t_n + 273) 1 / K_ч (1.18)

 

де Q_н – нижня теплота згорання речовини

 

Q_н=/7.024(- 393.78) 6.853(-241.84) - 442.9/=4866.14 кДж/мольQ^I_н= = 49553.36 кДж/кг; (1.19)

Тоді,

ΔР= = 80,05 кПа (1.20)

Таким чином, можна зробити висновок, що приміщення насосної станції відноситься до категорії “А”, так як в нашому випадку в технологічному процесі обертається рідина (бензин) з температурою спалаху менше 28^оС, та при аварійній ситуації може створитися надлишковий тиск, більший 5 кПа.