Разгерметизация трубопровода тхс на участке выхода со склада к приемным емкостям в корпусе очистки хлоридов на отметке 0,00.

Масса вышедшего ТХС из трубопровода будет составлять:

 

m= G* + /4 *d²*l* (2.1)

 

где G - массовый расход ТХС при транспортировке через трубопровод.

 

G = /4 *d²* * ^-1 (2.2)

где /4=0,785;

 

диаметр трубопровода d= 0,076 м²;

плотность ТХС =1480 кг*м^-3;

давление в трубопроводе P=4 ати;

длинна трубопровода l=240 м;

при ручном отключении задвижки ₁=300с;

при автоматическом отключении если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование её элементов, ₂ =120с;

при автоматическом отключении если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование её элементов, ₃ =3 с;

G=0,785*0,076²*1480*(2*4*1,013*10⁵*1480^-1)^1/2=157 (кг*с^-1)

тогда из формулы (2.1) получаем:

m₁= 48710 кг или 33 м³;

m₂= 20451 кг или 14 м³;

m₃= 2082 кг или 1,4 м³.

Согласно п 3.2 [1] розлив на твердом основании принимаем 1 л на1м².

Теоретическая площадь розлива составит:

F₁=33000 м²; F₂=14000 м²; F₃=1400 м².

Розлив ЛВЖ во всех случаях произойдет по всей свободной площади отделения ректификации.

Удельная пожарная нагрузка на 1м² площади помещения составит:

 

g_m= m/ F_св кг*м^-2 (2.3); или

g_v= V/ F_св л*м^-2 (2.4)

 

Время выгорания определим как отношение удельной пожарной нагрузки к скорости выгорания: = g/V_выгор (2.4); полученные расчетом данные сведем в таблицу 2.4

Таблица 2.4

Удельная пожарная нагрузка		Время выгорания ЛВЖ
Кг*м^-2	Л*м^-2	с	мин
50,6	3,42,	1533	25,5
21,2	1,43	642,4	10,7
2,16	0,15	65,5	1

 

Наиболее сложная обстановка возникнет при разгерметизации трубопровода на отметке 0,00 при условии отказа автоматического перекрывания задвижек. При этом произойдет розлив 48710 кг ТХС по всей свободной площади помещения. Удельная пожарная нагрузка составит 50,6 кг * м^-2. Загорание быстро распространяется по всей площади розлива. Время полного выгорания ЛВЖ составит 25,5 мин.

Расчёт температурного режима пожара

Расчет температурного режима проводим согласно методике изложенной в источнике [].

Определяем поверхность теплообмена в помещении:

 

S= S_пола+ S_{перекрытий}+ S_стен (2.5)

 

S=1188+1188+(22*7*2+54*7)=3062 м²

Определяем плотность теплового потока

 

w=( * V_выгор * F_пож* J) / (3,6* S) (2.6)

 

Где: w - плотность теплового потока;

V_выгор - массовая скорость выгорания кг*м^-2*ч^-1 0,033*3600

F_пож - площадь пожара 963 м²

J - низшая массовая теплота сгорания 3,8*10⁶ дж*кг ^-1 =3,8*10³ кдж*кг ^-1

- коэффициент полноты сгорания найдём из уравнения сгорания трихлорсилана (2.7)

Основная реакция горения (подтверждённая результатами экспериментов проведённых в центральной заводской лаборатории ГХК) см. приложение 1 уравнение ():

 

HSiCl₃ + O₂ = SiO₂ + HCl + Cl₂ (2.7)

 

Без учёта побочных реакций принимаем, что для сгорания 135,5 кг ТХС требуется 32 кг кислорода. Содержание кислорода в воздухе 21%. Количество воздуха для сгорания 1 кг ТХС составит: 32/0,21=152,4 кг; 1 кмоль воздуха - 29 кг; на 1 кмоль ТХС необходимо 152,4/29=5,3 кмоль воздуха; на 1 кг ТХС необходимо 5,3/135,5=0,04 кмоль воздуха. 1 кмоль газа (н.у.) занимает объем 22,4 м³, тогда на сгорание 1 кг ТХС необходимо затратить 22,4*0,04= 0,9 м³ воздуха.

По приложению 5 [] коэффициент полноты сгорания =0,99

w = (0,99*0,033*3600*963*3800)/(3,6*3062) = 39,044 Вт * м²

Определяем коэффициент избытка воздуха:

Т.к. площадь горения велика, очень быстро, от лучистого тепла и роста температуры будет происходить разрушение остекления. Ориентировочно принимаем, что произойдёт разрушение остекления примерно на 80% его площади. Газообмен в помещении будет осуществляться через оконные проемы. Принимаем, что на приток будет работать 1/3 разрушенного остекления.

Площадь приточных отверстий составит:

 

F₁=0,8* F_{остекления} *1/3; F₁= 0,8*540 /3 = 144м²

 

F₁/ F_пож = 144/963 = 0,15

коэффициент избытка воздуха a определяется по кривой 4, а характер отношения F_пож / F_пола = 963/1188=0,81 > по сплошной линии приложения 7 [6].

Коэффициент избытка воздуха a =14

 

Данные заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5

мин1257,51012,5152025
Т °С	40	60	90	125	150	170	185	200	210

 

На рис 4 построим график роста температуры в помещении.

 

Рост среднеобъемной температуры пожара

 

Характерной особенностью процесса горения ТХС является относительно невысокое значение среднеобъемной температуры в помещении. Это хорошо согласуется с тем фактом, что удельная теплота сгорания ТХС относительно низка. Она на порядок ниже по сравнению с углеводородами типа н-бутан (Для ТХС J=3,8х 10⁶ Дж*кг^-1, для н-бутана J=4,6х 10⁷ дж*кг ^-1).

В реальных условиях температура будет выше т.к. температура кипения ТХС +31 °С и при росте температуры увеличится интенсивность испарения и горения паров, помимо основной реакции горения будут протекать процессы образования тетрахлорсилана и воды пары которой вступят в реакцию гидролиза. Температурный предел деформации и разрушения основного конструктивного матариала колонн и резервуаров - стали вСт3Сп5 составляет +380 °С. Температурный режим в помещении не достигает, но приближается к пороговому значению и при осложнении обстановки может быть лего преодолён. Трихлорсилан и тетрахлорсилан (кипящий при =57 °С, находящиеся в сборниках и нижней части колонн под воздействием нарастающей температуры начнут интенсивно кипеть, что вызовет рост давления и возможные взрывы резервуаров. Это может привести к осложнению ситуации.

Основная задача прибывших первыми пожарных подразделений в кратчайшие сроки обеспечить охлаждение технологического оборудования в горящем помещении.