Пожаровзрывоопасность среды при нормальном и аварийном режимах работы технологического оборудования
Покупка
Новинка
Основная коллекция
Тематика:
Служба пожарной охраны
Издательство:
Сибирская пожарно-спасательная академия
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 103
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Профессиональное образование
Артикул: 837890.01.99
Доступ онлайн
1 800 ₽
В корзину
Учебное пособие предназначено для использования в образовательном процессе при изучении дисциплины «Пожарная безопасность технологических процессов», предусмотренной учебными планами подготовки обучающихся по специальностям 20.05.01 Пожарная безопасность, 40.05.03 Судебная экспертиза, направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность. Учебное пособие разработано в соответствии с утвержденными рабочими программами дисциплины «Пожарная безопасность технологических процессов» ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России по указанным специальностям (направлениям) подготовки. Предназначено для использования на практических занятиях, а также углубления обучающимися теоретических знаний по разделам дисциплины в рамках самостоятельной работы.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ Чернушевич Е.В., Беляк А.Л., Трояк Е.Ю. ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ СРЕДЫ ПРИ НОРМАЛЬНОМ И АВАРИЙНОМ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Учебное пособие Допущено Ученым советом ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России в качестве учебного пособия для обучающихся Железногорск 2023
УДК 614.832+614.841 ББК 38.96 П46 Авторы: Чернушевич Елена Валерьевна, кандидат технических наук Беляк Александр Леонидович, кандидат технических наук Трояк Евгений Юрьевич, кандидат педагогических наук Рецензенты: Рубцов Владимир Валентинович, кандидат технических наук, с.н.с., профессор кафедры пожарной безопасности технологических процессов (в составе учебно-научного комплекса пожарной безопасности объектов защиты) (ФГБОУ ВО Академия ГПС МЧС России) Штеба Татьяна Валерьевна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры пожарной безопасности технологических процессов и производств (ФГБОУ ВО Уральский институт ГПС МЧС России) Салихова Аниса Хамидовна, канд. техн. наук, доцент, кафедры пожарной безопасности объектов защиты (в составе учебно-научного комплекса «Государственный надзор») (ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная Академия ГПС МЧС России) Чернушевич, Е.В., А.Л. Беляк, Е.Ю. Трояк. Пожаровзрывоопасность среды при нормальном и аварийном режимах работы технологического оборудования [Текст]: учебное пособие / Е. В. Чернушевич, А.Л. Беляк, Е. Ю. Трояк. – Железногорск : ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2023. – 103 с. Учебное пособие предназначено для использования в образовательном процессе при изучении дисциплины «Пожарная безопасность технологических процессов», предусмотренной учебными планами подготовки обучающихся по специальностям 20.05.01 Пожарная безопасность, 40.05.03 Судебная экспертиза, направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность. Учебное пособие разработано в соответствии с утвержденными рабочими программами дисциплины «Пожарная безопасность технологических процессов» ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России по указанным специальностям (направлениям) подготовки. Предназначено для использования на практических занятиях, а также углубления обучающимися теоретических знаний по разделам дисциплины в рамках самостоятельной работы. УДК 614.832+614.841 ББК 38.96 © ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2023 © Чернушевич Е.В., Беляк А.Л., Трояк Е.Ю., 2023
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................# РАЗДЕЛ I. ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ СРЕДЫ ПРИ НОРМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.............................................................................................# ГЛАВА 1. ПРИЧИНЫ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЮЧЕЙ СРЕДЫ ВНУТРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.................................# 1.1. Причины и условия образования горючей среды внутри технологического оборудования с газами......................................................# 1.2. Причины и условия образования горючей среды внутри технологического оборудования с жидкостями...........................................# 1.3. Причины и условия образования горючей среды внутри технологического оборудования с измельченными твердыми горючими материалами.....................................................................................................# Контрольные вопросы и задания.....................................................................# ГЛАВА 2. ПРИЧИНЫ И ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ВЫХОДА ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ НОРМАЛЬНО РАБОТАЮЩЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.............................................................................................# 2.1. Причины и пожарная опасность выхода горючих веществ из нормально работающего технологического оборудования с газами..........# 2.2. Причины и пожарная опасность выхода горючих веществ из нормально работающего технологического оборудования с жидкостями .............................................................................................................................# 2.3. Причины и пожарная опасность выхода горючих веществ из нормально работающего технологического оборудования с измельченными твердыми горючими материалами.....................................# 2.4. Причины и пожарная опасность выхода горючих веществ из периодически действующих аппаратов.........................................................# Контрольные вопросы и задания.....................................................................#
РАЗДЕЛ II. ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ СРЕДЫ ПРИ АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ...............# ГЛАВА 3. ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.............................................................................................# Контрольные вопросы и задания.....................................................................# ГЛАВА 4. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ВЫХОДА ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПОВРЕЖДЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.............# 4.1. Пожарная опасность выхода горючих веществ из поврежденного технологического оборудования со сжатыми газами..................................# 4.2. Пожарная опасность выхода горючих веществ из поврежденного технологического оборудования с жидкостями...........................................# Контрольные вопросы и задания.....................................................................# ГЛАВА 5. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ВЫХОДА ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ПОЛНОМ РАЗРУШЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.............................................................................................# 5.1. Пожарная опасность выхода горючих веществ при полном разрушении технологического оборудования со сжатыми газами.............# 5.2. Пожарная опасность выхода горючих веществ при полном разрушении технологического оборудования с жидкостями......................# 5.3. Пожарная опасность выхода горючих веществ при полном разрушении технологического оборудования с пылями................................# Контрольные вопросы и задания.....................................................................# ПРИЛОЖЕНИЕ A.............................................................................................# ПРИЛОЖЕНИЕ Б.............................................................................................# ПРИЛОЖЕНИЕ В.............................................................................................# ПРИЛОЖЕНИЕ Г.............................................................................................# СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..........................................#
ВВЕДЕНИЕ Обеспечение пожарной безопасности технологического процесса должно основываться на результатах тщательно проведенного анализа его пожарной опасности. Качественная оценка пожарной опасности технологического процесса базируется на знании технологического процесса, физико-химических свойств обращающихся веществ и материалов, режима работы технологического оборудования, а также условий и причин образования пожаровзрывоопасной среды при нормальном и аварийном режимах работы технологического оборудования. Актуальным является создание учебной литературы, отражающей теоретические аспекты образования горючей среды в зависимости от свойств веществ и материалов, обращающихся в технологическом оборудовании, а также от технологических параметров производственного процесса; оценки пожаровзрывоопасности среды, образующейся при нормальном и аварийном режимах работы технологического оборудования. Учебное пособие состоит из двух разделов, посвященных образованию пожаровзрывоопасной среды при нормальном и аварийном режимах работы технологического оборудования. Каждая глава учебного пособия содержит краткие теоретические сведения, примеры решения задач, контрольные вопросы и задания для самостоятельного решения.
РАЗДЕЛ I. ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ СРЕДЫ ПРИ НОРМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ При нормальном режиме работы технологического оборудования горючая среда может образовываться внутри оборудования, в помещении, а также на открытых технологических площадках при выходе горючих веществ наружу. В настоящем разделе рассмотрены причины и условия образования горючей среды внутри технологического оборудования, а также причины и пожарная опасность выхода горючих веществ из нормально работающего технологического оборудования. ГЛАВА 1. ПРИЧИНЫ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЮЧЕЙ СРЕДЫ ВНУТРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Под горючей средой понимается среда, способная воспламеняться при воздействии источника зажигания [1]. Пожарная опасность горючей среды, образующейся внутри технологического оборудования в нормальном режиме его функционирования, характеризуется концентрацией, температурой, давлением и показателями, необходимыми для оценки пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния [1]. Перечень показателей для оценки пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния приводится в таблице 1 [1]. Горючую среду могут образовывать горючие газы, пары легковоспламеняющихся, особо опасных легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, пыли, волокна, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы, а также твердые плавящиеся вещества и материалы.
1.1. Причины и условия образования горючей среды внутри технологического оборудования с газами Горючим газом называется газ, который при смешивании с воздухом в определенном соотношении образует взрывоопасную среду. Аппараты с газами в большинстве случаев заполняются чистыми горючими газами без примесей окислителя. В технологическом оборудовании, в котором газ находится под избыточным давлением, при нормальном режиме работы доступ окислителя внутрь оборудования невозможен, и, следовательно, горючая среда внутри него не образуется [11, 12, 14]. Иногда в технологическом процессе применяется смесь горючего газа с кислородом или воздухом, тогда возможность образования горючей среды внутри такого оборудования оценивается путем сравнения рабочей концентрации горючего газа с нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени для этого газа. При этом среда будет являться взрывоопасной, если выполняется следующее условие: 𝜑н ≤ 𝜑р ≤ 𝜑в (1.1) где 𝜑н – нижний концентрационный предел распространения пламени для газа, % об. или г/м3; 𝜑р – рабочая концентрация газа внутри аппарата, % об. или г/м3; 𝜑в – верхний концентрационный предел распространения пламени для газа, % об. или г/м3. Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени для газов находятся по справочной литературе, либо определяются расчетным методом или опытным путем по ГОСТ 12.1.044 [3]. Значения нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени для некоторых веществ представлены в Приложении А. Рабочая концентрация
газа внутри аппарата устанавливается по данным технологического регламента, либо проведением анализа смеси при помощи контрольно измерительных приборов. 1.2. Причины и условия образования горючей среды внутри технологического оборудования с жидкостями К пожаровзрывоопасным жидкостям, обращающимся в технологическом процессе, относят легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. Именно их пары с воздухом или другим окислителем могут образовывать пожаровзрывоопасные смеси. При эксплуатации открытых аппаратов (окрасочные ванны, открытые резервуары и емкости, ванны для промывки и сушки деталей и т.п.) с горючей жидкостью пожаровзрывоопасная среда над их поверхностью образуется при условии: 𝑡р ≥ 𝑡всп (1.2) где 𝑡р – рабочая температура жидкости, ℃; 𝑡всп – температура вспышки паров жидкости (в закрытом тигле), ℃. Оценку возможности образования горючей среды внутри закрытых аппаратов с неподвижным уровнем жидкости и наличием свободного паровоздушного пространства оценивают путем сравнения рабочей температуры жидкости со значениями температурных пределов распространения пламени [10]. При этом пожаровзрывоопасная среда в таких аппаратах образуется при выполнении следующего условия: 𝑡н ≤ 𝑡р ≤ 𝑡в (1.3) где 𝑡н – нижний температурный предел распространения пламени для
жидкости, ℃; 𝑡р – рабочая температура жидкости, ℃; 𝑡в – верхний температурный предел распространения пламени для жидкости, ℃. При эксплуатации закрытых аппаратов с горючей жидкостью пожаровзрывоопасная среда внутри аппарата будет образовываться только при наличии в нем свободного паровоздушного пространства, а также при выполнении условия: 𝜑н ≤ 𝜑р ≤ 𝜑в (1.4) где 𝜑н – нижний концентрационный предел распространения пламени для жидкости, % об. или г/м3; 𝜑р – рабочая концентрация паров жидкости внутри аппарата, % об. или г/м3; 𝜑в – верхний концентрационный предел распространения пламени для жидкости, % об. или г/м3. В закрытых аппаратах концентрация паров по высоте свободного пространства, а также в течение времени будет распределяться неравномерно. У поверхности горючей жидкости концентрация паров будет близка к концентрации насыщения, а у крышки аппарата значения концентрации паров будут минимальны. Высота расположения зоны опасных концентраций с течением времени изменяется, поэтому необходимо определять значения концентрации паров в свободном пространстве закрытого аппарата с горючими жидкостями [15]. Определение концентрации паров в свободном пространстве закрытого аппарата с горючими жидкостями осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом: 1. Определяется стехиометрический коэффициент для вещества по
формуле: 𝛽 = 𝐶 + 𝐻 4 − 𝑂 2 (1.5) где 𝐶,𝐻,𝑂 – количество атомов углерода, водорода и кислорода в исходном веществе. 2. Определяется нижний концентрационный предел распространения пламени для ЛВЖ и ГЖ: 𝜑н = 100 8,684∙𝛽+4,679,% (1.6) 3. Определяется верхний концентрационный предел распространения пламени для ЛВЖ и ГЖ [17]: - если значение стехиометрического коэффициента β > 7,5, то: 𝜑в = 100 0,768∙𝛽+6,554,% (1.7) - если значение стехиометрического коэффициента β ≤ 7,5, то: 𝜑в = 100 1,550∙𝛽+0,560,% (1.8) 4. Определяется значение давления насыщенного пара по уравнению Антуана: 𝑃𝑠 = 10 𝐴− 𝐵 𝐶𝑎+𝑡,кПа (1.9) где 𝐴,𝐵,𝐶𝑎 – константы уравнения Антуана. Значения констант уравнения Антуана для некоторых веществ представлены в приложении А; 𝑡– температура в помещении, ℃. 5. Определяется концентрация насыщенного пара: 𝜑𝑠 = 𝑃𝑠 𝑃𝑝 ∙100,% (1.10)
где 𝑃𝑝 – рабочее давление в аппарате, кПа. 6. Определяется значение коэффициента диффузии паров жидкости при заданной температуре: 𝐷𝑡 = 𝐷0∙ 𝑇 273 𝑛 ∙ 𝑃𝑝 𝑃0 ,м2/с (1.11) где 𝐷0 – коэффициент диффузии газа или пара при нормальных условиях, м2/с; 𝑇 – рабочая температура жидкости, К; 𝑛 – относительный градиент концентраций; 𝑃0 – атмосферное давление, кПа. 7. Определяется высота паровоздушного пространства аппарата: 𝐻 = ℎ − ℎ∙𝜀 ,м (1.12) где ℎ – высота аппарата, м; 𝜀 – степень заполнения аппарата (в долях). 8. Определяется время заполнения свободного пространства аппарата парами горючей жидкости: 𝜏1 = 𝐻2∙(1−𝜑𝑠) 2∙𝐷𝑡∙𝑛∙(𝑛+1),с (1.13) где 𝜑𝑠 – концентрация насыщенного пара (в долях). 9. Определяется коэффициент, отвечающий за изменение высоты свободного объема паровоздушного пространства: 𝑥1…𝑚 = 𝑧1…𝑚 𝐻 𝑛 − 1 (1.14) где 𝑧1…𝑚 – расстояние от крышки аппарата до точки свободного
пространства аппарата, в которой необходимо найти концентрацию паров, м. 10. Определяется объем паровоздушного пространства аппарата: 𝑉 = 𝐹∙𝐻 (1.15) где 𝐹 – площадь испарения жидкости, определяемая в зависимости от формы аппарата. 11. Определяется значение коэффициента, отвечающего за распределение паров в различные промежутки времени: 𝑦1…𝑘 = 𝑒 − 𝑛∙𝐷𝑡∙𝐹∙𝜏1…𝑘 𝑉∙𝐻 (1.16) где 𝜏1…𝑘 – значения времени испарения, с. 12. Определяются значения концентрации паров в свободном объеме технологического аппарата для каждого значения высоты свободного объема, а также для заданного времени испарения: 𝜑1…𝑚,1…𝑘 = 𝜑𝑠∙(𝑥1…𝑚∙𝑦1…𝑘 + 1) (1.17) 13. Строится график распределения концентрации паров по высоте свободного пространства аппарата в заданные промежутки времени. Для построения графика по оси ОХ откладываются заданные временные промежутки (𝜏1…𝑘), а по оси OY – значения концентраций. На графике отмечаются найденные значения нижнего и верхнего концентрационных пределов (𝜑н,𝜑в), а также значение концентрации насыщенного пара (𝜑𝑠). Затем отмечаются значения концентрации паров в свободном объеме технологического аппарата для каждого значения высоты свободного объема, а также для заданного времени испарения (𝜑1…𝑚,1…𝑘) и строится график. На
Доступ онлайн
1 800 ₽
В корзину