Методика расчета систем аварийного стравливания

С учетом законов истечения газа через отверстия и насадки общее время опорожнения аппарата _вып может быть выражено суммой времени выполнения операции по прекращению подачи продукта в аппарат и включение выпускной линии _оп, времени выпуска газа в критическом ре- жиме истечения (начало процесса) и времени выпуска газа в докритическом режиме истечения (конец процесса). Это суммарное время должно быть не более допустимой продолжительности аварийного выпуска , т. е.

. (7.13)

Общее количество газа в аппарате составит

. (7.14)

Критический режим истечения при аварийном выпуске газа сохраняется при снижении давления в аппарате от начального р_ап до критического р_кр, после чего наступает докритический режим. Следовательно, объем газа, выходящего в докритическом режиме, будет равен

. (7.15)

В критическом режиме

. (7.16)

Так как давление в опорожняемом аппарате непрерывно изменяется, за расчетное приближенно можно принять среднее давление для соответствующего периода:

, (7.17)

. (7.18)

При указанных допущениях время истечения газа определяется по формулам:

; (7.19)

. (7.20)

Критическое давление и скорости истечения газа определяются по формулам, приведенным в гл. 3 учебника [2].

Минимальная высота выброса (свечи), исходя из условия обеспечения эффективного рассеивания (максимальная приземная концентрация горючего газа не превышает 20 % НКПР), определяется по формуле

, (7.21)

где – минимальная высота выброса (свечи), м; М – массовый расход сбрасываемых газов, г/с; d – диаметр сбросного патрубка, м; V – объемный расход сбрасываемого газа при нормальном давлении, м³/с; – нижний концентрационный предел распространения пламени, г/м³;
– плотность сбрасываемого газа и окружающего воздуха, соответственно, кг/м³.

Величина приземной концентрации горючего газа на различных расстояниях от сбросной трубы определяется по формуле

, (7.22)

где – приземная концентрация горючего газа, выбрасываемого из сбросной трубы, г/м³; Х – горизонтальное расстояние от сбросного патрубка до места, в котором определяется концентрация, м; h – высота сбросного патрубка, м.

Величина максимальной приземной концентрации горючего газа определяется по формуле

, (7.23)

где – максимальная приземная концентрация горючего газа, выбрасываемого из сбросной трубы, г/м³.

Расстояние Х_max, м, на котором наблюдается максимальная приземная концентрация горючего газа, оценивается по формуле

. (7.24)

Скорость выхода горючего газа из сбросного патрубка рекомендуется принимать 80 м/с. Опасной зоной считается окружность радиусом .

Меры обеспечения пожарной безопасности

Систем аварийных выпусков

Факельную установку следует размещать с учетом розы ветров, минимальной длины факельных коллекторов (трубопроводов) преимущественно в местах, граничащих с ограждением предприятия.

Расстояния между факельным стволом и другими объектами предприятия определяют с учетом допустимой плотности теплового потока
[5, 6] и требований противопожарных норм и правил. При этом материалы оборудования и сооружений, находящихся в зоне теплового воздействия, должны быть огнестойкими.

Конструкция факельной установки должна предусматривать наличие факельного ствола, оснащенного оголовком и газовым затвором, средств контроля и автоматизации, дистанционного электрозапального устройства, подводящих трубопроводов топливного газа и горючей смеси, дежурных горелок с запальниками. При необходимости факельная установка оснащается сепаратором, гидрозатвором, огнепреградителем (при сбросе ацетилена), насосами и устройством для отвода конденсата.

Для предупреждения образования в факельной системе взрывоопасной смеси предусматривают непрерывную подачу продувочного (топливного или инертного) газа в начало факельного коллектора. В случае прекращения подачи топливного газа должна быть обеспечена автоматическая подача инертного газа.

Содержание кислорода в продувочных и сбрасываемых газах и парах, в том числе сложного состава, не должно превышать 50 % минимального взрывоопасного содержания кислорода в возможной смеси с горючим. При сбросах водорода, ацетилена, этилена и окиси углерода и смесей этих быстрогорящих газов содержание кислорода в них должно составлять не более 2 % объемных. При этом запрещается направлять в факельную систему вещества, взаимодействие которых может привести к взрыву (например, окислитель и восстановитель).

В газах и парах, сбрасываемых в общую и отдельную факельные системы, не должно быть капельной жидкости и твердых частиц. Для их удаления устанавливают сепараторы (см. рис. 7.5, 7.6).

Коллекторы и трубопроводы факельных систем оборудуются тепловой изоляцией и (или) на них должны быть установлены обогревающие спутники для предотвращения конденсации и кристаллизации веществ в факельных системах.

Факельные установки должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения в соответствии с требованиями ППБ 01–03.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные причины быстрого распространения пожара в условиях производства.

2. Перечислите условия, способствующие распространению пожара на производстве.

3. Какие решения пожарной безопасности служат для предупреждения крупных пожаров?

4. Назовите основные направления по снижению количества горючих веществ на стадии проектирования.

5. Назовите решения по снижению количества горючих веществ при эксплуатации производства.

6. Назовите основные способы эвакуации горючих жидкостей.

7. Какие требования предъявляются к аварийным емкостям системы аварийного слива?

8. Назовите основное условие процесса эвакуации ГЖ из опасной зоны.

9. Укажите особенности устройства системы аварийного слива из переменного по высоте сечения аппарата.

10. Укажите особенности устройства системы аварийного слива из группы аппаратов.

11. Назовите основное отличие системы аварийного стравливания горючих паров и газов от системы аварийного слива горючих жидкостей.

12. В чем заключается пожарная опасность процесса стравливания горючих паров и газов?

13. Для чего предназначена факельная система?

14. В каких случаях необходимо обустраивать на производстве факельные системы?

15. Назовите основное условие для определения минимальной высоты выброса (свечи).

16. Назовите основной опасный фактор пожара, определяющий расстояние между факельным стволом и другими объектами предприятия.

17. Назовите мероприятия по предупреждению образования взрывоопасной смеси в факельной системе.

18. Какие аппараты применяются в системах аварийных выпусков газов и паров для предотвращения попадания в них капельной жидкости и твердых частиц?

ЛИТЕРАТУРА

1. Пожарная безопасность технологических процессов: Рабочая программа. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

2. Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985.

3. СНиП 2.11.03–93 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы.

4. ГОСТ Р 12.3.047–98 Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

5. ПБ 09-12–92 Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем.

6. ПБ 08-342–00 Правила безопасности при производстве, хранении и выдаче сжиженного природного газа на газораспределительных станциях магистральных газопроводов и автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях.