Курсовая работа: Обеспечение пожарной безопасности технологического процесса пироватекса

Продолжительность процесса самовозгорания веществ может исчисляться как несколькими минутами, так и многими часами, поскольку скорость окисления горючих веществ зависит от многих факторов и при прочих равных условиях - - от количества материала, начальной температуры процесса и условий отвода в окружающую среду выделяющегося при окислении тепла. Контакт самовозгорающихся химических веществ с воздухом происходит обычно при повреждении тары, розливе жидкости, расфасовке веществ, при откачке жидкостей из резервуаров, когда внутри их имеются самовозгорающиеся отложения, и т. д.

Источники зажигания могут образовываться в нашем случае только в результате неисправности оборудования или нарушения инструкций по эксплуатации оборудования и работы в помещении.

2.5 Анализ образования возможных путей распространения пожара

На объектах переработки ЛВЖ и ПК пожары развиваются очень быстро, для их тушения требуется сосредоточение значительных сил и средств, оперативные и умелые действия пожарных подразделений и персонала объектов.

Пожары могут возникать в процессе переработки на технологических установках. Нередко до возникновения пожара в результате разгерметизации или разрыва емкостей и коммуникаций, в которых находятся жидкости, образуются значительные по площади и объему газо - или паровоздушные облака и разливы жидкостей, и при их воспламенении в зоне срезу оказываются технологические аппараты и сооружения на большой площади.

Быстрое растекание жидкостей, высокая температура горения (1300 °С и более), большое теплоизлучение, ощущаемое даже на расстоянии 50..80 метров, приводит к деформациям, а иногда и взрывам технологических аппаратов и коммуникаций и значительному расширению площади горения. Под воздействием пламени металлические стенки технологических аппаратов с ПК прогреваются до критических температур, при которых металл теряет свою прочность. Этот же прогрев приводит к быстрому повышению давления в аппаратах и трубопроводах, на которое предохранительные клапаны часто не рассчитываются. В результате происходящего в таких случаях разрыва аппаратов и трубопроводов обстановка на пожаре обостряется еще больше.

Можно встретиться с горением ЛВЖ и ПК следующих видов:

- факельное горение жидкостей, выходящих под давлением в виде струй;

- горение ПК на свободной неподвижной поверхности в резервуарах и других емкостях;

горение движущейся жидкости, в т.ч. стекающей по поверхности технологического аппарата;

одновременное горение ЛВЖ всеми указанными способами.

При авариях на технологических аппаратах, работающих под давлением и сопровождающихся горением вытекающей ЛВЖ, необходимо локализовать горение и немедленно прекратить подачу ЛВЖ в аппарат. Прекращение подачи ЛВЖ выполняет обслуживающий персонал согласно действующей инструкции по аварийной и нормальной остановкам аппаратов.

В первую очередь прекращают подачу сырьевых ЛВЖ в аппарат, сливают остаток жидкости из аппаратов в аварийную емкость и стравливают пары на производственный факел. Чтобы исключить образование взрывоопасной концентрации внутри аппаратов, в них (после остановки) подают водяной пар.

Если огонь охватил несколько аппаратов и ПК растекается по аппаратному двору, используют следующие средства ограничения распространения пожара: стационарные установки тушения и защиты, пену средней кратности для тушения разлившейся жидкости и охлаждения раскаленных конструкций. Струи вводят так, чтобы тушение горящей поверхности осуществлялось одновременно по всей окружности.

Как правило, емкости освобождают от ЛВЖ и ГЖ с помощью насосов. Сбрасывать пожаро - и взрывоопасные продукты в канализационную сеть даже в аварийных случаях не допускается.

Пожары в мерниках, теплообменниках, мешалках и других аппаратах чаще всего начинаются со взрыва пожароопасной смеси с последующим горением вытекающих под давлением паров и жидкостей.

Распространению начавшегося пожара способствуют следующие условия: скопление значительного количества горючих веществ и материалов на производственных и складских площадях; наличие путей, создающих возможность распространения пламени и продуктов горения на смежные установки, в соседние помещения: внезапное появление в процессе пожара факторов, ускоряющих его развитие: запоздалое обнаружение возникшего пожара и сообщение о нем в пожарную часть: отсутствие или неисправность стационарных и первичных средств тушения пожара: неправильные действия людей по тушению пожара.

Одной из частых причин быстрого развития пожара и увеличение его продолжительности является наличие в помещениях и на открытых площадках большого количества горючих веществ и материалов.

Большое количество горючих веществ в аппаратах и емкостях, у рабочих мест и на складах вызывается чаще всего потребностями производства, т. е. его высокой производительностью, особенностями технологического процесса, необходимостью запасов сырья для обеспечения непрерывности работы производства и т. п.

Вместе с тем в проектах и при строительстве нередко имеются случаи необоснованного завышения размеров емкости аппаратов и резервуаров. В процессе эксплуатации часто происходит необоснованное увеличение запасов горючих веществ у рабочих мест и на складах. Перегрузка приводит к тому, что проходы между производственным оборудованием. подступы к средствам пожаротушения, эвакуационные выходы и свободные площадки пола загромождаются горючими материалами.

Нередко в производственных помещениях размещают значительное количество емкостных аппаратов, резервуары с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, напорные баки, промежуточные резервуары, емкости со сжиженными газами, превращая эти помещения в промежуточные склады пожаровзрывоопасных веществ и создавая благоприятные условия для распространения, начавшегося пожара. Еще чаще бывают перегружены материалами складские помещения.

Упаковка веществ, хранящихся на складе, часто бывает выполнена из легкосгораемых материалов (джутовые мешки, бумага, рогожа, полиэтиленовые мешки, картон, древесина и т. п.), способствующих быстрому распространению начавшегося пожара.

Другой причиной быстрого развития пожара является наличие в производственных помещениях, на складах или на открытых площадках различных технологических коммуникаций без противопожарных преград. В этом случае огонь беспрепятственно может распространяться от аппарата к аппарату, от установки к установке, из одного цеха в другой.

Благоприятные условия для быстрого распространения огня на большие площади создаются при авариях аппаратов и трубопроводов, сопровождающихся разливом горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, загазованностью помещений, открытых установок и территорий.

Знание условий и причин распространения пожара необходимо для разработки решений, которые бы позволили ограничить (без ущерба для производства) количество горючих веществ и материалов, обращающихся в производстве; создать условия для эвакуации материалов и оборудования; предусмотреть препятствия на путях распространения огня по коммуникациям; обеспечить защиту аппаратов от разрушения при взрывах и т. д.

Таблица 6

основные пути распространения пожара

Обобщение данных позволяет сделать вывод о том, что распространение пожара возможно приведет к колоссальным убыткам, так как в процессе производства применяются горючие вещества и материалы, а аппаратная схема способствует распространению пожара. Также распространению горения способствует складирование используемых горючих веществ в помещении, где проходит технологический процесс. Следовательно, данное производство является особо пожароопасным с точки зрения распространения пожара.

2.6 Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Избыточное давление взрыва ?P для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле:

?P= ( Pmax-Po )*(m*Z/Vсв*сг,п)*(100/Сст)*(1/Кн),

где Pmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной и паровоздушной смеси в замкнутом объеме,

Po - начальное давление, кПа,

m- масса горючего газа или ЛВЖ, кг.,

Z - коэффициент участия горючего во взрыве,

Vсв - свободный объем помещения, мі,

сг,п - плотность газа или пара при расчетной температуре, кг./мі,

Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ, %,

Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения.

Известны следующие величины: Po= 101 кПа, Pmax= 900 кПа ( п.10 НПБ 105-03 ), Z= 0,3 ( табл.2 в НПБ 105-03 ), Кн=3 ( п.10 НПБ 105-03)

1) обоснование расчетного варианта аварии:

разгерметизация аппарата при загрузке метанол-яда.

2) расчет плотности газа:

с= М/(Vo*(1+0,00367*tр)),

где М- молярная масса, кг./кмольЇ№,

Vо- мольный объем, равный 22.413 мі*кмольЇ№,

Tр- расчетная температура, равная 35°С,

с= 32/(22.413*(1+0.00367*35))= 1.3 ( кг./мі ),

3) свободный объем помещения:

Vсв= 0,8*Vп, где Vп- объем помещения, равный 990 мі,

Vсв= 0,8*990= 792 ( мі ),

4) стехиометрическая концентрация:

в= nc + (nн-nx)/4 - no/2,

в= 1+1-0.5=1.5,

Сст= 100/(1+4.84*в),

Сст= 100/(1+4.84*1,5)= 12.1 ( % ),

5) масса, поступивших паров жидкости в помещение:

mпаров=WFuT, где W- интенсивность испарения, кг*сЇ№*мЇІ,

Fu- площадь испарения, мІ,

T- испарения, 3600с,

W= 10Ї⁶*з*vМ * Рн,

где з- коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока, равный 1 по табл.3 НПБ 105-03,

М- молярная масса, равная 25 г./моль,

Рн- давление насыщенного пара,(табл.№2.приложения)

Рн= 0.3 ( кПа),

W= 10Ї⁶*1v32 * 0.3= 1.7*10^-6 ( кг*с^-1*м^-2 ),

Если Fп<Fи, то принимаем за Fи>Fп,

В соответствии с НПБ 105-03 принимаем 1л>1м²,

Fп=l*b=10F*7F, где F=⁴vN, где N- номер варианта,

F=⁴v5= 1.49,

Fп=10*1.49*7*1.49=165 ( м² ),

Fи= Fиа+Fитр, где Fиа- площадь испарения из аппарата,

Fитр- площадь испарения из трубопровода,

F_иа= V_апп.=0.7*F=0.7*1.49= 1.05 ( м² ),

F_итр= L_о*(рD_н²+рD_o²)= 10F*(р25F+р40F)=

= 10*1.49*(3.14*25*1.49+3.14*40*1.49)=4532 ( м² ),

F_и= 1,05+4532= 4533 ( м² ),

F_п<F_и, значит F_и=165 м²,

таким образом:

m_паров= 1.7*10^-6*165*3600= 1 ( кг.),

6) избыточное давление:

?Р= (900-101)*(1*0,3/792*1.3)*(100/12,1)*(1/3)=2.6 ( кПа ),

?Р<5 кПа, а Т_всп?28єС, следовательно можно сделать вывод о том, что данное помещение, для которого проводился расчет, относится к категории Б помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.

3. Анализ возможных причин повреждения аппарата

Повреждения аппаратов и трубопроводов являются следствием сложных одновременно протекающих физико-химических процессов. Чаще всего повреждение подготавливается постепенно совместным действием механических и химических причин, которые проявляются при нарушении установленного технологического регламента или отсутствии систематического контроля за действительным состоянием оборудования.

Следовательно, для предупреждения повреждений и аварий большое значение имеет систематический надзор за состоянием аппаратов и регулярное их испытание на прочность и герметичность.

Для обеспечения безопасности помещений большое значение имеют эффективно действующая вентиляция (в том числе аварийная), а также наличие специальных систем, обеспечивающих защиту от образования взрывоопасных концентраций паров и газов в воздухе.