Производственная безопасность 2

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

кафедра промышленная безопасность и охрана труда

курсовая работа

по предмету:

«производственная безопасность»

Выполнила:ст.гр. Бпз 04-01 Ардаширова Э. А.

шифр 042314

Проверил: Галикеев Р.К.

УФА 2010

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Задание
2.	Расчет давления взрыва для аммиака
3.	Расчет удельной пожарной нагрузки
4.	Литература

Задание.

1. Привести описание показателей пожаровзрывоопасных показателей и рассчитать давление взрыва для аммиака, вышедшего при аварийной разгерметизации нагнетательного трубопровода непосредственно на выкиде компрессора, установленного в помещении с размерами 6 × 15 × 4 м. Нагнетательный трубопровод имеет внутренний радиус r = 0,075 м и соединен с ресивером объем которого V = 4 м3
. Длина трубопровода от аварийного участка до отключающей задвижки, установленной после ресивера L = 22 м. Максимальное давление в ресивере Р1
и в трубопроводе Р2
равны и составляют 1150 кПа. Расход газа q= 0,06 м3
/с, температура газа t = 450
C.

Определить в соответствии с НПБ 105 – 03 категорию помещения по взрывопожарной опасности, класс взрывоопасной зоны по ПУЭ, категорию и группу взрывоопасной смеси по ГОСТ Р 51330. 19 – 99 и вид взрывозащищенного электрооборудования по ПУЭ.

2. Привести краткое описание показателей пожаровзрывоопасности, рассчитать удельную пожарную нагрузку и определить категорию помещения по пожарной опасности по НПБ 105 – 03, если в нем хранятся (используются) масло авиационное МК – 22 в количестве 950 кг, масло авиационное МС – 2 0 в количестве 1500 кг. Площадь помещения составляет 10×20 м.

Определить класс пожароопасной зоны в помещении и вид электрооборудования по ПУЭ.

2. Расчет давления взрыва для аммиака

Аммиак
горючий бесцветный газ. Молекулярная масса 16; плотность по воздуху 0,7168; температура кипения – 161,58 °С; теплота cгopания – 802 кДж/моль; теплота образования – 74,8кДж/моль. Температура самовоспламенения 557 °С; концентрационные пределы распространения пламени 5,28 – 14,1 % (об.) в воздухе. Максимальное давление взрыва 706 кПа. Максимальная скорость нарастания давления 18МПа/с; МВСК 11%; БЭМЗ 1,14мм.

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

, (1)

где Рmax
– максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным (при отсутствии данных допускается принимать

Рmax
= 900 кПа),

Р0
– начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа),

m – масса горючего газа или паров, ЛВЖ, вышедшей в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая по формуле (4), кг,

z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать значение z = 0,5 (для ЛВЖ, нагретых выше температуры вспышки),

Vсв
– свободный объем помещения, м3
,

rгп
– плотность газа или пара при расчётной температуре tp
, кг/м3
, вычисляемая по формуле (2) :

, (2)

где М – молярная масса, кг/ кмоль,

V0
- мольный объём, равный 22,4 м3
/ кмоль,

tр
-расчётная температура, 0
С.

= 0,608 кг/м3
.

Сст
–стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, %(об.), вычисляемая по формуле (3) :

Сст
= , (3)

где b = nc
+ - cтехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания,

где nc
, nн
, no
, nх
– число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

Кн
– коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн
равным 3.

b = 1 + 4 / 4 = 2

Сст
= = 9.

Масса паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесённым составом) определяется по формуле (4):

m= (Vа
– Vт
) · rгп
, (4)

где Va – объем газа, вышедшего из аппарата, м,

Vт – объем газа, вышедшего из трубопровода, м.

При этом Vа
= 0,01·Р1
·V, (5)

где Р1
– давление в аппарате, кПа;

V – объем в аппарате, м3
;

Vа
= 0,01 · 7500 · 3,5 = 262,5 м3
.

Vт
= V1т
+ V2т
, (6)

где V1т
– объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3
;

V2т
– объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3
;

V1т
= q · T, (7)

q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т. д., м3
/с,

T – время отключения трубопроводов, расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

- 300 с, при ручном отключении.

V1т
= 0,09 · 300 = 27 м3
.

V2т
= 0,01 · π · Р2
·r2
· L, (8)

где Р2
– максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r – внутренний радиус трубопроводов, м;

L – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

V2т
= 0,01 · 3,14 · 7500 · 0,0752
· 22 = 29 м3
,

Vт
= 27 + 29 = 56 м3
,

m = (262,5 – 56) · 0,608 = 126 кг.

Свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить не возможно, то его допускается принимать условно равным 80 % геометрического объема помещения.

Vсв
= 6 · 20 · 4 · 0,8 = 384 м3
.

кПа.

Категория помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с НПБ 105 – 03.

Таблица 1

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
1	2
А взрыво- пожаро- опасная	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 280 r />С в таком количестве, что могут образоваться взрывоопасные смеси при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5кПа Вещества и материалы способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б Взрыво- пожаро- опасная	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 280 С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образоваться взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышающее 5 кПа
В1-В4 Пожаро- опасные	Горючие и трудно горючие жидкости, твердые горючие и трудно горючие вещества и материалы способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии, что помещения в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

В соответствии с НПБ 105-03 (табл.1) по взрывопожарной и пожарной опасности данное помещение относится к категории А [1]

Степень огнестойкости здания принимаем не ниже II- СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений" [8]

По молниезащите (СО 153-34.21.122-2003) здание компрессорной относится к

II категории - производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрыво­опасные жидкости и газы [5].

Класс взрывоопасной зоны помещения по ПУЭ принимаем В-Ia (про­странство закрытых помещений при установленных в них закрытых техниче­ских устройствах, аппаратах, емкостях) [7].

Маркировку взрывозащищенного электрооборудования принимаем по

ГОСТ 2.2.020 - 76 2 E x d I I A Tl .

3.
Расчет удельной пожарной нагрузки и определение категорий

В помещении для хранения различных веществ с размерами 10 x 20 м хра­нятся три вида масел:

- масло авиационное МК – 22, горючая вязкая жидкость. Плотность 901,5 кг/м3
. Температура вспышки 259°С; температура самовоспламенения 3800
С; температурные пределы распространения пламени: нижний 2280
С, верхний 2540
С.

- масло авиационное МС – 20, горючая жидкость. Плотность 895 кг/м3
. Температура вспышки 259°С; температура самовоспламенения 380°С; температурные пределы распространения пламени: нижние 228°С, верхние 254°С;

Для определения пожароопасной категории помещения, необходимо сравнить максимальное расчетное значение удельное временной пожарной на­грузки (пожарная нагрузка) на любом из участков с величиной удельной по­жарной нагрузки, приведенной в таблице 2.

Таблица 2

Категория	Удельная пожарная нагрузка g на участке, МДж/м2
В1	Более 2200
В2	1401-2200
В3	181-1400
В4	1-180

При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих ве­ществ и материалов в пределах пожароопасного участка, пожарная нагрузка Q, МДж, определяется по формуле (1):

Q=Gi
· Qp
н
i
(1)

где Gi
— количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;

Qp
н
i
– низшая теплота сгорания z-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг.

Удельная пожарная нагрузка g, МДж/м2
, определяется из соотношения:

g=Q/S (2)

где S — площадь размещения пожарной нагрузки, м (не менее 10 м).

S= 10 · 20 = 200 м2
.

Высшую и низшую теплоту сгорания для нефтепродуктов определяют по формулам [6]:

QB
= 12400 – 2100 · ρ15
15
, (3)

QB
= QH – 5045H, (4)

Н = (26 – 15·(ρ15
15
))/100. (5)

Для пересчета можно использовать следующую формулу [6]:

(ρ15
15
) = ρ20
4
+5·α (6)

α- поправка на изменение плотности при изменений температуры на

один градус.

Рассчитаем показатели, необходимые для нахождения пожарной нагрузки, по формулам (3),(4),(5),(6).

Масло авиационное МК – 22

ρ15
15
= 0,902 + 5 · 0,000633 = 0,905;

Н = (26 – 15 · 0,905) / 100 = 0,12;

QВ
= 12400 – 2100 · 0,9052
= 10680,05 ккал/кг;

QН
= 10680,05 – 5045 · 0,12 = 10074,65 ккал/кг;

QН
= 10074,65 · 4186,08 · 10-6
= 42,2 МДж/кг.

Масло авиационное МС – 20

ρ15
15
= 0,895 + 5 · 0,000647 = 0,90;

Н = (26 – 15 · 0,90) / 100 = 0,13;

QВ
= 12400 – 2100 · 0,902
= 10699 ккал/кг;

QН
= 10699 – 5045 · 0,13 = 10043,15 ккал/кг;

QН
= 10043,15 · 4186,08 · 10-6
= 42,0 МДж/кг.

В соответствии с полученными результатами пожарную нагрузку нахо­дим по формуле (1):

Q= 42,2 · 950 + 42,0 · 1500 = 103090 МДж.

Удельная пожарная нагрузка:

g = 103090 / 200 = 515 МДж.

Определение пожароопасной категории осуществляется путем сравнение максимального значения удельной временной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 2.

Помещение для хранения масел относится к категории В3.

Класс пожароопасной зоны II- I (помещения в которых обращаются го­рючие жидкости с температурой вспышки более 61°С) по ПУЭ [7].

Вид электрооборудования принимаем IP54 в соответствии с ПУЭ [7].

ЛИТЕРАТУРА

1. НПБ 105- 03, "Определение категорий помещений и зданий по взрыво- пожарной и пожарной опасности ". М.: ВНИИПО, 1995.

2. Баратов А.Н., Корольченко А.Я.: Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения,- М.: Химия, 1990.- с. 412, 467.

3. ГОСТ 12.1.011-78*., " Смеси взрывоопасные. Классификация и методы испытаний ". М., Госстандарт России.

4. ГОСТ 12.2.020-76., "Электрооборудование взрывозащищенное. Марки­ровка ". М., Госстандарт России.

5. СО 153-34.21.122-2003.,"Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций". М., Госстандарт России.

6. Гуревич И.А.: Технология переработки нефти и газа. - М.: Химия, 1972.-с. 34-36, 75-76.

7. Правила устройства электрообоустановок.- М.: Энергоатомиздат, 1987.-с. 12-13.

8. СНиП 21-01-97., "Пожарная безопасность зданий и сооружений". М.: Издательство Стандартов России, 1997.