Расчёт взрывоопасности компресорного цеха

Введение

 

Несмотря на широкое  осуществление мер пожарной профилактики, число загораний, пожаров и взрывов на предприятиях, в природе и в быту остаются сравнительно большими.

В среднем по России ежегодно происходит свыше 250.000 пожаров, которые наносят огромный материальный ущерб и приводят к многочисленным человеческим жертвам.

Поэтому на предприятиях разрабатывается большой комплекс мероприятий по предупреждению пожаров и взрывов. Для того чтобы разработать и осуществлять то или иное мероприятие, и для того чтобы оно было эффективным, необходимо рассчитать вероятность возникновения  пожара, а также величину избыточного давления и зону разрушения для оценки возможных последствий, в случае возникновения взрыва.

При прогнозировании  последствий пожаров на производственных или общественных объектах определяется ряд показателей, в том числе и уровень обеспечения пожарной безопасности людей. Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Понятие пожарной профилактики включает в себя комплекс мероприятий, необходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьшения его последствий. Под активной пожарной защитой понимаются меры, обеспечивающие успешную борьбу с возникающими пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Пожары являются источниками  не только материального ущерба, но и, в первую очередь, морального вреда, приводящие к гибели людей.

 Основными системами  пожарной безопасности являются  системы предотвращения пожара  и противопожарной защиты, включая организационно – технические мероприятия.

Требуемый уровень обеспечения  пожарной безопасности людей с помощью  указанных систем должен быть не менее 0,999999 предотвращения воздействия опасных  факторов в год в расчете на каждого человека.

Таким образом, профилактика пожаров предполагает проведение на промышленных предприятиях организационных и технологических мероприятий, разрабатываемых на основе глубокого, систематического анализа противопожарного состояния предприятия, оценки пожарной опасности и уровня его противопожарной защиты.

Целью курсовой работы является то, что в процессе ее выполнения приобретаются навыки расчетов вероятности возникновения взрыва и пожара, избыточного давления, радиусов разрушения, а также определения категории помещения и степени его разрушения.

 

1. Причины возникновения  пожара на объектах экономики

 

Основные причины пожаров  на предприятиях можно разделить  на: дисциплинарные, технологические, обусловленные электричеством, отсутствием или несвоевременностью контроля.

К дисциплинарным причинам пожаров относятся:

- нарушения требований  проектирования промышленных и  вспомогательных зданий и сооружений, выбора строительных материалов  и конструкций, планировки помещений,  расположения технологического  оборудования и коммуникаций;

- отклонения от правил эксплуатации и ремонта оборудования, потребителей электроэнергии и электрических сетей;

- нарушение должностных  инструкций в части пожаробезопасности, нарушение правил безопасности  при ведении огневых работ;

- неосторожное обращение  с источниками открытого огня, курение в цехах и на складах;

- неправильное обращение  с легковоспламеняющимися жидкостями;

- неправильное хранение  промасленных обтирочных материалов, ветоши, хлопчатобумажной спецодежды;

- нарушения правил  и сроков уборки осевшей горючей пыли.

 

Технологическими  причинами пожаров являются:

- работа на неисправном  технологическом оборудовании или  с нарушением режимов технологических  процессов;

- применение горючих  веществ, не соответствующих техническим  характеристикам технологических печей, нарушение режима их растопки, эксплуатации и остановки;

- неправильное заполнение  легковоспламеняющимися жидкостями  и горючими газами емкостей  и коммуникаций;

- применение не соответствующих  ГОСТу смазочных материалов, в  частности для компрессоров;

- применение инструмента,  при ударах которого о твердую  поверхность возникают искры;

- неисправность запорной  арматуры и отсутствие заглушек  на ремонтируемых или законсервированных  аппаратах и трубопроводах;

- искры при электро-  и газосварочных работах;

- неисправность канализации  и гидрозатворов;

- конструктивные недостатки  оборудования;

- ремонт оборудования  на ходу;

- реконструкция установок  с отклонением от технологических  схем.

 

Основными причинами  пожаров, связанных с электричеством, являются:

- применение электрооборудования, не соответствующего категории пожаро- и взрывоопасности производства;

- перегрузка технологических  транспортных магистралей с электроприводом,  другого электрооборудования и  сетей;

- плохой электрический  контакт в местах присоединения проводников; нарушение целостности изоляции, другие неисправности и повреждения потребителей электрической энергии или сетей;

- отсутствие средств  защиты от статического электричества  на технологическом оборудовании  и работниках, отсутствие или нарушение целостности молниеотводов, а также средств защиты от вторичных проявлений линейных разрядов атмосферного электричества.

 

Главными недостатками контрольных мер, которые могут  явиться причиной пожара, являются:

- отсутствие или нарушение  сроков проведения технического освидетельствования, осмотров, текущих и профилактических ремонтов технологического оборудования, автоматики, контрольно-измерительной аппаратуры и приборов безопасности;

- недостаточный контроль над температурным режимом работы технологического оборудования, использующего открытый огонь, а также оборудования, действие которого связано с повышением температуры рабочей среды;

- несвоевременный или некачественный контроль над величиной сопротивления изоляции электрооборудования и сетей, а также сопротивлений средств защиты от статического электричества;

- отсутствие контроля  загрязненности осветительных и  отопительных приборов, нагретых  поверхностей технологического  оборудования и коммуникаций  горючими пылями и т.п.

 

 Рассмотрим одну из причин – неисправность электрооборудования – более подробно.

Причины пожаров от электрических  машин, аппаратов и сетей происходят в результате проявления теплового  и искрового действия электрического тока в условиях, благоприятных для  воспламенения горючих материалов. Основными причинами пожаров в электроустановках являются перегрузка проводов, короткое замыкание, большие переходные сопротивления в электрических сетях, электрическая дуга или искрение.

Перегрузка проводов в электрической  сети происходит при прохождении по ним тока больше допускаемой условиями нагрузки величины. Нередко причиной перегрузки в электрической цепи служит параллельное подключение к ней чрезмерного количества потребителей тока. При перегрузках происходит загорание, нарушение эластичности и разрушение изоляции проводов, что ведет к короткому замыканию.

Перегрузка проводов происходит в  результате чрезмерной механической нагрузки электродвигателей, вследствие чего воспламеняется изоляция обмоток электродвигателей. Короткое замыкание возникает, когда в электрической цепи какие-либо точки различных фаз соединяются между собой через очень малое сопротивление, вследствие чего мгновенно увеличивается ток в электрической цепи и происходит быстрое выделение большого количества тепла.

Основными причинами короткого замыкания являются: повреждение изоляции проводов, попадание на неизолированные провода токопроводящих предметов, воздействие на провода химически активны веществ, пыли сырости, неправильный монтаж и т. п. Короткое замыкание может возникать и непосредственно в электрических машинах и установках. При коротком замыкании электрическая цепь резко уменьшает свое сопротивление, а сила тока, согласно закону Ома, при этом значительно увеличивается по сравнению с нормальной величиной.

Провода не в состоянии при этом мгновенно отдать в окружающую среду большое количество тепла, температура их быстро возрастает и вызывает воспламенение изоляции. К мерам предупреждения перегрузок и короткого замыкания в электрических проводах относится применение плавких предохранителей и специальных автоматов, включенных в цепь последовательно, а также правильный монтаж сетей, машин и аппаратов в соответствии с требованиями ПУЭ.

Переходное сопротивление возникает  от плохих контактов в местах соединения, а также при окислении мест соединения или неплотного прилегания к зажимам и контактам электроприборов, что приводит к местным нагревам и пожарам. Предупреждение перегрева проводов от переходных сопротивлений достигается увеличением площади соприкосновения контактов в результате их тщательной обработки, применением других контактов, подключением проводников к аппаратуре при помощи наконечников или различных оконцевателей. 

2. Исходные  данные

 

Компрессорный цех расположен в одноэтажном производственном помещении размерами 30×18×6 м; стены здания - кирпичные с ленточным остеклением. Освещение цеха – электрическое, отопление - центральное. Цех оборудован аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена в=8. В помещении цеха размещается k=6 компрессора. Компрессор повышает давление поступающего из магистрального трубопровода водорода с P =1,91×10 Па до P =19,6×10 Па. Диаметр трубопровода с газом равен D=150 мм; температура водорода в компрессоре достигает T=30ºC . Длина нагнетающего трубопровода до ручной задвижки 5 м. Здание имеет молниезащиту типа Б и расположено в местности с продолжительностью грозовой деятельности U=45 ч/год. Защитное заземление здания находится в исправном состоянии. Скорость движения воздуха 0,1 м/с.

                   Информация о работе компрессоров в течение года:

 

1. Зарегистрировано m=1 случая разрушения детали поршневой группы, вследствие чего в течении a=2 мин наблюдалось искрение в цилиндре компрессора.
2. C=3 раза отмечалась разгерметизация газовых коммуникаций (нарушение герметичности фланцевых соединений) и газ выходил в объем помещения. Время истечения газа при авариях составило τ=3, 4 ,5 мин, толщина щели (во фланцевом соединении) 0,5 мм.
3. N=4 раз в помещении компрессии газа проводились газосварочные работы по q=6, 8 , 10 ,4 часов каждая.
4. Примерно 200 ч/год в помещении компрессорной хранились разнообразные горючие материалы, непредусмотренные техническим регламентом.
5. Наблюдалось γ = 7 случаев заклинивания клапанов компрессора. Время срабатывания автоматики контроля давления t=6 с.
6. Пожаротехническим обследованием установлено, что 6 светильников с маркой защиты ВЗГ в разное время года в течение 90, 120, 100, 130, 80,70 часов эксплуатировались с нарушением щелевой защиты. Мощность источника освещения принять 150 Вт.
7. Компрессора находились в рабочем состоянии в течение года 4000 часов с равной периодичностью под давлением и разряжением.
8. Скорость движения воздуха υ=0,1 м/c.
9. Размер щели δ=0,5 мм.
10. В помещении работают 10 человек.

 

 

 

 

 

 

 

3. Оценка пожаровзрывоопасного  события с помощью структурной  схемы

 

 

где  ГС – горючая среда;

ИЗ – источник зажигания;

ГВ – горючее вещество;

ОК  - окислитель;

ТИ – тепловые источники;

В – время существования  тепловых источников.

 

 

 

4. Характеристика водорода

 

N п/п	Наименование параметра	Параметр	Источник информации
1 1.1 1.2	Название вещества -химическое -торговое	-водород -технический водород	ГОСТ 3022 – 80 Водород технический
2 2.1 2.2	Формула -эмпирическая -структурная	H Н - Н	ГОСТ 3022 – 80 Водород технический
3 3.1 3.2   3.3	Общие данные -молекулярный вес -температура кипения, ºC -плотность при 20ºC, кг/м³	М=2,016 г/моль 252,8   0,0695	Пожаровзрывооопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочное издание; кн.1/А.Н. Баратов и др., 1990-486 с.
4   4.1   4.2	Данные о взрывопожароопасности -температура самовоспламения,  ºC -пределы взрываемости	510 4,12 – 75 % (об.)	ГОСТ 3022 – 80 Водород технический
5	Реакционная способность	С воздухом и кислородом образует взрывоопасную смесь; смесь  с хлором (1:1) на свету взрывается; с фтором водород соединяется  со взрывом в темноте; смесь с  кислородом (2:1) – гремучий газ.	Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е. Том 3. Под ред. Н.В. Лазарева и Э. Н. Левиной. Л.,»Химия», 1976
6	Запах	Без запаха	Тот же
7	Информация о воздействии  на людей	Физиологически инертный газ. Лишь в очень высоких концентрациях  вызывает удушье вследствие уменьшения нормального давления кислорода. Наркотическое действие может проявляться, лишь при очень высоких давлениях – того же порядка, что и при действии гелия.	Тот же
8	Средства защиты	При работе в среде  водорода необходимо пользоваться изолирующим противогазом (кислородным или шланговым).	ГОСТ 3022 – 80 Водород технический
9	Меры предосторожности	Предотвращение попадания воздуха в оборудование, использующее водород; дополнительная вентиляция; не допускать попадания солнечных лучей	Тот же
10	Методы перевода газа в безвредное состояние	Разбавление водой	РД 03-14-2005
11	Меры оказания первой помощи пострадавшим	Промывание водой. Теплые водные ингаляции. При нарушении  или остановке  дыхания  - искусственное  дыхание. Пить теплое молоко с боржомом или содой.	Тот же
12	Состав	Природный водород состоит  из смеси 2-х стабильных нуклидов с  массовыми числами 1,007825(99,985% в смеси) и 2,014(0,015%). Кроме того в водороде всегда присутствуют ничтожное количество радиоктивного нуклида-трития Н3.	Тот же