| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕНЮ
| Пожаровзрывозащита мукомольного производств1.3.2. Расчет интенсивности теплового излучения и времени существования «Огненного шара»Образование «Огненных шаров» приводит к тяжелым последствиям. Они вызывают вторичные пожары, так как интенсивность теплового излучения очень высока.Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м2, проводят по формуле:q = Ef Fq , (1.2)где Ef -- среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2;Fq -- угловой коэффициент облученности; - коэффициент пропускания атмосферы.Ef определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать Ef равным 450 кВт/м2.Fq рассчитывают по формуле:, (1.3)где Н-- высота центра «огненного шара», м;Ds -- эффективный диаметр «огненного шара», м;r -- расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м. Эффективный диаметр «огненного шара» Ds рассчитывают по формуле:Ds =5,33 m 0,327, (1.4) где т -- масса горючего вещества, кг. H определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать H равной Ds/2. Время существования «огненного шара» ts, с, рассчитывают по формуле ts = 0,92 m 0,303. (1.5) Коэффициент пропускания атмосферы т рассчитывают по формуле = ехр [-7,0 10-4 (- Ds / 2)]. (1.6) Рассчитаем т = 170 000 0,8 = 136 000 кг, Определяем эффективный диаметр «огненного шара» Ds= 5,33 (136 000)0,327 = 254,33 м. По формуле (1.3), принимая H = Ds /2 = 127,165 м, находим угловой коэффициент облученности Fq По формуле (1.6) находим коэффициент пропускания атмосферы : = ехр [-7,0 10-4 ( - 254,33/2)] = 0,99758. По формуле (1.2), принимая Ef = 450 кВт/м2, находим интенсивность теплового излучения q q = 450 0,152 0,99758 = 68,23 кВт/м2. По формуле (1.5) определяем время существования «огненного шара» ts: ts = 0,92 (136 000)0,303 = 33,056 с. Итак, значение интенсивности излучения «Огненного шара» составляет 68,23 кВт/м2, при такой величине возможны ожоги первой степени и смертельное поражение людей. 1.3.3. Расчет параметров волны давления при сгорании горючей пылиОсновными параметрами волны давления при сгорании горючей пыли в открытом пространстве являются избыточное давление и импульс волны давления. При большой величине избыточного давления возможно повреждение находящихся поблизости оборудования и других зданий. [6]Избыточное давление p, кПа, развиваемое при сгорании, рассчитывают по формуле:, (1.7) где р0 -- атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); r -- расстояние от геометрического центра облака, м; mпp -- приведенная масса горючей пыли, кг, рассчитанная по формуле: mпр = (Qсг / Q0)mг,п Z, (1.8) где Qсг -- удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг; Z-- коэффициент участия, который допускается принимать равным 0,05; Q0-- константа, равная 4,52 106 Дж/кг; mг,п -- масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг. Импульс волны давления i, Па с, рассчитывают по формуле: . (1.9) Находим приведенную массу mпр по формуле (1.8): mпр = (93,37 106 / 4,52 106) (136 000) 0,05 = 140 488 = 1,4 105 кг. Находим избыточное давление p по формуле (1.7): p = 101 [0,8 (1,4 105)0,33 / 100 + 3 (1,4 105) 0,66 / 1002 + 5 (1,4 105) / 1003] = 186,987 кПа. Находим импульс волны давления i по формуле (1.10): i = 123 (1,40488 105)0,66 / 100 = 3071,5 Па с. 1.3.4. Расчет размеров возможного пожара и его потенциальной энергииРазмер пожара и его потенциальную энергию определяют на основе учета особенностей муки, технологического оборудования и конструктивного исполнения мельницы.Площадь возможного пожара Fпож определяют по формуле:, (1.10)где Vл - линейная скорость распространения пламени, м/с, (принимаем 0,12 м/с); ?р - расчетное время развития пожара, с.Тогда Fпож = 3,14*(0,12*120) = 651,1 м2. Тогда диаметр пожара Высота пламени h, м, рассчитывается по формуле:, (1.11)где d - диаметр пожара, м (равен 28,79 м);m - удельная массовая скорость выгорания, кг/(м2*с);?в - плотность воздуха, кг/м3 (равна 1,2);g - ускорение свободного падения, м/с2.Тогда h = 9,2 м.Продолжительность пожара ? рассчитывают исходя из условия, что горючая пыль (мука) горит размещенная на 100 м2 без условия тушения.? = N/n, (1.12)где N - количество горючего вещества, кг;n - скорость выгорания муки, кг/(м2*ч) (равна 100).Тогда при условии, что 136 т муки размещены на 45*120=5 400 м2, откуда следует, что на 100 м2 приходится N=2518,5 кг, ? = 2518,5 / 100 = 25,2 часа.Потенциальная энергия пожара Епож вычисляется по формуле:Епож = Gн · Q · К, (1.13)Где Gн - масса сгораемого вещества, кг;Q - теплота сгорания горючей пыли, кДж/кг (равна для муки - 93 370 кДж/кг);К - коэффициент недожога (равен для муки - 0,95).Епож = 136 000 · 93370 · 0,95 = 12,06 · 109 кДж.Итак, в данном разделе рассчитаны критерии пожаровзрывоопасности при сгорании горючей пыли, значения которых представлены в таблице 1.2. Таблица 1.2. Критерии пожаровзрывоопасности
Оценим индивидуальный и социальный риск для людей, работающих на мельнице. В процессе расчетов необходимы следующие данные: В помещении мельницы (зальное) размерами 45 м * 120 м * 7 м произошла аварийная разгерметизация оборудования и загорание пылевоздушной смеси на площади 600 м2. На мельнице работают 15 человек в две смены Рпр = 0,67. Здание имеет два эвакуационных выхода посередине. Ширина центрального прохода между оборудованием равна 7 м, а ширина проходов между оборудованием и стенами равна 4 м. Характеристики горения муки, взятые из литературных источников, следующие: низшая теплота сгорания Q = 93,37 МДж/кг; дымообразующая способность (согласно ГОСТ 12.1.044 - 89 [9] показатель дымообразующей способности - коэффициент дымообразования - для пылей не применим). Расчетная схема эвакуации представлена на рисунке 2. -- место пожара; I, II -- эвакуационные выходы; 1, 2, 3 -- участки эвакуационного пути. Рисунок 2 -- Расчетная схема эвакуации Эвакуацию осуществляют в направлении первого эвакуационного выхода, так как второй заблокирован очагом пожара. Плотность людского потока на первом участке эвакуационного пути: м-2, где N1 -- число людей на первом участке, чел; f-- средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2, (0,100 -- взрослого в домашней одежде); -- ширина первого участка пути, м; l1 -- длина первого участка пути, м. Время движения людского потока по первому участку: мин, (где скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин (определяют по таблице Ш.1 ГОСТа 12.3.047 - 98 [4] зависимости от плотности D). Тогда по второму участку м-2 и мин. Интенсивность движения людского потока по третьему участку: м/мин. Время движения людского потока по третьему участку, так как q3 = 1,57 < qmax = 16,5: мин. Расчетное время эвакуации: tр = t1 + t2 + t3 = 1,16 + 1,16 + 0,04 = 2,36 мин. Геометрические характеристики помещения: V= 0,8 120 45 16,2 = 30 240 м3 По рекомендуемым данным принимаем значения tкр при аварии со сходными веществами и условиями: - по повышенной температуре - 362 с; - по потере видимости - 435 с; - по пониженному содержанию кислорода - 366 с. - t кр = min (362, 435, 366) = 362 c = 6,03 мин. Необходимое время эвакуации людей из помещения: tнб = Кб tкр = 0,8 362 = 289,6 с = 4,83 мин. Из сравнения tр с tнб получается: tр = 2,36 < tнб = 4,83, тогда вероятность эвакуации по эвакуационным путям: Рэ.п = 0,999. Вероятность эвакуации: Рэ = 1 - (1 - (1 - Рэ.п ) (1 - Рд.в) =1 -(1 - (1 - 0,999) (1 - 0) = 0,999. Расчетный индивидуальный риск при Рп.з=0, т.е. выбираем наихудший вариант - вероятность эффективной работы технических решений противопожарной защиты равна нулю (вероятность пожара в здании в год - 0,03): Qв = Qn Pпp (1 - Рэ) (1 - Рп.з) = 0,03 0,67 · (1 - 0,999) · (1 - 0) = 2,01 10-5; Qв = 2 10 -5 > = 10-6. То есть условие безопасности людей не выполнено, значение индивидуального риска больше допустимого. Необходимо внедрение систем взрывопредупреждения и взрывозащиты. Выполним оценку социального риска на рассматриваемом участке по формуле (Ш.36) ГОСТа 12.3.047 - 98 [4]. В нашем случае -- время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов поражения, имеющих предельно допустимые для людей значения, мин, принимаем максимальное из времени существования «огневого шара», после которого полностью теряется несущая способность конструкций, и расчетного времени развития пожара (33,056 с = 0,55 мин и 120 сек = 2 мин). Для зальных помещений вероятность Q10 гибели 10 и более человек рассчитывают по формуле: (1.14) где (1.15) tр -- расчетное время эвакуации людей, мин (согласно расчетам равно 2,36 мин); Таким образом, tр ? и М = 15 · (2 / 2,36) = 12,7 > 10 . Тогда Q10 = (12.7 - 9) / 12.7 = 0.41. Вероятность гибели от пожара 10 и более человек в течение года R10 рассчитывают по формуле R10 = QпPпр (1 - Рэ) (1 - Рпз)Q10. (1.16) В данном случае R10 = 0.03 · 0.67 · (1-0.999) · (1-0) · 0.41 = 8,241 · 10-6 Для эксплуатируемых здании (сооружений) расчетное значение социального риска допускается проверять окончательно с использованием аналитических данных по формуле , (1.17) где N10 -- число пожаров, повлекших за собой гибель 10 и более человек в течение периода наблюдения Т, лет: Nоб -- число наблюдаемых объектов. В данном случае значение социального риска не превышает 10-5 (при таких значениях эксплуатация технологических процессов недопустима), поэтому пожарная безопасность считается условно выполненной. Однако довольно частым является тот случай, что tр < бл принимаем Q10 = 0 по формуле (1.14), следовательно, вероятность гибели в результате пожара 10 и более человек на рассматриваемом участке равна 0. 2. Обеспечение пожаровзрывобезопасности2.1. Общие положенияВзрывобезопасность - состояние производственного процесса, предприятия или его отдельных участков, при котором исключена возможность взрыва, предотвращения воздействия на людей опасных и вредных факторов в случае его возникновения, которое обеспечивает сохранение материальных ценностей - зданий, сооружений, производственного оборудования, сырья и готовой продукции.Взрывобезопасность производственных процессов, зданий, сооружений, производственного оборудования обеспечивают мерами по взрывопредупреждению и взрывозащите, организационными и организационно-техническими мероприятиями в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.Взрывопредупреждение - комплекс организационных и технических мер, предотвращающих возможность возникновения взрывов и направленных на исключение условий образования взрывоопасных пылевоздушных, газовоздушных или пылегазовоздушных (гибридных) смесей и источников их зажигания.Взрывозащита - комплекс технических мер, предотвращающих воздействие на людей опасных и вредных факторов взрыва и обеспечивающих сохранение производственного оборудования, зданий, сооружений, сырья и готовой продукции. Так как необходимым и достаточным условием возникновения взрыва является наличие взрывоопасной пылевоздушной, газовоздушной или гибридной смеси (смеси с содержанием горючего в пределах области воспламенения) и источника инициирования взрыва (источника зажигания смеси достаточной мощности и температуры), то для предотвращения взрыва необходимо исключить эти условия или хотя бы одно из них. Основные направления мероприятий по взрывопредупреждению представлены в схеме в Приложении 2 на странице _Для обеспечения защиты людей и материальных ценностей при возникновении взрыва должны быть предусмотрены меры, предотвращающие воздействие следующих опасных факторов взрыва:- пламени и высокотемпературных продуктов горения;- давления взрыва;- высокоскоростных газовоздушных потоков;- ударных волн;- обрушившихся конструкций зданий и сооружений и разлетающихся элементов строительных конструкций, производственного оборудования и коммуникаций.Основные направления технических мер по взрывозащите представлены на схеме Приложения 3 на странице ____.Организация и ведение технологических процессов на предприятиях должны соответствовать следующим документам: - Правилам организации и ведения технологических процессов на элеваторах и хлебоприемных предприятиях;- Правилам организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах;- Временной инструкции по организации и ведению технологического процесса на мукомольных заводах, оснащенных высокопроизводительным оборудованием;- Правилам бестарной приемки, хранения и отпуска муки для предприятий зерноперерабатывающей промышленности;- Инструкции по хранению продовольственно-кормового зерна, маслосемян, муки и крупы №9-2;- Инструкции по очистке и выделению мелкой фракции зерна, эксплуатации зерноочистительных машин на элеваторах и хлебоприемных предприятиях №9-5 - 82;- Инструкции о активному вентилированию зерна в складах и на площадках;- Указаниям по вентилированию зерна на складах, оборудованных аэрожелобами;- Инструкции по сушке продовольственного, кормового зерна, маслосемян и эксплуатации зерносушилок №9-3 - 82;- ГОСТ 8.12.01 - 84 Требованиям безопасности к производственным процессам на элеваторах и хлебоприемных предприятиях.Выбор, установку и эксплуатацию электрооборудования следует производить в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ), Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей на основе классификации взрывоопасных и пожароопасных помещений (зон) и наружных установок.Молниезащита зданий, сооружений и наружных установок от прямых ударов молний, а также от вторичных их проявлений необходимо выполнять в соответствии с СН 305 - 77 и отраслевыми правилами пожарной безопасности. [1, с. 127-132]2.2. Предотвращение взрывов2.2.1. Технологические процессыПри разработке технологических процессов должны быть предусмотрены меры, максимально предотвращающие возможность образования взрывоопасных концентраций пыли в технологическом и транспортном оборудовании в условиях стационарных режимов ведения технологических процессов и возникновения источников инициирования взрыва.На предприятиях по хранению и переработке зерна должны быть предусмотрены:- автоблокировка приводов групп машин для того, чтобы последовательность пуска и остановки их, а также аварийная остановка одной из машин этой группы исключали возможность завалов и подпоров;- блокировка приводов вентиляторов аспирационных установок с приводами аспирируемого оборудования;- блокировка приводов задвижек воздуходувок с пусковыми устройствами каждой воздуходувки;- светозвуковая сигнализация, автоматически включаемая при срабатывании любой блокировки;- средства связи;- устройства аварийного отключения всех приводов;- амперметры в цепях электродвигателей приводов с выводом показаний на пульт управления и по месту для контроля за нагрузкой указанных машин.В приемниках пневмотранспортных установок с механическим побуждением должно быть предусмотрено блокировочное устройство для выключения подачи продукта на ротор при завале приемника.Транспортные коммуникации должны содержать минимальное количество точек перегрузки и иметь минимальную протяженность. Размещение производственного оборудования должно обеспечивать свободный доступ для его обслуживания и уборки пыли. Нагрузки на оборудование должны соответствовать паспортным данным, Нормам технологического проектирования и Правилам организации и ведения технологического процесса. Оборудование при эксплуатации должно быть в технически исправном состоянии, обеспечивающем безаварийную работу между плановыми ремонтами, его следует использовать в соответствии с требованиями технологической схемы по производительности и назначению. |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|