§ 6.2. Использование принудительной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ

Процесс вентиляции технологического аппарата можно описать, дифференциальным уравнением материального баланса:

Vdφ + qφdτ—qφ_Bdτ=Mdτ, (6.9)

где V — объем аппарата; q — расход приточного воздуха; φ и φ_в — концентрация паров жидкости в газовом пространстве аппарата и-в приточном воздухе; М — интенсивность испарения; τ — время.

Вентиляция аппаратов из-под газов и паров. При наличии в технологическом аппарате газа или пара без горючей жидкости и при: отсутствии горючих веществ в приточном воздухе уравнение (6.9) примет вид

Vdφ + qφdτ=0, (6.10)

решив которое относительно τ (при изменении φ от φ_о до φ_без), можно определить длительность процесса по формуле

, (6.11)

тде φ₀ — начальная концентрация горючего газа или пара в аппарате; φ_без — предельно допустимая концентрация газа или пара в конце вентиляции, при которой гарантируется безопасность огневых работ; т) — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения газа (пара) в вентилируемом аппарате.

Для определения коэффициента η используют эмпирическую формулу

, (6.12)

Вентиляция аппаратов из-под жидкостей. Пары горючих индивидуальных жидкостей или растворов, свойства которых при частичном испарении не изменяются, удаляются из аппаратов, проходя как бы три периода: первый период, когда концентрация паров жидкости изменяется интенсивно (рис. 6.3); второй — когда концентрация паров остается постоянной; третий — когда произошло полное испарение остатка жидкости и концентрация паров быстро падает.

Рис. 6.3. Изменение концентрации паров в вентилируемом аппарате с остатком жидкости:

/ — индивидуальная жидкость 2 — многокомпонентная жидкость (нефтепродукт)

Уравнения для определения текущих концентрации паров в аппарате в различные периоды вентиляции [получены решением уравнения (6.9)] имеют вид:

для первого периода

. (6.13)

для второго периода

. (6.14)

для третьего периода (решение уравнения (6.10) относительно φ)

. (6.15)

где индексы означают начальные условия (0) или период вентиляции (1,2,3).

Длительность первого периода определяется по формуле

. (6.16)

где Gо — концентрация паров жидкости в начале второго периода.

Продолжительность второго периода определяется по формуле

. (6.17)

где G_o — количество горючей жидкости в аппарате.

Продолжительность третьего периода определяется по формуле (6.11).

Процесс вентиляции в аппарате с остатком сложной многокомпонентной жидкости, например нефтепродукта, также разделяется на три периода (рис. 6.3, линия 2). При этом в первом и третьем периодах значения φ и τ определяются, как в случае с индивидуальной жидкостью. Во втором периоде, в отличие от случая с индивидуальной жидкостью, происходит непрерывное изменение концентрации паров, так как интенсивность испарения многокомпонентной жидкости уменьшается во времени по формуле

, (6.18)

где М_нач — интенсивность испарения исходной жидкости; α — коэффициент, зависящий от свойств жидкости.

Для бензинов, керосина, топлив ТС и Т1, дизельного топлива коэффициент α можно рассчитать по формуле

(6.19)

Тогда уравнение материального баланса по парам горючей жидкости (при притоке чистого воздуха) имеет вид:

Vdφ + qφdV=М_нач ехр (—ατ).

Решив его относительно текущей концентрации, получим:

, (6.21)

Независимо от состава жидкости интенсивность ее испарения в течение первого периода вентиляции в среднем можно принять:

М₂₀, = 0,84M_нaч. (6.22)

Интенсивность испарения нефтепродуктов и индивидуальных углеводородов в течение второго периода вентиляции рассчитывают по формуле

, (6.23)

где F_u и F — соответственно площадь зеркала испарения и ограждающих конструкций емкости; --параметрическое число; μ — отношение молекулярных масс нефтепродукта и воздуха; — температурный фактор; Re — аналог числа Рейнольдса, равный , гдеA — коэффициент турбулентного обмена, определяется по формуле

. (6.24)

Длительность второго периода вентиляции определяется по формуле

. (6.25)

Длительность и эффективность процесса вентилирования зависят от емкости аппарата, его конструкции и устройства, состава и количества находящейся в нем жидкости, погодных условий и характеристик вентиляционного агрегата (температуры жидкости, расхода и температуры приточного воздуха), требуемой степени дегазации. Так, вентиляция резервуара из-под бензина обеспечивает его дегазацию за время, приемлемое для практики. Кроме того, при φ_без⁼0,05φ_н в резервуаре полностью отсутствует жидкость — остаток бензина. Вентиляция резервуаров с керосином и более тяжелыми нефтепродуктами неэффективна, так как длительная продувка газового пространства в течение нескольких суток до ПДВК (предельно допустимой взрывобезопасной концентрации) не гарантирует полного испарения остатка жидкости.

Окончание дегазации аппарата определяется по достижении концентрации паров в удаляемой смеси ниже ПДВК путем отбора пробы газа и его анализа. Через некоторый промежуток времени (2...3 ч при удалении бензинов и 4...6 ч при удалении более тяжелых нефтепродуктов) производится контрольный анализ проб воздуха в аппарате, отобранных вблизи днища и стенки. Если за период отстоя аппарата нарастания концентрации не произошло, процесс дегазации можно считать оконченным. В противном случае процесс необходимо возобновить и продолжить до удаления летучих жидких остатков.

Требуемая степень дегазации зависит от характера намечаемых работ в резервуаре. Если намечаются работы без входа людей в аппарат, в конце дегазации принимается ПДВК, равная 0,05 от нижнего концентрационного предела воспламенения паров горючей жидкости в воздухе, или 2,0... 2,5 г/м³, при условии отсутствия в аппарате жидких остатков. Если намечаются работы с входом людей в аппарат, в конце дегазации должна быть принята предельно допустимая концентрация (ПДК) по санитарным нормам.