§ 7.6. Аварийный выпуск горючих паров и газов
При возникновении аварийной ситуации или пожара условия безопасности требуют принятия мер к выпуску горючих газов и паров в атмосферу через специальные выпускные линии. При расчете и конструировании таких линий должны быть решены две основные задачи: обеспечение необходимой пропускной способности или необходимой продолжительности аварийного выпуска; предотвращение образования взрывоопасной смеси в атмосфере производственной зоны.
С учетом законов истечения газа через отверстия и насадки общее время опорожнения аппарата τвьш может быть выражено суммой времени выполнения операции по прекращению подачи продукта в аппарат и включение выпускной линии τоп, времени выпуска газа в критическом режиме истечения τкрвып (начало процесса) и времени выпуска газа в докритическом режиме истечения τдокрвып (конец процесса). Это суммарное время должно быть не более допустимой продолжительности аварийного выпуска тЕ, т. е.
τвып = τоп+ τкрвып + τдокрвып ≤ τдопвып (7.13)
Общее количество газа в аппарате составит:
VГ=Vanрan/рo. (7.14)
Критический режим истечения при аварийном выпуске газа сохраняется при снижении давления в аппарате от начального рап до критического ркр, после чего наступает докритический режим. Следовательно, объем газа, выходящего в докритическом режиме, будет равен:
VГ:докр = Vапрkp/рo. (7.15)
В критическом режиме
. (7.16)
Так как давление в опорожняемом аппарате непрерывно изменяется, за расчетное приближенно можно принять среднее давление для соответствующего периода:
, (7.17)
. (7.18)
При указанных допущениях время истечения газа определяется по формулам:
, (7.19)
, (7.20)
Критическое давление и скорости истечения газа определяются по формулам, приведенным в главе 3 данного учебника.
Ликвидация пожароопасной концентрации на производственной площадке при выбросе пожаровзрывоопасной примеси в наиболее неблагоприятных метеорологических условиях может быть достигнута снижением концентрации этой примеси за счет взаимодействия турбулентности атмосферы и выбрасываемой струи. Расчет газоотвода (с учетом только турбулентности атмосферы) может быть выполнен по формулам, применяемым для расчетов загрязнения атмосферы холодными выбросами вредных веществ.
Если основание газоотвода находится в зоне аэродинамической тени здания (сооружения), а выхлопное отверстие газоотвода выше зоны аэродинамической тени, но ниже 2,5 высоты соседнего здания (сооружения), максимальная наземная концентрация примеси (при расходе удаляемой смеси не более 50 000 м3/ч) может быть определена по формуле
, (7.21)
где φм — концентрация; G— расход примеси; и — расчетная скорость ветра;
НГ — геометрическая высота газоотвода; ΔH— возвышение ( + ) или снижение (—) струи у устья газоотвода; А — коэффициент положения газоотвода. Если газоотвод установлен на здании, А = 0,36, если рядом со зданием, А = 0,235.
Возвышение или снижение выбрасываемой струи у выхлопного отверстия газоотвода можно определить по формуле
, (7.22)
где d — диаметр выхлопного отверстия; v — скорость смеси в устье.
В расчетах рекомендуется принимать минимальную часто повторяющуюся скорость ветра, равную 0,5...1,0 м/с. Выхлопную струю невыгодно направлять вниз (при устройстве изогнутой вниз трубы или установке погодного колпака).
Если основание аварийного газоотвода находится за пределами аэродинамической тени здания и высота газоотвода выше 2,5 высоты соседнего здания, то при холодном выбросе и расходе удаляемой смеси более 50 000 м3/ч максимальная наземная концентрация может быть определена по формулам, приведенным в СН 369-74.
С целью снижения загазованности следует обеспечить выброс газа (или газовоздушной среды) вертикально вверх в развитом турбулентном режиме. Рассеивание примеси при выбросе из такого газоотвода слабо зависит от неблагоприятных метеорологических условий и определяется в основном технологическими условиями
выброса, причем необходимую энергию для интенсивного рассеивания примеси в атмосфере дает сама выбрасываемая струя.
Расчет газоотвода (с учетом совместного действия турбулентности выбрасываемой струи и атмосферы, а также с учетом начальной концентрации примеси) в некоторых случаях можно выполнить по эмпирическим формулам, полученным в исследованиях Международной группы по безопасности нефтяных гаваней. В экспериментах (в аэродинамической трубе) определяли условия, при которых выбрасываемые из танков пары и газы не образуют пожароопасные концентрации на открытой палубе, вдали от надстроек. Пары нефти при этом воспроизводили пропаном, пары безина — бутаном. Минимальная скорость ветра, дающая стабильные результаты, равнялась 1,12 м/с. Скорость истечения смеси достигала 50 м/с. На основе данных экспериментов путем множественного регрессивного анализа получено, в частности, приближенное эмпирическое уравнение для определения минимальной высоты вертикального газоотвода H, обеспечивающей отсутствие опасных концентраций на уровне основания газоотвода. Формула имеет вид:
H=5,22 + 2,0118∙10-3 q + 8,143∙10-2 v—2,04 и + 0,946 10-2 φ—
—55,959 • 10--5qv + 3,786 • 10-5qφ, (7.23)
где q — расход смеси, м3/с; v — скорость истечения смеси, м/с; и — скорость ветра, м/с;
φ — концентрация примеси в выбрасываемой смеси, % по объему.
Для бутано- и бензино-воздушной смеси расчетная высота газоотвода должна быть увеличена в два раза.
При увеличении расхода расчетная высота газоотвода Н изменяется, проходя через максимум. Поэтому расчет следует производить для ряда расходов в проектном интервале и принимать максимальную расчетную высоту.
Отсутствие пожароопасной концентрации примеси на уровне земли в любых неблагоприятных метеорологических условиях может быть обеспечено при правильном расчете и конструировании газоотвода. В частности, при турбулентном режиме истечения максимальную длину х пожароопасной зоны, то есть зоны струи с концентрацией газа в области воспламенения, можно определять по формуле
. (7.24)
где d — диаметр газоотвода; а — коэффициент турбулентности струи (для круглого насадка равный приближенно 0,8); φнач — начальная концентрация горючей примеси.
Для предотвращения пожароопасного ц вредного для здоровья загрязнения атмосферы аварийные сбросы больших количеств газов и паров (особенно с примесью жидкости) осуществляют через сепараторы на местные, цеховые или общезаводские факелы для сжигания.
- Пожарная безопасность
- § 1.1. Аппараты с неподвижным уровнем жидкости
- § 1.2. Аппараты с подвижным уровнем жидкости
- § 1.3. Аппараты с газом
- § 1.4. Аппараты с пылями, порошками и волокнами
- Глава 2. Выход горючих веществ наружу из нормально действующих аппаратов
- § 2.1. Аппараты с открытой поверхностью испарения
- § 2.2. Аппараты с дыхательными устройствами
- § 2.3. Аппараты периодического действия
- § 2.4. Выход пыли в помещение
- Глава 3. Выход горючих веществ наружу из поврежденного технологического оборудования
- § 3.1. Характеристика аварийной ситуации
- § 3.2. Локальное и полное повреждение аппаратов
- § 3.3. Ограничение утечек горючих веществ
- § 3.4. Образование взрывоопасной смеси в помещении и на открытой площадке
- Глава 4. Причины повреждения технологического оборудования
- § 4.1. Основы прочности и классификация причин повреждения оборудования
- § 4.2. Повреждения технологического оборудования в результате механических воздействий
- § 4.3. Повреждения технологического оборудования в результате температурного воздействия
- § 4.4. Повреждения технологического оборудования в результате химического воздействия
- Защита от коррозии
- Глава 5. Производственные источники зажигания
- § 5.1. Понятие источника зажигания
- § 5.2. Открытый огонь, раскаленные продукты горения и нагретые ими поверхности — производственные источники зажигания
- § 5.3. Тепловое проявление механической энергии как производственный источник зажигания
- § 5.4. Тепловое проявление химических реакций — производственный источник зажигания
- § 5.5. Тепловое проявление электрической энергии — производственный источник зажигания
- Глава 6. Подготовка оборудования к ремонтным огневым работам
- § 6.1. Использование естественной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.2. Использование принудительной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.3. Пропаривание аппаратов перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.4. Промывка аппаратов водой и моющими растворами перед проведением ремонтных огневых работ
- § 6.5. Флегматизация среды в аппаратах инертными газами — способ подготовки их к проведению ремонтных огневых работ
- § 6.6. Заполнение аппаратов пеной при проведении ремонтных огневых работ
- § 6.7. Организация ремонтных огневых работ
- Раздел второй. Предотвращение распространения пожара
- Глава 7. Ограничение количества горючих веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе
- § 7.1. Выбор технологической схемы производства
- § 7.2. Режим эксплуатации технологического процесса производства
- Производства,их удаление
- § 7.4. Замена горючих веществ, обращающихся в производстве, негорючими
- § 7.5. Аварийный слив жидкостей
- § 7.6. Аварийный выпуск горючих паров и газов
- Глава 8. Огнезадерживающие устройства на производственных коммуникациях
- § 8.1. Сухие огнепреградители
- Расчет огнепреградителя по методу я. Б. Зельдовича
- § 8.2. Жидкостные огнепреградители (гидрозатворы)
- § 8.3. Затворы из твердых измельченных материалов
- § 8.4. Автоматические заслонки и задвижки
- § 8.5. Защита трубопроводов от горючих отложений
- § 8.6. Изоляция производственных помещений от траншей и лотков с трубопроводами
- Глава 9. Защита технологического оборудования и людей от воздействия опасных факторов пожара
- § 9.1. Опасные факторы пожара
- § 9.2. Защита людей и технологического оборудования от теплового воздействия пожара
- § 9.3. Защита технологического оборудования от разрушений при взрыве
- § 9.4. Защита людей и технологического оборудования от агрессивных сред
- Пожарная профилактика основных
- § 10.2. Пожарная профилактика процессов измельчения твердых веществ
- § 10.3. Пожарная профилактика процессов механической обработки древесины и пластмасс
- § 10.4. Замена л вж и гж пожаробезопасными моющими средствами в технологических процессах обезжиривания и очистки поверхностей
- Глава 11. Пожарная профилактика средств транспортировки и хранения веществ и материалов
- § 11.1. Пожарная профилактика средств перемещения горючих жидкостей
- § 11.2. Пожарная профилактика средств перемещения и сжатия газов
- § 11.3. Пожарная профилактика средств перемещения твердых веществ
- § 11.4. Пожарная профилактика технологических трубопроводов
- § 11.5. Пожарная профилактика хранения горючих веществ
- Глава 12. Пожарная профилактика процессов нагревания и охлаждения веществ и материалов
- § 12.1. Пожарная профилактика процесса нагревания водяным паром
- § 12.2. Пожарная профилактика процесса нагревания горючих веществ пламенем и топочными газами
- § 12.3. Пожарная профилактика теплопроизводящих установок, используемых в сельском хозяйстве
- § 12.4. Пожарная профилактика процесса нагревания высокотемпературными теплоносителями
- Глава 13. Пожарная профилактика процесса ректификации
- § 13.1. Понятие процесса ректификации
- § 13.2 Ректификационные колонны: их устройство и работа
- § 13.3. Принципиальная схема непрерывно действующей ректификационной установки
- § 13.4. Особенности пожарной опасности процесса ректификации
- § 13.5. Пожарная профилактика процесса ректификации
- Пожаротушение и аварийное охлаждение ректификационной установки
- Глава 14. Пожарная профилактика процессов сорбции и рекуперации
- § 14.1. Пожарная опасность процесса абсорбции
- § 14.2. Пожарная профилактика процессов адсорбции и рекуперации
- Возможные пути распространения пожара
- Глава 15. Пожарная профилактика процессов окраски и сушки веществ и материалов
- § 15.1. Пожарная опасность и профилактика процесса окраски
- Окраска окунанием и обливанием
- Окраска в электрическом поле высокого напряжения
- § 15.2. Пожарная опасность и профилактика процессов сушки
- Глава 16. Пожарная профилактика процессов, протекающих в химических реакторах
- § 16.1. Назначение и классификация химических реакторов
- § 5. По конструктивному оформлению теплообменных устройств
- § 16.2. Пожарная опасность и противопожарная защита химических реакторов
- Глава 17. Пожарная профилактика экзотермических и эндотермических химических процессов
- § 17.1. Пожарная профилактика экзотермических процессов
- Процессы полимеризации и поликонденсации
- § 17.2. Пожарная профилактика эндотермических процессов
- Дегидрирование
- Пиролиз углеводородов
- Глава 18. Изучение технологических процессов
- §18.1. Информация о технологии производств, необходимая работнику пожарной охраны
- § 18.2. Источники информации о технологических процессах производств
- § 18.3. Методы изучения технологии производств
- Глава 19. Исследование и оценка пожаровзрывоопасности технологических процессов производств
- § 19.1. Категории пожаровзрывоопасности производств согласно требованиям сНиПов
- § 19.2. Соответствие технологии производств системе стандартов безопасности труда
- § 19.3. Разработка пожарно-технической карты
- Глава 20. Пожарно-техническая экспертиза технологических процессов на стадии проектирования производств
- § 20.1. Особенности пожарного надзора на стадии проектирования технологических процессов производств
- § 20.2. Использование норм проектирования по обеспечению пожарной безопасности технологических процессов производств
- § 20.3. Задачи и методика пожарно-технической экспертизы проектных материалов
- § 20.4. Основные решения пожарной безопасности, разрабатываемые на стадии проектирования производств
- Глава 21. Пожарно-техническое обследование технологических процессов действующих производств
- § 21.1. Задачи и организация пожарно-технического обследования
- § 21.2. Бригадный метод пожарно-технического обследования
- § 21.3. Комплексное пожарно-техническое обследование предприятий отрасли
- §21.4. Нормативно-технические документы пожарно-технического обследования
- § 21.5. Пожарно-техническая анкета как методический документ обследования
- § 21.6. Взаимодействие госпожнадзора с другими надзорными органами
- Глава 22. Обучение рабочих и инженерно-технических работников основам пожарной безопасности технологических процессов производств
- § 22.1. Организация и формы обучения
- § 22.2. Учебные программы
- § 22.3. Методика и технические средства обучения
- § 22.4. Программированное обучение
- Литература
- Оглавление