Курсовой проект по выбранной теме является важнейшим этапом в освоении курса дисциплины «Пожарная безопасность технологических процессов»

1.3 Анализ возможности образования горючей среды внутри и снаружи технологического оборудования

На данном этапе выполнения курсового проекта проведем анализ работы технологического оборудования на всех режимах работы с целью выяснения возможности образования горючей среды:

внутри аппаратов, при нормальной работе, в период пуска и остановки;
снаружи аппаратов, при выходе горючих веществ из нормально действующих аппаратов;
внутри и снаружи аппаратов при повреждении оборудования.
Оценка свойств горючей среды проводится для насоса по наиболее опасному веществу - толуолу.
Анализ возможности образования горючей среды внутри аппаратов
Анализ возможности образования горючей среды внутри аппаратов проводится при следующих режимах работы технологического оборудования:
нормальный (процесс протекает при постоянных значениях технологических параметров);
особый (пуск, остановка).
Таблица 2. Свойства горючей среды внутри аппаратов

№ п/п	Наименование операции (режима работы) № аппарата, обращающиеся вещества	Пожароопасные свойства веществ		Технологические параметры		Наличие ПВП	Условие образов. ВОС	Вывод о наличии ВОС	Прим.
		НТПР (НКПР)*	ВТПР (ВКПР)*	Тр. (Ср)*	Рр.
1	Наполнение (пуск) Насос подачи растворителя	6	37	10	400 кПа	+	ТР ≥ ТНТПРП	Не образуется
2	Рабочий режим (нормальный режим работы) Насос подачи растворителя	6	37	10	400 кПа	-	1. ПВП 2.ТНТПРП - 10º ≤ ТР ≤ ТВТПРП + 15º	Не образуется
3	Слив (остановка) Насос подачи растворителя	6	37	10	400 кПа	+	ТНТПРП ≤ ТР ≤ ТВТПРП	Не образуется

Вывод: таким образом, внутри аппарата ВОС не образуется, т.к. аппарат работает под давлением.

Анализ возможности образования горючей среды снаружи аппаратов
После оценки взрывоопасности среды внутри технологических аппаратов необходимо установить, какие из этих аппаратов могут являться источниками выхода горючих веществ наружу.
Горючие газы, пары и жидкости выходят из аппаратов и трубопроводов в производственные помещения или на открытую площадку не только при повреждениях и авариях, но и при наличии исправных аппаратов, имеющих открытую поверхность испарения жидкости или дыхательные устройства, если эксплуатируются аппараты периодического действия, с сальниковыми уплотнениями и т.п. Даже из герметически закрытых аппаратов, работающих под повышенным давлением, также происходят небольшие утечки из-за наличия неплотностей в швах, фланцевых соединениях и арматуре.
Насос подачи растворителя относится к герметичным аппаратам, работающим под избыточным давлением. При эксплуатации таких аппаратов даже при их исправном состоянии могут происходить небольшие утечки горючих веществ через прокладки, швы, разъемные соединения, уплотнения валов, плунжеров и т.п. Это объясняется тем, что даже при самой тщательной обработке прилегающих друг к другу поверхностей нельзя создать абсолютную непроницаемость. При соприкосновении двух поверхностей из-за наличия незначительных выпуклостей образуется большое количество капиллярных каналов, по которым происходит истечение газов и жидкостей.
Значительное количество аппаратов, работающих под избыточным давлением, имеют вращающиеся механизмы (лопасти мешалок, колеса насосов, винты шнеков и т.п.). Все эти элементы связаны с электроприводом при помощи валов или штоков, которые проходят через корпус аппаратов. Зазоры между валами и корпусом аппаратов чаще всего герметизируются посредством сальниковых уплотнений. Создать надежную герметичность сальников достаточно трудно, в процессе работы оборудования они изнашиваются, поэтому эксплуатация аппаратов с наличием сальниковых уплотнений всегда связана с утечками паров, газов или жидкостей.
При эксплуатации указанных аппаратов у мест выхода паров и газов могут образоваться горючие концентрации. Размеры зон воспламеняемых смесей, то есть реальная опасность подобных аппаратов, определяются не только пожароопасными свойствами находящихся в них веществ, но и главным образом, их количеством, которое может выходить наружу за определенный отрезок времени.
Таблица 3. Свойства горючей среды снаружи аппаратов

№ п/п	Наименование операции (режима работы) № аппарата, обращающиеся вещества	Пожароопасные свойства веществ		Технологические параметры		ТВСП	Условие образов. ВОС	Вывод о наличии ВОС	Прим.
		НТПР (НКПР)	ВТПР (ВКПР)	Тр (Ср)	Рр.
1	Наполнение (пуск) Насос подачи растворителя	6	37	10	400 кПа	7	ТР ≥ ТВСП	Образуется
2	Рабочий режим (нормальный режим работы) Насос подачи растворителя	6	37	10	400 кПа	7	ТР ≥ ТВСП	Образуется
3	Слив (остановка) Насос подачи растворителя	6	37	10	400 кПа	7	ТР ≥ ТВСП	Образуется

Вывод: таким образом, снаружи аппарата ВОС образуется при всех режимах работы.

Анализ возможности образования горючей среды при аварийном режиме работы
Оценку горючей среды в аппаратах и помещениях при аварии следует производить только для наиболее вероятных и опасных аварий технологических аппаратов. Виды и последствия наиболее вероятных аварий следует определять по статистическим данным или по технологическому регламенту производства. При определении варианта аварии мы руководствуемся следующими положениями:
а) определяется аварийная ситуация, при которой наступает наиболее неблагоприятный вариант развития пожара (в период пуска, остановки, загрузки, выгрузки, складирования, ремонта, нормальной работы, аварии аппаратов или технологического процесса), при которой в помещение поступает (или постоянно находится) максимальное количество наиболее опасных в отношении последствий сгорания газопаровоздушных смесей и пожара веществ и материалов;
б) все содержимое аппарата поступает в помещение;
в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.
Взрывоопасная концентрация паров жидкости при аварийной ситуации определим расчетным путем.
) Масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива:

где т - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; W - интенсивность испарения жидкости, кг/с∙м²; F_и - площадь испарения, м², принимаем равную площади пола =192 м²;τ - время испарения, с.

) Интенсивность испарения рассчитывается по формуле:

где η - коэффициент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока на процесс испарения жидкости.

) Плотность паров жидкости рассчитывается по формуле:

где ρ - плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м³; V₀ - мольный объем, равный 22,413 м/кмоль.

) Средняя рабочая концентрация паров жидкости в помещении:

где С_р - концентрация паров жидкости в помещении при аварийной ситуации, % (об.); V_св - свободный объем помещения, м³.

) Если С_р≤0,5С_НПРП, то объем зоны взрывоопасных концентраций при аварийной ситуации будет занимать локальный объем помещения.
,36<0,5^.1,27, следовательно объем зоны взрывоопасных концентраций будет занимать локальный объем помещения.

Таблица 4. Свойства горючей среды при аварии

№ п/п	Наименование аварии, аппарат	Обращающиеся вещества	Пожароопасные свойства веществ		Температура (концентрация) вещества при аварии	Условие образования ВОС в помещении	Вывод о наличии ВОС
			НТПР (НКПР)	ВТПР (ВКПР)
1.	Разгерметизация насоса	Толуол	6	37	7	ТР ≥ ТВСП	образуется

Вывод: таким образом, можно сделать вывод что в результате аварийной разгерметизации насоса с толуолом, взрывоопасная среда образуется и объем зоны взрывоопасных концентраций займет достаточный объем помещения.