Н.2 Порядок расчета параметров паровой завесы

Исходными величинами для расчета параметров завесы принимают:

- давление и удельный объем пара в коллекторе завесы;

- скорость ветра;

- плотность (температура) воздуха;

- высота и периметр защищаемой зоны объекта;

- высота верхней кромки ограждения над коллектором;

- высота опоры коллектора.

Рассчитывают следующие величины.

Н.2.1 Расстояние X, м, от коллектора завесы до защищаемого объекта

Х=0,25Н, (Н.1)

где Н— высота защищаемой зоны объекта, м.

Н.2.2 Длина коллектора L_кол, м

L_кол = Р + 8X, (Н.2)

где Р — периметр защищаемого объекта, м.

Н.2.3 Удельный расход пара из отверстий коллектора r₀ W₀, кг/(м² · с)

, (Н.3)

где r₀ — плотность пара, кг/м³;

W₀ — скорость выхода пара, м/с;

р₁ — давление пара в коллекторе. Па;

V₁ — удельный объем пара в коллекторе, м³/кг;

p₂ — атмосферное давление, Па;

К — показатель адиабаты пара (для перегретого пара принять К = 1,3, для насыщенного пара К = 1,135).

Н.2.4 Диаметр отверстий на коллекторе d₀, м

, (Н.4)

где r_в — плотность воздуха, кг/м³;

W_в — скорость ветра, м/с.

Если по условиям расчета задается диаметр отверстий, то следует определить высоту завесы Н_з, м

, (Н.5)

Н.2.5 Расстояния между отверстиями l, м

(Н.6)

где h — высота верхней кромки ограждения над коллектором, м.

Н.2.6 Количество отверстий n, шт.

, (Н.7)

Н.2.7 Диаметр коллектора D_кол, м

, (H.8)

Н.2.8 Расход пара G_п, кг/с:

. (H.9)

где j — коэффициент расхода пара через отверстие (j от 0,6 до 0,8).

Н.2.9 Общая высота ограждения h_огр, м:

h_огр = h + h_б. (Н.10)

где h_б — высота опоры коллектора, м.

Н.2.10 Расстояние от ограждения до коллектора Х₁, м:

Х₁ = 0,25А. (Н.11)

Н.2.11 Длина ограждения L_огр, м:

L_огр = L_кол +8X₁. (H.12)

Указанный порядок расчета проводят после ориентировочного выбора значений давления пара и диаметра отверстий в коллекторе по таблице Н.1.

Таблица Н.1— Изменение высоты завесы в зависимости от диаметра отверстий и давления пара

В вертикальной графе даны значения давления пара, в горизонтальной — диаметры отверстий, а в пересечении горизонтальных и вертикальных граф высоты паровых завес (высота защищаемых зон) в метрах.

Таблица составлена для скоростей ветра 2, 3, 4 и 6 м/с. При больших скоростях ветра указанные величины следует принимать такими же, что и для 6 м/с. Таблица дает возможность оценить необходимое значение давления пара и соответствующий ему диаметр отверстий для обеспечения требуемой высоты завесы (высоты защищаемого объекта).

Для одного и того же давления пара высота завесы будет тем больше, чем больше диаметр отверстий. Однако с увеличением диаметра будет увеличиваться расход пара. Следует подбирать давление пара и диаметр отверстий таким образом, чтобы были обеспечены требуемая высота завесы и наиболее экономичный отбор пара. Диаметр отверстий следует принимать наименьшим из возможного (но не менее 3 мм) для каждого давления пара.

Пример — Расчет параметров паровой завесы для технологической трубчатой печи (радиантно-конвекционной с вертикальным движением газов).

Данные для расчета

Периметр защищаемой зоны Р = 20 м, высота защищаемой зоны Н = 6 м. В коллектор завесы имеется возможность подать перегретый пар давлением до р₁ = 12 · 10⁵ Па. Средняя температура наиболее холодного периода времени t_в = - 15 °С (r_в = 1,36 кг/м³). Атмосферное давление р₂ » 10⁵ Па. Скорость ветра W_в =2 м/с. Коллектор завесы удобно расположить на бетонных опорах высотой h_б = 0,2 м, а высоту верхней кромки ограждения над коллектором завесы принять равной h = 0,5 м.

Расчет

Используя данные таблицы Н.1, определяем, что для защищаемой зоны высотой 6 м и давлением пара до 12 · 10⁵ Па при скорости ветра 2 м/с целесообразно принять: р₁ = 10⁶ Па и d₀ = 3 мм (в таблице для высоты завесы 6,15 м соответствует наименьший диаметр отверстия d₀ = 3 мм и давление p₁ = 10⁶ Па). Удельный объем пара при р₁ = 10⁶ Па равен V₁ = 0,2 м³/кг.

Расстояние Х от коллектора до защищаемого объекта:

Х = 0,25 Н = 0,25 · 6= 1,5 м.

Длина коллектора завесы L_кол:

L_кол = р + 8X = 20 + 8 · 1,5 = 32 м.

Удельный расход пара из отверстий коллектора r₀ W₀:

Диаметр отверстий на коллекторе d₀:

м = 3 мм.

Расстояние между отверстиями l:

м = 250 мм.

Количество отверстий п:

= 129 шт.

Диаметр коллектора завесы D_кол

м = 63 мм.

Расход пара G_п:

кг/с.

Общая высота ограждения h_огр:

h_огр = h + h_б = 0,5 + 0,2 = 0,7 м.

Расстояние от ограждения до коллектора Х₁:

X₁ = 0,25h = 0,25 · 0,5 = 0,125 м.

Длина ограждения L_огp:

L_огp = L_кол ⁺ 8Х₁ = 32 + 8 · 0,125 = 33 м.

ПРИЛОЖЕНИЕ П (рекомендуемое) МЕТОД РАСЧЕТА ФЛЕГМАТИЗИРУЮЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ (ФЛЕГМАТИЗАЦИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТАХ)

П.1 Для обеспечения взрывобезопасности технологического оборудования и производственных помещений осуществляют флегматизацию горючих парогазовых смесей в указанных объемах с помощью различных газообразных добавок. Количественно флегматизация характеризуется минимальной флегматизирующей концентрацией флегматизатора С_ф.

П.2 С_ф, (% об.), для горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, рассчитывают по формуле

Сф=С _гV_ф, (П.1)

где С _г — концентрация горючего в точке флегматизации, % об. (С _г = 100 / ([1 + 2,42(m_c + 0,5т_н — m₀) + V_ф];

V_ф — число молей флегматизатора, приходящееся на один моль горючего в смеси, соответствующей по составу точке флегматизации:

, (П.2)

— стандартная теплота образования горючего газа, кДж/моль.

П.3 Предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию флегматизатора С_рф, (% об.), рассчитывают по формуле

С_рф = С_фК, (П.3)

где

П.4 Разность энтальпий флегматизатора определяют в соответствии с приведенными в таблице П.1 данными.

Таблица П.1

Флегматизатор	кДж/моль	Флегматизатор	кДж/моль
N2	34,9	CF2ClBr	449,0
Н2О	43,6	СF3Вr	573,0
СО2	55,9	CFCl3	142,0
С2F3Cl3	218,0	CCl4	170,0
СF6	150,0	CF4	90,0
CHF2Cl	110,0	С3Н4F3С1	208,0
С2F2Сl2	170,0	С3Н8	216,0
С2F4Вr2	830,0	C2F5C1	200,0
С2F4 Cl2	200,0

Пример — Расчет концентрации горючего С_г и разбавителя С_ф в экстремальной точке области воспламенения при флегматизации пропана С₃Н₈ диоксидом углерода.

Разность , равная 55,9 кДж/моль, берут из таблицы П.1. По формуле (П.2) вычисляют V_ф с учетом того, что теплота образования пропана — минус 103,85 кДж/моль, а адиабатическая температура горения составов, отвечающих экстремальным точкам, равна 1400 К:

Находим С_г и С_ф по формулам (П.1):

С_г = 100/[1 + 2,42 (3 + 4) + 7,96] = 3,86 % (об.);

С_ф = 3,86 · 7,96 = 30,7 % (об.).

ПРИЛОЖЕНИЕ Р (рекомендуемое) ВЫБОР РАЗМЕРОВ ОГНЕГАСЯЩИХ КАНАЛОВ ОГНЕПРЕГРАДИТЕЛЕЙ

Р.1 Для предотвращения распространения пламени из аварийного оборудования в смежные с ним, а также проскока пламени через сбросные и дыхательные клапаны в емкости с горючими веществами необходимо предусматривать устройства огнепреграждения (далее — огнепреградители). Конструкция огнепреградителя обеспечивает свободный проход газа через пористую среду, в то же время не допускает проскок пламени в защищаемый объем из аварийного пространства.

Р.2 Основным расчетным параметром конструкции огнепреградителя является критический диаметр канала огнепреграждающего элемента. Пламягасящую способность следует рассчитывать по каналу максимальных поперечных размеров, поскольку пламя, в первую очередь, пройдет именно по этому каналу.

Р.2.1 Диаметр канала в насадке из одинаковых шариков может приниматься в зависимости от диаметра шариков следующим образом (таблица Р.1):

Таблица Р. 1

Р.2.2 Диаметр канала огнепреградителя в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига может приниматься в зависимости от размера колец Рашига согласно таблице Р.2:

Таблица Р.2

Р.3 Для огнепреградителей с гранулированными насадками рекомендуется, чтобы поперечный размер корпуса огнепреградителя превышал размер одной гранулы не менее чем в 20 раз, а высота слоя насадки превышала диаметр ее канала не менее чем в 100 раз.

Р.4 Критический диаметр канала огнепреграждающего элемента для сбросных огнепреградителей на резервуарах определяется выражением

d < 32,5 R T l / S_u C_p p, (P.1)

где R — универсальная газовая постоянная;

Т— начальная температура газовой горючей смеси. К;

l — теплопроводность горючей смеси, Вт/(мК);

S_u — нормальная скорость распространения пламени, м/с;

С_p — теплоемкость газовой горючей смеси при постоянном давлении, Дж/(кг · К);

р — давление горючей смеси. Па.

Численные значения критических диаметров пламягасящих каналов для некоторых наиболее распространенных в промышленности стехиометрических смесей с воздухом при атмосферном давлении и комнатной температуре приведены в таблице Р.3:

Таблица Р.3

Р.5 Для случая, если пламя движется по трубопроводу со скоростью большей, чем нормальная скорость, допускается пользоваться выражением (Р.1), только при этом необходимо пользоваться не нормальной скоростью пламени, а фактической (видимой).

ПРИЛОЖЕНИЕ С (обязательное) ВОДЯНОЕ ОРОШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

С.1 Для предотвращения увеличения масштаба аварии при пожаре технологическое оборудование производственных предприятий должно быть защищено от теплового излучения установками водяного орошения (пожарными лафетными стволами, стационарными установками тепловой защиты).

С.2 Пожарные лафетные стволы устанавливаются для защиты:

- наружных взрыво- и пожароопасных установок (для защиты аппаратуры и оборудования, содержащих горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости);

- шаровых и горизонтальных (цилиндрических) резервуаров со сжиженными горючими газами, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями в сырьевых, товарных и промежуточных складах (парках);

- железнодорожных сливоналивных эстакад и речных причалов с СУГ, ЛВЖ и ГЖ.

С.2.1 Лафетные стволы устанавливают со стационарным подключением к водопроводной сети высокого давления. В случаях, если водопровод не обеспечивает необходимого напора и расхода воды, необходимых для одновременной работы двух стволов, то они должны быть оборудованы устройствами для подключения передвижных пожарных насосов. Лафетные стволы следует устанавливать с насадкой диаметром не менее 28 мм. Напор у насадки должен быть не менее 0,4 МПа.

С.2.2 Число и расположение лафетных стволов для зашиты оборудования, расположенного на наружной установке, определяют графически, исходя из условий орошения защищаемого оборудования компактной струей.

С.2.3 Число и расположение лафетных стволов для защиты резервуаров в складе (парке) определяют из условия орошения каждого резервуара двумя струями. Орошение проводят одновременно горящей и смежных с ней емкостей.

С.2.4 При наличии стационарной системы орошения число и расположение лафетных стволов определяют из условия орошения резервуара одной струей.

С.2.5 В сырьевых, товарных и промежуточных емкостных парках для хранения СУГ, ЛВЖ и ГЖ лафетные стволы следует располагать вне обвалования или ограждающих стен парка, на расстоянии не менее 10 м от оси стенки или обвалования.

С.2.6 Лафетные стволы устанавливают на специальных лафетных вышках. Высота вышек для защиты шаровых резервуаров не менее 5 м, для защиты горизонтальных емкостей — не менее 2 м.

С.2.7 Лафетные стволы для защиты открытых сливоналивных эстакад как односторонних, так и двухсторонних, должны быть расположены по обе стороны эстакады с таким расчетом, чтобы обеспечивалось орошение каждой точки конструкции эстакады и железнодорожных цистерн по всей длине эстакады двумя компактными струями.

С.2.8 Лафетные стволы для защиты эстакад должны быть установлены на вышках высотой не менее 2 м, на расстоянии от эстакады и цистерн не менее 15 м. В исключительных случаях указанное расстояние может быть уменьшено до 10м.

С.2.9 Защиту колонных аппаратов на высоту до 30 м осуществляют лафетными стволами и передвижной пожарной техникой. При высоте колонных аппаратов более 30 м их защиту осуществляют комбинированно, а именно: до высоты 30 м — лафетными стволами и передвижной пожарной техникой, а выше 30 м — стационарными установками орошения.

С.3 В тех случаях, когда защита колонных аппаратов лафетными стволами невозможна (мешают другие аппараты) или нецелесообразна, их следует защищать стационарными установками орошения на всю высоту.

С.3.1 Резервуары с ЛВЖ и ГЖ объемом 5000 м³ и более независимо от высоты стен резервуаров должны иметь стационарные установки орошения водой с возможностью подсоединения к передвижной пожарной технике.

С.3.2 Резервуары со сжиженными углеводородными газами и ЛВЖ, хранящимися под давлением, должны иметь автоматические стационарные системы орошения водой.

С.3.3 Запас воды для пожарной защиты технологических установок, товарно-сырьевой базы, промежуточных складов, сливоналивных эстакад должен обеспечивать орошение защищаемого оборудования стационарными установками и передвижной пожарной техникой в течение расчетного времени, необходимого для подготовки к тушению и непосредственно для тушения пожара. Запас воды следует хранить не менеечем в двух резервуарах, расположенных у насосной противопожарного водоснабжения.

С.3.4 Расход воды на стационарные установки орошения должен приниматься для:

- открытых технологических установок — по аппаратам колонного типа, исходя из суммы расходов воды на охлаждение условно горящей колонны и смежных с ней колонн, расположенных на расстоянии не менее двух диаметров наибольшей горящей или смежной с ней;

- товарно-сырьевых и промежуточных складов (парков) со сферическими резервуарами СУГ и ЛВЖ, хранящихся под давлением, на одновременное орошение условно горящего резервуара и смежных с ним резервуаров, расположенных на расстоянии диаметра наибольшего горящего или смежного с ним резервуара и менее, а для горизонтальных — согласно таблице С.1.

Таблица С. 1 — Число одновременно орошаемых горизонтальных резервуаров

С.3.5 Интенсивность подачи воды на охлаждение поверхности оборудования для стационарных установок орошения должна приниматься в соответствии с таблицами С.2 и С.3.

Таблица С.2 — Интенсивность орошения поверхности защищаемого оборудования

Таблица С.3 — Нормативные интенсивности подачи воды на охлаждение резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов

С.3.6 Тип, количество и особенности расстановки оросителей, а также их режим работы (давление перед оросителями, дисперсность распыла) должны быть определены при проектировании системы орошения из условия равномерного орошения всех защищаемых поверхностей и надежной тепловой защиты конструкций резервуаров и оборудования.

С.3.7 Для автоматического пуска установки водяного орошения рекомендуется применять заполненную воздухом или инертным газом побудительную сеть с пожарными извещателями спринклерного типа по ГОСТ Р 51043. Давление в побудительной сети следует поддерживать не менее 0,25 МПа.

С.3.8 Извещатели спринклерного типа для автоматического пуска установки водяного орошения резервуаров устанавливать вблизи мест с повышенной опасностью и возможного воздействия пламени во время пожара (в местах установки запорной и предохранительной аппаратуры, отбора проб, приборов КИП). Расстояние от извещателей до защищаемой поверхности или аппаратуры не должно превышать 0,5—1 м. Расстояние между извещателями должно быть от 2 до 6 м.

С.3.9 Стационарные установки тепловой защиты резервуаров товарно-сырьевой базы и промежуточных складов хранения СУГ и ЛВЖ, находящихся под давлением, в том числе и изотермического хранения СУГ, должны иметь автоматическое включение установки водяного орошения с обязательным дублирующим ручным пуском. Ручной пуск осуществляется как с места возможного пожара, так и дистанционно.

С. 3.10 Стационарные установки тепловой защиты аппаратов колонного типа на наружных технологических установках должны иметь дистанционный пуск из помещения КИП и ручное включение, расположенное не ближе 15 м от защищаемого оборудования.

С.3.11 Автоматический и дистанционный пуски установки водяного орошения рекомендуется блокировать с прекращением подачи углеводородов на технологическую установку, склад.

С.4 Технические характеристики противопожарного водоснабжения и канализации необходимо определять исходя из принятой схемы защиты технологической установки с учетом расчетной продолжительности охлаждения защищаемого оборудования.

ПРИЛОЖЕНИЕ Т (рекомендуемое) МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ БЕЗОПАСНОЙ ПЛОЩАДИ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ

Настоящий метод предназначен для определения безопасной площади разгерметизации оборудования и помещений (такая площадь сбросного сечения предохранительного устройства, вскрытие которой в процессе сгорания смеси внутри оборудования или помещения позволяет сохранить последние от разрушения или деформации), в которых обращаются горючие газы, жидкости или пыли, способные создавать с воздухом взрывоопасные смеси, сгорающие ламинарно или турбулентно во фронтальном режиме.

Метод не распространяется на системы, склонные к детонации или объемному самовоспламенению.

Т.1 Сущность метода

Безопасную площадь разгерметизации определяют по расчетным формулам на основе данных о параметрах оборудования, показателях пожаровзрывоопасности горючих смесей, условиях возникновения и развития процесса.

Метод устанавливает зависимость безопасной площади разгерметизации от объема оборудования или помещения и максимально допустимого давления внутри него, давления и температуры технологической среды, термодинамических и термокинетических параметров горючей смеси, условий истечения, степени турбулентности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: