Апарати з горючими матеріалами у дисперсному стані
За наявностю апаратів, бункерів або трубопроводів з горючими матеріалами у дисперсному стані можуть утворюватись горючі пилоповітряні суміші, якщо виконується наступне співвідношення:
j/фак³ j/н., (1.5.)
де j/фак - фактична концентрація пилу в апараті, г/м3; j/н. – нижня концентраційна межа поширення полум’я пилоповітряної суміші, г/м3.
Пил, що знаходиться в осілому стані може переходити у зважений стан. При визначенні фактичної концентрації пилу в повітрі технологічних апаратів, а також в приміщеннях, дійсну концентрацію пилу визначають за формулами (1.26, 1.27, 1.28) [10].
Для оцінки можливості утворення горючого середовища в середині технологічного обладнання в періоди їх пуску, подачі компонентів та спорожнення необхідно встановити режим роботи апаратів. Для апаратів періодичної дії характерні періоди коли повітря може поступати в середину через завантажувальні люки, люки для взяття проб та інше. Тому потрібно ретельно розглянути можливість утворення горючого середовища в періоди пуску апаратів, їх завантаження, при відбиранні проб та при вивантаженні готової продукції.
При оцінюванні пожежовибухонебезпеки середовища в середині технологічного обладнання потрібно враховувати те, що температурні та концентраційні межи поширення полум’я не постійні і можуть змінюватися в залежності від концентрації кисню у повітрі, тиску та температури в апараті.
Горюче середовище у виробничих приміщеннях може утворитися при виході парів, газів рідин, або горючого пилу з технологічних апаратів в періоди їх нормальної роботи. При аналізі пожежної небезпеки виробництва необхідно встановити наявність апаратів, нормальна експлуатація яких може бути пов'язана з виділенням в повітря горючих парів або газів.
Для виявлення причин виходу горючих речовин з нормально діючого технологічного обладнання необхідно встановити:
1. Наявність апаратів з відкритою поверхнею випаровування, або виходу горючого пилу;
2. Наявність апаратів із змінним тиском, температурою, рівнем рідин та апаратів, які обладнані дихальними пристроями, що не виведені назовні;
3. Наявність апаратів періодичної дії, які мають завантажувальні люки;
4. Наявність апаратів, працюючих під тиском.
При наявності апаратів з відкритою поверхнею випаровування необхідно встановити кількість рідини, що випаровується. Пари горючої рідини можуть утворювати горюче середовище у виробничому приміщенні якщо її робоча температура, з врахуванням умов пожежовибухобезпеки, складає
tраб £ tсп –35 оС (1,7)
Інтенсивність випаровування W [10,11] визначають за довідниковими та експериментальними даними. Для ЛЗР, які не нагріті вище температури навколишнього середовища, у разі відсутності таких даних, допускається розраховувати W за формулою:
(1.8)
де h - коефіцієнт, який приймають за таблицею [10, табл.7] залежно від швидкості повітряного потоку, що створюється аварійною вентиляцією, та температури повітряного потоку над поверхнею випаровування (у разі відсутності аварійної вентиляції h дорівнює 1);
М - молярна маса, г∙моль-1 ;
Рн - тиск насиченої пари за розрахунковою температурою рідини tр, визначений за довідниковими даними відповідно до вимог пункту 5.4, кПа, або за формулою:
(1.9)
де: А, В, Са - константи Антуана (довідникові дані).
Діаметр зони вибухонебезпечної концентрації парів, що утворюються при випаровуванні з відкритої поверхні визначається відповідно з [10,11] за формулою:
, (1.10)
де К – константа випаровування, яка визначається як К= tвип /3600 ; rпар - густина парів при робочій температурі , кг/м3.
Густина парів при робочій температурі t визначається за формулою
. (1.11)
Якщо у виробництві є апарати з дихальними пристроями необхідно, використовуючи технологічну схему і креслення установок, визначити як проводиться їх винесення за межі приміщень, наявність і правильність виконання відвідних ліній.
Для апаратів, які обладнані дихальними пристроями, що не виведені назовні необхідно провести розрахунок маси парів, які можуть потрапити у приміщення. Кількість пожежовибухонебезпечних парів, що можуть виходити в приміщення залежить від кількості “малих” та “великих” дихань. Тому заздалегідь необхідно визначити технологічні апарати, які “дихають”. Горюче середовище навколо дихальних пристроїв утворюється у тому разі, якщо виконується умова (1.7) розміри зони небезпечних концентрацій залежать від кількості парів, що виходять з дихального пристрою, їх властивостей та зовнішніх умов.
При “великому” диханні кількість парів рідини, що виходять з апаратів (резервуарів) визначається [10,11] за формулою:
, (1.13)
де Gв – кількість парів рідини, що виходять з апаратів при “великому диханні”, кг/цикл; Vp – об’єм пароповітряної суміші, що витискується з апарату, м3; Рр – робочий тиск в апараті, кПа; Тр – робоча температура, К; Мр - молярна маса горючої рідини, кг/кмоль; jоs – фактична об’ємна концентрація парів при робочій температурі, об.част.; R - універсальна газова стала, R =8,314 кДж/(моль К).
Діаметр зони вибухонебезпечної концентрації парів, що утворюються навколо апарата при його заповненні визначається по формулі згідно [10].
, (1.14)
де g – продуктивність операції наповнювання, м3/с; Dp – діаметр апарату (резервуару), м3; Нр – висота апарату (резервуару), м; jоs – фактична об’ємна концентрація парів при робочій температурі, %; jон нижня КМПП, %.
При “малому” диханні [10,11] кількість парів рідини, що виходять з апаратів (резервуарів) визначається за формулою:
, (1.15)
де Gv – кількість парів рідини, що виходять з апаратів при “малому диханні”, кг/цикл; Vв – внутрішній вільний об’єм апарату, м3; jо1 та jо2 концентрація насичених парів рідини відповідно при температурі Т1 та Т2 , об’ємних частин, jоср– середня концентрація пари в апараті, jоср=(jо1+jо2)/2 , об’ємних частин.
Під час роботи апаратів періодичної дії під час проведення завантажувально-розвантажувальних операцій пари, що накопичилися у пароповітряному об’ємі потрапляють у виробниче приміщення. При подібних технологічних операціях необхідно перевірити оцінку систем відсмоктування парів або газів з внутрішнього об'єму апаратів або систем продування апаратів інертним газом перед їх завантаженням та пуском у роботу; правильність встановлення місцевих відсмоктувачів від кришок, люків, пробовідбірних пристроїв; системам блокування, що не допускають відкривання апарату без його попереднього продування.
Кількість горючих парів що виходять з діючих апаратів при їх розгерметизації визначається за формулою:
, (1.16)
де Gр – кількість парів рідини, що виходять з апаратів при “малому диханні”, кг/цикл; Vв – внутрішній вільний об’єм апарату, м3; jо1 та jо2 концентрація насичених парів рідини відповідно при температурі Т1 та Т2 , об’ємних частин; jоср – середня концентрація парів в апараті, jоср=(jо1+jо2)/2 , об’ємних частин [8,10,11].
При наявності герметичних апаратів, які працюють під тиском постійно відбувається вихід парів або газів крізь фланцеві з’єднання та сальникові ущільнення.
Кількість парів або газів, що виходять крізь фланцеві з’єднання визначається за формулою [10]:
, (1.17)
де Gф – кількість парів рідини, що виходять з нещільностей апаратів, кг/цикл; Кз – коефіцієнт, який враховує ступень зносу обладнання, для нового обладнання приймається в межах від 1 (для нового обладнання) до 2 (для зношеного) ; Кр – коефіцієнт, що враховує інтенсивність виходу рідини в залежності від тиску парів або газів в апараті, додатки таблиця 2; tр – час роботи апаратів, год.
За наявністю насосів або компресорів, що перекачують вогненебезпечні речовини, необхідно оцінити прийнятий спосіб ущільнення сальників, перевірити правильність їх встановлення, перевірити системи блокування (неможливості включення агрегатів в роботу, якщо не працюють системи вентиляції).
Кількість парів або газів, що виходять крізь сальникові ущільнення поршневих насосів, які перекачують ГР у холодному стані визначається по формулі
, (1.18)
де Gн – кількість парів рідини, що просочується крізь сальники насосу, кг/цикл; А – емпіричний коефіцієнт, який приймається для насосів , що перекачують бензин або гас А= 1; для насосів, що перекачують високолетючі рідини А=2; Рр – робочий тиск насосу, МПа; tр – час роботи апаратів, годин.
Кількість парів або газів, що виходять крізь сальникові ущільнення відцентрових насосів, які перекачують ГР визначається за формулою:
, (1.19)
де Gн – кількість парів рідини, що просочується крізь сальники насосу, кг/цикл; rр – густина рідини, кг/м3.