Пожарная безопасность установки первичной перегонки нефти (стр. 5 из 6)

7.1. Расчет аварийного слива

Расчет аварийного слива резервуара с нефтью.

Продолжительность аварийного слива нефтепродуктов из емкостей определяется зависимостью

τ_слив=τ_опор.+τ_о.п.≤[ τ_слив],

где: τ_слив – производительность аварийного слива, с;

τ_опор – опорожнения аппарата, с;

τ_о.п –продолжительность операций по приведению системы слива в действие, с;

[τ_слив] – допустимая продолжительность аварийного слива, с.

Резервуар с нефтью - вертикальный цилиндрический аппарат d=15,2 м, Н=12 м, V=2000 м³, степень заполнения e=0,9.

Продолжительность опорожнения емкости определяется по формуле

τ_опор =

,

где: Н, D– соответственно высота и диаметр резервуара, м

j_сист– коэффициент расхода системы

¦_вых – сечение сливного трубопровода на выходе в аварийную емкость, м

h – расстояние (по вертикали) от выпускного отверстия до выходного сечения аварийного трубопровода, м

Определим сечение сливного трубопровода на выходе в аварийную емкость:

где: d – диаметр выходного патрубка, м принимаем d_вых =0,28 м.

.

Расстояние от выпускного отверстия емкости до выходного сечения аварийного трубопровода принимаем h=6,5 м. Аварийную емкость необходимо расположить на расстоянии 30 м от аппаратуры наружной установки. Аварийный слив осуществляется самотеком. Вместимость аварийной емкости принимаем 2000 м³_. Трубопровод аварийного слива проложим с односторонним уклоном в направлении аварийной емкости. Линия аварийного слива от распространения пламени защищается гидравлическим затвором.

Определим коэффициент расхода системы методом последовательных приближений

,

где: x_сист – коэффициент сопротивления системы.

x_сист=

,

где:

– коэффициент сопротивлению трения для рассматриваемого участка трубопровода;

l_i, d_i – соответственно длина и диаметр рассматриваемого участка трубопровода, м;

– коэффициент местного сопротивления на рассматриваемом участке системы слива.

Коэффициент λ ориентировочно берем из справочной литературы.

λ=0,0365 для d=280 мм

l₁+l₂=30м d₁=d₂=280 мм

По справочным данным находим коэффициент местных сопротивлений:

– прямой ввод в сливной патрубок ξ₁=0,5;

– внезапное сужение трубы (в месте врезки аварийного трубопровода):

– тройник для прямого потока ξ=2·0.55=1,1

– полностью открытая задвижка ξ=0,15;

– гидравлический затвор ξ=1.3;

– колено аварийного трубопровода ξ=2·1=2;

– прямой вход в аварийную емкость ξ=0,5.

,

где:

, так как диаметр трубопровода одинаков по всей длине.

где: φ_оп. – принимаем равным 60 с.

Допустимая продолжительность аварийного режима не должна превышать:

[t_сл ]= 900 с

Определим продолжительность аварийного слива:

t_сл = 750 + 60 = 810 с

при t_сл = 1524с условия аварийного слива нефти из емкости выполняются:

t_сл = 810 с <[t_сл ]=900 с

Вывод: система аварийного слива нефтепродуктов обеспечит сброс продукта при аварии или пожаре.

7.2. Расчет огнепреградителя

Огнепреградители должны обеспечить безопасность эксплуатации аппаратов от проникновения источников зажигания, открытого огня.

Определим расчетом необходимый диаметр гасящего отверстия огнепреградителя

,

где: Р_е – число Пекле, равно 65-80;

d_кр. – критический диаметр гасящего отверстия огнепреградителя, м;

λ – коэффициент теплопроводности горючей смеси, Вт/м К;

R – газовая постоянная;

T – температура горючей смеси, К;

ω –нормальная скорость распространения пламени, м/с;

С_р– удельная теплоемкость горючей смеси, кДж/кг К;

Р – давление горючей смеси, Па.

Расчет проводим по пропано-воздушной смеси:

,

где: К– стехиометрическая концентрация пропана в смеси;

λ_г, λ_в – коэффициент теплопроводности пропана и воздуха, Вт/м.

Концентрация пропана в стехиометрической смеси пропан-воздух определим из уравнения реакции горения его в воздухе:

C₃H₈ + 5O₂ + 5 3,76 N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 5 3,76 N₂,

следовательно:

объемные доли

λ_г=0,019 Вт(м К)^-1

λ_в=0,0244 Вт(м К)^-1

С_р.г.=1,667 кДж(кг К)^-1

С_р.в.=1,004 кДж(кг К)^-1

λ=0,04·0,019+(1–0,04)·0,0244=0,0242 Вм(м·К)^-1

Определим удельную теплоемкость горючей смеси:

С_р=К·С_р.г.+(1-К)·С_р.в.

С_р=0,04·1,667+(1-0,04)·1,004=1,02 кДж(кг·К)^-1

Нормальная скорость горения пропана 0,41 м/с:

Определим диаметр гасящего канала огнепреградителя:

d=0.5·d_кр=0,5·1,2=0,6мм

Тогда диаметр зерен гравия будет равен:

d_гр=4d

d_гр=4·0,6=2,4мм

Высоту насадки гравия принимаем 80 мм.

Определенный расчетом тип огнепреградителя предполагается установить на линиях стравливания газовоздушных смесей из аппаратов.

8. Определение категории производственного помещения насосной станции сырьевых насосов.

Проведем расчет избыточного давления взрыва для паров легко воспламеняющихся и горючих жидкостей по формуле (4) [19].

где Н_т – теплота сгорания, Дж/ кг;

ρ_в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т₀, кг/м³;

С_р – теплоемкость воздуха, Дж/кгК (допускается принимать равной 1,01× 10³ Дж/кг^×К);

Т₀ – начальная температура воздуха,К

Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению. Допускается принимать значение Z по табл. 2;

V_св – свободный объем помещения, м³,

К_н коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным 3.

Р₀ – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

т – масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение.

Для расчета примем следующие значения:

Н_Т=45000 кДж/кг,

Т=120с,

ρ_в=1,205 кг/м³,

С_р=1,01 10³Дж/кг К,

Z=0,3,

V_св=134м³,

К_н=3,

Р₀=101кПа,

Р_н=1,64 10⁴Па.

Определим массу по формуле из [19].

где: W – интенсивность испарения, кг/с м²;

F_и – площадь испарения, м²;

площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей – на 1 м² пола помещения;