Пожаровзрывозащита мукомольного производств (стр. 2 из 12)
- НПБ 107-97 «Определение категорий наружных установок по пожарной опасности» [6];
- НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» [7].
1. Особенности распространения пожара (взрыва)
Анализ данных по взрывам, происшедшим на элеваторах и мукомольных заводах, позволяет установить их распределение по видам производства, месту и причинам возникновения первичного взрыва.
Таблица 1.1. Распределение пылевых взрывов по производствам
| Тип производства | Число взрывов на 100 предприятий за 10 лет | Число взрывов от общего числа, % |
| Элеваторы | 1,1 | 25,5 |
| Мукомольные заводы | 2,2 | 17,0 |
| Комбикормовые заводы | 5,6 | 37,5 |
| Склады силосного типа | 2,0 | 16,0 |
| Хлебоприемные и другие предприятия | 0,05 | 4,0 |
В то же время на элеваторах в последние годы наметилась тенденция к снижению взрывов. Это связано с уменьшением числа взрывов, происшедших при проведении огневых работ с нарушением правил безопасности, которые являлись одной из основных причин. Ниже приведен анализ распределения пылевых взрывов и тяжести последствий на различных типах производств.
Таблица 1.2. Распределение пылевых взрывов и тяжести последствий по производствам
| Тип производства | Взрывы с тяжелыми последствиями, % |
| Элеваторы | 50 |
| Мукомольные заводы | 40 |
| Комбикормовые заводы, в т.ч. склады силосного типа для комбикормового сырья и продукции | 30 |
К наиболее тяжелым последствиям приводят взрывы на элеваторах, а также на мукомольных заводах старой постройки. Подобное распределение во многом определяется объемом и эффективностью применяемых на предприятии технических средств взрывозащиты производственного оборудования, зданий и сооружений. На элеваторах, как и на мукомольных заводах старой постройки, практически никаких мер по взрывозащите не предусматривалось.
При проектировании новых мукомольных и комбикормовых заводов, относящихся к взрывопожароопасным производствам, в соответствии с требованиями нормативно-технических документов предусмотрены мероприятия по взрывозащите. [1, с. 50-55]
1.1. Описание расчетной ситуации
Согласно выданному заданию:
В результате аварии на гидротехнических сооружениях Павловской ГЭС, в близлежащем поселке городского типа произошли сбои в электроснабжении, в т.ч. короткое замыкание. В помещение мельницы размерами 45 м * 120 м * 7 м произошла внезапная разгерметизация технологического аппарата, за которой последовал аварийный выброс всей находившейся пыли – 170 тонн муки, а в результате короткого замыкания произошло её возгорание. Число работающих смены: 15 человек. На животноводческой ферме, расположенной в 100 м от мельницы, существует опасность возникновения пожара или получения значительных повреждений. Физико-химические свойства муки приведены в Приложении 1 на странице
1.2. Особенности пожаровзрывоопасности горючих пылей
Согласно ГОСТ 12.1.041 – 83 «Пожаровзрывобезопасность горючих пылей. Общие требования» (с изменениями 1988г., 1990 г.) [8] горючие пыли, находящиеся во взвешенном состоянии в газовой среде характеризуются следующими показателями пожаровзрывоопасности:
- нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПР);
- минимальной энергией зажигания (Wmin);
- максимальным давлением взрыва (Pmax);
- температурой самовоспламенения (tсв);
- минимальным взрывоопасным содержанием кислорода (МВСК).
- скоростью нарастания давления при взрыве
В данном случае для пшеничной муки высшего сорта эти показатели следующие:
| НКПР, г · м-3 | 28,8 | Wmin , МДж | 50 | tсв , ºС | 380 | ||
| Pmax, кПа | 650 |  , кПа · с-1 | 13 000 | МВСК, % по объему | 11,0 |
Горение взрывоопасной смеси при ее воспламенении может протекать в различных режимах, зависящих от ряда факторов (вспышка, хлопок, локальный и развитый одиночный взрыв). Причины их возникновения непосредственно связаны с образованием в условиях производства взрывоопасных смесей и появлением источников зажигания.
Большая часть производственного оборудования, сооружений и помещений элеваторов и мукомольных заводов связана между собой технологическими и транспортными коммуникациями, аспирационными, вентиляционными и воздушными отопительными сетями, переходными галереями, тоннелями, лестничными клетками, шахтами, технологическими проемами и т.д. Поэтому отдельная вспышка взрывоопасной смеси, локальный одиночный взрыв могут развиться в серию последовательных мощных пылевоздушных взрывов, распространяющихся по производственному оборудованию, сооружениям и помещениям всего предприятия. Условия развития и распространения взрывов усугубляется тем, что многие технологические и транспортные магистрали и коммуникации представляют собой каналы и трубопроводы, заполненные в различной степени мелкодисперсным продуктом. В сооружениях, галереях, тоннелях, шахтах и производственных помещениях скапливаются отложения, россыпи пыли или завалы мелкодисперсных материалов. При появлении внешних возмущений (направленных газовоздушных потоков, ударных волн, вибраций и сотрясений) значительное количество этих мелкодисперсных продуктов переходит в аэровзвесь и воспламеняется горящей смесью или раскаленными газами первичного и следующих за ним взрывов.
На элеваторах и мукомольных заводах наиболее вероятными вариантами (рисунок Приложения 1) развития взрывов являются 1-2-3-4, 5-6-7-4, 13-14-15-4, 5-6-8-9. Менее вероятны варианты 5-6-10-11, 13-14-16-9. При этом не исключено возможное ограничение развития взрывов по указанным вариантам на стадии первичных (2, 6, 14) или вторичных (3, 10, 16) взрывов. Анализ аварий, связанных с пылевоздушными взрывами, показывает, что в большинстве случаев место возникновения первоначального взрыва или вспышки – технологическое, транспортное или аспирационное оборудование, а также силосы и оперативные бункера. Только в нескольких случаях первоначальная вспышка возникла непосредственно в производственном помещении [1, с. 41-44]
1.3. Расчет критериев пожарной опасности при сгорании взрывоопасной пыли
Методика расчета критериев пожарной опасности при сгорании взрывоопасной пыли определена в ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» [4], а также НПБ 107-97 «Определение категорий наружных установок по пожарной опасности» [6].
1.3.1. Расчет избыточного давления при сгорании пылевоздушной смеси в помещении
Одним из поражающих факторов является избыточное давление, служащее количественным критерием категории опасности.
Избыточное давление при сгорании пылевоздушной смеси Dp, кПа, рассчитывается по формуле:
(1.1)где
m - расчетная масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации, кг;
Нт – теплота сгорания истекающего вещества, Дж/кг;
Р0 – начальное атмосферное давление, кПа;
Z – доля участия взвешенной горючей пыли при сгорании пылевоздушной смеси (0,5 при газе и пыли; 0,3 при парах жидкости; 1 при водороде);
Vп – свободный объем помещения, который принимается как 80 % от геометрического объема помещения, м3;
rв – плотность воздуха до сгорания пылевоздушной смеси при начальной температуре То, кг/м3;
Св – теплоемкость воздуха, 
;
Т0– начальная температура воздуха в помещении, К;
Кн – коэффициент учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3);
К пылям, способным образовывать горючие пылевоздушные смеси, относят дисперсные материалы, характеризующиеся наличием показателей пожарной опасности: нижним концентрационным пределом распространения пламени, максимальным давлением, развиваемым при сгорании пылевоздушной смеси (более 50 кПа), и скоростью его нарастания, минимальным пожароопасным содержанием кислорода (менее 21 %).
Определим значения приведенных составляющих формулы (1.1) для определения избыточного давления:
а) атмосферное давление Р0 = 101 кПа;
б) коэффициент участия горючего вещества во взрыве Z = 0,5 (при газе и пыли при отсутствии возможности получения сведений для расчета);
в) свободный объем помещения Vп = 0,8 * 45 * 120 * 7 = 30 240 м3;