Помещения с горючими газами, легковоспламеняющимися жидкостями, горючими жидкостями, пылями, твердыми веществами и материалами

Пример 18

1. Исходные данные.

1.1. Помещение малярно-сдаточного цеха тракторосборочного корпуса. В помещении цеха производится окрашивание и сушка окрашенных тракторов на двух конвейерных линиях. В сушильных камерах в качестве топлива используется природный газ. Избыток краски из окрасочных камер смывается водой в коагуляционный бассейн, из которого после отделения от воды краска удаляется по трубопроводу за пределы помещения для дальнейшей ее утилизации.

1.2. Используемые вещества и материалы:

- природный газ метан (содержание 99, 2% (об.));

- грунт ГФ-0119 ГОСТ 23343-78;

- эмаль МЛ-152 ГОСТ 18099-78;

- сольвент ГОСТ 10214-78 или ГОСТ 1928-79 (наиболее опасный компонент в составе растворителей грунта и эмали).

1.3. Физико химические свойства веществ и материалов [2]:

Молярная масса, кг × кмоль^-1:

- метан

- сольвент

Расчетная температура t_p, ⁰C:

- в помещении t_п = 39 [3];

- в сушильной камере t_к = 80.

Плотность жидкости, кг × м^-3:

- сольвента = 850.

Плотность газов и паров, кг × м^-3:

- метана

- сольвента

Парциальное давление насыщенных паров при температуре 39⁰С [2], кПа:

- сольвента lg

= 3, 0.

Интенсивность испарения при 39⁰С, кг × м^-2 × с^-1:

- сольвент W_c = 10^-6 × × 3, 0 = 3, 1919 × 10^-5.

1.4. Пожароопасные свойства [2]:

Температура вспышки, ⁰С:

- сольвент t_всп = 21.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), % (об.):

- метан

- сольвент

Стехиометрическая концентрация, % (об.):

- метан

- сольвент

1.5. Размеры помещений и параметры технологического процесса.

1.5.1. Общие размеры цеха: L = 264, 7 м, S = 30, 54 м, H = 15, 75 м. Объем

помещения V_П = 264, 7 × 30, 54 × 15, 75 = 127322, 0 м³.

1.5.2. Площадь окрасочного пролета со встроенными помещениями на отметке 0, 00: F_общ = 264, 7 × 30, 54 = 8083, 94 м².

1.5.3. Площади встроенных помещений:

- тамбур (ось В/1) F_{1, встр} = 1, 75∙ 3, 49 = 6, 11 м²;

- ПСУ (оси К-К/1) F_{2, встр} = 1, 97∙ 6, 61 = 13, 02 м²;

- помещения (оси Л/3-Р/1) F_{3, встр} = 82, 76∙ 6, 55 = 542, 08 м²;

- помещения (оси У-Х1) F_{4, встр} = 50, 04 ∙ 6, 55 = 327, 76 м²;

- суммарная площадь встроенных помещений:

F_встр = F_{1, встр}+ F_{2, встр} + F_{3, встр} + F_{4, встр} = 6, 11+13, 02+542, 08+327, 76 = 888, 97 м².

1.5.4. Площадь окрасочного пролета без встроенных помещений:

F_оп = F_общ - F_встр = 8083, 94 - 888, 97 = 7194, 97 м².

1.5.5. Объем окрасочного пролета с площадью F_оп и высотой Н:

V_бвп = 7194, 97∙ 15, 75 = 113320, 78 м³.

1.5.6. Объемы встроенных помещений на отм. 6, 500:

- венткамера (отм. 6, 500, ось В/1, консоль):

V_{1, встр} = 1, 95∙ 27, 05∙ 9, 25 = 487, 91 м³;

- венткамера (отм.6, 500, оси Х/Х1, консоль):

V_{2, встр} = 5, 47∙ 23, 99∙ 9, 25 = 1213, 83 м³;

- венткамера (отм. 6, 500, оси И/2-К/2):

V_{3, встр} = 23, 92∙ 7, 27∙ 9, 25-13, 02∙ 9, 25 = 1488, 12 м³;

- венткамера (отм.6, 500, оси Р/1-У):

V_{4, встр} = 5, 43∙ 6, 55∙ 9, 25 = 328, 99 м³;

- венткамера (отм. 6, 500, оси П/2-У, консоль):

V_{5, встр} = 0, 72∙ 27, 0∙ 9, 25 = 179, 82 м³;

- суммарный объем встроенных помещений:

V_{1-5, встр} = V_{1, встр} + V_{2, встр} + V_{3, встр} + V_{4, встр} + V_{5, встр} = 3698, 67 м³.

1.5.7. Объем окрасочного пролета без объема V_{1-5, встр}:

V₁ = V_бвп - V_{1-5, встр} = 113320, 78 - 3698, 67 = 109622, 11 м³.

1.5.8. Объемы над встроенными помещениями на отм. 12, 030:

- венткамеры (отм.12, 030, оси Л/3-М/1):

V_{1, пер} = 10, 5∙ 6, 55∙ 3, 72 = 255, 84 м³;

- помещения (отм.6, 500, оси М/1-М/3):

V_{2, пер} = 6, 5∙ 6, 55∙ 9, 25 = 393, 82 м³;

- венткамеры (отм. 12, 030, оси М/3-Н/1):

V_{3, пер} = 5, 08∙ 6, 55∙ 3, 72 = 123, 78 м³;

- помещения (отм. 7, 800, оси Ф-Х):

V_{4, пер} = 23, 1∙ 6, 55∙ 7, 95 - 5, 82∙ 2, 72∙ 2, 82 = 1158, 23 м³;

- тамбур (отм. 3, 74, ось В/1):

V_{5, пер} = 1, 75∙ 3, 49∙ 2, 26 = 13, 80 м³;

- ПСУ (отм. 3, 040, оси К-К/1):

V_{6, пер} = 1, 97∙ 6, 61∙ 2, 96 = 38, 54 м³;

- общий объем над встроенными помещениями:

V_{1-6, пер} = V_{1, пер} + V_{2, пер} + V_{3, пер} + V_{4, пер} + V_{5, пер} + V_{6, пер} = 1984, 01 м³.

1.5.9. Объем бассейна коагуляции на отм. - 2, 500 и 0, 00

(L=80, 5 м, S=3, 60 ¸ 6, 40 м, Н=2, 10 ¸ 2, 20 м):

V_б = (1, 90∙ 6, 40 +2, 40∙ 5, 00 +1, 40∙ 4, 00 +6, 40∙ 3, 10 +66, 4∙ 2, 60 +2, 0∙ 2, 50) ∙ 2, 20+

+76, 20∙ 1, 00∙ 2, 10 = 659, 95 м³.

1.5.10. Объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:

V_п = V₁ + V_{1-6, пер} + V_б = 109622, 11 + 1984, 01 + 659, 95 = 112266, 07 м³.

1.5.11. Свободный объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:

V_св = 0, 8∙ V_п = 0, 8∙ 112266, 07 = 89812, 86 м³ » 89813 м³.

1.5.12. Толщина слоя лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03d_г = 15 мкм;

- эмаль МЛ-152 d_э = 20 мкм.

1.5.13. Расход лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03К G_{г, фл} = 3, 97 г × м^-2 ∙ мкм^-1;

- эмаль МЛ-152 G_э = 4, 2 г ∙ м ^-2 ∙ мкм^-1.

1.5.14. Содержание горючих растворителей в лакокрасочных материалах:

- грунт ФЛ-03К j_{г, фл} = 67% (масс.);

- эмаль МЛ-152 j_э = 78% (масс.).

1.5.15. Расход растворителя на единицу площади окрашиваемых поверхностей тракторов:

- сольвент (грунт ФЛ-03К) G_рфл = 2, 66 г∙ м^-2∙ мкм^-1;

- сольвент (эмаль МЛ-152) G_рэ = 3, 276 г ∙ м^-2 ∙ мкм^-1.

1.5.16. Производительность конвейера по площади нанесения лакокрасочных материалов:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении:

n_{к, с} = 407, 3 м² ∙ час^-1 = 6, 79 м² ∙ мин^-1 = 0, 1131 м² ∙ с^-1;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

n_{к, э} = 101, 8 м² ∙ час^-1 = 1, 70 м² ∙ мин^-1 = 0, 0283 м² ∙ с^-1.

1.5.17. Производительность конвейера по массе растворителя, содержащегося в нанесенных лакокрасочных материалах:

- нанесение грунта ФЛ-03К (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении:

n_{р, фл} = 101, 8 × 15 × 2, 66 × 10^-3 = 4, 0618 кг × час^-1 = 0, 001128 кг × с^-1;

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении:

n_{р, э} = 101, 8 × 20 × 3, 276 × 10^-3 = 6, 6699 кг × час^-1 = 0, 001853 кг × с^-1;

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в серийном исполнении:

n_{р, эс} = 407, 3 × 20 × 3, 276 × 10^-3 = 26, 6863 кг × час^-1 = 0, 007413 кг × с^-1.

2. Обоснование расчетных вариантов аварии.

2.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере:

2.1.1. Расход газа метана в подводящем трубопроводе при давлении =178, 4 кПа:

= 714 кг × час^-1 = 0, 19844 кг × с^-1.

2.1.2. Масса газа поступающего из трубопроводов диаметром d_г= 0, 219 м и общей длиной участков трубопроводов L_г = 1152 м, согласно п.п.А.1.2 в) и А.2.4 [1] составит:

= 0, 19844 × 300 +0, 01 × 3, 14 × 178, 4 × × 1152 × 0, 626 = 107, 97 кг.

2.1.3. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных изделий, при работающем конвейере за время аварийной ситуации Т_а = 3600 с = 1 час [1] с учетом коэффициента избытка лакокрасочных материалов К_И = 2 составит:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152:

m_эс = 2 × n_{р, эс} × Т_а = 2 × 26, 6863 × 1 = 53, 3726 кг;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, грунтование грунтом ФЛ-03К:

m_гэ = 2 × n_{р, фл} × Т_а = 2 × 4, 0618 × 1 = 8, 1236 кг;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152:

m_ээ = 2 × n_{р, э} × Т_а = 2 × 6, 6699 × 1 = 13, 3398 кг.

2.1.4. Масса растворителя m_рб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции F_бк = 226, 84 м² за время аварийной ситуации Т_а = 3600 с [1], составит:

m_рб = W_с ∙ F_бк ∙ Т_а= 3, 1919∙ 10^-5∙ 226, 84∙ 3600 = 26, 0658 кг.

2.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере:

2.2.1. Масса растворителя, поступающего в помещение при аварийной ситуации из красконагнетательного бака V_бк = 60 л = 0, 06 м³ и трубопроводов диаметром d_бко = d_бкп = 0, 04 м и длиной (L_бко + L_бкп) = 312 м, составит:

m_бк = К_И × n_рэ × t_а + [V_бк + 0, 785 × ( × L_бко + × L_бкп)] × j_э × =

=2 × 0, 007413 × 300+[0, 06+0, 785 × (0, 04² × 156+0, 04² × 156)] × 0, 78 × 850=304, 04 кг.

2.2.2. Площадь испарения F_{и, бк} (м²) с поверхности разлившейся из бака и трубопровода эмали МЛ-152 будет равна:

F_{и, бк} = м².

2.2.3. Масса растворителя m_рбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака, будет равна:

m_рбб = m_рб + W_с × F_{и, бк} × Т_а = 26, 0658 +3, 1919 × 10^-5 × 458, 6 × 3600 = 78, 7628 кг.

2.2.4. Масса растворителя m_рк (кг), испаряющегося с окрашенных изделий при работающем конвейере (см.п.2.1.3), составит:

m_рк = m_эс + m_гэ + m_ээ = 53, 3726 +8, 1236 +13, 3398 = 74, 836 кг.

2.2.5. Масса паров растворителя m_{п, р} (кг), поступившая в объем помещения при аварийной ситуации, будет равна:

m_{п, р} = m_рбб + m_рк = 78, 7628 +74, 836 = 153, 5988 кг.

2.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:

2.3.1. Масса растворителя m_рбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака (см.п.2.2.3).

2.3.2. Площадь окрашиваемых поверхностей, находящихся на технологических линиях окраски тракторов в экспортном и серийном исполнении, и масса растворителя, содержащегося в лакокрасочных материалах, нанесенных на эти поверхности, составят:

- участок нанесения грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

F_го = 260 м²;

m_гэо = K_И × G_рфл × F_го × d_г = 2 × 2, 66 × 10^-3 × 260 × 15 = 20, 7480 кг;

- участок сушки грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

F_гс = 227, 5 м²;

m_гэс = G_рфл × F_гс × d_г = 2, 66 × 10^-3 × 227, 5 × 15 = 9, 0772 кг;

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

F_эо = 305, 5 м²;

m_эоэ = K_И∙ G_рэ∙ F_эо∙ d_э = 2∙ 3, 276∙ 10^-3∙ 305, 5∙ 20 = 40, 0327 кг;

-участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

F_эсэ = 500, 5 м²;

m_эсэ = G_рэ × F_эсэ × d_э = 3, 276 × 10^-3 × 500, 5 × 20 = 32, 7928 кг;

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении:

F_эос = 533 м²;

m_эос = K_И × G_рэ × F_эос × d_э = 2 × 3, 276 × 10^-3 × 533 × 20 = 69, 8443 кг;

- участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении:

F_эсс= 1092 м²;

m_эсс = G_рэ × F_эсс × d_э = 3, 276 × 10^-3 × 1092 × 20 = 71, 5478 кг.

2.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера:

2.4.1. Масса газа , поступающего из трубопровода (см. п.2.1.2).

2.4.2. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных поверхностей и со свободной поверхности (см.п.п. 2.3.2 и 2.1.4).

3. Расчет избыточного давления взрыва DP для различных вариантов аварийных ситуаций проводится согласно формуле (А.1) [1].

3.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере:

=

= =

= 0, 2965 × (9, 2135 +0, 9833+3, 1946) = 3, 97 кПа.

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А или Б.

3.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере:

= =

= 0, 04942 × (17, 8269+19, 1676) = 1, 83 кПа.

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А или Б.

3.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:

=

= =

= 0, 04942 × (17, 8269+62, 5062) = 3, 97 кПа.

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А или Б.

3.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера:

+ 0, 9833 + 10, 4177) = 6, 11 кПа.

Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха относится к категории А.

Пример 19

1. Исходные данные.

1.1. Помещение отделения консервации и упаковки станков. В помещении производится обезжиривание поверхностей станков в водном растворе тринатрий фосфата с синтанолом ДС-10, обезжиривание отдельных деталей станков уайт-спиритом и обработка поверхностей станков (промасливание) индустриальным маслом И-50. Размеры помещения L ´ S ´ H = 54, 0 ´ 12, 0 ´ 12, 7 м. Объем помещения V_П = 8229, 6 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0, 8 × 8229, 6 = 6583, 7 м³» 6584 м³. Площадь помещения F=648 м². Обезжиривание станков раствором тринатрий фосфата (m₁ = 20, 7 кг) с синтанолом ДС-10 (m₂ =2, 36 кг) осуществляется в ванне размером L₁ ´ S₁ ´ H₁= 1, 5 ´ 1, 0 ´ 1, 0 м (F₁=1, 5 м²). Отдельные детали станков обезжириваются в вытяжном шкафу размером L₂ ´ S₂ ´ H₂ = 1, 2 ´ 0, 8 ´ 2, 85 м (F₂ = 0, 96 м²) уайт-спиритом, который хранится в шкафу в емкости объемом V_а = 3 л = 0, 003 м³ (суточная норма). Обработка поверхностей станков производится в ванне с индустриальным маслом И-50 размером L₃ ´ S₃ ´ H₃ = 1, 15 ´ 0, 9 ´ 0, 72 м (F₃ = 1, 035 м², V₃ = 0, 7452 м³) при температуре t = 140⁰ С. Масса индустриального масла И-50 в ванне m₃ = 538 кг. Рядом с ванной для промасливания станков расположено место для упаковки станков размером L₄ ´ S₄ = 6, 0 ´ 4, 0 м (F₄ = 24, 0 м²), на котором находится упаковочная бумага массой m₄ = 24 кг и обшивочные доски массой m₅ = 1650 кг.

1.2. Тринатрий фосфат негорючее вещество. Брутто-формула уайт-спирита С_{10, 5}Н_{21, 0}. Молярная масса уайт-спирита М=147, 3 кг × кмоль^-1. Константы уравнения Антуана для уайт-спирита: А=7, 13623; В=2218, 3; С_А= 273, 15. Температура вспышки уайт-спирита t_всп > 33⁰ С, индустриального масла И-50 t_всп = 200⁰ С, синтанола ДС-10 t_всп = 247⁰ С. Плотность жидкости при температуре t = 25⁰С уайт-спирита r_ж = 790 кг∙ м^-3, индустриального масла И-50 r_ж = 903 кг∙ м^-3, синтанола ДС-10 r_ж = 980 кг∙ м^-3. Теплота сгорания уайт-спирита Н_Т= = 43, 966 МДж∙ кг^-1= 4, 397∙ 10⁷ Дж∙ кг^-1, индустриального масла И-50 по формуле Басса = 50460-8, 545∙ r_ж = 50460-8, 545∙ 903 = 42744 кДж∙ кг^-1= 42, 744 МДж × кг^-1, упаковочной бумаги = 13, 272 МДж × кг^-1, древесины обшивочных досок = 20, 853 МДж × кг^-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация емкости с уайт-спиритом. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [3] в данном районе (г. Вологда) t_р = 35⁰С. Плотность паров уайт-спирита при t_р= 35⁰ С r_п = =5, 8240 кг∙ м^-3. Длительность испарения по п.А.1.2 е) [1] Т=3600 с.

3. Объем V_ж и площадь разлива F_И поступившего в помещение при расчетной аварии уайт-спирита согласно п.А.1.2. [1] составит:

V_ж = V_а = 0, 003 м³ = 3 л,

F_И = 1, 0 × 3 = 3 м².

4. Определяем давление Р_Н насыщенных паров уайт-спирита при расчетной температуре t_р=35⁰ С:

lg P_Н = 7, 13623 - = - 0, 062537,

P_Н = 0, 87 кПа.

5. Интенсивность испарения W уайт-спирита составит:

W = 10^-6 × 1, 0 × × 0, 87 = 1, 056 × 10^-5 кг × м^-2 × с^-1.

6. Масса паров уайт-спирита m, поступивших в помещение, будет равна:

m = 1, 056 × 10 ^-5× 3 × 3600 = 0, 114 кг.

7. Избыточное давление взрыва DP согласно формуле (22) " Пособия" составит:

DР = 2, 831 × 10^-5 × = 0, 02 кПа.

8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение отделения консервации и упаковки станков не относится к категории Б (А или Б). Согласно п.5.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1-В4.

9. В соответствии с п.Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G₃ = m₃ = 538 кг, G₄ = m₄ = 24 кг, G₅ = m₅ = 1650 кг,

Q = 538 × 42, 744 +24 × 13, 272 +1650 × 20, 583 = 57277 МДж,

S = F₃ + F₄ = 1, 035 + 24, 0 = 25, 035 м²,

g = = 2288 МДж × м^-2.

10. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж× м^-2. Помещение отделения консервации и упаковки станков согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.

Пример 20

1. Исходные данные.

1.1. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров. В этом помещении осуществляется приготовление смеси для пропитки гидроизоляционных материалов и производится ее подача насосами в пропиточные ванны производственных линий, находящиеся в другом помещении. В качестве компонентов смеси используются битум БНК 45/190, полипропилен и наполнитель (тальк). Всего в помещении находятся 8 смесителей: 6 смесителей объемом V_а= 10 м³ каждый, из которых каждые два заполнены битумом, а один пустой; 2 смесителя объемом V_а= 15 м³ каждый. Все смесители обогреваются диатермическим маслом (аллотерм-1), подаваемым из помещения котельной и имеющим температуру t=210⁰ С. Температура битума и смеси в смесителях t=190⁰С. Смесь состоит из битума БНК 45/190 - 8 тонн, полипропилена - 1 тонна, талька - 1 тонна. Полипропилен подается в единичной таре в виде гранул массой m₁ = 250 кг. В 1 тонне гранулированного полипропилена содержится до 0, 3 кг пыли. Полипропилен загружается из тары в бункер смесителя объемом V_а = 1 м³. Количество полипропилена в бункере m₂ = 400 кг, следовательно, пыли в этом бункере в грануляте содержится m₃ = 0, 12 кг.

Полипропилен и его сополимеры в процессе переработки при его нагревании выше температуры t=150⁰С могут выделять в воздух летучие продукты термоокислительной деструкции, содержащие органические кислоты, карбонильные соединения, оксид углерода. При этом на 1 тонну сырья выделяется 1, 7 кг газообразных продуктов (в пересчете на уксусную кислоту).

Размеры помещения L´ S´ H = 24´ 36´ 12 м. Объем помещения V_П = 10368 м³. Свободный объем помещения V_СВ = 0, 8 × 10368 = 8294, 4 м³. Площадь помещения F= 864 м².

Производительность насоса с диатермическим маслом (аллотерм-1) n₁ = 170 м³× час^-1 = 0, 0472 м³ × с^-1 = 71, 5 кг × с^-1. Всего в системе циркуляции диатермического масла находится m₄=15 тонн масла. Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов с диатермическим маслом между ручными задвижками и смесителями L₁=19 м, диаметр d₁=150 мм = 0, 15 м. Производительность насоса, подающего смесь в пропиточную ванну, n₂ = 10 м³ × час^-1 = 0, 00278 м³ × с^-1 = 2, 78 кг × с^-1 (по битуму с полипропиленом 2, 5 кг × с^-1), а отводящего смесь в смесители из ванн n₃= 5 м³ × час^-1 = 0, 00139 м³ × с^-1 = 1, 39 кг × с^-1 (по битуму с полипропиленом 1, 25 кг × с^-1). Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов со смесью между ручными задвижками и смесителями L₂=15 м, диаметр d₂=150 мм = 0, 15 м. Производительность насоса, перекачивающего битум из резервуара, расположенного в другом помещении, в смесители, n₄ = 25 м³ × час^-1 = 0, 007 м³ × с^-1 = 7 кг × с^-1. Максимальная длина подводящего трубопровода между ручной задвижкой и смесителем L₃ = 20 м, диаметр d₃ = 150 мм = 0, 15 м.

По данным технологического регламента с 1 тонны гранулированного полипропилена при загрузке в смеситель в помещение поступает 30 г (0, 03 кг) содержащейся в грануляте пыли. Текущая влажная пылеуборка производится не реже 1 раза в смену, генеральная влажная пылеуборка не реже 1 раза в месяц. Производительность по перерабатываемому полипропилену n₅ = 1, 65 т∙ час^-1. Доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях соответственно b₁ = 0, 2 и b₂ = 0, 8.

1.2. Тальк негорючее вещество. Температура вспышки битума БНК 45/190

t_всп = 212 ⁰С, аллотерма-1 t_всп = 214 ⁰С. Плотность жидкости битума r_ж = 1000 кг× м^-3, аллотерма-1 r_ж = 1514 кг × м^-3. Теплота сгорания битума по формуле Басса Н_Т = = 50460 - 8, 545 × r_ж = 41915 кДж × кг^-1 = 41, 92 МДж × кг^-1, аллотерма-1 Н_Т = = 50460 - 8, 545 × 1514 = 37523 кДж × кг^-1 = 37, 52 МДж × кг^-1, полипропилена Н_Т = = 44000 кДж× кг^-1 = 44, 0 МДж∙ кг^-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного принимается наиболее неблагоприятный из двух вариантов аварии по последствиям взрыва. За первый вариант аварии принимается разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. За второй вариант принимается разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель.

2.1. Разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. Расчет проводим в соответствии с п.п.А.3.2-А.3.6.

2.1.1. Интенсивность пылеотложений n₆ в помещении при загрузке в бункера смесителей полипропилена из тары по исходным данным составит:

n₆ = 0, 03 × 1, 65 = 0, 0495 кг × час^-1.

2.1.2. Масса пыли М₁, выделяющаяся в объем помещения за период времени (30 дней = 720 часов) между генеральными пылеуборками (b₁=0, 2; a=0), будет равна:

m₁ = 0, 0495 × 720 × 0, 2 = 7, 128 кг.

2.1.3. Масса пыли М₂, выделяющаяся в объем помещения за период времени (8 часов) между текущими пылеуборками (b₂=0, 8; a=0), будет равна:

m₂ = 0, 0495 × 8 × 0, 8 = 0, 317 кг.

2.1.4. Масса отложившейся в помещении пыли m_п к моменту аварии (К_г=1, 0; К_у=0, 7) и масса взвихрившейся пыли m_вз (К_вз=0, 9) составят:

m_п = × (7, 128+0, 317) = 10, 636 кг,

m_вз = 10, 636 ^. 0, 9 = 9, 572 кг.

2.1.5. Масса пыли m_ав, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, будет равна:

m_ав = m₃ = 0, 12 кг.

2.1.6. Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли m, образовавшейся в результате аварийной ситуации, составит:

m = 9, 572+0, 12 = 9, 692 кг.

2.2. Разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель. Расчет проводим в соответствии с п.А.1.2 [1] и исходными данными.

2.2.1. Масса m_см вышедшей из смесителя (V_а=15 м³) и трубопровода смеси при работающем насосе будет равна (q = n₃; Т_а = 300 с):

= (15 + 0, 00139 × 300 + × 0, 15² × 15) × 1000 =

= 15682 кг.

2.2.2. Масса полипропилена m_пр в массе m_см составит, исходя из соотношения битума, полипропилена и талька как 8: 1: 1:

m_пр = × m_см = × 15682 = 1568, 2 кг.

2.2.3. Масса летучих углеводородов m, выделяющихся при термоокислительной деструкции из полипропилена, входящего в состав разлившейся смеси (из 1 тонны полипропилена выделяется 1, 7 кг газообразных продуктов), будет равна:

m = 0, 0017 × m_пр = 0, 0017 × 1568, 2 = 2, 7 кг.

3. Избыточное давление взрыва DP для двух расчетных вариантов аварии определяем по формулам (22) и (43) " Пособия".

3.1. Избыточное давление взрыва DP при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией бункера при загрузке полипропилена в смеситель, составит:

DР = 47, 18 × = 2, 42 кПа.

3.2. Избыточное давление взрыва DP при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель, составит:

DР = 2, 831 × 10^-5 × = 0, 4 кПа.

4. Расчетное избыточное давление взрыва для каждого из вариантов аварии не превышает 5 кПа. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров не относится к категории А или Б. Согласно п.5.2 и табл.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1-В4.

5. Учитывая, что в помещении находится достаточно большое количество горючих веществ, проведем для упрощения расчет только по битуму и смеси, находящихся в 4 смесителях объемом V_а=10м³ каждый и в 2 смесителях объемом V_а=15 м³ каждый соответственно. При этом количество циркулирующего диатермического масла не принимается во внимание. Также для упрощения расчет проведем с использованием единой теплоты сгорания для всех компонентов и веществ по битуму, равной = 41, 92 МДж × кг^-1.

6. В соответствии с п.Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G = 4 × 10 × 1000 + 2 × 15 × 0, 9 × 1000 = 67000 кг,

Q = 67000 × 41, 92 = 2808640 МДж,

S = F = 864 м²,

g = = 3251 МДж × м^-2.

7. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж∙ м^-2. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров согласно табл.Б.1 [1] относится к категории В1.