Оценка пожаровзрывоопасного события с помощью структурной схемы

     Вероятность появления в помещении открытого  огня:

     

,

где  τ_j  - общая продолжительность проведения газосварочных работ.

     В связи с тем, что температура  пламени газовой горелки и время ее действия значительно превышают температуру самовоспламенения и время, необходимое для зажигания пропановоздушной смеси, то вероятность реализации события:

     Q_п(ЭИ_ТИч)=1,   Q_п(ВИ_ТИч)=1.

     Ремонтные работы с применением искроопасного  инструмента в помещении за анализируемый период времени не проводились:

Q_п(ТИ_з)= Q_п(f₁)=0.

     Определяем  вероятность появления в помещении  разряда атмосферного электричества.

     Помещение расположено в местности с  продолжительностью грозовой деятельности 100 ч∙год^-1, поэтому среднее число ударов молнии в год на 1км равно 12, т.е. n_у = 12 км^-2·год^-1.

     Так как цех компрессии представляет объект прямоугольной формы, то число  ударов молнии в здание равно 

      Вычисляем вероятность прямого удара молнии в объект по выражению

     

,

где  τ_р = 1 год.

     Вычисляем вероятность отказа исправной молниезащиты типа Б здания компрессорной по выражению 

     

.

     Вероятность поражения здания молнией:

Q_п(С₁)= Q_п(t₁)· Q_п(t₂)=5·10^-2·0,05=2,5·10^-3.

     Пожарно-техническим  обследованием установлено, что  защитное заземление в здании, находится в исправном состоянии, а следовательно вероятность вторичного воздействия молнии на объект и заноса высокого потенциала в течение года равно нулю, т.е. Q_п( С₂) = 0, Q_п(С₃) = 0. Тогда

Q_п(ТИ₁)= Q_п(С₁)= 2,5·10^-3.

     Учитывая, что от прямого удара молнии воспламеняются все горючие смеси, что энергия  искрового разряда при вторичном  воздействии молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих веществ с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж, что при заносе высокого потенциала энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и более, имеем:

Q_п(В₁)=1.

     Откуда

Q_п(ИЗ/ГС)= Q_i(ТИ_п)· Q_п(Вп_k)=[ Q_п(ТИ₁)·Qп(ТИ₂)·Qп(ТИ₃)·Qп(ТИ₄)].

Q_п(ИЗ)= ( 2,5·10^-3+0+0+1,16·10^-3)·1=3,66·10^-3.

      Таким образом, вероятность взрыва пропановоздушной смеси в объеме помещения:

Q(ВО)= Q_п(ГС_В)· Q_п(ИЗ/ГС)= 0,38·10^-5·3,66·10^-3=1,39·10^-8.

     Рассчитываем  вероятность возникновения пожара в помещении компрессорной.

     Вероятность появления в помещении горючих  веществ, с учетом исходных данных:

     

     Вероятность образования в цехе пожароопасной  среды:

Q(ГС_п)= Q_п(ГВ_п)· Q_п(ОК)=2,9·10^-2·1=2,9·10^-2.

     Из  зафиксированных тепловых источников, которые могут появиться в цехе, источником зажигания для твердых горючих веществ является только открытый огонь и разряды атмосферного электричества. Вероятность возникновения пожара в отделении компрессии равна

Q(ПО)= Q(ГС_п)· Q_п(ИЗ)=2,9·10^-2·3,66·10^-3=1,06·10^-6.

     Таким образом, вероятность того, что в  отделении компрессии произойдет взрыв либо в самом компрессоре, либо в объеме цеха, составит величину:

     

     Вероятность того, что в компрессорной возникнет  или пожар, или взрыв:

Q(ПЗ или ВЗ)= Q(ВП)+Q_п(ПО)=0,39·10^-7+1,06·10^-6=1,09·10^-6.

     Вероятность возникновения в компрессорной  взрыва равна 0,39·10^-7 в год, что соответствует одному взрыву в год в  68027210  аналогичных зданиях, а вероятность возникновения в нем или взрыва, или пожара равна  1,09·10^-6 в год, т.е. один пожар или взрыв в год в 11236 аналогичных помещениях.

 

6. Расчет избыточного  давления взрыва газовоздушной  смеси.  
   Определение категории помещений по взрывопожарной опасности, класс взрывоопасной зоны согласно ПУЭ

       Избыточное  давление, образующееся при взрыве пропановоздушной смеси, определяется по формуле:

       

,

где  Р_max  - максимальное давление развиваемое при сгорание паро-воздушной смеси в замкнутом объеме, равное 843 кПа;

      Р_о – начальное давление равное 101 кПа;

      m – масса поступившего в цех газа (пропана), равная 10 кг;

      Z – коэффициент участия горючего  при сгорание газопаровоздушной  смеси,  равный  0,604;

      V_св – свободный объем равен 80% от объема помещения, м³;

       r_г – плотность газа при расчетной температуре, равная 1,293 кг/ м³;

        С_ст – стехиометрический коэффициент О₂ в реакции сгорания.

где  - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; 

      n_C, n_H, n_O, n_X  - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н – коэффициент учитывающий негерметичность помещения и неадеобатичность процесса горения, К_н=3.

     Согласно  НПБ 105 – 03 "Определение категорий  помещений и зданий по взрывопожароопасной  и пожарной опасности ", все производственные помещения в зависимости от используемых и получаемых веществ и материалов подразделяются на категорий (А, Б, В1 – В4, Г, Д). Взрывоопасные помещения в которых находятся, получаются или образуются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки до 96°С, в таком количестве что они могут образовывать газо -, паро – воздушные смеси и при взрыве которых развевается избыточное давление взрыва в помещение, превышающее 5 кПа, относят к категории А. Так как DР развиваемое в компрессорном цехе при взрыве пропановоздушной смеси равно 101,30 кПа, то данный цех необходимо отнести к категории А.

 

7.   Определение размеров зон ограниченные НКПР горючих газов

     Первоначально определяем размеры зон, ограниченных НКПР.

     Расстояния  X_НКПР, Y_НКПР  и Z_НКПР рассчитываем по формулам:

,

,

,

где  К₁ - коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для горючих газов;

     К₂ - коэффициент, равный 1 для горючих газов;

К₃ - коэффициент, принимаемый равным 0,02828 для горючих газов при подвижности воздушной среды;

     h - высота помещения, 10 м. 

     Предэкспоненциальный  множитель С₀ определяем пор формуле:

  при работающей вентиляции:

% (об.),

где ρ_г - плотность газа при t_р = 20 ⁰С;

     U - подвижность воздушной среды = 0,2 м/с;

     V_св - свободный объем помещения;

     m - масса пропана, поступившего в помещение;

   r _г - плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м³.

  

,

где     М - молярная масса;

      V₀ - мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

      t_р - расчетная температура.

.

       Массу пропана, поступившего в помещение определяем по формуле:

, кг

где V_А - объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

        V_Т - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м³.

V_А = 0,01∙p₁∙V,

где  р₁ - давление в аппарате;

      V - объем аппарата.

V_А = 0,01∙(100∙10²)∙0,05=5 м³.

V_т = V_1т +V_2т,

где  V_1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения;

V_2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения.

V_1т = q∙T,

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д.;

   Т - время отключения трубопроводов, Т= 300с (ручное отключение).

V_1Т = 0,0537∙300 =16,11 м³.

,

где p₂ - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту;

      r - внутренний радиус трубопровода;

      l - длина трубопровода от аварийного  аппарата до задвижек.

V_2Т =0,01∙3,14∙(843)∙(0,050²∙5)=0,334 м³.

V_Т = 16,11+0,33 = 16,44 м³.

m = (5+16,44)∙1,83 = 39,23 кг.

.

     Таким образом, для пропана геометрически  зона, ограниченная НКПР паров, будет  представлять собой цилиндр с  основанием радиусом R_б и высотой Z_б = h_а+Z_НКПР, так как h_а > Z_HKHP.

  Z_б = 2 + 0,31 = 2,31м,  R_б = 15,07 м.

     Т.к. геометрически зона, ограниченная НКПР паров намного больше размеров помещения, то геометрически зона, ограниченная НКПР паров будет ограничена геометрическими размерами помещения.  R_б=10м, Z_б =2,31м.

 

8. Определение расчетным  методом коэффициента участия горючего во взрыве и уточнение  избыточного давления взрыва

      Определяем  коэффициент – Z, участия паров  пропана при сгорании газовоздушной смеси при ХНКПР > 0,5 l и YНКПР > 0,5 b.

,

где  m - масса газа, поступаюшего в помещение;

d - допустимые отклонения концентраций при задаваемом уровне значимости;

Z_НКПР - расстояния по оси, Z от источника поступления газа, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, соответственно, м;

      l, b - длина и ширина помещения, соответственно, м;

      F- площадь пола помещения, м²;

      С₀ - предэкспоненциальный множитель, % (об.).

.