Визначення категорії приміщення за вибухопожежною та пожежною небезпекою

Для визначення відповідної категорії приміщення за вибухопожежною та пожежною небезпекою необхідно розрахувати надлишковий тиск вибуху аміачної пароповітряної суміші в приміщенні компресорної.

Категорія приміщення і будинку по вибухопожежній і пожежної небезпеки визначається відповідно до НАПБ Б.03−002−2007 «Норми визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою» .

Особливістю аміачної пароповітряної суміші є можливість виникнення вибуху лише в замкнутій системі. Зона ураження від впливу ударної хвилі обмежується лише приміщенням компресорної.

Визначаємо категорію приміщення компресорного цеху аміачної компресорної.

Припустимо, що в результаті зносу чи втоми матеріалу сталося руйнування компресора НФ-811 з викидом аміаку у приміщення.

• 1) Характеристика виробничого приміщення
• 1. довжина a = 10 м.
• 1. ширина b = 15 м.
• 2. висота h = 4,5 м.
• 3. коефіцієнт вільного об'єму приміщення Кв = 80%.
• 4. кратність обміну повітря аварійної вентиляції Ав = 8 год
• 5. температура повітря t = 20 °C.
• 2) Характеристика речовини:
• 6. найменування — аміак, NНз;
• 7. молекулярна маса М = 17,03;
• 8. кількість атомів в молекулі газу:
  • — вуглецю C = 0
  • — водню H = 3
  • — нітрогену N = 1
• 9. максимальний тиск вибуху Рmax = 706 кПа;
• 3) Характеристика технологічного блоку
• 10. об'єм міжтрубного простору апарату ап = 0,7 м³;
• 11. надлишковий тиск в апараті Рр = 18 кгс*см 2
• 12. температура газу в апараті tр = 10°С
• 13. подача компресора q = 4*10−3 м3/с вхідний трубопровід:
  • — довжина l_n = 0,5 м
  • — діаметр d_n = 70 мм вихідний трубопровід:
  • — довжина 1_o = 3,5 м
  • — діаметр d_o = 70 мм
• 14. тривалість вимкнення засувок t = 120 с.

Розрахунок.

Густина газу при технологічних режимах ведення процесу визначається за формулою:

p_г=M/ (V_o (1+0.376*t_p)) (1.4).

p_г=17,03/22,413 ((1+0,367*10)) =0,733 кг*м^-3

Маса газу, що знаходиться в технологічному апараті і в трубопроводах.

m= (V_a+V_T) *p_г (1.5).

де V_a — об'єм газу, що вийшов з апарата, м;

V_T — об'єм газу, що вийшов з трубопроводів, м;

V_a= (P₁/P₀) *V=0.01*P₁*V (1.6).

де.

Р₁ — тиск в апараті, кПа; V — об'єм апарата, м;

Р₀ — атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа.

V_a =0,01*1800*0,7 = 12,6 м³

Об'єм газу, що вийшов з трубопроводів:

V_T= V_1T+ V_2T (1.7).

де V_1T — об'єм газу, що вийшов з трубопроводу до його перекривання, м;

V_1T=q*t (1.8).

де q — витрата газу, яку визначають згідно з технологічним регламентом залежно від тиску у трубопроводі, його діаметру, температури газового-1 середовища тощо, м³/с; t — час, перекривання засувок, с;

V_1T=4*10^-3*120=0,48 м³;

V_2T — об'єм газу, що вийшов з трубопроводу після його перекривання, м³

де Р₂ — максимальний тиск у трубопроводі за технологічним регламентом, кПа; r — внутрішній радіус трубопроводів, м; L — довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м; Ро — атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа.

V_2T = 0,01*3,14*1800 (0,035²*0,5+0,035²*3,5) = 0,28 м^3,

Об'єм газу, що вийшов з трубопроводів:

V = 0,48 + 0,28 = 0,76 м³

Маса газу, що знаходиться в технологічному апараті і в трубопроводах.

т = (12,6 + 0,76) * 0,733 = 9,79 кг, Маса газу, який бере участь в утворенні реальних зон вибухонебезпечних концентрацій.

т = т * z = 9,79 * 0.5 = 4,895 кг. (1.10).

Вільний об'єм приміщення.

(1.11).

Коефіцієнт кисню в реакції горіння.

(1.12).

Стехіометрична концентрація горючих речовин.

(1.13).

Надлишковий тиск вибуху.

(1.14).

Згідно формули надлишковий тиск вибуху в об'ємі приміщення компресорної складає 7,78 кПа, що перевищує міцність будівлі з легко скидними конструкціями тому при вибусі буде зруйноване скління, трубопроводи, окремі вузли обладнання. Несучі конструкції не постраждають. Небезпечною зоною для обслуговуючого персоналу є приміщення компресорної. В технологічному процесі обертається горючий газ аміак і при аварійній ситуації може бути надлишковий тиск більше 5 кПа. Виходячи з цього приміщення компресорної відноситься до категорії «А».

Визначення класу зони простору за ПУЕ

В технологічному процесі аміачної компресорної в якості холодоагенту обертається аміак. Утворення вибухонебезпечних сумішей при концентрації аміаку в повітрі від 13 до 28% можливе лише за умови виникнення аварії та порушенні нормального режиму роботи. Вибух виникає в результаті розкладання аміаку на азот та водень, який з киснем повітря утворює вибухонебезпечну суміш.

Приміщення потрібно віднести до вибухонебезпечної зони класу 2. Так як, вибухонебезпеча зона класу 2 — це простір, у якому вибухонебезпечне середовище за нормальних умов експлуатації відсутнє, а якщо воно виникає, то рідко і триває недовго. У цих випадках можливі аварії катастрофічних розмірів (розрив трубопроводів високого тиску або резервуарів значної місткості) не повинні розглядатися під час проектування електроустановок.

Отже, можна зробити висновок, що в аміачній компресорній горюче середовище може утворюватись лише за умови порушення режиму роботи установки.