|
|
Евакуація легкозаймистих та горючих рідин із зони аварії або пожежі значною мірою сприяє зменшенню можливості розповсюдження полум’я і суттєво полегшує дії пожежно-рятувальних підрозділів.
Повна або часткова евакуація пожежонебезпечних рідин може бути здійснена за допомогою спеціальних аварійних зливів.
Системи аварійного зливу розрізняють (рис.7.9):
- за способом зливу рідини;
- за приведенням в дію;
- за схемою зливу .
Системи аварійного зливу пожежонебезпечних рідин |
За допомогою надлишкового тиску |
Рисунок 7.9- Інженерно-технічні рішення щодо зменшення кількості горючих речовин під час експлуатації виробництва
Улаштування та експлуатація аварійних зливів. Необхідність улаштування аварійного зливу пожежонебезпечних рідин визначається вимогами правил пожежної безпеки та виходячи із особливостей пожежної небезпеки технологічного процесу.
Аварійний злив пожежонебезпечних рідин із ємностей, які розміщені усередині виробничої будівлі, повинен здійснюватись у спеціальні аварійні або дренажні ємності підземного чи напівпідземного типу, що розташовуються поза меж будівель. При підземному розташуванні аварійної ємності відстань між нею і глухою стіною будівлі повинна бути не менше 1,0м. Якщо стіна будівлі, з боку якої розміщають аварійну ємність, має отвори, то безпечна відстань приймається не менше 5,0 м.
Відстань від апаратури зовнішніх установок чи технологічних етажерок не нормується, але вони повинні розміщатись за габаритами установки. Не слід розташовувати аварійні ємності між будівлями і зовнішніми установками, що пов’язані з цими будівлями.
Аварійний злив може здійснюватись як самопливом (рис. 7.10), так і шляхом видавлювання пожежонебезпечної рідини за допомогою інертного середовища (азоту, водяної пари або діоксиду вуглецю, що використовуються для технологічних цілей). Один аварійний резервуар може з’єднуватись з декількома ємнісними апаратами. У цьому випадку ємність його повинна бути не менше, ніж об’єм найбільшого з них.
Аварійні резервуари виконуються закритими і забезпечуються дихальною арматурою з вогнеперешкоджувачами.
Оскільки у процесі експлуатації усередині аварійного резервуара може накопичуватись водяний конденсат, то злив високонагрітих рідин призведе до його швидкого випаровування, що в свою чергу сприятиме швидкому підвищенню внутрішнього тиску. Тому воду, що накопичилась, необхідно систематично видаляти. Дно резервуара роблять з ухилом, щоб забезпечити найбільш повне видалення води.
Рисунок 7.10- Схема аварійного зливу самопливом
1- аварійна ємність; 2- аварійний трубопровід; 3- апарат;
4- легкоплавкий замок; 5- трос важеля; 6- трос робочий; 7- важіль; 8- аварійний отвір; 9- механізм приведення в дію затору; 10- петля
Перед аварійним зливом високонагрітих рідин внутрішній об’єм аварійного резервуара і зливну лінію необхідно продувати водяним паром або інертним газом. Продувка необхідна для попередження можливості вибуху суміші парів з повітрям при зіткненні їх з високонагрітим продуктом, що зливається у закриту аварійну ємність.
Трубопроводи систем аварійного зливу прокладаються з ухилом в сторону аварійної ємності і повинні мати якомога менше поворотів.
Улаштування засувок по всій довжині аварійного трубопроводу не допускається (за винятком засувок, що відключають апарат).
Лінія аварійного зливу захищається гідравлічними затворами від поширення по ній пожежі. Аварійні засувки розташовують, як правило, поза будівлею. Ввімкнення їх повинно бути автоматизоване і зблоковане з пристроями для аварійної зупинки апаратів чи установок. Датчики автоматичних систем відкривання засувок встановлюють у зоні можливого горіння.
На рис. 7.11 показана принципова схема аварійного зливу із вертикального апарата постійного перерізу. Принцип роботи даної установки полягає у наступному: після припинення подачі рідини в резервуар здійснюється продувка аварійної системи інертним середовищем, після чого забезпечується злив продукту в аварійну ємність.
Рисунок 7.11- Схема аварійного зливу рідини самопливом з апарата постійного за висотою перерізу
1- апарат, що спорожнюється; 2- лінія подачі рідини; 3- люк; 4- лінія подачі інертного середовища для продувки; 5- лінія відведення рідини; 6- аварійний трубопровід;7- гідравлічний затвор; 8- аварійна ємність; 9- патрубок; 10- дихальна лінія
Існують аналогічні схеми аварійного зливу, але з використанням інертного середовища для збільшення швидкості зливу. Після закінчення операцій, зазначених у попередній схемі, відкривається засувка на лінії подачі інертного середовища в апарат, що спорожнюється. Використання інертного середовища для збільшення швидкості аварійного зливу дозволяє вирішувати паралельно й іншу задачу пожежної безпеки: виключити можливість утворення вибуху усередині апарата.
Особливо важливо під час аварійної ситуації швидко злити рідкі продукти з апаратів, порушення режиму роботи яких може закінчитись самовільним термічним розкладом продуктів та вибухом.
У виробничих приміщеннях, коли об’єм рідин невеликий, спеціальні аварійні резервуари не встановлюють, а використовують аварійні ємності, які розміщають назовні або у сусідніх приміщеннях за глухою стіною. При цьому рідини зливають самопливом.
В планах ліквідації аварій на виробництві повинні бути інструкції щодо способу приведення аварійної системи до дії.
Однією з важливих умов, що забезпечують ефективність дії системи аварійного зливу, є забезпечення допустимої (нормативної) тривалості аварійного зливу.
Методика розрахунку системи аварійного зливу рідин з апарата. Основним розрахунковим параметром системи аварійного зливу є тривалість спорожнення апаратів від пожежонебезпечних рідин.
Методика визначення тривалості спорожнення апаратів, розташованих на одній висотній позначці, приведена нижче.
1. Спочатку необхідно визначити об’єм рідини, що зливається з апарата:
 (7.1)
де  - геометричний об’єм i-того апарата, що спорожнюється, м3 ;
 - ступінь заповнення i-того апарата;
n - число апаратів, що одночасно спорожнюються.
2. Необхідно провести трасування аварійного трубопроводу від апаратів, що спорожнюються, до аварійної ємності, визначити довжину лінійних ділянок (вертикальних, горизонтальних, похилих), кількість і види місцевих опорів, а також знайти значення коефіцієнтів місцевих опорів (довідкові дані).
3. Визначають сумарний коефіцієнт місцевих опорів:
 (7.2)
де  - кількість місцевих опорів одного виду;
 - чисельне значення i-того коефіцієнта;
n - число видів місцевих опорів.
4. Визначають відстань  від рівня рідини в апараті, що спорожнюється на початку зливу, до вхідного перерізу аварійного трубопроводу в аварійній ємності та відстань  від випускного отвору апарата до вхідного перерізу аварійного трубопроводу в аварійній ємності.
5. Визначають максимально допустиму тривалість аварійного зливу з апарата:
 (7.3)
де  - максимально допустима тривалість аварійного спорожнювання апарата, с;
 - допустима тривалість аварійного режиму, с, обґрунтовується розрахунком, виходячи з вогнестійкості будівельних конструкцій та обладнання, тривалості вигоряння рідини або середнього часу виклику пожежних підрозділів, у більшості випадків приймають  ;
 - тривалість операцій із приведення системи до дії, яка на діючому виробництві складається з часу виявлення аварійної ситуації  , прийняття рішення  , продувки системи інертним газом (за необхідності)  і відкривання привідних засувок  :.
 (7.4)
При проектуванні системи аварійного зливу звичайно приймають: при ручному пуску системи в дію = 300с і при автоматичному пуску = 120с.
6. Подальші розрахунки проводять з використанням методу послідовних наближень, для чого оцінюють коефіцієнт витрати системи аварійного зливу:
 (7.5)
7. Визначають діаметр аварійного трубопроводу  :
 (7.6)
8. За довідниковими даними підбирають труби для влаштування лінійної частини системи аварійного зливу, товщину стінок яких визначають з урахуванням тиску рідини в них чи тиску газу для продувки за спеціальною методикою. Внутрішній діаметр труб приймають рівним не менш 100 мм.
9. Визначають площу прохідного перерізу труб системи аварійного зливу і вихідного патрубка апарата:
 (7.7)
де  - внутрішній діаметр трубопроводу, м.
10. Визначають середню швидкість руху рідини по аварійному трубопроводу під час зливу:
 (7.8)
11. Знаходять густину рідини  , кг/м3, що зливається з апарата, за робочої температури (за довідковими даними чи розрахунком ), а також її в'язкість  , Па×с (довідкові дані).
12. Визначають значення критерію Рейнольдса:
 (7.9)
У залежності від величини числа Re, визначають коефіцієнти опору тертя лінійних ділянок трубопроводу l:
при Re  2300  ;
при 2300<Re 10000
 (7.10)
при Re>10000 ,
де - абсолютна шорсткість стінок труб, м;
d - внутрішній діаметр трубопроводу, м.
13. Визначають коефіцієнт опору системи:
 (7.11)
де  - довжина i-тої ділянки трубопроводу, м;
n - число лінійних ділянок.
14. Визначають уточнене значення коефіцієнта витрати системи
 (7.12)
15. Визначають помилку при оцінці коефіцієнта витрати системи
 (7.13)
Якщо помилка не перевищує 5%, вважають значення  дійсним і продовжують розрахунки. Якщо помилка ³5%, то задаються новим значенням коефіцієнта витрати системи
 (7.14)
і повторюють усі розрахунки з п.7 доти, поки помилка стане менше 5%.
16. Визначають тривалість спорожнення апарата. Для апарата з постійним за висотою перерізом (вертикальний циліндричний апарат, апарат із квадратним чи прямокутним перерізом та паралельними стінками тощо.)
 (7.15)
де  - площа поперечного перерізу апарата, м2.
17. Далі перевіряють умову виконання аварійного зливу, якщо
розрахунок системи аварійного зливу вважають закінченим.
Якщо ця умова не виконується, необхідно здійснити наступні заходи (один або декілька):
· замість ручного приводу аварійного зливу передбачити автоматичний (зробити перевірочний розрахунок, починаючи з п.5);
· збільшити діаметр аварійного трубопроводу (зробити перевірочний розрахунок системи, починаючи з п.11);
· підібрати оптимальний варіант розміщення аварійної ємності, забезпечивши мінімальну довжину лінійної частини трубопроводу при мінімуму місцевих опорів (зробити перевірочний розрахунок системи, починаючи з п.13);
· запропонувати аварійний злив шляхом видавлювання рідини (зробити перевірочний розрахунок системи, починаючи з п.4). У цьому випадку величини і визначають так:
 та , (7.16)
де  і  - надлишковий тиск інертного газу відповідно на початку і в кінці спорожнення апарата, Па. Тиск інертного газу не повинен перевищувати допустимий за умовами сили тиску в апараті і трубопроводі;
 - прискорення сили ваги.
18. Визначають об’єм аварійної ємності:
 (7.17)
де - ступінь заповнення аварійної ємності рідиною, приймають =0,8 для ЛЗР і =0,9 для ГР.
Таким чином, методика розрахунку системи аварійного зливу містить у собі визначення наступних параметрів: вид рідини, спосіб зливу, робочий тиск в апараті, об’єм рідини, що зливається, допустиму тривалість зливу, привід системи зливу; діаметр аварійного трубопроводу, тривалість зливу, об’єм аварійної ємності.
|