ar-net.ruОтделение компрессии этилена расположено в одноэтажном производственном здании размерами в плане 20х12 м и высотой 10 м. Стены здания - кирпичные с ленточным остеклением. Перекрытие - из ребристых железобетонных плит. Освещение цеха - электрическое, отопление - центральное. Цех оборудован аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена (
), равной восьми.
), равной восьми. В помещении цеха размещается компрессор, который повышает давление поступающего из магистрального трубопровода этилена с 11·10
до 275·10 Па. Диаметр трубопровода с этиленом равен 150 мм, температура этилена достигает 130 °С. Здание имеет молниезащиту типа Б.
до 275·10 Па. Диаметр трубопровода с этиленом равен 150 мм, температура этилена достигает 130 °С. Здание имеет молниезащиту типа Б. Нижний концентрационный предел воспламенения этилена (
) в смеси с воздухом равен 2,75%, поэтому в соответствии с СНиП II-90-81: производство по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории А, то есть в цехе возможно возникновение как пожара, так и взрыва. По условиям технологического процесса возникновение взрывоопасной концентрации в объеме помещения возможно только в аварийных условиях, поэтому помещение по классификации взрывоопасных зон относится к классу В-1а.
) в смеси с воздухом равен 2,75%, поэтому в соответствии с СНиП II-90-81: производство по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории А, то есть в цехе возможно возникновение как пожара, так и взрыва. По условиям технологического процесса возникновение взрывоопасной концентрации в объеме помещения возможно только в аварийных условиях, поэтому помещение по классификации взрывоопасных зон относится к классу В-1а. Пожарная опасность отделения компрессии складывается из пожарной опасности компрессорной установки и пожарной опасности помещения. Пожарная опасность компрессора обусловлена опасностью возникновения взрыва этиленовоздушной смеси внутри аппарата.
Пожарная опасность помещения обусловлена опасностью возникновения пожара в цехе, а также опасностью возникновения взрыва этиленовоздушной смеси в объеме цеха при выходе этилена из газовых коммуникаций при аварии.
1.2. Расчет
Возникновение взрыва в компрессоре обусловлено одновременным появлением в цилиндре горючего газа, окислителя и источника зажигания.
По условиям технологического процесса в цилиндре компрессора постоянно обращается этилен, поэтому вероятность появления в компрессоре горючего газа равна единице
 | |
| 204 × 23 пикс. Открыть в новом окне | |
Появление окислителя (воздуха) в цилиндре компрессора возможно при заклинивании всасывающего клапана. В этом случае в цилиндре создается разряжение, обуславливающее подсос воздуха через сальниковые уплотнения. Для отключения компрессора при заклинивании всасывающего клапана имеется система контроля давления, которая отключает компрессор через 10 с после заклинивания клапана. Обследование показало, что за год наблюдалось 10 случаев заклинивания клапанов. Тогда вероятность разгерметизации компрессора равна
 | |
| 316 × 49 пикс. Открыть в новом окне | |
Анализируемый компрессор в течение года находился в рабочем состоянии 4000 ч, поэтому вероятность его нахождения под разряжением равна
 | |
| 329 × 49 пикс. Открыть в новом окне | |
Откуда вероятность подсоса воздуха в компрессор составит значение
 | |
| 368 × 27 пикс. Открыть в новом окне | |
Таким образом, вероятность появления в цилиндре компрессора достаточного количества окислителя в соответствии с формулой (44) приложения 3 равна
 | |
| 273 × 27 пикс. Открыть в новом окне | |
Откуда вероятность образования горючей среды в цилиндре компрессора в соответствии с формулой (40) приложения 3 будет равна
 | |
| 336 × 27 пикс. Открыть в новом окне | |
Источником зажигания этиленовоздушной смеси в цилиндре компрессора могут быть только искры механического происхождения, возникающие при разрушении узлов и деталей поршневой группы из-за потери прочности материала или при ослаблении болтовых соединений.
Статистические данные показывают, что за анализируемый период времени наблюдался один случай разрушения деталей поршневой группы, в результате чего в цилиндре компрессора в течение 2 мин наблюдалось искрение. Поэтому вероятность появления в цилиндре компрессора фрикционных искр, в соответствии с формулами (42 и 47) приложения 3, равна
 | |
| 413 × 49 пикс. Открыть в новом окне | |
________________
* Формула соответствует оригиналу.
Оценим энергию искр, возникающих при разрушении деталей поршневой группы компрессора. Зная, что скорость движения этих деталей составляет 20 м·с
, а их масса равна 10 кг и более, найдем энергию соударения (
), Дж, по формуле
, а их масса равна 10 кг и более, найдем энергию соударения ( ), Дж, по формуле 
. Известно, что фрикционные искры твердых сталей при энергиях соударения порядка 1000 Дж поджигают метановоздушные смеси с минимальной энергией зажигания 0,28 мДж.
Минимальная энергия зажигания этиленовоздушной смеси равна 0,12 мДж, а энергия соударения тел значительно превышает 1000 Дж, следовательно:
. Тогда вероятность появления в цилиндре компрессора источника зажигания в соответствии с формулой (46) приложения 3 равна
 | |
| 328 × 27 пикс. Открыть в новом окне | |
Таким образом, вероятность взрыва этиленовоздушной смеси внутри компрессора будет равна
 | |
| 391 × 27 пикс. Открыть в новом окне | |
Наблюдение за производством показало, что трижды за год (
-3) отмечалась разгерметизация коммуникаций с этиленом и газ выходил в объем помещения. Рассчитаем время образования взрывоопасной концентрации в локальном облаке, занимающем 5% объема цеха.
-3) отмечалась разгерметизация коммуникаций с этиленом и газ выходил в объем помещения. Рассчитаем время образования взрывоопасной концентрации в локальном облаке, занимающем 5% объема цеха. Режим истечения этилена из трубопровода при разгерметизации фланцевых соединений вычисляют из выражения
 | |
| 271 × 52 пикс. Открыть в новом окне | |
где 
- атмосферное давление, Па;
- атмосферное давление, Па; 
- рабочее давление в трубопроводах с этиленом, Па; 
- критическое отношение. То есть истечение происходит со звуковой скоростью 
, равной
, равной  | |
| 244 × 47 пикс. Открыть в новом окне | |
Площадь щели 
при разгерметизации фланцевого соединения трубопровода диаметром 150 мм и толщиной щели 0,5 мм равна
при разгерметизации фланцевого соединения трубопровода диаметром 150 мм и толщиной щели 0,5 мм равна 
. Расход этилена - 
через такое отверстие будет равен
через такое отверстие будет равен  | |
| 229 × 27 пикс. Открыть в новом окне | |
Тогда время образования локального взрывоопасного облака, занимающего 5% объема цеха при работе вентиляции, будет равно
 | |
| 223 × 85 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 303 × 85 пикс. Открыть в новом окне | |
Учитывая, что из всей массы этилена, вышедшего в объем помещения, только 70% участвуют в образовании локального взрывоопасного облака, время образования этого облака и время его существования после устранения утечки этилена будет равно: 
= 0,94.
= 0,94. Время истечения этилена при имевших место авариях за анализируемый период времени было равно 4,5, 5 и 5,5 мин. Тогда общее время существования взрывоопасного облака, занимающего 5% объема помещения и представляющего опасность при взрыве для целостности строительных конструкций и жизни людей, с учетом работы аварийной вентиляции будет равно
 | |
| 227 × 45 пикс. Открыть в новом окне | |