ГОСТ Р 12.3.047-98, часть 5

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9

М.2.3 По наибольшему из вычисленных начальных расходов Q _м выбрать площадь отверстия в аппарате о- и высоту уровня жидкости над ним Н ₀ .

М.2.4 Из конструктивных соображений выбрать площадь поддона F _п , м² .

М.2.5 Определить т

, (M.2)

где h_max = 0,8L — максимально допустимый уровень жидкости в поддоне.

М.2.6 Вычислить объем жидкости, поступающей в поддон в единицу времени от установки пожаротушения (с учетом выгорания горючей жидкости) Q ₀ , м ³ /с, по формуле

, (М.3)

где r  — плотность огнетушащей жидкости, кг/м³ .

При отсутствии данных по скорости выгорания W сследует положить равной нулю.

М.2.7 Если т < 1, то площадь сливного отверстия определить по формуле

. (М.4)

M.2. 8 При т ³ 1 порядок расчета f следующий:

М.2.8.1 Определить напор, создаваемый сжатыми газами в аппарате

, (М.5)

где r  — плотность воды, кг/м³ .

М.2.8.2 Вычислить значение параметра

( М.6 )

где Q_max - максимальный расход жидкости из аппарата, определяемый по М.2.2.

М.2.8.3 По b с помощью таблицы М.1 необходимо найти а. Если данных таблицы М.1 для определения а недостаточно, то а определяют путем решения системы уравнений

(М.7)

Таблица M.1— Зависимость параметра а от b

M.2.8.4 Рассчитать f м³ , по формуле

. (М.8)

М.2.9 Выбрать сечение отходящих от поддона трубопроводов f _т из условия f _т > f.

Пример

Данные для расчета

В производственном помещении вертикально установлен цилиндрический аппарат диаметром 1,5 м и заполнен толуолом. Аппарат имеет четыре патрубка. Сечения патрубков и высоты уровней жидкости над ними представлены в таблице М.2.

Таблица М.2

Нормативная интенсивность подачи воды от системы пожаротушения равна 0,5 кг/(м² · с). Скорость выгорания толуола W = 3,47 · 10 ^{- 2} кг/(м² · с). Давление в аппарате равно атмосферному. Предполагается под аппаратом установить поддон с высотой борта L = 0,3 м. Необходимо определить площадь поддона F _п и площадь сливного отверстия f

Расчет

Определим начальные расходы жидкости через патрубки N₁ —N₄ .

Q₁ = js ₁ = 0,65 · 3,1 · 10 ^-3 = 8,93 · 10^-3 м³ /с;

Q₂ = 0,65 · 0 ,5 · 10 ^-3 = 2,28 · 10^-3 м³ /с;

Q₃ = 0,65 · 1,13 · 10 ^-2 = 6,5 · 10^-2 м³ /с;

Q₄ = 0,65 · 0 ,785 · 10 ^-2 = 5,54 · 10^-2 м³ /с;

Максимальный расход жидкости осуществляется через патрубок N₃ , поэтому для дальнейшего расчета принимаем

Q _max = 6,5 · 10^-2 м³ /с, s = 1,13 · 10^-2 м² , Н ₀ = 4 м.

Рассчитаем площадь поперечного сечения аппарата

F _а = p D ² / 4 = p 1,5⁴ / 4 = 1,77 м² ,

и, принимая сторону квадратного поддона большей на 1 м диаметра аппарата, найдем площадь поддона

F _п = (D + 1)² = 6,25 м² .

Определим т

Так как т > 1, дальнейший расчет проводим по М.2.8. Вычислим с учетом скорости выгорания толуола объем воды, поступающий в поддон в единицу времени

м ³ /c

Так как Р = 0, то напор, создаваемый сжатыми газами над поверхностью жидкости Н_р = 0. Определим b :

По таблице М.1 находим а = 0,75.

Рассчитаем площадь сливного отверстия f

м² .

ПРИЛОЖЕНИЕ Н

(рекомендуемое)

МЕТОД РАСЧЕТА ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ПАРОВЫХ ЗАВЕС

Н.1 Общие требования

Противопожарная паровая завеса предназначена для предотвращения контакта горючих газовых смесей, образующихся при авариях на предприятиях нефтехимической и газовой промышленности, с источниками зажигания (например нагревательными печами). Завеса должна обладать достаточными плотностью и дальнобойностью, исключающими проскок горючей смеси в защищаемую зону объекта. Выполнение этих требований достигается оптимальной компоновкой конструкции устройства, воспроизводящего завесу, и расчетом параметров завесы. Метод включает только расчет устройства, воспроизводящего паровую завесу. Расчет магистрального паропровода проводится по общеизвестным методам.

1 — защищаемый объект; 2 — ограждение; 3 — опора коллектора; 4 — коллектор; 5 — дренажный вентиль; h — высота верхней кромки ограждения над коллектором; h _б  — высота опоры; X— расстояние от коллектора до защищаемой стороны объекта; Х ₁  — расстояние от ограждения до коллектора

Рисунок H. 1 — Схема устройства для создания паровой завесы

H.1.1 Устройство для создания паровой завесы (рисунок Н.1) представляет собой кольцевой трубчатый коллектор, вдоль оси которого по всей верхней части просверлены отверстия одинакового диаметра на равном расстоянии друг от друга. Диаметр и длину коллектора, количество и диаметр отверстий определяют расчетом.

Н.1.2 Коллектор располагается на металлических, бетонных или кирпичных опорах, высота которых должна быть не менее 0,2 м.

Н.1.3 Расстояние от коллектора до защищаемого объекта определяют расчетом.

Н.1.4 Коллектор должен иметь дренажные вентили для спуска конденсата или атмосферных осадков.

Н.1.5 Вдоль оси коллектора устанавливают жесткое газонепроницаемое ограждение (листовое железо или кирпичная стена) для предотвращения проскока горючей смеси между отдельными струями в начальном участке завесы. Верхняя кромка ограждения должна быть на 0,4—0,6 м выше коллектора. Расстояние между коллектором и ограждением определяют расчетом. Проемы в ограждениях должны быть постоянно закрыты плотными дверями.

Н.1.6 Траектория струи завесы должна превышать защищаемую зону. Высоту завесы над защищаемой зоной определяют расчетом. Для высоких объектов завеса может быть выполнена многосекционной в вертикальном направлении.

Н.1.7 Для обеспечения равномерной раздачи пара по длине коллектора необходимо, чтобы отношение суммарной площади отверстий к площади поперечного сечения коллектора было меньше или равно 0,3.

Н.1.8 Температуру воздуха при расчете принимать равной средней для наиболее холодного (зимнего) периода времени, характерного данному географическому району.

Н.1.9 Скорость ветра при расчете принимать равной средней скорости для наиболее ветренного периода, характерного данному географическому району.

Н.2 Порядок расчета параметров паровой завесы

Исходными величинами для расчета параметров завесы принимают:

- давление и удельный объем пара в коллекторе завесы;

- скорость ветра;

- плотность (температура) воздуха;

- высота и периметр защищаемой зоны объекта;

- высота верхней кромки ограждения над коллектором;

- высота опоры коллектора.

Рассчитывают следующие величины.

Н.2.1 Расстояние X, м, от коллектора завесы до защищаемого объекта

Х=0,25Н, (Н.1)

где Н— высота защищаемой зоны объекта, м.

Н.2.2 Длина коллектора L _кол , м

L _кол = Р + 8X, (Н.2)

где Р — периметр защищаемого объекта, м.

Н.2.3 Удельный расход пара из отверстий коллектора r ₀ W₀ , кг/(м² · с)

, (Н.3)

где r ₀ — плотность пара, кг/м³ ;

W₀  — скорость выхода пара, м/с;

р₁ — давление пара в коллекторе. Па;

V₁ — удельный объем пара в коллекторе, м³ /кг;

p₂ — атмосферное давление , Па;

К — показатель адиабаты пара (для перегретого пара принять К = 1,3, для насыщенного пара К = 1,135).

Н.2.4 Диаметр отверстий на коллекторе d ₀ , м

, (Н.4)

где r _в — плотность воздуха, кг/м³ ;

W _в  — скорость ветра, м/с.

Если по условиям расчета задается диаметр отверстий, то следует определить высоту завесы Н_з , м

, (Н.5)

Н.2.5 Расстояния между отверстиями l , м

(Н.6)

где h  — высота верхней кромки ограждения над коллектором, м.

Н.2.6 Количество отверстий n , шт.

, (Н.7)

Н.2.7 Диаметр коллектора D _кол , м

, (H.8)

Н.2.8 Расход пара G_п , кг/с:

. (H.9)

где j  — коэффициент расхода пара через отверстие ( j от 0,6 до 0,8).

Н.2.9 Общая высота ограждения h _огр , м:

h _огр = h + h _б . (Н.10)

где h _б — высота опоры коллектора, м.

Н.2.10 Расстояние от ограждения до коллектора Х₁ , м:

Х₁ = 0,25А. (Н.11)

Н.2.11 Длина ограждения L _огр , м:

L _огр = L _кол + 8X ₁ . (H.12)

Указанный порядок расчета проводят после ориентировочного выбора значений давления пара и диаметра отверстий в коллекторе по таблице Н.1.

Таблица Н.1— Изменение высоты завесы в зависимости от диаметра отверстий и давления пара

В вертикальной графе даны значения давления пара, в горизонтальной — диаметры отверстий, а в пересечении горизонтальных и вертикальных граф высоты паровых завес (высота защищаемых зон) в метрах.

Таблица составлена для скоростей ветра 2, 3, 4 и 6 м/с. При больших скоростях ветра указанные величины следует принимать такими же, что и для 6 м/с. Таблица дает возможность оценить необходимое значение давления пара и соответствующий ему диаметр отверстий для обеспечения требуемой высоты завесы (высоты защищаемого объекта).

Для одного и того же давления пара высота завесы будет тем больше, чем больше диаметр отверстий. Однако с увеличением диаметра будет увеличиваться расход пара. Следует подбирать давление пара и диаметр отверстий таким образом, чтобы были обеспечены требуемая высота завесы и наиболее экономичный отбор пара. Диаметр отверстий следует принимать наименьшим из возможного (но не менее 3 мм) для каждого давления пара.

Пример — Расчет параметров паровой завесы для технологической трубчатой печи (радиантно-конвекционной с вертикальным движением газов).

Данные для расчета

Периметр защищаемой зоны Р = 20 м, высота защищаемой зоны Н = 6 м. В коллектор завесы имеется возможность подать перегретый пар давлением до р₁ = 12 · 10⁵ Па. Средняя температура наиболее холодного периода времени t _в = - 15 °С ( r _в = 1,36 кг/м³ ). Атмосферное давление р₂ » 10⁵ Па. Скорость ветра W _в =2 м/с. Коллектор завесы удобно расположить на бетонных опорах высотой h _б = 0,2 м, а высоту верхней кромки ограждения над коллектором завесы принять равной h = 0,5 м.

Расчет

Используя данные таблицы Н.1, определяем, что для защищаемой зоны высотой 6 м и давлением пара до 12 · 10⁵ Па при скорости ветра 2 м/с целесообразно принять: р₁ = 10⁶ Па и d ₀ = 3 мм (в таблице для высоты завесы 6,15 м соответствует наименьший диаметр отверстия d ₀ = 3 мм и давление p₁ = 10⁶ Па). Удельный объем пара при р ₁ = 10⁶ Па равен V₁ = 0,2 м ³ / кг.

Расстояние Х от коллектора до защищаемого объекта:

Х = 0,25 Н = 0,25 · 6= 1,5 м.

Длина коллектора завесы L _кол :

L _кол = р + 8X = 20 + 8 · 1,5 = 32 м.

Удельный расход пара из отверстий коллектора r ₀ W₀ :

Диаметр отверстий на коллекторе d ₀ :

м = 3 мм.

Расстояние между отверстиями l :

м = 250 мм.

Количество отверстий п:

= 129 шт.

Диаметр коллектора завесы D _кол

м = 63 мм.

Расход пара G _п :

кг/с.

Общая высота ограждения h_огр :

h _огр = h + h _б = 0,5 + 0,2 = 0,7 м.

Расстояние от ограждения до коллектора Х₁ :

X₁ = 0,25h = 0,25 · 0,5 = 0,125 м.

Длина ограждения L _огp :

L _огp = L _кол ⁺ 8Х₁ = 32 + 8 · 0,125 = 33 м.

ПРИЛОЖЕНИЕ П

(рекомендуемое)

МЕТОД РАСЧЕТА ФЛЕГМАТИЗИРУЮЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ (ФЛЕГМАТИЗАЦИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТАХ)

П.1 Для обеспечения взрывобезопасности технологического оборудования и производственных помещений осуществляют флегматизацию горючих парогазовых смесей в указанных объемах с помощью различных газообразных добавок. Количественно флегматизация характеризуется минимальной флегматизирующей концентрацией флегматизатора С_ф .

П.2 С_ф , (% об.), для горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, рассчитывают по формуле

Сф=С _г V _ф , (П.1)

где С _г — концентрация горючего в точке флегматизации, % об. (С _г = 100 / ( [ 1 + 2,42(m_c + 0,5т_н — m₀ ) + V _ф ];

V _ф — число молей флегматизатора, приходящееся на один моль горючего в смеси, соответствующей по составу точке флегматизации:

, (П.2)

 — стандартная теплота образования горючего газа, кДж/моль.

П.3 Предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию флегматизатора С_рф , (% об.), рассчитывают по формуле

С_рф = С_ф К, (П.3)

где

П.4 Разность энтальпий флегматизатора определяют в соответствии с приведенными в таблице П.1 данными.

Таблица П.1

Пример — Расчет концентрации горючего С_г и разбавителя С_ф в экстремальной точке области воспламенения при флегматизации пропана С ₃ Н ₈ диоксидом углерода.

Разность , равная 55,9 кДж/моль, берут из таблицы П.1. По формуле (П.2) вычисляют V _ф с учетом того, что теплота образования пропана — минус 103,85 кДж/моль, а адиабатическая температура горения составов, отвечающих экстремальным точкам, равна 1400 К:

Находим С_г и С_ф по формулам (П.1):

С_г = 100/[1 + 2,42 (3 + 4) + 7,96] = 3,86 % (об.);

С_ф = 3,86 · 7,96 = 30,7 % (об.).

ПРИЛОЖЕНИЕ Р

(рекомендуемое)

ВЫБОР РАЗМЕРОВ ОГНЕГАСЯЩИХ КАНАЛОВ ОГНЕПРЕГРАДИТЕЛЕЙ

Р.1 Для предотвращения распространения пламени из аварийного оборудования в смежные с ним, а также проскока пламени через сбросные и дыхательные клапаны в емкости с горючими веществами необходимо предусматривать устройства огнепреграждения (далее — огнепреградители). Конструкция огнепреградителя обеспечивает свободный проход газа через пористую среду, в то же время не допускает проскок пламени в защищаемый объем из аварийного пространства.

Р.2 Основным расчетным параметром конструкции огнепреградителя является критический диаметр канала огнепреграждающего элемента. Пламягасящую способность следует рассчитывать по каналу максимальных поперечных размеров, поскольку пламя, в первую очередь, пройдет именно по этому каналу.

Р.2.1 Диаметр канала в насадке из одинаковых шариков может приниматься в зависимости от диаметра шариков следующим образом (таблица Р.1):

Таблица Р. 1

Р.2.2 Диаметр канала огнепреградителя в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига может приниматься в зависимости от размера колец Рашига согласно таблице Р.2:

Таблица Р.2

Р.3 Для огнепреградителей с гранулированными насадками рекомендуется, чтобы поперечный размер корпуса огнепреградителя превышал размер одной гранулы не менее чем в 20 раз, а высота слоя насадки превышала диаметр ее канала не менее чем в 100 раз.

Р.4 Критический диаметр канала огнепреграждающего элемента для сбросных огнепреградителей на резервуарах определяется выражением

d < 32,5 R T l / S_u C_p p, (P.1)

где R  — универсальная газовая постоянная;

Т— начальная температура газовой горючей смеси. К;

l  — теплопроводность горючей смеси, Вт/(мК);

S_u  — нормальная скорость распространения пламени, м/с;

С_p — теплоемкость газовой горючей смеси при постоянном давлении, Дж/(кг · К);

р — давление горючей смеси. Па.

Численные значения критических диаметров пламягасящих каналов для некоторых наиболее распространенных в промышленности стехиометрических смесей с воздухом при атмосферном давлении и комнатной температуре приведены в таблице Р.3:

Таблица Р.3

Р.5 Для случая, если пламя движется по трубопроводу со скоростью большей, чем нормальная скорость, допускается пользоваться выражением (Р.1), только при этом необходимо пользоваться не нормальной скоростью пламени, а фактической (видимой).

ПРИЛОЖЕНИЕ С

(обязательное)

ВОДЯНОЕ ОРОШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

С.1 Для предотвращения увеличения масштаба аварии при пожаре технологическое оборудование производственных предприятий должно быть защищено от теплового излучения установками водяного орошения (пожарными лафетными стволами, стационарными установками тепловой защиты).

С.2 Пожарные лафетные стволы устанавливаются для защиты:

- наружных взрыво- и пожароопасных установок (для защиты аппаратуры и оборудования, содержащих горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости);

- шаровых и горизонтальных (цилиндрических) резервуаров со сжиженными горючими газами, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями в сырьевых, товарных и промежуточных складах (парках);

- железнодорожных сливоналивных эстакад и речных причалов с СУГ, ЛВЖ и ГЖ.

С.2.1 Лафетные стволы устанавливают со стационарным подключением к водопроводной сети высокого давления. В случаях, если водопровод не обеспечивает необходимого напора и расхода воды, необходимых для одновременной работы двух стволов, то они должны быть оборудованы устройствами для подключения передвижных пожарных насосов. Лафетные стволы следует устанавливать с насадкой диаметром не менее 28 мм. Напор у насадки должен быть не менее 0,4 МПа.

С.2.2 Число и расположение лафетных стволов для зашиты оборудования, расположенного на наружной установке, определяют графически, исходя из условий орошения защищаемого оборудования компактной струей.

С.2.3 Число и расположение лафетных стволов для защиты резервуаров в складе (парке) определяют из условия орошения каждого резервуара двумя струями. Орошение проводят одновременно горящей и смежных с ней емкостей.

С.2.4 При наличии стационарной системы орошения число и расположение лафетных стволов определяют из условия орошения резервуара одной струей.

С.2.5 В сырьевых, товарных и промежуточных емкостных парках для хранения СУГ, ЛВЖ и ГЖ лафетные стволы следует располагать вне обвалования или ограждающих стен парка, на расстоянии не менее 10 м от оси стенки или обвалования.

С.2.6 Лафетные стволы устанавливают на специальных лафетных вышках. Высота вышек для защиты шаровых резервуаров не менее 5 м, для защиты горизонтальных емкостей — не менее 2 м.

С.2.7 Лафетные стволы для защиты открытых сливоналивных эстакад как односторонних, так и двухсторонних, должны быть расположены по обе стороны эстакады с таким расчетом, чтобы обеспечивалось орошение каждой точки конструкции эстакады и железнодорожных цистерн по всей длине эстакады двумя компактными струями.

С.2.8 Лафетные стволы для защиты эстакад должны быть установлены на вышках высотой не менее 2 м, на расстоянии от эстакады и цистерн не менее 15 м. В исключительных случаях указанное расстояние может быть уменьшено до 10м.

С.2.9 Защиту колонных аппаратов на высоту до 30 м осуществляют лафетными стволами и передвижной пожарной техникой. При высоте колонных аппаратов более 30 м их защиту осуществляют комбинированно, а именно: до высоты 30 м — лафетными стволами и передвижной пожарной техникой, а выше 30 м — стационарными установками орошения.

С.3 В тех случаях, когда защита колонных аппаратов лафетными стволами невозможна (мешают другие аппараты) или нецелесообразна, их следует защищать стационарными установками орошения на всю высоту.

С.3.1 Резервуары с ЛВЖ и ГЖ объемом 5000 м³ и более независимо от высоты стен резервуаров должны иметь стационарные установки орошения водой с возможностью подсоединения к передвижной пожарной технике.

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9