Охрана труда и БЖД

 

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 d₀ = 3 мм (в таблице для высоты завесы 6,15 м соответствует наименьший диаметр отверстия d₀ = 3 мм и давление p₁ = 10⁶ Па). Удельный объем пара при р₁ = 10⁶ Па равен V₁ = 0,2 м³/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 r₀ W₀:

 Диаметр отверстий на коллекторе d₀:

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 _гV_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_фК,                                       (П.3)

где

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

 

Таблица П.1

 

Флегматизатор	кДж/моль	Флегматизатор	кДж/моль
N2	34,9	CF2ClBr	449,0
Н2О	43,6	СF3Вr	573,0
СО2	55,9	CFCl3	142,0
С2F3Cl3	218,0	CCl4	170,0
СF6	150,0	CF4	90,0
CHF2Cl	110,0	С3Н4F3С1	208,0
С2F2Сl2	170,0	С3Н8	216,0
С2F4Вr2	830,0	C2F5C1	200,0
С2F4 Cl2	200,0

 

Пример — Расчет концентрации горючего С_г и разбавителя С_ф в экстремальной точке области воспламенения при флегматизации пропана С₃Н₈ 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

 

Диаметр шарика, мм	Диаметр канала, мм	Диаметр шарика, мм	Диаметр канала, мм
2 3 4 5 6	1,0 2,0 2,5 3,0 3,6	7 8 9 15	4,0 5,0 6,3 10

 

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

 

Размер колец Рашига, мм	Диаметр канала, мм	Размер колец Рашига, мм	Диаметр канала, мм
15 х 15 18 х 18	10 15	25 х 25 35 х 35	20 25

 

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

 

Смеси	d, мм	Смеси	d, мм
Аммиак NH3 (при Т = 425 К)	22,10	Метанол СН4O	2,70
Анилин C2H7N (при T= 375 К)	2,84	Метилацетилен С3Н4	2,05
Ацетальдегид С2Н4О	3,08	Оксид углерода СО	3,04
Ацетилен С2Н2	0,85	Оксид этилена С2Н4О	1,60
Ацетон С3Н6О	2,45	Пентан С5Н12	2,49
Бензин А-72	2,80	Пропан С3Н8	2,60
Бензол C6H6	2,66	Пропилен С3Н6	2,38
Бутан С4Н10	2,49	Сероводород CS2	0,75
Винилацетат С4Н6О2	5,34	Стирол C8H8	2,66
Винилацетилен С4Н4	1,43	Толуол C7H8	3,78
Винилхлорид С2Н3Сl	2,70	Уайт-спирит	2,45
Водород Н2	0,89	Уксусная кислота С2Н4O	5,59
Гексан C6H14	2,50	Циклогексан C6H12	2,66
Гептан С7Н16	3,08	Циклопентан С5Н10	4,63
Изобутан С4Н0	2,74	Этан С2Н6	4,63
Изопентан С5Н12	2,49	Этанол С2Н6О	2,97
Метан СН4	3,50	Этилен С2Н4	1,75

 

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).