Расчет критериев взрывопожарной и пожарной опасности и

Расчет критериев взрывопожарной и пожарной опасности и определение категории помещения
узла замера газа
1 Исходные данные
1.1 Характеристика помещения:
Длина l = 24 м
Ширина b = 12 м
Высота h = 5,5 м
Расчетная температура воздуха в помещении tp = 35 С - абсолютная максимальная температура воздуха
(для района Надыма) согласно табл. 2 СНиП 23-01 (см. табл 4.1. СП 131.13330.2012)
1.2 Характеристика веществ и материалов, обращающихся (находящихся) в помещении.
Природный газ (по метану - СН4): горючий газ (ГГ).
Молярная масса: 16,043 кг/кмоль.
Теплота сгорания: 50000 кДж/кг.
1.3 Характеристика технологического процесса:
В помещении происходит замер газа.
В помещении находится коллектор с природным газом, диаметром 700 мм, длиной 30 м,
производительностью 550 тыс. м3/ч (152,8 м3/с), давлением 29 кг/см2 (2844 кПа).
Отключение автоматическое, без резервирования, расчетное время отключения принимается согласно
НПБ 105 [1] (далее - НПБ) п.А1.2 СП12.13130.2009* равным 120 с.
2 Расчет критериев взрывопожарной и пожарной опасности
За расчетную аварийную ситуацию принимается разгерметизация коллектора и поступление горючего
газа в помещение.
Определение категории помещений осуществляется путем последовательной проверки их
принадлежности к категориям, приведенным в табл. 1 НПБ табл.5.1.СП 12.13130.2009*
2.1 Расчет избыточного давления взрыва производится по формуле (1) НПБ А1 СП12.13130.2009*:
mZ 100 1
P  ( Pmax  P0 )
,
VсвгСст Kн
где Рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме,
определяемое экспериментально или по справочным данным, для метана Рmax = 706кПа;
Р0 - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
т - масса горючего газа, поступившего в результате расчетной аварии в помещение, кг;
Z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве, для ГГ Z = 0,5;
Vсв - свободный объем помещения, м3;
Vсв = VпK = (24125,5)0,8 = 1267,2 м3,
3
где Vп - объем помещения, м ;
K- коэффициент свободного объема помещения, равен 0,8;
г - плотность газа при расчетной температуре t , кг/м3, вычисляемая по формуле (2) НПБ А2
СП12.13130.2009*:
М
г 
,
V0 (1  0,00367tp )
где М - молярная масса, кг/кмоль;
V0 - мольный объем, м3/кмоль;
tp - расчетная температура, °С,
16, 04
 0, 63 кг/м3,
22, 413(1  0, 00367  35)
Сст - стехиометрическая концентрация ГГ, % (об), вычисляемая по формуле (3) НПБ А3 СП
12.13130.2009*:
100
Cст 
;
1  4,84
(n  n ) n
где   nc  н х  о - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания
4
2
nc, nн, no, nx - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего,
40 0
для метана (СН4):   1 
 2;
4
2
100
Cст 
 9, 36 % (об),
1  4,84  2
Kн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения
(допускается принимать равным 3).
2.2 Определяется объем газа, поступившего в результате расчетной аварии, м 3:
г 
Vав = Vт,
где Vт - объем газа, вышедшего из трубопровода, м3;
Vт = V1т + V2т,
где V1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м 3;
V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м 3;
V1т = qT,
где q - расход газа, м3/с;
Т - расчетное время отключения, с;
V1т = 152,8120 = 18336м3,
V2т = 0,01πР(r2L),
где Р - давление в трубопроводе, кПа;
r - внутренний радиус трубопровода, м;
L - длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.
V2т = 0,013,142844(0,338230) = 306 м3,
Vт = 18336 + 306 = 18642 м3.
2.3 Определяется масса вышедшего при аварии газа:
т - масса горючего газа, кг, вышедшего в результате расчетной аварии, определяется по формуле (6)
НПБ А6 СП12.13130.2009*:
m = Vавг;
где Vав - объем газа, поступившего в результате аварийной ситуации, м 3;
г - плотность газа при расчетной температуре, кг/м3,
m = 186420,63 = 11744,5 кг.
2.4 Определяется избыточное давление взрыва:
11744,5  0,5 100 1
P  (706  101)
 1584,9 кПа.
1267, 2  0,63  9,36  3
3 Определение категории помещения по взрывопожарной опасности
При расчетной аварийной ситуации в помещение поступает горючий газ в количестве, достаточном для
образования газовоздушной взрывоопасной смеси, создающей при сгорании избыточное давление взрыва
Р больше 5 кПа, следовательно, помещение относится к взрывопожароопасной категории А.