Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств

— время с момента АРБ до полного срабатывания отключающей аварийный блок арматуры;

— время с момента АРБ до полного прекращения экзотермических процессов;

— время с момента АРБ до полного прекращения подачи теплоносителя к аварийному блоку (прекращение теплообменного процесса);

— разность температур ЖФ при регламентированном режиме и ее кипения при атмосферном давлении;

— разность между температурой окружающей среды и температурой кипения ЖФ при атмосферном давлении;

— масса ЖФ, испарившаяся за счет теплопритока от твердой поверхности (пола, поддона, обваловки и т.п.);

— масса ЖФ, испарившаяся за счет теплопередачи от окружающего воздуха (по зеркалу испарения);

— суммарная масса ЖФ, испарившаяся за счет теплопритока из окружающей среды;

— площадь поверхности зеркала жидкости;

 — площадь контакта жидкости с твердой поверхностью розлива (площадь теплообмена между пролитой жидкостью и твердой поверхностью розлива);

— коэффициент тепловой активности поверхности (поддона);

— коэффициент теплопроводности материала твердой поверхности (пола, поддона, земли и т.п.);

— удельная теплоемкость материала твердой поверхности;

— объемный вес (плотность) материала твердой поверхности;

— интенсивность испарения;

— молекулярная масса;

— безразмерный коэффициент;

— давление насыщенного пара при расчетной температуре;

— время контакта жидкости с поверхностью розлива, принимаемое в расчет.

I. Определение значений энергетических показателей взрывоопасности технологических объектов (стадий, блоков)^*

1. Общий энергетический потенциал взрывоопасности технологического объекта, стадии, блока (кДж) характеризуется суммой энергий адиабатического расширения парогазовой фазы, полного сгорания имеющихся и образующихся из жидкости паров за счет внутренней и внешней (окружающей среды) энергии при аварийном раскрытии технологической системы:

=

(1)

1.1.  (кДж) — сумма энергий адиабатического расширения (кДж) и сгорания ПГФ, находящейся непосредственно в аварийном блоке:

=

(2)

(3)

или

(4)

— принимается по табл.1.

Т а б л и ц а 1

Пока-затель адиа-баты

Давление в системе, МПа

0,07-0,5

0,5-1,0

1,0-5,0

5,0-10,0

10,0-20,0

20,0-30,0

30,0-40,0

40,0-50,0

50,0-75,0

75,0-100,0

k=1,1

1,6

1,95

2,95

3,38

3,80

4,02

4,16

4,28

4,46

4,63

k=1,2

1,4

1,53

2,13

2,68

2,94

3,07

3,16

3,23

3,36

3,42

k=1,3

1,21

1,42

1,97

2,18

2,36

2,44

2,5

2,54

2,62

2,65

k=1,4

1,08

1,24

1,68

1,83

1,95

2,00

2,05

2,08

2,12

2,15

При значениях < 0,07 МПа и < 0,02 МПа×м³ энергия адиабатического расширения ( ) ввиду малых ее значений в расчет не принимается.

(5)

(6)

Для многокомпонентных материальных сред значения массы и объема определяются с учетом процентного содержания и физических свойств составляющих эту смесь продуктов или по одному компоненту, составляющему наибольшую долю в ней.

1.2.  (кДж) — энергия сгорания ПГФ поступившей к разгерметизированному участку от смежных объектов (блоков):

(7)

Для i-того потока

(8)

(9)

Для практического применения при определении скорости адиабатического истечения ПГФ можно использовать формулу

(10)

— принимается по табл.2.

Т а б л и ц а 2

Пока-затель адиа-баты

Давление в системе, МПа

0,07-0,5

0,5-1,0

1,0-5,0

5,0-10,0

10,0-20,0

20,0-30,0

30,0-40,0

40,0-50,0

50,0-75,0

75,0-100,0

k=1,1

76

2,14

3,25

3,72

4,18

4,42

4,58

4,71

4,91

5,10

k=1,2

1,68

1,84

2,56

3,21

3,52

3,68

3,79

3,88

4,02

4,10

k=1,3

1,57

1,85

2,56

2,83

3,07

3,18

3,26

3,30

3,40

3,46

k=1,4

1,515

1,74

2,35

2,56

2,74

2,805

2,87

2,91

2,97

3,02

Количество ЖФ, поступившей от смежных блоков,

(11)

(12)

— в зависимости от реальных свойств ЖФ и гидродинамических условий истечения i-того потока принимается в пределах 0,1—0,9.

П р и м е ч а н и е. При расчетах скоростей истечения ПГФ и ЖФ из смежных систем к аварийному участку (блоку) можно использовать и другие расчетные формулы, учитывающие фактические условия действующего производства, в том числе гидравлическое сопротивление системы, из которой возможно истечение.

1.3.  (кДж) — энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегрева ЖФ рассматриваемого блока и поступившей от смежных объектов за время :

(13)

1.4.  (кДж) — энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет тепла экзотермических реакций, не прекращающихся при аварийной разгерметизации:

(14)

где принимается для каждого случая исходя из конкретных регламентированных условий проведения процесса и времени срабатывания отсеченной арматуры и средств ПАЗ, с;

1.5.  (кДж) — энергия сгорании ПГФ, образующейся из ЖФ за счет теплопритока от внешних теплоносителей:

(15)

Значение может определяться с учетом конкретного теплообменного оборудования и основных закономерностей процессов теплообмена ( кДж/ч) по разности теплосодержания теплоносителя на входе в теплообменный элемент (аппарат) и выходе из него: или ( — минутный расход греющего теплоносителя; — удельная теплота парообразования теплоносителя) или другими существующими способами.

1.6.  — энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую поверхность (пол, поддон, грунт и т.п.) ЖФ за счет теплоотдачи от окружающей среды:

(16)

где

(17)

здесь — температура твердой поверхности (пола, поддона, грунта и т.п.), К; =3,14; , кДж/м²×град. .

или

(18)

(19)

(20)

здесь , кг/(с×м²).

Значение безразмерного коэффициента , учитывающего влияние скорости и температуры воздушного потока над поверхностью (зеркалом испарения) жидкости принимается по табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Скорость воздушного потока над зеркалом испарения,

Значения коэффициента h при температуре воздуха в помещении , ^OС

м/с

10

15

20

30

35

0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,1

3,0

2,6

2,4

1,8

1,6

0,2

4,6

3,8

3,5

2,4

2,3

0,5

6,6

5,7

5,4

3,6

3,2

1,0

10,0

8,7

7,7

5,6

4,6

Рис.1. Зависимость массы испарившейся жидкости, пролитой на твердую бетонную поверхность ( = 50 м²), от температуры ее кипения.

Ориентировочно значения могут определяться по табл. 4 или по графику (рис. 1) их зависимости от температуры кипения жидкости при атмосферном давлении для условий = 50 м², = 180 с, = 50^OС, твердая поверхность розлива бетонная.

Т а б л и ц а 4

Значения температуры кипения жидкой фазы , ^OC

>60

60-40

40-25

25-10

10- -5

-5- -20

-20- -35

-35- -55

-55- -80

<-80

Масса парогазовой фазы , кг (при F = 50 м²)

<10

10-40

40-85

85-135

135-185

185-235

235-285

285-350

350-425

>425

Для конкретных условий, когда площадь твердой поверхности розлива жидкости окажется больше или меньше 50 м² ( ¹ 50), производится пересчет массы испарившейся жидкости , определяемой по графику или по таблице:

(21)

2. По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности ( ) определяются величины других показателей, характеризующих уровень взрывоопасности технологических блоков (стадий), в том числе:

2.1. Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака (m, кг) , приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46000 кДж/кг:

(22)

2.2. Относительный энергетический потенциал взрывоопасности ( ) технологического блока (стадии), который может находиться расчетным методом по формуле

(23)

или по графику (рис. 2, а, б, в, г).

По значениям относительных энергетических потенциалов ( ) и приведенной массе парогазовой среды (m) осуществляется классификация (категорирование) технологических блоков (стадий).

Рис.2. Зависимость значений (кривая 1) и радиусов разрушения (кривая 2) от энергетических потенциалов взрывоопасности и общей приведенной массы m парогазовой среды в пределах:

a — 0¸100 кг; б — 100¸2000 кг; в — 2,0¸12,5 т; г — 12,5¸200 т. Значения могут применяться для определения уровней воздействия взрыва на объекты и разработки специальных мероприятий.

Классификация приведена в табл.5.

Т а б л и ц а 5

Категория взрывоопасности

Qв

m,кг

I

>37

>5000

II

27-37

2000-5000

III

<27

<2000

3. Головными проектными организациями с учетом изложенных в данном приложении основных принципов могут разрабатываться отраслевые методики расчетов и оценки уровней взрывоопасности блоков (стадий) для типовых технологических линий или отдельных процессов. Методики должны в установленном порядке согласовываться с Госгортехнадзором СССР и утверждаться соответствующими министерствами (ведомствами).

II. Анализ частных факторов взрывоопасности и их количественная оценка

1. При данном энергетическом потенциале взрывоопасности технологической системы и составляющих ее стадий (блоков) доля неуправляемого высвобождения энергии (участия во взрыве), а также возникновения взрыва характеризуется факторами опасности, систематизированными по группам и подгруппам, видам исполнения и диапазонам, составляющим частные коэффициенты .

2. Расположение факторов опасности и значений их диапазонов в табл. 6—11 выполнено преимущественно в порядке возрастания уровня опасности, характеризующегося количественно порядковым номером групп и подгрупп.

3. Каждый технологический объект (блок) анализируется по наличию и количественным показателям уровня значимости соответствующим им факторам опасности; при этом оценивается возможность исключения, снижения или замены на меньший уровень опасности данной группы (подгруппы).

4. Результаты анализа факторов опасности количественно характеризуются частными коэффициентами , которые определяются но значениям номеров групп и подгрупп (индексов) (графы 1, 2, 3, 11 таблицы).

По значениям индексов частные коэффициенты определяются по формуле

(21)

где — значение порядкового номера рассматриваемого частного коэффициента от 1 до 6 (для ; = 1 и т.д.);

— индекс группы опасности, соответствующий числовому значению порядкового номера показателя опасности (графа 1 таблиц);

— индекс подгруппы опасности, соответствующий числовому значению порядкового номера подгруппы опасности (графа 2 таблиц);

— индекс исполнения, соответствующий числовому значению порядкового номера типа исполнения элемента, узла, оборудования (графа 3 таблиц).

П р и м е ч а н и е. В тех случаях, когда порядковый номер типа исполнения отсутствует, значение индекса исполнения принимается равным 1 ( = 1 );

— индекс диапазона (от 1 до 10), соответствующий числовой величине порядкового номера диапазона количественных значений показателей опасности (графа 11 таблиц).

5. Принятые (имеющиеся) объективные факторы опасности технологических объектов, станций, блоков анализируются по уровню надежности и эффективности методов и технических средств, предотвращающих реальное проявление соответствующих опасностей.

6. Анализ состояния частных факторов опасности, приведенных в табл. 6—11, производится соответствующими специалистами с учетом фактического состояния технических средств и уровня их эксплуатации.

7. Уровень значимости соответствующих факторов опасности определяется количественно значениями экспертных оценок (графы 7, 8, 9, 11) в диапазоне от минимума до максимума в зависимости от фактического состояния технических средств и уровня их эксплуатации.

8. Количественная оценка результатов анализа при обследованиях действующих производств проводится по установленным значениям экспертных оценок (табл. 6-11, графы 5, 6, 7, 8, 9, 11) и путем определения частных коэффициентов опасности по формуле

(22)

где — значение экспертной оценки показателя группы опасности (графы 5, 6, 7 таблиц);

— значение экспертной оценки показателя подгруппы опасности (графы 5, 6, 8 таблиц);

— значение экспертной оценки показателя типа исполнения элементов, узлов, оборудования (графы 5, 6, 9 таблиц);

— значение поправки к величине экспертной оценки группы, подгруппы фактора опасности, вида исполнения (графа 11 таблиц).

П р и м е ч а н и е. Числитель — диапазоны количественных показателей, знаменатель — поправка к величине экспертной оценки.

9. Аналитическое рассмотрение значений частных коэффициентов опасности используется для оценки возможности возникновения и развития аварий, разработки конкретных мер, направленных на повышение эффективности технических решений, надежности технологического оборудования, средств контроля, управления и противоаварийной защиты технологических процессов и, как следствие, снижения значений этих коэффициентов.

10. В целом работа по повышению уровня взрывобезопасности производств может характеризовать уровнем энергетических параметров ( ), частных коэффициентов опасности , уровнем их снижения в динамике при эксплуатации производств.

11. При научно обоснованной и гарантированной объективной надежности технических средств, исключающих проявление составляющих частных коэффициентов опасности в различных условиях эксплуатации производств, время безотказной работы (наработка на отказ) определяется по методикам, базирующимся на теории надежности. При этом допустимая надежность технологических блоков (объектов, систем) должна устанавливаться дифференцированно с учетом абсолютных значений энергетических показателей по уровням надежности технических средств и отдельных их элементов, обеспечивающих стабильную и безаварийную работу в конкретных условиях эксплуатации производств в течение заданного времени.

Т а б л и ц а 6

Распределение взрывоопасности технологических объектов по уровням параметров, физико-химических свойств обращающихся веществ

Индекс

Наименование фактора опасности

Значения экспертных оценок