Пожарная безопасность технологического процесса первичной переработки нефти Антипинского нефтеп (стр. 12 из 15)

5 Разработка инженерных противопожарных мероприятий по защите установки БНПУ

5.1. Расчет аварийного слива для сборников нефтепродуктов

Расчет аварийного слива бензина проводим для емкости Е-2, так как она наибольшего объема.

Продолжительность аварийного слива нефтепродуктов из емкостей определяется зависимостью [3].

τ_слив=τ_опор.+τ_о.п.≤[ τ_слив], (5.1)

где τ_слив – производительность аварийного слива, с;

τ_опор – опорожнения аппарата, с;

τ_о.п –продолжительность операций по приведению системы слива в действие, с;

[ τ_слив] –допустимая продолжительность аварийного слива, с.

Емкость Е-6/1 - горизонтальный цилиндрический аппарат d=3,4 м, L=21,65 м, V=200 м³, степень заполнения e=0,8.

Продолжительность опорожнения емкости определяется по формуле

τ_опор =

, (5.2)

где L, D – соответственно длина и диаметр емкости, м

j_сист– коэффициент расхода системы

¦_вых – сечение сливного трубопровода на выходе в аварийную емкость, м

Н – расстояние (по вертикали) от выпускного отверстия до выходного сечения аварийного трубопровода, м

Определим сечение сливного трубопровода на выходе в аварийную емкость:

, (5.3.)

где d – диаметр выходного патрубка, м принимаем d _вых =0,20 м.

.

Расстояние от выпускного отверстия емкости до выходного сечения аварийного трубопровода согласно предложенной схемы составит Н=6,5 м. Аварийную емкость необходимо расположить на расстоянии 30 м от аппаратуры наружной установки. Аварийный слив осуществляется самотеком. Вместимость аварийной емкости принимаем 200 м³_. Трубопровод аварийного слива проложим с односторонним уклоном в направлении аварийной емкости. Линия аварийного слива от распространения пламени защищается гидравлическим затвором.

Определим коэффициент расхода системы методом последовательных приближений

, (5.4.)

где x_сист – коэффициент сопротивления системы.

x_сист=

, (5.5.)

где

– коэффициент сопротивлению трения для рассматриваемого участка трубопровода;

l_i, d_i – соответственно длина и диаметр рассматриваемого участка трубопровода, м;

– коэффициент местного сопротивления на рассматриваемом участке системы слива.

Коэффициент λ ориентировочно берем из справочной литературы.

λ=0,0305 для d=200 мм

l₁+l₂=30 м d₁=d₂=200 мм

По справочным данным находим коэффициент местных сопротивлений:

– прямой ввод в сливной патрубок ξ₁=0,5;

– внезапное сужение трубы (в месте врезки аварийного трубопровода):

– тройник для прямого потока ξ=2х0,55=1,1;

– полностью открытая задвижка ξ=0,15;

– гидравлический затвор ξ=1.3;

– колено аварийного трубопровода ξ=2х1=2;

– прямой вход в аварийную емкость ξ=0,5.

,

где

, так как диаметр трубопровода одинаков по всей длине.

где φ_оп. – принимаем равным 60 с.

Допустимая продолжительность аварийного режима не должна превышать:

[ t_сл ]= 900 с

Определим продолжительность аварийного слива:

t_сл = 807 + 60 + 867 с

при t_сл = 867 с условия аварийного слива бензина из емкости выполняются:

t_сл = 867 с < [ t_сл ]=900 с

Предложенная система аварийного слива нефтепродуктов обеспечит сброс продукта при аварии или пожаре.

5.2. Расчет огнепреградителей на линиях аварийного стравливания газа

Огнепреградители должны обеспечить безопасность эксплуатации аппаратов от проникновения источников зажигания, открытого огня.

Определим расчетом необходимый диаметр гасящего отверстия огнепреградителя [2]

, (5.6)

где Р_е – число Пекле, равно 65-80;

d_кр. – критический диаметр гасящего отверстия огнепреградителя, м;

λ – коэффициент теплопроводности горючей смеси, Вт/м К;

R – газовая постоянная;

T – температура горючей смеси, К;

ω –нормальная скорость горения пропана, м/с;

С_р– удельная теплоемкость горючей смеси , кДж/кг К;

Р – давление горючей смеси, Па.

Расчет проводим по пропано-воздушной смеси:

, (5.7.)

где К– стехиометрическая концентрация пропана в смеси;

λ_г, λ_в – коэффициент теплопроводности пропана и воздуха, Вт/м.

Концентрация пропана в стехиометрической смеси пропан-воздух определим из уравнения реакции горения его в воздухе:

C₃H₈ + 5O₂ + 5 3,76 N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 5 3,76 N₂,

следовательно:

объемные доли

λ_г=0,019 Вт(м К)^-1

λ_в=0,0244 Вт(м К)^-1

С_р.г.=1,667 кДж(кг К)^-1

С_р.в.=1,004 кДж(кг К)^-1

λ=0,04х0,019+(1–0,04) 0,0244=0,0242 Вм(м·К)^-1

Определим удельную теплоемкость горючей смеси:

С_р=К·С_р.г.+(1-К)·С_р.в.(5.8.)

С_р=0,04х1,667+(1-0,04) 1,004=1,02 кДж(кг·К)^-1

Нормальная скорость горения пропана 0,41 м/с:

Определим диаметр гасящего канала огнепреградителя:

d=0.5хd_кр=0,5х1,2=0,6мм (5.9)

Тогда диаметр зерен гравия будет равен:

d_гр=4d

d_гр=4х0,6=2,4мм

Высоту насадки гравия принимаем 80 мм.

Определенный расчетом тип огнепреградителя предполагается установить на линиях стравливания газовоздушных смесей из аппаратов.

5.3. Расчет пружинного предохранительного клапана для отпарной колонны Т-103

Для предотвращения увеличения давления в колонне выше допустимого, установим предохранительный клапан, который выпускает из аппарата избыточное количество среды, создающей давление. Предохранительный клапан должен устанавливаться в вертикальном положении в наиболее высокой части колонны, с таким расчетом, чтобы в случае открытия из аппарата в первую очередь удалялись пары и газы.

Расчет предохранительного клапана проводится в соответствии с требованиями «Инструкции по выбору сосудов и аппаратов, работающих под давлением до 10 МПа и их защите от превышения давления» и «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Выбираем минимальное установочное давление предохранительного клапана

Р_уст.=1,1· Р_р, (5.10)

где Р_уст. – установочное давление, Мпа;

Р_р – рабочее давление, Мпа.

Р_уст.=1,1х0,33=0,363 мПа

Для колонны выбираем следующий тип предохранительного клапана СППК4-80-16 - это пружинный предохранительный клапан с диаметром условного прохода 80 мм при условном давлении 1,6 МПа. Скорость коррекции клапана составляет 0,5 мм/год при температуре от -40⁰ С до + 450⁰ С.

Пропускная способность клапана выбирается с таким расчетом, чтобы в аппарате не могло образоваться давление, превышающее рабочее более чем на 15 %.