Взрывопожароопасные концентрации образуются при остановке работы аппаратов или трубопроводов в результате неполного удаления жидкостей, паров или газов из внутреннего объема системы, а при пуске аппаратов и трубопроводов – в результате недостаточного удаления воздуха.
Непосредственными причинами образования взрывоопасных концентраций при остановке аппаратов являются:
– неполное удаление из аппарата огнеопасных жидкостей. Если в резервуаре осталась горючая жидкость, то удалить ее последующей продувкой очень сложно;
– недостаточная продувка водяным паром или инертным газом внутреннего пространства аппаратов и трубопроводов от оставшихся жидкостей и паров;
– негерметичное отключение от подлежащих остановке аппаратов соединенных с ними трубопроводов с огнеопасными жидкостями или газами.
Просачиваясь через негерметичные задвижки, пары жидкостей постепенно накаливаясь, могут образовать взрывоопасные концентрации даже в полностью опорожненных и правильно продутых аппаратах и трубопроводах.
Нефть – легковоспламеняющаяся жидкость темно-бурого цвета, представляющая собой смесь углеводородов. Плотность 840–880 кг/м3, температура вспышки tвсп=-350С, температура самовоспламенения tс=3200С, температурные пределы воспламенения нижний – 210С, верхний – 80С, скорость выгорания 9–12 см/ч, скорость прогрева слоя и его нарастания 24–36 см/ч, температура пламени 11000С, температура прогретого слоя 130–1600С.
Оценку пожаровзрывоопасности среды внутри технологического оборудования производят согласно ГОСТ 12.1.044–89. Для того чтобы среда внутри резервуара была горючая необходимо соблюдение следующего условия:
,
где: 
% и 
%.
где jн,в-нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени и равны для нефти соответственно 0,9–5,36% (6). Рабочая температура 25°С,
.
Тогда
.
js – концентрация насыщенных паров, которая приблизительно равна рабочей концентрации в резервуаре jр, т.е.
,
где: Рр – рабочее давление в аппарате 1. 105 Па (по условию); Рs – давление насыщенных паров, определяется по формуле:
170,2 кПа.
Следовательно,
Отсюда делаем вывод, условие 0,9 < 1,67 < 5,36 соблюдается, следовательно, среда в аппарате пожаровзрывоопасная.
При нормальной работе хранилищ нефти возможен выход горючих паров в случае нагрева при изменении температуры окружающего воздуха. В этом случае имеет место «малое» дыхание. При «малом» дыхании количество выходящих паров определяют место по следующей формуле:
где Gм – масса горючих паров, вышедших из емкости, кг; Vсв – величина свободного объема, м3; Рр – рабочее давление, Па; Т1 – начальная температура, К; Т2 – конечная температура, К; j1 – начальная концентрация насыщенных паров, об. доля (%); j2 – конечная концентрация насыщенных паров, об. доля (%); jср – средняя концентрация насыщенных паров, об. доля (%); М – молярная масса, кг. моль-1.
Отсюда объем взрывоопасной смеси
jнг,без – безопасная концентрация паров, кг. м-3.
Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:
где: jнг, без. – безопасная концентрация паров, об. доля (%); Vt= 22,413 м3. кмоль-1 – объем, занимаемый 1 кмоль паров.
Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:
jнг, без= 0,9 (jн – 0,7R)
где: jн – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; R = 0,3 – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.
Затем принимаем взрывоопасную зону цилиндрической формы, где высота равна диаметру. Диаметр зоны взрывоопасных концентраций определяем по формуле:
Определим объем взрывоопасной зоны при наиболее опасном случае выхода паров нефти при следующих исходных данных:
· начальная температура 25°С
· конечная температура 40°С
Определяем давление насыщенных паров при начальной и конечной температуре:
РН1= 
170,2 кПа.
РН2= 
252,3 кПа.
Определяем рабочую концентрацию паров нефтепродуктов при начальной и конечной температурах:
jР 1= 1,702/ 101,325. 100= 1,679%
jР 2= 2,523/ 101,325. 100= 2,49%
Определим среднюю рабочую концентрацию:
jср = 
%
Определяем массу горючих паров вышедших из резервуаров при «малом» дыхании:
GМ= 
Определим безопасную концентрацию горючих паров:
jг.без. = 0,9 (0,9–0,7. 0,3)= 0,621%.
Определим безопасную концентрацию горючих паров в объемных долях:
jнг, без. = 
кг. м-3;
Vв.з =
.
Диаметр взрывоопасной зоны:
м.
Следовательно, радиус взрывоопасной зоны составляет 14,7 м.
Произведу оценку выхода паров нефти при «большом» дыхании.
При «большом» дыхании количество выходящих паров определяют по следующей формуле:
где Gб – масса горючих паров, вышедших из емкости, кг; DV – изменение объема, м3; Рр – рабочее давление, Па; Тр – рабочая температура, К; js – концентрация насыщенных паров при рабочей температуре, об. доля; М – молярная масса, кг моль-1.
Объем взрывоопасной зоны определяем по уравнению:
Vвз=
jнг,без – безопасная концентрация паров, кг м3.
Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:
где: jнг,без – безопасная концентрация паров, об. доля; Vt= 22,413 м3 кмоль-1 – объем, занимаемый 1 кмоль паров.
Безопасную концентрацию горючих паров определяем по уравнению:
jнг,без= 0,9 (jн – 0,7R)
где: jн – нижний концентрационный предел распространения пламени, %; R=0,3 – воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности.
Скачать реферат