Расчет энергетических показателей взрывоопасности отделения полимеризации

Энергетический потенциал взрывоопасности Е (кДж) блока определяется полной энергией сгорания парогазовой фазы, находящейся в блоке, с учетом величины работы ее адиабатического расширения, а также величины энергии полного сгорания испарившейся жидкости с максимально возможной площади ее пролива, при этом считается:

1) при аварийной разгерметизации аппарата происходит его полное раскрытие (разрушение);

2) площадь пролива жидкости определяется исходя из конструктивных решений зданий или площадки наружной установки;

3) время испарения принимается не более 1 ч:

, (3.1)

где - сумма энергий адиабатического расширения А (кДж) и сгорания ПГФ находящейся в блоке, кДж;

(3.2)

, (3.3)

где β – коэффициент, учитывающий давление (Р) и показатель адиабаты (k) ПГФ блока и равный 1,53;

q’ – удельная теплота сгорания ПГФ, кДж/кг;

G’ – масса ПГФ в блоке, кг:

, (3.4)

где V’₀ - объем ПГФ, приведенный к нормальным условиям (Т₀ =293К, Р₀ =0,1 МПа).

, (3.5)

где Т - абсолютная температура среды ПГФ, К;

Р, Р₀ – соответственно регламентированное абсолютное и атмосферное давления в блоке, Па.

, (3.6)

где Т₁ – регламентированная температура ПГФ, К;

k – показатель адиабаты, равный 1,2.

(3.7)

E’₂ – энергия сгорания ПГФ, поступившей к разгерметизированному участку от смежных блоков, кДж:

, (3.8)

где G’_i, q’_i - соответственно масса и удельная теплота сгорания ПГФ, поступившей от смежных блоков.

, (3.9)

где S’_i – площадь сечение, через которое возможно истечение, м²;

τ_i – время с момента аварийной разгерметизации блока до полного срабатывания отключающей аварийный блок арматуры, с;

w’_i – скорость истечения ПГФ из смежных блоков в рассматриваемый:

, (3.10)

где v’_i – удельный объем ПГФ, м³/кг.

E”₁ - энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегретой жидкой фазы (ЖФ) рассматриваемого блока и поступившей от смежных объектов, кДж, равная 0.

Е”₂ - энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет тепла экзотермических реакций, не прекращающихся при разгерметизации, кДж, равная 0.

Е”₃ - энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет теплопритока от внешних теплоносителей, кДж, равная 0.

E” ₄ - энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую поверхность (пол, поддон, грунт и т.п.) ЖФ за счет теплоотдачи от окружающей среды (от твердой поверхности и воздуха к жидкости по ее поверхности), кДж, равная 0.

По значению общего энергетического потенциала взрывоопасности определяются величины приведенной массы и относительного энергетического потенциала, характеризующих взрывоопасность технологического блока. [11]

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

. (3.11)

Относительный энергетический потенциал взрывоопасности Q_в технологического блока находится расчетным методом по формуле:

. (3.12)

По значениям относительных энергетических потенциалов Q_в и приведенной массе парогазовой среды m осуществляется категорирование технологических блоков.

Данные для расчета

P= 150 МПа,

Р₀= 0,1 МПа,

T₀= 0⁰С=293К,

Т₁ =250⁰С=523К,

V’ =0,25 м³,

S’ =0,12 м²,

ρ’ =1,25 кг/м³,

q’ =53297 кДж/кг,

v’_i =0,8 м³/кг,

τ =300 c,

k =1,2,

β =4,63.

Расчет

Дж,

К,

м³,

кг/м³,

кг,

кДж,

,

кг,

кДж,

E”₁=0, E”₂=0, E”₃=0, E”₄=0,

кДж,

кг,

.

По приложению 1 [11] значениям Q_в и m соответствует II категории взрывоопасности.

Радиусы зон разрушений при взрыве газовоздушной смеси определялись согласно методике, изложенной в Приложении 2 ПБ 09-540-03. [16]

Масса парогазовых веществ (кг), участвующих во взрыве, определяется произведением:

где Z - доля приведенной массы парогазовых веществ, участвующих во взрыве (для горючих газов равна 0,5);

m – масса вышедших горючих газов в результате разрушения реактора, 2083 кг.

.

Для оценки уровня воздействия взрыва может применяться тротиловый эквивалент. Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды W_T (кг), определяется по условиям адекватности характера и степени разруше­ния при взрывах парогазовых облаков, а также твердых и жидких химиче­ски нестабильных соединений.

Для парогазовых сред тротиловый эквивалент взрыва рассчитывается:

где 0,4 - доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

0,9 - доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

- удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг;

q _T - удельная энергия взрыва ТНТ, кДж/кг.

Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусами R, центром которой является рассматриваемый технологический блок или наиболее вероятное место разгерметизации технологической системы. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений по фронту ударной волны ΔР и соответственно безразмерным коэффициентом К.

Радиус зоны разрушения (м) в общем виде определяется выражением:

где К — безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект.

При выполнении инженерных расчетов радиусы зон разрушения могут определяться выражениями:

Результаты расчета радиусов зон разрушений при взрыве топливно-воздушной смеси приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Уровень возможных разрушений при взрывном превращении облаков топливовоздушных смесей

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: