Меню

Время аварийного слива жидкости

Время аварийного слива жидкости

3. Снижение количества горючих веществ и материалов при авариях и пожарах на производстве.

При аварии или пожаре на производстве для снижения опасности их распространения возникает необходимость в экстренной эвакуации горючих веществ из опасной зоны. Для этой цели на производстве создаются специальные системы, обеспечивающие аварийную эвакуацию огнеопасных веществ и материалов.

3.1. Аварийный слив жидкостей.

Системы аварийного слива предусматриваются из емкостной аппаратуры, содержащей огнеопасные жидкости (сжиженные газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости).

Системы аварийного слива (рис. 1.20) различают:

1. По способу слива жидкости:

  • самотеком,
  • под избыточным давлением,
  • перекачкой с помощью насоса.

2. По приводу в действие:

  • с ручным пуском;
  • с автоматическим пуском.

3. По схеме слива:

  • простая схема — слив из одного аппарата;
  • сложная — слив из группы аппаратов).

Рис. 1.20. Схема аварийного слива огнеопасной жидкости самотеком:

1 — опорожняемый аппарат;

2 — сливае­мая жидкость;

3— аварийная задвижка;

4 — линия подачи инертной среды;

5 — сливной трубопровод;

Аварийный слив осуществляют в специальные аварийные емкости или в емкости промежуточных и сырьевых (товарных) складов, в технологические аппараты (смежных отделений, установок и цехов данного производства). Объем аварийной емкости в большинстве случаев принимается из расчета полного слива жидкости из одного наибольшего по объему аппарата цеха (установки).

Аварийные емкости располагают за пределами здания на уровне земли или под землей. При подземном расположении емкость может размещаться на расстоянии не менее 1 м от глухой стены производственного здания и не менее 4—5 м от стены с проемами. Время слива – не более 30 мин (на практике чаще – не более 15 мин).

(1.40)

где tав.сл. – продолжительность аварийного слива;

tопор. – продолжительность опорожнения аппарата;

tоп. – продолжительность операций по приведению системы слива в действие;

tав.реж. – допустимая продолжительность аварийного режима.

3.2. Аварийное стравливание горючих паров и газов.

Необходимость в экстренной эвакуации из опасной зоны при аварии или пожаре возникает и при эксплуатации аппаратов с горючими газами и перегретыми парами ЛВЖ и ГЖ.

Аварийный сброс паров и газов осуществляется путем их выпуска под действием избыточного давления, которое образовалось к моменту открытия аварийной задвижки.

При необходимости аварийного выпуска горючих паров и газов одновременно из нескольких аппаратов большого объема сброс осуществляют в цеховые или общезаводские факельные системы для их сжигания.

(1.41.)

где tвып. – время опорожнения аппарата;

tоп. – время выполнения операции по прекращению подачи продукта в аппарат и включение выпускной линии;

— время выпуска газа в критическом режиме истечения (начало процесса);

— время выпуска газа в докритическом режиме истечения (конец процесса);

— допустимая продолжительность аварийного выпуска.

3.3. Эвакуация твердых горючих материалов и огнеопасных веществ в переносной таре.

Для предупреждения распространения пожара в производственных условиях (особенно на складах и базах) возникает необходимость быстрой эвакуации твердых веществ и материалов в компактном или измельченном виде, а также огнеопасных веществ в переносной таре (газовых баллонов, аэрозольной упаковки для огнеопасных жидкостей и других сосудов для хранения горючих веществ). При этом особое внимание уделяется эвакуации сосудов со сжиженными, растворенными и сжатыми газами и огнеопасными жидкостями, для которых заранее должны быть определены безопасные места их складирования после выноса из опасной зоны, для которых заранее должны быть определены безопасные места складирования после выноса из опасной зоны.

Эвакуацию сыпучих горючих материалов осуществляют по самотечным линиям, ленточным транспортерам, нориям, пневмотранспорту и т. п. в специальные аварийные бункера или в другие аппараты, расположенные за пределами опасной зоны.

Источник

Вопрос 31. Аварийная эвакуация горючих жидкостей из аппаратов: назначение, схема. Продолжительность слива

Системы аварийного слива предусматриваются из емкостной аппаратуры, содержащей огнеопасные жидкости (сжиженные газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости).

Рис. 1.20. Схема аварийного слива огнеопасной жидкости самотеком:

1 — опорожняемый аппарат;

2 — сливаемая жидкость;

3— аварийная задвижка;

4 — линия подачи инертной среды;

5 — сливной трубопровод;

Аварийный слив осуществляют в специальные аварийные емкости или в емкости промежуточных и сырьевых (товарных) складов, в технологические аппараты (смежных отделений, установок и цехов данного производства). Объем аварийной емкости в большинстве случаев принимается из расчета полного слива жидкости из одного наибольшего по объему аппарата цеха (установки).Аварийные емкости располагают за пределами здания на уровне земли или под землей. При подземном расположении емкость может размещаться на расстоянии не менее 1 м от глухой стены производственного здания и не менее 4—5 м от стены с проемами. Время слива – не более 30 мин (на практике чаще – не более 15 мин).

Источник

Аварийный слив жидкостей

Одним из способов предотвращения развития пожара и превращения его в крупный или особо крупный является аварийный слив огнеопасных жидкостей из технологических аппаратов и трубопроводов, оказавшихся в опасной зоне. Аварийный слив может быть осуществлен с помощью специальных устройств или с использованием обычных технологических коммуникаций и емкостей. Необходимость устройства аварийных сливов определяется соответствующими нормами.

При обосновании устройства аварийных сливов следует учитывать, что:

— емкостные аппараты, как правило, имеют большой объем;

— жидкость, содержащаяся в аппарате, является легковоспламеняющейся (или токсичной); поступление ее в зону пожара резко осложняет обстановку;

— емкостная аппаратура с легковоспламеняющейся жидкостью располагается, как правило, на высоте.

При обосновании аварийного слива следует учитывать особенности конструкции самого аппарата и его опор, а также его содержимого; следует учитывать и возможные последствия опорожнения или сохранения заполненным аппарата в условиях пожара.

Очень важно при аварийной или аварийно-пожарной ситуации быстро слить из аппарата жидкость, перегрев которой может закончиться самопроизвольным термическим разложением продуктов и взрывом.

Экстренная принудительная эвакуация жидкости необходима из змеевиков реакционных аппаратов, теплообменников и трубчатых нагревателей при прекращении движения жидкости, так как перегрев застойного продукта ведет к его термическому разложению и закоксованию труб.

Известно, что масса жидкости в аппарате способна поглотить значительное количество тепла пожара и тем самым предотвратить перегрев, деформацию, разрушение аппарата. Примером может служить резервуар с нефтепродуктом, степень повреждения которого огнем собственного или окружающего пожара обратно пропорциональна уровню жидкости. По этой причине устройство аварийного слива в некоторых случаях нецелесообразно.

Аварийный слив жидкостей из емкостной аппаратуры, расположенной внутри производственного здания, должен производиться в специальные аварийные или дренажные емкости подземного или полуподземного типа, располагаемые вне пределов здания. Расстояние от производственных зданий до аварийных или дренажных емкостей принимается таким же, как и для расположенного вне здания технологического оборудования. Расстояние от аппаратуры наружных установок (или технологических этажерок) до аварийных или дренажных емкостей, как правило, не нормируется, но они должны размещаться вне габаритов установки (или этажерки). Не следует располагать аварийные или дренажные емкости междузданиями и наружными установками (этажерками), связанными с этими зданиями.

Аварийный слив может осуществляться как самотеком, так и путем выдавливания жидкости инертной средой (азотом, водяным паром или двуокисью углерода). Выдавливание предпочтительнее, когда допустимая продолжительность аварийного режима не превышает 10. 15 мин. Один аварийный или дренажный резервуар может соединяться с несколькими емкостными аппаратами. В этом случае вместимость резервуара должна быть не менее объема наибольшего из аппаратов.

Аварийные резервуары выполняют закрытыми и снабжают дыхательными трубами, выведенными в безопасное место и защищенными огнепреградителями. Поскольку в процессе эксплуатации внутри аварийного (или дренажного) резервуара может скапливаться водяной конденсат, слив высоконагретых жидкостей может привести к быстрому его испарению, что, в свою очередь, вызовет резкое повышение внутреннего давления. Поэтому скапливающуюся воду необходимо систематически удалять. Днище резервуара делают с уклоном, чтобы обеспечить наиболее полное удаление воды.

Аварийному сливу высоконагретых жидкостей должна предшествовать продувка водяным паром (или инертным газом) внутреннего объема аварийного резервуара и сливной линии. Продувка нужна для предупреждения возможности взрыва горючей смеси, образующейся при соприкосновении с воздухом высоконагретого продукта, сливаемого в аварийную емкость закрытого типа.

Трубопроводы систем аварийного слива прокладываются с односторонним уклоном (в направлении аварийной или дренажной емкости) и по возможности прямолинейно (с минимальным количество поворотов). Установка задвижек по всей длине аварийного» трубопровода не допускается (за исключением задвижек аппаратов). Линию аварийного слива от распространения пламени защищают гидравлическими затворами.

Аварийные задвижки располагают, как правило, вне здания (или на первом этаже), вблизи выходов. При наличии дистанционного привода аварийную задвижку устанавливают вблизи от аппарата (или установки), подлежащего опорожнению; кнопку пускателя — вблизи от выходов, вне здания. Наиболее удачно такое решение аварийного слива, при котором включение аварийных задвижек автоматизировано и сблокировано с устройствами для аварийной остановки аппаратов или установок. Датчики автоматических систем открывания задвижек устанавливают в зоне возможного горения.

Использование инертной среды для увеличения скорости слива. Использование инертной среды позволяет параллельно решить и другую задачу пожарной безопасности — устранить вероятность взрыва внутри аппарата.

В производственных помещениях, когда объем емкостной аппаратуры (мерников, распределительных сосудов, напорных и топливных бачков, закалочных ванн и т. п.) невелик, не устанавливают специальные аварийные резервуары, а для аварийного слива используют производственные емкости, расположенные снаружи здания (или в соседних помещениях за глухой стеной). Жидкости сливают при этом только самотеком.

В цеховой документации должны быть всегда инструкции по приведению аварийной системы слива в действие.

Иногда устройство аварийных сливов может оказаться нецелесообразным. Тогда следует предусмотреть возможность перекачки огнеопасных жидкостей из емкостной аппаратуры, размещаемой в опасной зоне, в другие аппараты и емкости, расположенные в менее опасной зоне. Эвакуация огнеопасных жидкостей в этом случае не требует создания специальных установок, поскольку при возникновении аварийной ситуации могут быть использованы имеющиеся технологические коммуникации и насосы. Такой способ широко практикуется на промышленных предприятиях, а также на складах огнеопасных жидкостей, причем не только при создании аварийной ситуации, но и при остановке аппаратуры на профилактический осмотр или ремонт. Однако и здесь имеются некоторые существенные недостатки, обусловленные невозможностью осуществить аварийный слив при отсутствии свободных емкостей, а также незначительной скоростью привода системы в действие.

Источник

Расчет аварийного слива

Расчет аварийного слива резервуара с нефтью.

Продолжительность аварийного слива нефтепродуктов из емкостей определяется зависимостью

где: τслив – производительность аварийного слива, с;

τопор – опорожнения аппарата, с;

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

слив] – допустимая продолжительность аварийного слива, с.

Резервуар с нефтью — вертикальный цилиндрический аппарат d=15,2 м, Н=12 м, V=2000 м 3 , степень заполнения e=0,9.

Продолжительность опорожнения емкости определяется по формуле

τопор = ,

где: Н, D– соответственно высота и диаметр резервуара, м

jсист– коэффициент расхода системы

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

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

Определим сечение сливного трубопровода на выходе в аварийную емкость:

где: d – диаметр выходного патрубка, м принимаем dвых =0,28 м.

.

Расстояние от выпускного отверстия емкости до выходного сечения аварийного трубопровода принимаем h=6,5 м. Аварийную емкость необходимо расположить на расстоянии 30 м от аппаратуры наружной установки. Аварийный слив осуществляется самотеком. Вместимость аварийной емкости принимаем 2000 м 3 . 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

,

где: xсист – коэффициент сопротивления системы.

xсист= ,

где: – коэффициент сопротивлению трения для рассматриваемого участка трубопровода;

li, di – соответственно длина и диаметр рассматриваемого участка трубопровода, м;

– коэффициент местного сопротивления на рассматриваемом участке системы слива.

Коэффициент λ ориентировочно берем из справочной литературы.

λ=0,0365 для d=280 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=2·0.55=1,1

– полностью открытая задвижка ξ=0,15;

– гидравлический затвор ξ=1.3;

– колено аварийного трубопровода ξ=2·1=2;

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

,

где: , так как диаметр трубопровода одинаков по всей длине.

где: φоп. – принимаем равным 60 с.

Допустимая продолжительность аварийного режима не должна превышать:

Определим продолжительность аварийного слива:

при tсл = 1524с условия аварийного слива нефти из емкости выполняются:

Источник

Методика расчета систем аварийного слива

Задача проектного (или поверочного) расчета установок аварийного слива сводится к определению фактической продолжительности процесса эвакуации жидкости из опасной зоны, сравнению ее с допустимой (нормативной) продолжительностью аварийного режима. В общем случае продолжительность процесса аварийного слива из емкостной аппаратуры определяется зависимостью

, (7.1)

где – продолжительность аварийного слива; – продолжительность опорожнения аппарата; – продолжительность операций по приведению системы слива в действие; – допустимая продолжительность аварийного режима.

Рассмотрим методы оценки некоторых величин, входящих в зависимость (7.1). Продолжительность операций по приведению системы аварийного слива в действие зависит от конкретных особенностей технологической установки. Допустимая продолжительность аварийного режима устанавливается в пределах 10–30 мин, исходя из условий безопасности (огнестойкость несущих и ограждающих конструкций, защита технологической аппаратуры и коммуникаций от теплового воздействия при пожаре, характеристика пожароопасных свойств жидкости и т. п.) и экономической целесообразности. Когда в качестве определяющего фактора принимается возможность деформации незащищенных металлических конструкций или технологической аппаратуры и коммуникаций, допустимая продолжительность аварийного режима может быть принята равной
15 мин, исходя из огнестойкости незащищенных металлических конструкций и среднего времени до начала тушения пожара.

Продолжительность собственно аварийного слива зависит от формы и размеров емкостного аппарата, длины, конфигурации и диаметра аварийного трубопровода, величины избыточного давления над поверхностью жидкости и ее физических свойств. Методика расчета продолжительности опорожнения емкостных аппаратов (постоянного и переменного по высоте сечения) как для слива самотеком, так и для слива под действием избыточного давления инертной среды над поверхностью жидкости основана на законах гидравлики.

Аварийный слив из одиночного (постоянного сечения по высоте) аппарата. Дифференциальное уравнение для процесса опорожнения аппарата постоянного сечения (при отсутствии притока в него жидкости) имеет вид

, (7.2)

где – площадь поперечного сечения аппарата; f – сечение аварийного трубопровода на выходе; – коэффициент расхода системы.

Интегрирование уравнения (7.2) дает время полного опорожнения аппарата

. (7.3)

В том случае, когда объем жидкости задан, формула (7.3) может быть представлена следующим образом:

, (7.4)

где Vж – объем истекающей жидкости; qср – средняя пропускная способность системы: qср = 0,5(qmax + qmin), здесь qmax – пропускная способность системы при максимальной высоте столба жидкости; qmin – то же, но при минимальной высоте столба жидкости.

Коэффициент расхода системы слива определяют по формулам, изучаемым в гидравлике.

Среднюю скорость истечения жидкости определяют как среднеарифметическое значение скоростей при уровнях жидкости Н1 и Н2.

Если слив происходит под давлением инертной среды (азота, водяного пара, двуокиси углерода и т. п.), общая формула определения времени опорожнения аппарата (постоянного по высоте сечения) принимает вид

, (7.5)

где pи – избыточное давление над поверхностью жидкости; – плотность жидкости при данной температуре.

Аварийный слив из одиночного (переменного по высоте сечения) аппарата. В качестве аппаратов с переменным по высоте сечением могут рассматриваться горизонтальные цилиндрические резервуары (цистерны), аппараты составные и конической формы, шаровые резервуары и т. п. В аппаратах данного типа в процессе истечения жидкости непрерывно изменяются напор, скорость и площадь свободной поверхности.

Общая формула для определения времени опорожнения аппарата, переменного по высоте сечения, имеет вид:

, (7.6)

где m и n – соответственно коэффициент и показатель степени функциональной зависимости площади сечения поверхности жидкости от уровня: ; ; , здесь F1 и F2 – площадь поверхности при уровнях Н1 и Н2.

Если аппарат имеет несколько переменных сечений, время его опорожнения определяется для каждой пары уровней (начиная с Н1) и затем суммируется для всего аппарата. Ниже приводятся расчетные формулы для наиболее распространенных аппаратов.

Время опорожнения горизонтального цилиндрического аппарата (цистерны) при турбулентном режиме движения жидкости может быть найдено по формуле В. С. Яблонского:

, (7.7)

где L – длина котловой части аппарата; D – диаметр аппарата; d – диаметр сливного трубопровода на выходе; A – параметр, учитывающий степень сокращения времени опорожнения аппарата (в зависимости от величины напора Н) и определяемый по графику (рис. 7.2).

Н /D
А

Рис. 7.2. Графическая зависимость параметра А от величины напора

Аппараты шаровой формы

Время опорожнения аппарата шаровой формы (диаметром D) может быть найдено по формуле

. (7.8)

Расчет слива из группы аппаратов. Рассмотрим систему аварийного слива из двух аппаратов (рис. 7.3). Изменение схемы работы системы определяется соотношением гидродинамических напоров.

Схема I. Жидкость движется в направлении, указанном на
рис. 7.3, а, если НА > НВ > НD . Резервуар А питает резервуары С и D.

Схема II. Жидкость движется в направлении, указанном на
рис. 7.3, б, если НА > НD > НB. Резервуары А и D питают резервуар С.

Схема III. Жидкость движется в направлении, указанном на
рис. 7.3, в, если НА > НB = НD. Резервуар D оказывается бездействующим, и реализуется схема простого слива из одиночного аппарата.

Рис. 7.3. Схемы аварийного слива из двух аппаратов

Если обозначить расход на участке АВ через QA, на участке BD через QD, на участке ВС через , получим следующее соотношение между расходами (табл. 7.1).

Вариант схемы
I II III

Соотношения расходов позволяют определить условия существования той или иной схемы в зависимости от диаметра труб для участков и напоров и НD, т. е. в зависимости от известных величин воспользуемся формулой потерь напора

или , (7.9)

где Q – расход жидкости; k – расходная характеристика труб; h – потери напора; l – длина участка трубы; a – коэффициент характеристики трубы.

Тогда условия существования той или иной схемы определяются обобщенным соотношением

Источник

Читайте также:  Варенье слива в яблочном соке