Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Автоматическая установка пожаротушения

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Основной функцией установок автоматических пожарных сигнализаций (АУПС) и автоматических установок пожаротушения (АУПТ) является своевременное оповещение о пожаре и его ликвидация на начальной стадии, обеспечение безопасности людей от первичных и вторичных проявлений пожара.

В общем случае устройство установок пожарной сигнализации или пожаротушения является обязательным на всех пожаровзрывоопасных объектах или объектах с массовым пребыванием людей.

Обеспечение объектов установками пожарной сигнализации или пожаротушения является мероприятием, входящим в состав системы противопожарной защиты объектов согласно требованиям федерального законодательства /17/.

В данной курсовой работе необходимо разработать автоматическую установку пожаротушения для пожаровзрывоопасного объекта – цеха подготовки и измельчения крахмалистого сырья для получения синтетического этилового спирта. Требуется подобрать огнетушащие вещество, произвести гидравлический расчет системы, а также определить необходимый запас воды на пожарные цели. Гидравлический расчет включает в себя подбор и размещение оросителей, трубопроводов, а так же определение характеристики водопитателей.

Выбор огнетушащего вещества и гидравлический расчет осуществляются на основании требований и рекомендаций нормативных документов.

При расчете и проектировании ставится цель получить надежную, безотказную систему, отвечающую требованиям пожарной безопасности.

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

1.1 Описание объекта

В данной курсовой работе в качестве объекта защиты рассматривается трехэтажное здание производства синтетического этилового спирта.

Запроектировать АУПТ необходимо для помещения цеха подготовки и измельчения крахмалистого сырья 1. Рассматриваемое помещение расположено на 3-м этаже здания, где также располагаются следующие цеха:

Административно-бытовое помещение;
Цех брожения и рактификации;
Цех ферментации.

Все помещения отделены друг от друга конструкциями из мало горючих материалов, согласно заданию класс пожарной опасности строительных конструкций здания К1, соответственно класс пожарной опасности здания С1, а ФСО II /17/.

Абсолютная отметка первого этажа – 57 метров. Высота этажа – 10 метров. Площадь всего здания – 756 м².

Гарантированный напор в сети городского водопровода – 25 метров.

Общая численность работающих– 15 человек в смену.

1.2 Характеристика производственного процесса

Для получения спирта пользуются крахмалом картофеля, хлебных злаков, отходами сахарных заводов, таким образом, промышленные здания производства этилового спирта из пищевого сырья можно отнести к зданиям по переработке зерна.

Переработка зерна на спирт осуществляется по технологии, состоящей из следующих стадий:

— подготовка сырья к переработке;

— разваривание крахмалосодержащего сырья;

— осахаривание крахмалосодержащего сырья;

— культивирование дрожжей;

— сбраживание осахаренной массы;

— перегонка бражки;

— ректификация спирта;

стадия разваривания крахмалосодержащего сырья паром повышенного давления может быть заменена гидроферментативной обработкой замеса с помощью бактериальной осамилазы.

Производственная линия начинается с комплекса оборудования для мойки, очистки и измельчения крахмалосодержащего сырья, в состав которого входят картофелемойки, камнеловушки, водоотделители, барабанные камнеловушки, дробилки для измельчения картофеля и зерна, а также измельчители для тонкого измельчения зернового сырья. В состав линии входят комплекс, состоящий из установок для тепловой обработки крахмалосодержащего сырья — смесителей предразварников, варочных аппаратов и паросепараторов, аппаратов гидродинамической обработки замеса, обеспечивающих различные схемы разваривания. Следующим в линии является комплекс оборудования для охлаждения и осахаривания заторов, в состав которого входят аппараты с непрерывным осахариванием и вакуум - охлаждением, аппараты с двухступенчатым вакуум - охлаждением, а также аппараты с непрерывным охлаждением и осахариванием при атмосферном давлении. На этих линиях осуществляются первые 3 этапа получения этилового спирта из пищевого сырья, которые осуществляются в цехе подготовки и измельчения крахмалистого сырья-зерна, цехе 1.

Следующие 4 этапа производства осущетсвляются в цехе брожения и брагорактификации.

Технологический процесс на брагоректификационных установках дифференцирован по стадиям, которые осуществляются последовательно в отдельных колоннах:

в бражной (перегонка бражки с получением бражного дистиллята и отводом барды в виде отхода производства);

— в эпюрационной (выделение из бражного дистиллята или спирта-сырца и концентрирование головных примесей и их отбор с фракцией головного этилового спирта — побочным продуктом производства);

— в ректификационной (концентрирование спирта и его пастеризация, а также выделение в процессе концентрирования спирта промежуточных примесей в виде сивушных фракций);

— в сивушной или экстрактивно - ректификационной (концентрирование сивушного масла и выделение его в виде товарного побочного продукта производства);

— в колонне окончательной очистки (дополнительная очистка ректификационного спирта с отводом на повторную ректификацию спиртовых фракций с примесями);

— в колонне для выделения спирта из головной фракции (выделение из головной фракции и концентрирование метанола, альдегидов и сложных эфиров).

Комплекс оборудования для брожения и культивирования дрожжей состоит из бродильных аппаратов и устройств для мойки, спиртоловушек и дрожжевых аппаратов.

Ведущий комплекс оборудования в линии предназначен для перегонки и ректификации спирта. В его составе имеются брагоректификационные и ректификационные установки, установки для получения безводного спирта, холодильники и кипятильники брагоперегонных аппаратов, вспомогательное оборудование ректификационных установок, а также оборудование для учета и хранения спирта.

Согласно заданию, АУПТ необходимо запроектировать для цеха 1- подготовки и переработки зерна. Процессы измельчения горючих веществ (зерна), представляет собой, повышенную опасность, поскольку сопровождается увеличениями поверхности твердого вещества и его реакционной способности. В этом процессе происходит образование взрывоопасной пыли, создаются две горючие системы: твердое вещество, воздух и аэрозоль. Наибольшую опасность из них представляет, горючая аэровзвесь. Пыль оседает на оборудование, элементов здания и образует легкогорючую среду, аэрогель. Опасность аэрогеля состоит в том, что он способен легко переходить в аэрозоль, который взрывоопасен. При нагревании пыли, так же как и газообразных горючих веществ, происходят окислительные процессы, которые при определенной скорости реакции могут перейти в самовоспламенение, заканчивающееся тлением или пламенным горением.

Соответственно, помещение данного цеха относится к категории Б по пожаровзрывоопасности ( к категории Б относятся помещения, в которых обращаются горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа/10/.). В соответствии с классификацией пожаров по /8/ в цехе можно прогнозировать возникновение пожаров класса А (горение твердых веществ). Исходя из известных функционального назначения помещения, пожарной нагрузки и его категории, руководствуясь приложением Б /16/, принимаем, что по степени опасности развития пожара рассматриваемый цех относится к группе 4.2 защищаемых помещений (Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж/м².)

2 ПОДГОТОВКА К ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ

2.1Обоснование проектирования автоматической системы пожаротушения

Необходимость применения автоматической установки пожаротушения (АУП) определяется на основании требований /15/, /11/, а также отраслевыми стандартами и положениями, исходя из характеристики помещения и пожароопасных материалов обращающихся на нем. В таблице 2.1 приведена характеристика рассматриваемого помещения необходимая для обоснования проектирования и применения АУПТ.

Таблица 2.1 - Характеристика помещений рассматриваемого объекта.

Характеристика защищаемых помещений

Наименование помещения или отельного агрегата, подлежащих защите(этаж, оси , ряды, отметки, номер чертежа)

Защищаемая площадь, S м²

Высота помещения, м.

Объём помещения, м³

Категория взрывопожароопасности

Класс по взрывоопасности по ПЭУ

Относительная влажность, %

Скорость воздушных потоков м/с

Диапазон предельно-допустимых температур, С^◦

Степень огнестойкости строительных конструкций

Тип вентиляции

Наличие вибрации

Запылённость, наличие дыма, агрессивных сред

Цех подготовки и измельчения крахмалистого сырья

144

1440

—

50-70

естественная

есть

—

Согласно приложению А таблице /16/ здания и сооружения по переработке и хранению зерна подлежат защите автоматическими пожарными сигнализациями независимо от площади.

Процессы измельчения горючих веществ (зерна), представляет собой, повышенную опасность, поскольку сопровождается увеличениями поверхности твердого вещества и его реакционной способности. В этом процессе происходит образование взрывоопасной пыли, создаются две горючие системы: твердое вещество, воздух и аэрозоль. Наибольшую опасность из них представляет, горючая аэровзвесь. Пыль оседает на оборудование, элементов здания и образует легкогорючую среду, аэрогель. Опасность аэрогеля состоит в том, что он способен легко переходить в аэрозоль, который взрывоопасен. При нагревании пыли, так же как и газообразных горючих веществ, происходят окислительные процессы, которые при определенной скорости реакции могут перейти в самовоспламенение, заканчивающееся тлением или пламенным горением.

Учитывая это и, исходя из условий задания, на складе будет проектироваться и АУПТ.

2.2 Выбор огнетушащего вещества, способа пожаротушения и типа автоматической установки пожаротушения

Возможные ОТВ выбирают в соответствии с /11/. Учитывая сведения о применимости ОТВ для АУП в зависимости от класса пожара по /8/ и свойств находящихся на объекте материальных ценностей.

В связи с тем, что в рассматриваемом цехе прогнозируется возникновение пожаров твердых тлеющих веществ - класса А, а также учитывая, что тонко измельченное вещество в виде порошка плохо смачивается водой и плавает на ее поверхности /18/ в качестве ОТВ для проектируемой АУПТ подойдет пена на основе пенообразователей фторированных пленкообразующих.

Принимаем, что АУПТ в рассматриваемом помещении будет спринклерной водозаполненной (для помещений с минимальной температурой воздуха 5^о и выше) /16/. Спринклерные установки применяются для помещений с повышенной пожарной опасностью.

Параметры проектируемой спринклерной АУПТ(интенсивность орошения, расход ОТВ, минимальная площадь орошения при срабатывании спринклерной АУП, продолжительность подачи воды и максимальное расстояние между спринклерными оросителями) определяем в соответствии с таблицами 5.1-5.3 и обязательным приложением Б /16/.

В разделе 1.2 данной КР была определена группа помещения – 4.2 Соответственно установим следующие параметры АУПТ

Интенсивность орошения защищаемой площади I, л/(с×м²):

I≥ 0, 17

Расход Q, л/с:

Q≥ 65

Минимальная площадь спринклерной АУП S, м²:

S≥ 180

Продолжительность подачи воды t, мин:

t ≥ 60

Максимальное расстояние между спринклерными оросителями:

L=3 м.

Согласно /16/ в случае, если фактическая площадь, защищаемая установками водяного и пенного пожаротушения, меньше минимальной площади орошения спринклерной АУП, АУП с принудительным пуском или спринклерно- дренчерной АУП , расход воды или раствора пенообразователя для установки пожаротушения умножается на коэффициент К для группы 4.2:

(2.1)

где S_ф — фактическая площадь, защищаемая установкой 144 м².

Тогда расход раствора пенообразователя Q составит:

2.3 Трассировка системы пожаротушения

На рисунке 2.1 изображена схема трассировки системы, в соответствии с которой необходимо расположить оросители в рассматриваемом помещении согласно заданию.

Рисунок 2.1- Заданная схема трассировки системы пожаротушения (прямоугольная).

В зданиях с балочными перекрытиями (покрытиями) класса пожарной опасности К0 и К1 с выступающими частями высотой более 0,32 м, а в остальных случаях - более 0,2 м, спринклерные оросители следует устанавливать между балками, ребрами плит и другими выступающими элементами перекрытия (покрытия) с учетом обеспечения равномерности орошения пола /16/.

Расстояние от розетки спринклерного оросителя, устанавливаемого вертикально, до плоскости перекрытия (покрытия) должно составлять от 0,08 до 0,40 м. В проектируемой АУПТ принимаем это расстояние равным 0,2 м. В пределах одного защищаемого помещения следует устанавливать однотипные оросители с одинаковым диаметром выходного отверстия. На рисунке 2.2 показано, на каком расстоянии друг от друга расположены элементы системы, согласно выполненной трассировке.

Рисунок 2.2 - Расположение оросителей в помещение, согласно выполненной трассировке системы.

Как видно из выполненной схемы трассировки системы пожаротушения, конфигурация системы - тупиковая. По компоновке –симметричная.

3ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Гидравлический расчет спринклерной сети имеет своей целью:

1. Определение расхода воды, т. е. интенсивности орошения или удельного расхода, у «диктующих» оросителей;

2. Сравнение удельного расхода (интенсивности орошения) с требуемым (нормативным),

3. Определение необходимого давления (напора) у водопитателей и наиболее экономных диаметров труб.

Гидравлический расчет противопожарного водопровода АУП сводится к решению трех основных задач:

1. Определение давления на входе в противопожарный водопровод (на оси выходного патрубка насоса или иного водопитателя), если заданы расчетный расход воды, схема трассировки трубопроводов, их длина и диаметр, а также тип арматуры. В данном случае расчет начинается с определения потерь давления при движении воды (при заданном расчетном расходе) в зависимости от диаметра трубопроводов, схемы их трассировки, типа установленной арматуры и т. д. Заканчивается расчет выбором марки насоса (или другого вида водопитателя) по расчетному расходу воды и давлению в начале установки.

2. Определение расхода воды по заданному давлению в начале противопожарного трубопровода. Расчет начинается с определения гидравлических сопротивлений всех элементов трубопровода и заканчивается установлением расчетного расхода воды в зависимости от заданного давления в начале противопожарного водопровода.

3. Определение диаметров трубопроводов и других элементов противопожарного трубопровода по расчетному расходу воды и давлению в начале противопожарного трубопровода. Диаметры арматуры противопожарного водопровода выбирают исходя из заданного расхода воды и потерь давления по длине трубопровода и на используемой арматуре.

3.1Определение необходимого напора у оросителя при заданной интенсивности орошения

На сегодняшний день выпускаются три вида оросителей, монтируемых розеткой вверх или вниз, с условным диаметром выходного отверстия 10, 12, 15 и 20 мм. Выбор вида и типа оросителя зависит от принятого огнетушащего средства, а также требуемой интенсивности орошения защищаемой площади.

Для правильного выбора типа оросителя нужно определить необходимый свободный напор на диктующем оросителе по формуле

, (3.1)

где I_н – нормативная интенсивность орошения защищаемой площади огнетушащим веществом, л/(с×м²) (принимаемая по /16/ в зависимости от группы защищаемого помещения по опасности развития пожара);

F_ор – нормативная площадь, защищаемая одним оросителем, м²Согласно /11/ F_ор = 9 м²;

K – коэффициент производительности оросителя.

В таблице 3.1 приведен расчет необходимого свободного напора для диктующего оросителя в защищаемом помещении в зависимости от вида оросителя.

Таблица 3.1 - Значения необходимого свободного напора

Тип оросителя (Водяной спринклерный с диаметром выходного отверстия, мм)	Коэффициент производительности, К	Минимальный напор, Н	Необходимый свободный напор,H¹		H-H
8	0,2	5		53,5
10	0,31	5		19,4
Продолжение таблицы 3.1 - Значения необходимого свободного напора
12	0,45	5		6,6
15	0,71	10		-5,4
20	1,25	15		-13,5
Эвольвентный ОЭ-16	0,27	15		17,1
ОЭ-25	0,66	15		9,6
ОЭ-50	2,73	15		-14,69

Для правильного выбора оросителя необходимо принять тот ороситель, для которого разность H и H^min положительна и имеет наименьшее значение. Как видно из приведенной выше Таблицы 3.1 данным условиям для защищаемого помещения удовлетворяет ороситель с диаметром выходного отверстия d_ск1=12 мм.

Спринклерные головки — это специальные насадки, которые ввертывают в трубы на расстоянии около 3—4 м одна от другой. Отверстия спринклеров закрыты стеклянными клапанами, удерживаемыми замком из медных или латунных пластинок. Последние спаяны легкоплавким сплавом (припоем) с температурой плавления 72, 93, 141 и 182°. В данном случае используем сплав, температура плавления которого 72⁰С, как сплав, который наиболее распространен. При повышении температуры, вызываемой пожаром, припой распаивается, и замок падает, открывая при этом отверстие спринклера. Вода, вытекающая под напором через отверстие, разбрызгивается при помощи розетки.

Расчётный расход воды Q, л×с^-1 в диктующем оросителе определяется по формуле

, (3.2)

где k - коэффициент производительности, принимаемый по таблице 3.1;

H - необходимый свободный напор, который также принимаем из таблицы 3.1

Определим значения Q диктующего оросителя для защищаемого помещения с учетом коэффициента К, определённого в разделе 2.2

, л /с

3.2Гидравлический расчет распределительных и питающих трубопроводов

Для каждой секции пожаротушения определяется самая удаленная или наиболее высоко расположенная защищаемая зона, и гидравлический расчет проводится именно для этой зоны в пределах минимальной площади орошения одним оросителем.

В соответствии с выполненным видом трассировки системы пожаротушения по конфигурации она тупиковая, по компоновке симметричная, с внутренним трубопроводом не совмещена. Таким образом, гидравлический расчет распределительного трубопровода проведем следующим образом.

Свободный напор у «диктующего» (наиболее удаленного от насосной станции высокорасположенного) оросителя H, м определяется

, (3.3)

Потери напора на подающем участке равен

, (3.4)

где L_уч- длина участка трубопровода между оросителями, м;

Q_уч- расход жидкости на участке трубопровода, л/с;

k₁-коэффициент, характеризующий потери напора по длине трубопровода (табл. 3.1).

Требуемый свободный напор у каждого последующего оросителя представляет собой сумму, состоящею из требуемого свободного напора у предыдущего оросителя и потерь напора на участке трубопровода между ними, т.е.

, (3.5)

Расход воды или раствора пенообразователя из последующего оросителя (л/с) определяется по формуле

, (3.6)

В п. 3.1 был определен расход диктующего оросителя

, л /с;

H²=H¹+h_1-2

Q^1-2=Q¹=>

для определения коэффициента К₁ необходимо определить вид труб для распределительного трубопровода АУПТ. Диаметр трубопровода d, м определяют по формуле

, (3.7)

где Q_уч – расход воды, м³/с, принимаем согласно формуле 3.2;

V – скорость движения воды, м/с, V=3-10 м/с. В данной системе принимаем скорость движения воды равной 3 м/с.

Диаметр трубопровода выражаем в миллиметрах и увеличиваем до ближайшего значения, указанного в /7/, /9/. Трубы соединяются сварным методом, фасонные детали изготавливаются на месте. При проектировке автоматической системы пожаротушения используем стальные трубы из-за их высокой прочности и высокого качества. Диаметры трубопровода будем определять на каждом расчетном участке

d_1-2=25 мм, => К₁= 3,44 , выбираем трубы стальные электросварные/7/.

Q_1-2=Q₁=1,23 л/с

h_1-2=

H²=11,6+0,88= 12,48 м

л/с

Расчет для последующих участков ветви распределительного трубопровода проведем аналогично участку 1-2.

Q_2-3=Q₂+Q_1-2

Q_2-3= 1,59+1,23=2,82 л/с

d_2-3=40 мм, => К₁=28,7, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

h_2-3=

H³=H²+h_2-3=12,48+0,55=13,03 м

л/с

Q_3-а=Q₃+Q_2-3

Q_3-а= 1,62+2,82= 4,44 л/с

d_3-а=50 мм, => К₁=110, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

h_3-а=

H^а=H³+h_3-а=13,03+0,18=13,21 м

По компоновке система пожаротушения симметричная, следовательно, расход рядка I будет равен

Q_I=2Q_3-a (3.8)

Q_I=2∙4,44=8,88 л/с.

Определим напор в точке b.

Q_а-b=Q_I= 8,88 л/с

d_a-b=65 мм, => К₁=572, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

h_a-b=

H^b= H^a+h_a-b (3.9)

H^b=13,21+0,34=13,55 м

Рядок II рассчитывают по гидравлической характеристике B. Характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны. Характеристику рядка II определяют по параметрам рядка I.

, (3.10)

где В_pl-гидравлическая характеристика

Расход воды из рядка II определяют по формуле

(3.11)

Определим напор в точке c.

Q_b-c=Q_II+Q_a-b

Q_b-c= 8,99+8,88=17,87 л/с

d_b-c=100мм, => К₁=4322, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

H^c= H^b+h_b-c

Н^c= 13,55+0,185=13,735 м

Q_с-d=Q_III+Q_b-c

Q_c-d=9,05+17,87=26,92 л/с

d_с-d=125 мм, => К₁=13530, выбираем трубы стальные электросварные/7/

H^d= H^c+h_c-d

Н^d= 13,735+0,134=13,87 м

Q_d-e=Q_IV+Q_c-d

Q_d-e=9,09+26,92=36 л/с

d_d-e=125 мм, => К₁=13530, выбираем трубы стальные электросварные/7/

H^e= H^d+h_d-e

Н^e= 13,87+0,24=14,11 м

Q_e-f=Q_V+Q_d-e

Q_e-f=9,2+36=45,2 л/с

d_e-f=150 мм, => К₁=28690, выбираем трубы стальные электросварные/7/

H^f= H^e+h_e-f

H^f=14,11+0,046=14,16 м

Полученные результаты гидравлического расчета для распределительной системы АУПТ сведем в таблицу 3.2.

Автоматическая установка пожаротушения 📙 Курсовая → 🆔 2567