МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

Кемеровский технологический  институт 
пищевой промышленности 
 

Кафедра безопасности жизнедеятельности 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по  дисциплине «ПОЖАРНАя  Безопасность» 
 

Выполнила:

ст. V курса

специальности 330500

гр. ОТ-21

Рыжова  В.Е. 

Проверил:

Иванов  Ю.И.  
 
 
 

Кемерово 2006 
Содержание

Введение

      Несмотря  на широкое осуществление мер  пожарной профилактики, число загораний, пожаров и взрывов на предприятиях, в природе и в быту остаются сравнительно большими.

      В среднем по России ежегодно происходит свыше 250000 пожаров, которые наносят огромный материальный ущерб и приводят к многочисленным человеческим жертвам.

      Например, в 2003 году на территории Российской Федерации  зарегистрировано 265747 пожаров. Материальные потери составили 23425141 тыс. руб., в огне погибли 13716 человек, 13954 получили травмы и ожоги.

      Основные  задачи в области пожаро- и взрывобезопасности, которые должен решать инженер-технолог или механик при технологическом проектировании и компановке оборудования, заключаются в правильном отнесении каждого помещения и наружной установки к соответствующей категории помещений и классу зон по взрыво- и пожароопасности согласно действующим нормативным документам по пожарной безопасности.

       Критериями  для классификации помещений  и наружных установок являются показатели пожароопасности перерабатываемых веществ (ГОСТ 12.1.044-ХХ), их количество, возможность образования взрывоопасных смесей с воздухом и наличие источника зажигания. Пожары и взрывы могут возникать как внутри аппаратов и устройств, так и вне аппаратов, т.е. в помещениях и на площадках.

      Такие предприятия пищевой промышленности, как спиртовые, ликеро-водочные, парфюмерные, масложировые используют и вырабатывают взрыво- и пожароопасные вещества (спирт, эфир, эссенции, органические кислоты, масла, жиры, бензин, ацетон, водород и другие). В производстве сахарной, табачной, чайной, крахмальной, мукомольной, пивобезалкогольной, мясоперерабатывающей, хлебопекарной и других имеет место выделение горючих и взрывоопасных пылей.

       Правильная  оценка производств, помещений, исполнения технологического оборудования и электроустановок по взрывопожарной опасности способствует предупреждению возникновения пожаров и взрывов и снижению их последствий.

       На  всех этапах разработки и проектирования нового технологического процесса, модернизации и реконструкции действующих аппаратов инженер-технолог-механик должен уметь провести предварительный анализ наиболее опасных ситуаций, которые могут возникнуть при эксплуатации объекта.

       Необходимо  твердо усвоить, что на стадии проектирования с учетом новейших достижений технологии и аппаратурного оформления процессов закладываются основы безопасной эксплуатации производств пищевой промышленности.

      1 Причины возникновения  пожара на объектах  экономики

      Несмотря  на многообразие технологических процессов, пищевая промышленность в целом имеет ряд общих особенностей, характеризующих пожарную опасность объектов этой отрасли народного хозяйства. Рассмотрим эти особенности.

1. На объектах пищевой промышленности используются и перерабатываются горючие и взрывоопасные вещества в различном агрегатном состоянии. Некоторые предприятия пищевой промышленности, такие, как спиртовые, ликеро-водочные, парфюмерные, маслодобывающие, гидрогенизационные, используют и вырабатывают огнеопасные вещества: спирт, эфир, эссенции, органические кислоты, жиры, масла, бензин, водяной газ, водород и др.

      Отдельные производства связаны с горючими взрывоопасными пылями: мучной, сахарной, табачной, чайной, крахмальной, какао и др.

      Физико-химическими  свойствами обращающихся веществ, особенностями технологии наряду с другими факторами, как известно, определяется пожарная опасность производства.

2. Многие пищевые предприятия оснащены холодильными установками, необходимыми по условиям технологии и гарантирующими сохраняемость качества пищевых продуктов.

      В качестве хладагента чаще всего применяется  аммиак - взрывоопасный, токсичный газ. Таким образом, на большинстве пищевых предприятий значительную пожарную опасность представляют помещения аммиачных компрессорных и холодильные камеры с непосредственным охлаждением.

3. На объектах пищевой промышленности вырабатывается и применяется огромное количество горючей тары: деревянные, фанерные и картонные ящики; тканевые и бумажные мешки; бумажные пакеты; этикетки, тара из полиэтилена, целлофана и т. п. Для хранения запасов тары, ее ремонта отводятся значительные складские и производственные площади. Наличие горючей тары усугубляет пожарную опасность предприятия.
4. Складские здания и сооружения, в которых хранятся зерно, мука, крупа, овощи, фрукты, табак и т. п. подвергаются дезинсекции с целью борьбы с вредителями. При использовании для дезинсекции сероуглерода, дихлорэтана, серы создается угроза возникновения пожаров и взрывов.
5. В пищевой промышленности для нагрева, сушки, обжарки, варки, выпечки применяются нагревательные огневые установки, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе. В настоящее время для этих целей все шире применяют электрические источники тепловой обработки.

      Эксплуатация  огнедействующих установок при  нарушении технологических параметров и противопожарных требований чревата угрозой возникновения пожаров.

6. Многие пищевые предприятия работают сезонно (сахарные, чайные, картофелекрахмальные, консервные и др.). После переработки сырья их останавливают на несколько месяцев на ремонт. В этот период возникают специфические пожароопасные условия - раскрываются технологические проемы, ведутся огневые работы, очищаются емкости и аппараты от горючих продуктов, загромождаются проезды и проходы. Останавливаются на ремонт котельные, что исключает возможность применения паротушения.
7. Сахарные, спиртовые, крахмало-паточные комбинаты, хлебозаводы и другие предприятия имеют мощные парокотельные и электростанции. Следовательно, на территории предприятий размещаются склады угля, мазута, дизельного топлива, а при работе на газе — газораспределительные пункты и газовые сети.

      Статистика  пожаров показывает, что на объектах пищевой промышленности возникает сравнительно большое число пожаров.

      Рассмотрим  основные причины пожаров.

      Тепловые  проявления электрического тока. Они возможны при эксплуатации электросетей и оборудования, не отвечающих типу и классу помещений, или нарушении правил эксплуатации сетей и электрооборудования. Эксплуатация электроустановок связана с определенными пожароопасными явлениями, такими, как короткое замыкание, перегрузка, искрение дуги, сильные нагревы в местах больших переходных сопротивлений и др.

      Возникновение этих явлений приводит не только к выходу из строя самой электроустановки, но и при наличии горючих или взрывоопасных веществ в помещении приводит к пожару (взрыву).

      Разряды статического электричества. Многие технологические процессы пищевых производств сопровождаются появлением зарядов статического электричества. Особую опасность представляют производственные процессы, связанные с дроблением, измельчением и транспортировкой органической пыли, а также жидкостей. К таким процессам относятся размол зерна и движение продуктов размола на мельницах, сушка и транспортировка сахара, крахмала; движение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по трубопроводам и при наполнении ими резервуаров на маслозаводах, спирто-заводах, «парфюмерных» фабриках и других производствах.

      Искры механического происхождения. Особенно опасно искрообразование в системе отсоса горючей пыли. Искры могут образоваться при ударе лопастей ротора о корпус вентилятора, ударе ковшей норий о трубы при слабом натяжении ленты, обрыве ковша, при ударе стального инструмента и т.п.

      Нагрев  подшипников. Причинами нагрева могут послужить перегрузка, износ, неисправность, попадание песка, пыли, продукта, загорание остатков смазки в подшипниках, а также горючей пыли, осевшей на их поверхность.

      Курение. Брошенный непогашенный окурок, спичка могут послужить причиной возникновения пожара. Температура очага горения табака в курке составляет 600-700 °С, т. е. достаточная, чтобы воспламенить большинство горючих веществ. Особенно опасны сигареты, которые сгорают дотла, будучи непотушенными.

      Грозовые разряды. Пожары и взрывы могут возникнуть в результате прямых ударов молнии или вследствие вторичных воздействий, которые возникают как результат электростатической и электромагнитной индукции.

      Анализ  причин пожаров в пищевой промышленности за последние 10 лет показывает, что наибольшее число происходит по следующим причинам:

• от неосторожного обращения с огнем-23%;
• нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования - 14,6%;
• неправильного устройства и эксплуатации печей и нагревательных установок-13,3%;
• нарушение противопожарных правил при электрогазосварке-8,2%;
• нарушение технологии-6,2%.

      Много пожаров происходит от разрядов статического электричества, поражений молнией  и самовозгорания.

      Возникшие пожары могут получить быстрое развитие и большие размеры, ввиду наличия большого количества горючих материалов и конструкций, отсутствия достаточных сил и средств пожаротушения на объекте и позднего прибытия пожарной помощи ввиду большого расстояния от объекта до ближайших пожарных команд и возможного бездорожья.

      Учитывая  важность и повышенную пожарную опасность объектов пищевой промышленности, охране их от пожаров должно уделяться серьезное внимание.

      При реконструкции предприятий необходимо технологию, планировочные решения, огнестойкость конструкций, электрооборудование, водоснабжение привести в соответствие с действующими противопожарными нормами и правилами, с тем, чтобы не допускать возникновения и развития пожаров.

2 Исходные данные

Газ-пропан (варнант4).

      Компрессорный цех расположен в одноэтажном  производственном помещении размером м; стены здания кирпичные с ленточным остеклением; перекрытие из ребристых ж/б плит; освещение цеха электрическое; отопление центральное. Цех оборудован аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена в=8. В помещении цеха размещается =1 компрессор. Компрессора повышают давление, поступающее из магистрального трубопровода, газа с = Па до = Па, диаметр трубопровода с газом равен D=200 мм; температура газа в компрессоре достигает . Длина нагнетающего трубопровода до ручной задвижки 5 м. Здание имеет молниезащиту типа Б и расположено в мерности с продолжительностью грозовой деятельности ч/год. Защитное заземление здания находится в исправном состоянии.

Информация о работе компрессоров в течение года:

1) Зарегистрировано m=1 случай разрушения детали поршневой группы, вследствие чего в течении а=1 мин наблюдалось искрение в цилиндре компрессора.

2) С=2 раза отмечалась разгерметизация  газовых коммуникаций

(нарушение герметичности фланцевых соединений) и газ выходил в объем помещения. Время истечения газа при авариях составило =1;3 мин, толщина щели (во фланцевом соединении) 0,5 мм.

3) N=3 раза в помещении компрессии  газа проводились газосварочные работы по q=1;3;4 часа каждая.

4) Примерно 200 ч/год в помещения  компрессорной хранились разнообразные  горючие вещи, непредусмотренные  техническим регламентом.

5) Наблюдалось  случая заклинивания клапанов компрессора. Время срабатывания автоматики контроля давления  t=6 с.

6) Пожаротехническим обследованием  установлено, что 6 светильников с маркой защиты ВЗГ в разное время года в течение 90, 120, 100, 130, 80 и 70 часов эксплуатировались с нарушением щелевой зашиты. Мощность источника освещения принять 150 Вт.

7) Компрессора находились в рабочем  состоянии в течение года 4000 часов  с равной периодичностью под  давлением и разряжением. Скорость движения воздуха 0,2 м/с. m=10 кг. =20м/с.

3. Оценка пожаровзрывоопасного события с помощью  
   структурной схемы

       
4 Характеристика опасного вещества

5. Расчет вероятности  возникновения пожара и 
   взрыва в отделении компрессии пропана

     Возникновение взрыва в компрессоре произойдет при условии одновременного появления в цилиндре горючего газа, окислителя и источника зажигания.

     По  условиям технологического процесса горючий  газ постоянно находится в цилиндре компрессора, поэтому вероятность его появления в компрессоре равна единице, т.е.: 

Q_к (ГВ) = Q_к (ГВ₁) = Q_к (а₁) = 1 

     Появление окислителя в цилиндре компрессора  возможно при заклинивании всасывающего клапана. При этом в цилиндре создается разрежение, обуславливающее подсос воздуха через сальниковые уплотнения. Для отключения компрессора при заклинивании всасывающего клапана предусмотрена система контроля давления, которая отключает компрессор через 6 с после заклинивания клапана. Вероятность разгерметизации компрессора в этом случае равна:

где - число случаев разрушения детали; =1;

- время срабатывания системы  контроля давления.

      Анализируемый компрессор в течение года находился  в рабочем состоянии 4000 ч, что свидетельствует о равной периодичности его нахождения под разрежением и давлением. Вероятность его нахождения под разрежением:

     Вероятность подсоса воздуха в компрессоре:

Q_К(ОК) = Q_К (S₁)· Q_К (S₂) = 2,2∙10^-1∙0,19∙10^-6 =4,18·10^-8.

     Вероятность образования горючей среды в  цилиндре компрессора:

Q_К (ГС) = Q_К (ГВ)·Q_К (ОК) =1·4,18·10^-8 =4,18·10^-8.

     Источником  зажигания пропановоздушной смеси в цилиндре компрессора могут быть только искры механического происхождения, возникающие при разрушении узлов и деталей поршневой группы из-за потери прочности материала или при ослаблении болтовых соединений. Вероятность появления в цилиндре компрессора фрикционных искр в результате разрушения деталей поршневой группы:

     Так как, при разрушении поршневой группы наблюдалось искрение, то необходимо оценить энергию искр вследствие соударения деталей. При этом необходимо знать скорость движения деталей (w=20 м/с) и их массу (m≥10 кг):

     Известно, что фрикционные искры твердых  сталей при энергиях соударения порядка 1000 Дж поджигают пропановоздушные смеси с минимальной энергией зажигания 0,28 мДж.

     По  справочным данным минимальная энергия зажигания пропановоздушной смеси равна 0,25 мДж. Так как энергия соударения тел значительно превышает 1000 Дж (Е = 2000 Дж), следовательно, энергия и время существования фрикционных искр, возникающих при разрушении деталей поршневой группы, достаточны для зажигания пропановоздушной смеси. Следовательно Q_К (В)=1.

     Вероятность появления в цилиндре компрессора  источника зажигания:

Q_К (ИЗ) = Q_К (ТИ_З)·Q_К (В) =1,9∙10^-6·1 =1,9∙10^-6.

     Таким образом, вероятность взрыва пропановоздушной смеси внутри компрессора:

Q_i (ВТА) = Q_К (ГС)·Q_К (ИЗ) =4,18·10^-8·1,9∙10^-6 =7,94∙10^-14.

     Определяем  режим истечения пропана из трубопровода при разгерметизации фланцевых соединений. При этом считаем, что течение газа во фланцевых соединениях адиабатическое, т.к. за короткое время протекания газовых частиц через сопло (соединения) теплообмен с окружающей средой практически не устанавливается.

     Находим отношение давлений среды на выходе из сопла (Р_атм) и на входе в него (Р_раб):

     Найденное значение ε сравниваем с так называемым критическим отношением давлений, которое согласно ГОСТ 12.2.085 - XX определяем по выражению:

где К - показатель адиабаты. К=1,14

     Т.к.  адиабатное истечение газа характеризуется  ≥ (0,0033>0,57), то теоретическая скорость движения газа, выходящего из цилиндрического или суживающегося конического сопла, будет равна критической скорости и определяется по выражению:

где  R - удельная газовая постоянная пропана, R =189 Дж /(кг·К).

     Находим площадь щели F при разгерметизации  фланцевого соединения трубопровода диаметром 100 мм и толщиной щели 0,5 мм:

     Расход  пропана (q) через отверстие составит:

• при образовании общего взрывоопасного облака:

• при образовании локального взрывоопасного облака:

     Время образования общего взрывоопасного облака, занимающего 78,5% от объема цеха при работе аварийной вентиляции:

где  V - объём помещения;

    b - кратность воздухообмена аварийной вентиляции. 

      Время образования локального взрывоопасного облака, занимающего 5% от объема цеха при  работе аварийной вентиляции, составит:

     Учитывая, что из всей массы пропана вышедшего  в объем помещения только 60% участвуют  в образовании локального взрывоопасного облака, время образования этого  облака и время его существования  после устранения утечки этилена:

где Z – коэффициент участия горючего при сгорание газопаровоздушной смеси, Z=0,604 (Раздел 7).

     Время истечения пропана при имевших  место авариях за анализируемый период времени (год) было равно 2 мин. Тогда общее время существования взрывоопасного облака, занимающего 5% объема помещения и представляющего опасность для целостности строительных конструкций и жизни людей с учетом работы аварийной вентиляции составит:

где m - общее количество событий;

τ₀ - среднее время существования пожаровзрывоопасного события.

     Откуда, вероятность появления в объеме помещения, достаточного для образования  горючей смеси количества пропана:

     Так как в помещении постоянно  имеется окислитель (воздух):

Q_п(ОК)= Q_п(ОК₁)= Q_п(В_з)=1.

     Вероятность образования горючей смеси пропана  с воздухом в объеме помещения:

Q_п(ГС_в)= Q_п(ГВ_в)· Q_п(ОК)=0,38·10^-5·1 =0,38·10^-5.

     Основными источниками зажигания взрывоопасного пропановоздушного облака в помещении могут быть электроприборы (в случае их несоответствия категории и группе взрывоопасной среды), открытый огонь (при проведении огневых работ), искры от удара (при различных ремонтных работах) и разряды атмосферного электричества.

     Вероятность нахождения электросветильников в  неисправном состоянии с учетом результатов пожарно-технического обследования:

где  τ_j - общее время работы неисправных светильников.

     При реализации в течение года более  одного события (m=6) коэффициент безопасности К_б:

где t_b - коэффициент значения, которого в зависимости от числа степеней свободы (n-1), при довершительной вероятности b = 0,95, (принимаем по таблице 1);

s_t0 - среднее квадратическое отклонение точечной оценки среднего времени существования события;

 τ_о - среднее время существования пожаровзрывоопасного события.

            Таблица 1

       Так как (n-1) = 6-1=5, то t_b = 3,18.

     Так как температура колбы электролампочки  мощностью 150 Вт равна 350°С, а температура самовоспламенения пропана 470°С, следовательно, нагретая колба не может быть источником зажигания пропановоздушной смеси, т.е. Q_п(ЭН) = 0, т.к. температура теплового источника меньше 80 % величины минимальной температуры самовоспламенения вещества (350∙100/470 = 74,5%).