Комитет по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан Кокшетауский технический институт
Кафедра Пожарной профилактики
«Допущен к защите»
Начальник кафедры пожарной профилактики __________________ Карменов К.К.
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
На тему: «Анализ пожарной опасности и противопожарная защита технологического процесса в ОАО «Астана газ сервиз»»
по специальности 5В 100100 «Пожарная безопасность»
Выполнил __________________________ Забикулин А.С.
Научный руководитель
полковник п/п. службы _____________ Тимеев Е.А.
Кокшетау 2015 г.
Комитет по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан Кокшетауский технический институт
Факультет очного обучения
Кафедра Пожарной профилактики ЗАДАНИЕ
по подготовке дипломной работы (проекта) по специальности
5В 100100 «Пожарная безопасность»
1. Тема « Анализ пожарной опасности и противопожарная защита технологического процесса в ОАО «Астана газ сервиз»»
Утверждена приказом по институту № 157 от « 10 » сентября 2014 г.
2. Срок сдачи законченной работы (проекта) «04» мая 2015 г.
3. Исходные данные к работе (проекту) проект ГНС
4. Краткое содержание или перечень подлежащих разработке вопросов, сроки выполнения разделов:
№
п/п Наименование раздела Срок
исполнения
1 Сбор материалов для написания дипломного проекта 01.12.2014
2 Введение 10.12.2014
3 Описание характеристики технологического процесса ГНС 20.12.2014 4 Анализ пожарной опасности технологического процесса производства 15.01.2015 4.1 Анализ пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, обращающихся на
ГНС 23.12.2014
4.2 Анализ пожаровзрывоопасности при выходе газа наружу 30.12.2014 4.3 Анализ причин повреждения технологического оборудования 05.01.2015 4.4 Анализ характерных производственных источников зажигания 10.01.2015
4.5 Анализ путей распространения возможного пожара 15.01.2015
5 Расчет категории по взрывопожарной и пожарной опасности производства 20.02.2015
6 Разработка проекта противопожарной защиты 05.03.2015
7 Экономическая эффективность предлагаемых инженерно-технических мероприятий
10.03.2015 8 Оформление пояснительной записки дипломного проекта 15.03.2015 9 Выполнение графической части и разработка презентации 25.04.2015
10 Посещение объекта защиты 20.04 2015
11 Предварительная защита 05.05.2015
5. Дата выдачи задания 10.09.2014 г.
6. Утверждаю (нач.кафедры) подполковник п/п.сл. Карменов К.К.
7. Руководитель подполковник п/п.службы Тимеев Е.А.
(должность; ф., и., о.; подпись; дата)
8. Задание принял к исполнению Забикулин А.С.
(дата, подпись слушателя)
9. Консультанты:
По разделу экономическое обоснование
подполковник противопожарной службы Бейсенгазинов Р.А.
По графической части
подполковник противопожарной службы Карденов С.А.
Содержание
Введение...5
1. Общая характеристика технологической части производства...8
1.1 Электроснабжение базы...13
1.2 Вентиляция...13
1.3 Контроль загазованности...13
1.4 Водоснабжение...14
1.5 Отопление...14
2. Оценка пожарной опасности и защиты производства...16
2.1. Свойства сжиженных газов...16
2.2. Анализ возможности образования горючей среды...22
внутри технологического оборудования...22
2.3. Пожаровзрывоопасность аппаратов, при эксплуатации которых возможен выход горючих веществ наружу...23
без повреждения их конструкции...23
2.4. Анализ возможных причин повреждения технологического оборудования...24
2.4.1. Повреждения, возникающие в результате механических...25
воздействий па материал аппаратов и трубопроводов...25
2.4.2. Повреждения, возникающие в результате температурных воздействий на материал аппаратов и трубопроводов...26
2.4.3 Повреждения, возникающие в результате...26
химического износа материала...26
2.5. Анализ возможности появления характерных...30
производственных источников зажигания...30
2.6. Возможные пути распространения пожара...32
3. Определение категории помещения насосно-компрессорного цеха по взрывопожарной и пожарной опасности...33
4. Обоснование класса зон по взрыво- и пожароопасности...37
5. Определение категории и группы взрывоопасных смесей...39
6. Экспертиза соответствия запроектированного взрыво-...40
защищенного электрооборудования классам взрывоопасности зон, категории и группе взрывоопасной смеси...40
7. Экспертиза молниезащиты резервуарного парка...42
8. Проект противопожарной защиты...45
8.1 Нагревание газа при сжатии в компрессорах...45
8.2. Защита от статического электричества...50
8.3. Катодная защита...52
9. Экономическая эффективность...53
предлагаемых инженерно-технических мероприятий...53
Заключение...58
Список литературы...59
Введение
В своем послании президента нашей страны Назарбаев Н. А. сказал:
«Процветание, безопасность и улучшение благосостояния всех казахстанцев - вот ключевые слова, которыми следует охарактеризовать Казахстан, который мы все хотим построить. По мере того, как мы будем продвигаться вперед, это определение должно служить нашим путеводителем». Поэтому обеспечение пожарной безопасности также имеет важное место в обеспечении безопасности нашей страны.
Рост производства сжиженных углеводородных газов позволяет расширить их применение в различных отраслях народного хозяйства, способствует успешному росту газификации городов, сел и других населенных пунктов (более чем в половине газифицированных квартир используются сжиженные газы). Эффективными областями применения сжиженных газов являются коммунально-бытовые предприятия, объекты сельского хозяйства, автотранспорт, а так же промышленные предприятия, использующие в некоторых случаях сжиженные газы как технологическое сырье. Производство сжиженных газов постоянно возрастает. Большая часть производимого на газоперерабатывающих заводах газа поступает на газонаполнительные станции (ГНС), кустовые базы сжиженных газов (КБСГ), газонаполнительные пункты (ГНП) и промежуточные склады баллонов (ПСБ), через которые осуществляется снабжение потребителей этим видом топлива.
Бесперебойное газоснабжение потребителей решающим образом зависит от четкой работы объектов этих производственных звеньев.
Первостепенное значение при этом имеет соблюдение технологических процессов слива сжиженного газа из транспортных резервуаров и налива его в баллоны и автоцистерны. В связи с тем, что сжиженные газы поставляют трех марок (СПБТЗ, СПБТЛ и БТ, согласно ГОСТ 20448-80), технологический процесс претерпевает коренные изменения.
Схема распределения сжиженных газов включает в себя следующие элементы: доставку газа с предприятий, производящих сжиженные газы, на ГНС, прием и перемещение его в сосуды резервуарного парка, перераспределение на ГНС в емкости различного геометрического объема;
доставку газа потребителям или на ГНП и ПСБ для дополнительной расфасовки или хранения определенного запаса, а так же потребителям в баллонах, в автоцистернах в групповые резервуарные установки (ГРУ), в которых он испаряется и в виде перегретых паров по трубопроводам
подается потребителям.
Основным звеном в схеме распределения сжиженных газов являются ГНС, которые представляют собой предприятия по распределению этих газов, поступающих различными видами транспорта или по трубопроводам.
Аналогичными предприятиями являются КБСГ, которые в отличии от ГНС имеют большую производительность и большие соотношения количества газа, расфасованного в баллоны и автоцистерны. Современные ГНС – сложный инженерно-технический комплекс, включающий в себя здания и сооружения, трубопроводы и резервуары, насосно-компрессорное и другое специальное оборудование предназначенное для приема, хранения и реализации сжиженных газов.
Рассматриваемая в данной работе газонаполнительная станция предназначена для снабжения потребителей города Семей сжиженными газами для производственно технического и коммунально-бытового потребления. Операции, осуществляемые на ГНС, условно подразделяются на основные и вспомогательные.
На ГНС выполняются следующие основные технологические операции: прием газа; слив газа в хранилища; хранение газа в емкостях хранилищ, автоцистернах, баллонах и т. д.; слив из баллонов неиспарившихся остатков и сжиженного газа из неисправных баллонов; слив испаряющегося газа из групповых резервуарных установок и доставка его на ГНС; разлив сжиженного газа в баллоны, автоцистерны и передвижные емкости; транспортировка газа в баллонах и по трубопроводам внутри территории ГНС; прием пустых и выдача наполненных баллонов; смешение сжиженных газов разных составов с целью улучшения их потребительских качеств; заправка автомобилей, работающих на сжиженном газе;
определение качества сжиженного газа; подогрев газа с повышенным содержанием бутана в зимний период перед наполнением в баллоны. Кроме того, на ГНС осуществляются и вспомогательные операции: ремонт технологического оборудования, зданий и сооружений; ремонт и переосвидетельствование баллонов, автоцистерн и резервуаров;
эксплуатация котельной, транспортных средств и энергетических устройств.
Актуальность рассматриваемой темы дипломного проекта обусловлена широким применением сжиженного газа в объектах хозяйствования, транспорте, промышленности и в части обеспечения коммунально-бытовых услуг населения. Вместе с этим объекты хранения сжиженного газа обладают высокой пожаро и взрывоопасностью, так как в технологическом процессе участвуют углеводородные газы (пропан, бутан и их смеси), имеющие высокие показатели пожаровзрывоопасности. Кроме того пожары на
объектах хранения и переработки газа имеют тяжелые последствия и приносят значительный материальный ущерб государству и собственникам объектов.
В данной работе дается анализ современной технологии проведения работ по наполнению и опорожнению резервуаров и баллонов. На основе теоретических исследований процесса течения кипящих жидкостей описана в работе методика расчета времени опорожнения и наполнения резервуаров и баллонов сжиженным газом. Даны основные положения расчета технологического оборудования, уделено внимание ремонту и переосвидетельствованию баллонов и резервуаров. Подробно рассмотрены вопросы эксплуатации технологического оборудования и его ремонт, а так же требования по безопасному ведению работ.
1. Общая характеристика технологической части производства Основные технологические процессы на газонаполнительной станции выполняются в производственных зданиях и сооружениях. К ним относятся насосно-наполнительный и энергомеханический цеха (блок вспомогательных помещений), склады, железнодорожная эстакада. Технические и технико- экономические сведения о зданиях и сооружениях ГНС содержатся в эксплуатационном техническом паспорте и журнале по эксплуатации. Газ поставляют на ГНС в специально предназначенных для перевозки сжиженных газов железнодорожных цистернах, геометрический объем которых составляет 50-54 м3.
Внешние отличительные признаки железнодорожных цистерн для перевозки сжиженных газов: резервуар цистерны окрашен в светло-серый цвет, низ корпуса резервуара цистерны окрашен в черный цвет, вдоль оси резервуара цистерны нанесена красная полоса с надписями "Пропан-бутан",
"Огнеопасно". Цистерны, не имеющие указанных внешних отличительных признаков, на территорию базы не пропускаются.
Прибывающие на базу железнодорожные цистерны ставятся под слив на железнодорожной эстакаде, имеющей оборудование для одновременного слива 5 цистерн. Сливная эстакада предназначена для присоединения к технологическим газопроводам ГНС железнодорожных цистерн при сливе из них сжиженных газов. Эстакада представляет собой металлическое сооружение с площадками, расположенными на уровне горловин цистерн.
Площадки имеют стационарные лестницы. Под площадками проложены коллекторы жидкой и газовой фаз пропан-бутана, которые соединены с соответствующими трубопроводами базы. От коллекторов к сливным стоякам отходят трубопроводы, на которых установлены обратные клапаны.
Каждый стояк снабжен тремя патрубками с отключающей арматурой и резинотканевыми рукавами для присоединения к сливным вентилям железнодорожной цистерны. Сливные устройства имеют манометры и угловые вентили для сброса давления из резинотканевых рукавов перед их отсоединением.
Железнодорожные цистерны присоединяют к сливным устройствам эстакады при помощи резинотканевых рукавов, рассчитанных на рабочее
давление 1,5 МПа. Они имеют металлическую сетку, которая соединена с наконечниками и трубопроводами и служит для отвода статического электричества. Рукава один раз в три месяца должны подвергаться гидравлическому испытанию под давлением в два раза превышающим рабочее. Резинотканевые рукава считают выдержавшими испытание, если при осмотре не обнаружены течь или потение и не наблюдалось падения давления по манометру. Обратные клапаны на сливной эстакаде и скоростные на железнодорожной цистерне предназначены для отключения потока сливаемой жидкости при срыве или разрыве рукавов.
Товарный оператор по сливу газа набирает схему, необходимую для производства слива СУГ из цистерны в резервуар, в строгом соответствии с инструкцией по сливу СУГ. На ГНС слив СУГ из железнодорожных цистерн осуществляется за счет создания необходимого перепада давления между цистерной и резервуаром путем нагнетания компрессором паров сжиженных газов из наполняемого резервуара в железнодорожную цистерну. Перепад давления между железнодорожными емкостями и резервуарным парком, обеспечивается двумя компрессорами АУ-200 и одним АВ-100, смонтированными в насосно-компрессорном отделении (НКО). Не допускается создавать перепад давления между цистерной и резервуаром за счет выпуска в атмосферу паровой фазы газа из наполняемого резервуара.
Давление паровой фазы, нагнетаемой компрессором в железнодорожную цистерну при сливе, не должно превышать рабочего давления. Перепад давления между цистерной и резервуаром, как правило допускается 2-3 кгс/см2. При больших перепадах скоростные клапаны перекрывают сливные трубы железнодорожных цистерн. По окончании слива во избежании больших потерь сжиженного газа в виде "возврата", производится откачка паровой фазы из цистерны до давления 0,5-0,7 кгс/см2, после чего производится разборка схемы слива, то есть закрываются все задвижки как на железнодорожной цистерне, так и на сливной эстакаде и резервуарах куда был произведен слив СУГ. После отсоединения гибких рукавов на вентили железнодорожных цистерн устанавливаются заглушки, закрывается колпак и пломбируется. Производится разметка цистерн, предварительно стираются старые разметки. По окончании слива мастер проверяет качество слива и производит оформление железнодорожных накладных, на отправку цистерн к месту приписки.
Через два часа после слива СУГ в резервуарах куда был произведен слив, производится дренаж с целью удаления воды из резервуара. Резервуар должен быть наполнен не более 83 % его объема.
Хранение сжиженных газов принято:
1- в двенадцати наземных горизонтальных цилиндрических резервуарах емкостью по 60 м3 каждый, изготовленных из стали марки 16ГС.
Резервуары устанавливаются после освидетельствования. Резервуары предназначены для приемки и хранения сжиженного углеводородного газа.
Обвязка резервуаров предусматривает возможность раздельного приема и хранения газа различных марок, предусмотренных ГОСТ 20448-90.
Вместимость базы хранения определена в зависимости от суточной производительности ГНС, степени заполнения резервуаров и количества, резервируемых для хранения сжиженных углеводородных газов на газонаполнительной станции и рассчитана на 20 дневной запас газа
Полезный объем резервуаров принят равным 0.83 действительного объема при температуре наполнения продукта > 15 С.
Резервуары для защиты от воздействия солнечных лучей окрашены в светло-серый цвет. Каждая емкость оборудована люком-лазом, а штуцер для спуска воды — незамерзающим клапаном. Наземные резервуары наиболее целесообразны, так как их эксплуатация значительно дешевле. Общая вместимость резервуарного парка 720 м3 сжиженного газа. Обвязка резервуарного парка газопроводами позволяют принимать и хранить две марки газа.
Для подачи газа из резервуаров в наполнительные цеха и наполнительные колонки создается давление компрессором АУ-200 в одном из резервуаров. Подача жидкой фазы газа на участки осуществляется насосами из НКО. В НКО смонтированы два насоса 3 ХГВ, один насос 4 ХГВ и один насос 2 ХГ. Давление газа в нагнетательном трубопроводе не должно превышать рабочее давление равное 16 кгс/см2. При этом нужно следить чтобы на всасывающей линии давление было на 1-2 кгс/см2 выше упругости паров перекачиваемого газа. При обслуживании компрессоров особое внимание должно быть уделено их смазке. Необходимо следить за уровнем масла в картере компрессора, оно должно быть не менее 3/4 масляного стекла. Избыточное давление в маслопроводе должно быть выше давления в картере на 0,5-2 кгс/см2. За всеми вышеперечисленными параметрами необходимо следить во время работы компрессоров и поддерживать их в течении всей работы компрессора.
Наполнение 27 литровых баллонов осуществляется в карусельном цеху, где смонтированы три карусельных агрегата. Производительность карусельного агрегата – 400 баллонов в час. Транспортировка баллонов по эстакаде осуществляется тремя напольными конвейерами КНП-00. Подача баллонов на карусель и с карусели производится цепными конвейерами. В эти конвейеры вмонтированы циферблатные весы 100 % контрольного
взвешивания.
Наполнение 50 литровых баллонов осуществляется в отдельном помещении на установках УНБН-1. Производительность установки до 600 баллонов в смену. Транспортировка баллонов от автомашин к установкам УНБН-1 осуществляется напольным конвейером КНП-00. 100 % контрольное взвешивание производится на циферблатных весах РП-150 Ц13, встроенных в конвейер КНП-00. Заправка 5 литровых баллонов осуществляется в этом же цехе.
Для слива газа из баллонов имеется вакуумно-насосное отделение, где смонтированы: один компрессор АВ-100 и два вакуумных насоса. Для сбора сливаемого газа смонтированы четыре подземные емкости объемом по 2,5 м3. Все производство обеспечивается сжатым воздухом от воздушно- компрессорного отделения, имеющего два компрессора 302 ВП-10/8 и один 302 ВП-6/18.
Ремонт, переосвидетельствование и покраска баллонов осуществляется в баллоно-ремонтном цехе. Для выполнения всех технологических операций цех имеет следующее оборудование: ключ механический для выворачивания клапанов и вентилей – 3 шт., пропарочные стенды, стенды гидроиспытания баллонов, стенд клеймения 27 литровых баллонов, окрасочную ванну для окраски баллонов методом окунания. Оборудован участок для ремонта баллонов электросваркой. Оборудован участок для ремонта клапанов КБ-8.
Для изготовления деталей из резины имеется гидропресс марки 100-4007.
Очистка баллонов от старой краски производится вручную.
Заполнение автоцистерн для перевозки сжиженного осуществляется на трех наполнительных колонках. Товарный оператор перед заправкой автоцистерны производит ее внешний осмотр. Резервуар автоцистерны должен быть окрашен в светло-серый цвет, иметь отличительную полосу красного цвета и выше полосы надписи черного цвета (“пропан” или “бутан”
и “огнеопасно”). По окружности фланца для лаза резервуара автоцистерны должны быть выбиты следующие клейма: завод-изготовитель, номер автоцистерны, год изготовления и дата освидетельствования, общая масса цистерны, объем резервуара, рабочее и испытательное давление.
Запрещается наполнять сжиженным газом автоцистерны, у которых истек срок очередного освидетельствования, поврежден корпус или днище (трещины, заметное изменение формы, деформации, сильная коррозия), нет паспорта, нет установленных клейм и надписей, нарушена герметичность, обнаружен не тот газ, для которого она предназначена, отсутствует надлежащая окраска, неисправна ходовая часть, отсутствует заземление и огнетушители ОУ-2, отсутствует остаточное давление газа (кроме новых и
прошедших гидроиспытание), истек срок гидроиспытания шлангов, неисправна запорно-предохранительная арматура, которая загрязнена посторонними предметами или веществами, не работает блокировка зажигания. После осмотра автоцистерны товарный оператор закрепляет тросик заземления к автомашине, предварительно изъяв у водителя ключ зажигания, и подсоединяет гибкий шланг к автоцистерне. За тем открывает вентиль на автоцистерне, после чего открывает задвижку на газопроводе.
Открытие вентилей и задвижек производится плавными движениями.
Убедившись, что схема собрана правильно и качественно товарный оператор по телефону сообщает в НКО подачу давления на колонки. В процессе наполнения оператор следит за давлением газа по манометру и степенью наполнения автоцистерны по процентовке, цистерна должна быть заполнена на 83 % объема. После наполнения отсоединение производится в обратном порядке. Обвязка колонок газопроводом позволяет в зимнее время отпускать две марки сжиженного газа. Производительность одной наполнительной колонки 9 т сжиженного газа в час. Контрольное взвешивание автоцистерн производится на весах РП-15 Ш 13, грузоподъемностью 15 т.
Заправка автомобилей работающих на сжиженном газе производится на одной заправочной колонке. Автомашины должны быть оборудованы в соответствии с требованиями правил техники безопасности и противопожарных правил. Перед наполнением баллона проверяется исправность и пригодность баллона к наполнению. Наполнение баллонов производится при выключенном двигателе автомобиля и при закрытом магистральном вентиле трубопровода от баллона к двигателю. В процессе наполнения баллона необходимо следить за показанием манометра, давление газа не должно превышать 16 кгс/см2. Степень наполнения баллона определяется вентилем контроля максимального наполнения. Средняя производительность заправочной колонки — заправка 4 автомобилей за 1 час.
На ГНС применяют насосно-компрессорную технологическую схему, при работе по которой все сливо-наливные операции осуществляют с помощью насосов и компрессоров. Слив сжиженного газа из железнодорожных цистерн, заполнение автоцистерн, удаление остаточных паров из опорожненных резервуаров производится компрессорами, заполнение баллонов сжиженным газом — насосами и компрессорами.
Компрессоры создают в опорожняемом резервуаре давление, превышающее упругость паров сливаемой жидкости, что является необходимым условием нормальной работы насосов. Достоинством насосоно-компрессорной технологической схемы являются высокая производительность, надежность,
полное опорожнение резервуара, широта технологического диапазона. К недостаткам следует отненсти большие эксплуатационные расходы по ремонту и содержанию технологического оборудования.
В насосно-компрессорном отделении смонтированы:
два компрессора АУ-200, один АВ-100, предназначенные для создания перепада давления между железнодорожными емкостями на сливной эстакаде и резервуарным парком;
два насоса 3 ХГВ, один насос 4 ХГВ и один 2 ХГ, предназначенные для осуществления подачи газа в баллоно-наполнительные цеха и наполнительные колонки.
1.1 Электроснабжение базы
Питание базы осуществляется питающим кабелем напряжением 10 кВ сечением 185 мм2, длиной 1230 м в две линии от КГПП. На балансе базы имеется понижающая подстанция 10/0,4. Высокая сторона — РУ-10 кВ, низкая сторона РУ-0,4 кВ. Понижающие трансформаторы 2 шт. мощностью 400 кВт, рабочий и резервный. Учет электроэнергии ведется на ячейках КГПП.
Питание производственных цехов осуществляется от ТП РУ-0,4 кабельными линиями.
Освещение территории базы в ночное время осуществляется от 2-х мачт освещения.
1.2 Вентиляция
Все взрывоопасные помещения базы оборудованы принудительной приточно-вытяжной вентиляцией, которая обеспечивает в 1 час 10-ти кратный обмен воздуха в рабочее время. В нерабочее время вентиляция обеспечивает в 1 час 3-х кратный обмен воздуха в помещении. НКО имеет дополнительную аварийную вентиляцию обеспечивающую 8-ми кратный обмен воздуха в час в помещении. Кратность воздуха определяется отношением количества поступающего от вентилятора воздуха (м3/ч) к объему помещения(м3).
Приточная вентиляция должна подавать в цех чистый, незагрязненный воздух. Высота забора воздуха долна превышать высоту выброса воздуха вытяжной вентиляцией не менее чем на 3 м. Выброс воздуха вытяжной вентиляцией должен быть выше конька крыши здания не менее чем на 2 м.
Вытяжные патрубки вытяжной вентиляции должны устанавливаться не выше
0,2 м от уровня пола. Все воздуховоды должны быть изготовлены из негорючего материала. Шиберы, заслонки, обратные клапаны должны быть изготовлены из цветного металла. Фланцевые соединения между гибкой вставкой должны иметь перемычку из электропроводки для отвода статического электричества. Вентиляционную установку необходимо включать за 15 мин до начала работы цеха, в первую очередь вытяжную, а за тем приточную.
1.3 Контроль загазованности
В производственных помещениях класса В-1А, где возможно образование взрывоопасных концентраций газов контроль за состоянием воздушной Среды осуществляется с помощью переносного газоанализатора.
Газоанализатор имеет два предела измерения концентраций. На 1-м пределе от 0,1-0,4 %, на 2-м пределе 0,4-2 %. Замер загазованности в цехах базы производится 1 раз в час. Сигнализатор “Щит-1” представляет собой автоматический, стационарный, непрерывнодействующий прибор. Он предназначен для определения и автоматической сигнализации наличия в воздухе цехов взрывоопасных концентраций газа. Прибор имеет 6 точек отбора воздуха. Взрывозащищенные датчики находятся непосредственно в цехах, в местах отбора проб воздуха. Вторичный прибор имеет обычное исполнение и устанавливается в помещениях, где нет доступа газовых смесей. При достижении в точке отбора воздуха взрывоопасной концентрации 0,4-0,8 % от НКПРП прибор включает световую, звуковую сигнализацию (в НКО аварийную вентиляцию), а так же отключает технологическое оборудование.
Расположение датчиков отбора воздуха на базе, шт:
- карусельный цех наполнения 27 литровых баллонов — 3;
- цех наполнения 50 литровых баллонов — 1 - насосно-компрессорное отделение (НКО) — 1 - вакуумно-насосное отделение (ВКО) — 1
Сигнализатор “Щит-1” 1 раз в год прверяется специализированной организацией с прменением контрольных смесей газа с воздухом.
1.4 Водоснабжение
Снабжение базы водой осуществляется от водопровода. Вода поступает в подземные емкости, расположенные на территории базы.
Охлаждение компрессоров идет по замкнутому циклу. Вода из емкости
с помощью насоса УК 12А подается в компрессор и пройдя цикл поступает снова в емкость.
1.5 Отопление
База имеет свою автономную котельную, которая состоит из трех водогрейных котлов. В котельной имеется паровой котел КВ-300, который вырабатывает 400 кг водяного пара в час. Пар по паропроводу подается в цех по наполнению 27 литровых баллонов для отогрева клапанов баллонов в зимнее время. В настоящее время вместо сжиженного газа в котельне в качестве топлива используется уголь.
Противопожарные мероприятия
На базе установлены два насоса повысителя. Один насос приводится в действие с помощью электродвигателя мощностью 75 кВт, второй с помощью двигателя внутреннего сгорания. Насосы соединены трубопроводом с подземной емкостью объемом 1000 м3, вода подается насосами к 8-ми пожарным гидрантам, расположенным по периметру активной рабочей зоны базы, этими же насосами вода подается к системе орошения емкостей резервуарного парка. Внутри производственных помещений имеются пожарные краны, вода к ним подается насосами УК 12А.
2. Оценка пожарной опасности и защиты производства
Пожарная опасность объектов хранения СУГ определяется специфическими пожароопасными свойствами хранимых газов, их большим количеством, возможностью выхода сжиженных газов наружу из оборудования (резервуаров, насосов, компрессоров и трубопроводов), возможностью образования паровоздушного облака большого объема, источниками зажигания, быстрым распространением пожара и трудностью его тушения.
Сжиженные углеводородные газы тяжелее воздуха (бутан в 2 раза, пропан в 1,52 раза), поэтому их пары скапливаются в низких местах, растекаются по земле в направлении ветра, образуя зоны взрывоопасных концентраций. Сжиженные углеводородные газы имеют повышенную способность к электризации. Они растворяют в себе воду (например, в пропане при 0 0С она составляет 0,06 % по массе, а при 40 0С — 0,52 % по массе).
2.1. Свойства сжиженных газов
Базой реализуется СУГ согласно ГОСТ 20448-80 трех марок: СПБТЗ, СПБТЛ, и БТ.
Химический состав сжиженных углеводородных газов различен и зависит от источников их получения. Сжиженные газы, получаемые из природных нефтяных и из газов конденсатных месторождений, состоящих из
предельных (насыщенных) углеводородов – алканов, имеют общую химическую формулу СПН2П+2. Для примера можно привести названия и формулы первых представителей алканов в таблице:
№ п/п
Предельные углеводороды (алканы)
Химическая формула
1 Метан СН4
2 Этан С2Н6
3 Пропан С3Н8
4 Бутан С4Н10
5 Пентан С5Н12
Сжиженные углеводородные газы (СУГ), предназначенные для использования в качестве бытового и технологического топлива, должны соответствовать требованиям ГОСТ 20448-80. Согласно стандарту СУГ применяемые в качестве бытового и технологического топлива, должны иметь давление насыщенных паров при температуре +450С не более 16 кгс/см2, а при температуре –200С – не менее 1,6 кгс/см2.
В соответствии со стандартом сжиженные углеводородные газы выпускаются трех марок:
СПБТЗ – смесь пропана-бутана техническая зимняя (содержание пропана более 75 %) для комунально-бытового потребления;
СПБТЛ – смесь пропана-бутана техническая летняя (содержание бутана менее 60 %) для коммунально-бытового потребления и других целей;
БТ – бутан технический (содержание бутана более 60 %) для коммунально-бытового потребления и других целей.
Свойства сжиженных углеводородных газов
Как видно из таблицы, с увеличением содержания в сжиженных газах бутана значительно снижается упругость паров, а в зимний период она меньше атмосферного давления. Температура конденсации паров с увеличением доли бутана возрастает. Точка росы достигает положительных температур. Это значительно увеличивает долю сконденсировавшихся паров в трубопроводах.
Из изложенного ясно, что использование сжиженных газов с повышенным содержанием бутана усложняет эксплуатацию оборудования особенно в зимний период: в резервуарах базы хранения и в железнодорожных цистернах отсутствует избыточное давление, из-за чего перекачивать этот газ компрессорами не представляется возможным. При низкой упругости паров подача компрессора падает, на операции слива затрачивается большое количество электроэнергии. В связи с тем, что достаточный подпор перед насосами не удается, они работают неустойчиво, со срывами. Определить герметичность баллонов, заполненных сжиженными газами с низкой упругостью паров, нельзя, так как обнаружить утечки газа существующими способами не представляется возможным. Наличие большого количества конденсата в трубопроводах паровой фазы может привести к аварии при работе компрессоров. Даже при длительной работе компрессоров в резервуарах не создается рабочее давление (1,6 МПа),
Норма для марки
Показатели СПБТЗ СПБТЛ БТ
Массовая доля для компонентов, % сумма метана, этана и этилена, не более сумма пропана и пропилена, не менее сумма бутанов и бутиленов, не менее Давление насыщенных паров, Мпа:
при 318 К, не более при 253 К, не менее
Температура конденсации паров, К, в трубопроводах:
низкого давления, не более среднего давления, не более
Количество сконденсировавшихся паров в трубопроводах низкого давления при температуре 270 К, %, не менее
4 75
— 1,7 0,16
250 264
1
6 Не
нормиру ется 60 1,7 0,1
265 279
5
6 Не
нормиру ется 60 1,7 0,05
273 289
8
которое необходимо для опрессовки баллонов в период их очередного переосвидетельствования и ремонта. Следовательно, при использовании сжиженных газов с повышенным содержанием бутана невозможно обеспечить бесперебойную и безаварийную работу технологического оборудования на ГНС, оснащенной только компрессорами и насосами.
С целью обеспечения надежной работы технологического оборудования на ГНС целесообразно применять теплообменные аппараты, предназначенные для подогрева сжиженных углеводородных газов, тем самым повышаются упругость паров перекачиваемой жидкости и давление в опорожняемых резервуарах. Водяной пар является самым распространенным горячим теплоносителем (нагревающим агентом). Обычно применяют насыщенный водяной пар при давлении 0,5 — 1,2 МПа. Если водяной пар вводится непосредственно в нагреваемую среду и смешивается с ней, говорят о нагревании “острым” паром. Если пар не соприкасается с нагреваемой средой, а теплопередача от пара к среде идет через разделяющую стенку, говорят о нагревании глухим паром, этот способ наиболее распространен, для его осуществления применяется специальная теплообменная аппаратура, в которой пар конденсируясь отдает свое тепло нагреваемому веществу путем теплоотдачи через разделяющую стенку (теплообменную поверхность). Во избежании непроизводительного расхода пара и беспрепятственного удаления конденсата (без выпуска пара) применяют специальные устройства — конденсатоотводчики. Для подогрева сжиженных газов с высоким содержанием бутана при низкой температуре окружающей среды необходимо внедрить кожухотрубчатые теплообменники.
Особенностью СУГ является то, что они хранятся и транспортируются в жидком, а используются в газообразном состоянии. При обычных условиях СУГ находится в газообразном состоянии, а при незначительном повышении давления без изменения температуры переходит в жидкое состояние.
Обычными условиями следует считать атмосферное давление и температуры, характерные для районов и мест где сжиженный газ хранится и используется.
Основные свойства чистого пропана Пропан, С3Н8, горючий бесцветный газ.
Молекулярная масса 44,096;
Температура кипения при атмосферном давлении, 0С – 42,06
Температура плавления, 0С –187,7
Теплота образования, кДж/моль 103,8
Теплота сгорания, кДж/моль 2044
Температура вспышки, 0С – 96
Температура самовоспламенения, 0С 470 Концентрационные пределы распространения
пламени в воздухе, % (об.) 2,3-9,4
Максимальное давление взрыва, кПа 843 Максимальная скорость нарастания давления, МПа/с 24,8 Минимальная энергия зажигания, мДж 0,25 Давление насыщенных паров, кгс/см2
при температуре +45 0С 15,56
+40 0С 13,96 -15 0С 2,95
-20 0С 2,48 -40 0С 1,14
Следовательно, пропан (сжиженный) как топливо может использоваться без регазификации и при отрицательных температурах (до -200С).
Основные свойства чистого бутана
Бутан, (метилэтилметан) С4Н10, горючий, бесцветный газ.
Молекулярная масса 58,123.
Плотность при температуре 20 0С, кг/м3 578,9
Температура плавления, 0С -138,35
Температура кипения, 0С -0,5
Теплота образования, кДж/моль 126
Теплота сгорания, кДж/моль 2657
Температура вспышки, 0С -69
Температура самовоспламенения, 0С 405 Концентрационные пределы распространения
пламени в воздухе, % (об.) 1,8-9,1
Максимальное давление взрыва, кПа 843
Минимальная энергия зажигания, мДж 0,25 Давление насыщенных паров, кгс/см2
при температуре +45 0С 4,859
+40 0С 4,160
-15 0С 0,578
Бутан без регазификации может применятся как топливо только в
условиях положительных температур, так как при отрицательных температурах упругость его пара меньше атмосферного давления. При использовании сжиженного газа в условиях высоких положительных температур бутан имеет преимущество перед пропаном в том, что давление их насыщенных пород при одинаковой температуре втрое ниже, чем у пропана, что позволяет хранить жидкую фазу бутанов в резервуарах рассчитанных на давление 7 кгс/см2, при обычных температурах , до +40 0С, а в резервуарах, рассчитанных на давление 16 кгс/см2 – при температурах до +80 0С. Паровая масса СУГ по объемной массе значительно тяжелее воздуха. Плотность паров сжиженных газов при нормальных условиях (0 0С и 760 мм рт. ст.) колеблется в пределах от 2 до 2,7 кг/м3. В следствии своей высокой плотности пары сжиженных газов стекают в пониженные места и заполняют все углубления встречающиеся на пути.
СУГ при нормальном атмосферном давлении обладают токсическим (отравляющим) действием на организм человека. Попадая в воздух, углеводородные газы смешиваются с ним, уменьшая содержание кислорода во вдыхаемом воздухе. Человек находящийся в такой атмосфере будет испытывать кислородное голодание, а при значительных концентрациях газа может погибнуть от удушья, В связи с этим все компоненты СУГ включены в список вредных для человеческого организма веществ. Санитарными нормами установлена предельно допустимая концентрация их в воздухе рабочей зоны производственных помещений – 300 мг/м3 (в перечете на углерод). Подобная концентрация меньше нижнего концентрационного предела распространения пламени примерно в 15-18 раз. Пары сжиженных газов в смеси с воздухом образуют пожаровзрывоопасную смесь, при этом имеют очень низкие концентрационные пределы распространения пламени при нормальных условиях (объемная доля газа в воздухе): пропан – 2,3-9,4
%; бутан – 1,8-9,1%. Вследствие этого, а так же очень медленного рассеивания паров СУГ в атмосфере (из-за высокой их плотности) смесь паров СУГ с воздухом долгое время и на большем расстоянии от места испарения является пожаро и взрывоопасной.
Фактический объем газа (паровой фазы) от испарения 1 м3 сжиженных газов (жидкой фазы) составляет: пропана – 295 м3, бутана 235 м3. В следствии этого выход газа в атмосферу при разрыве трубопроводов или аппаратов и даже при утечке газа через неплотности создает быстрой загазованности помещений и площади базы.
Наполнение сжиженными газами наземных резервуаров и баллонов должно соответствовать следующим нормам:
Масса газа на 1 литр вместимости, кг; не более: бутан – 0,488, пропан – 0,425.
