ГОСТ Р 12.3.047-2012. Приложение Л Метод расчета противопожарных паровых завес

Л.1

Общие требования

Противопожарная паровая завеса предназначена для предотвращения контакта горючих газовых смесей, образующихся при авариях на предприятиях нефтехимической и газовой промышленности, с источниками зажигания (например, с нагревательными печами). Завеса должна обладать достаточными плотностью и дальнобойностью, исключающими проскок горючей смеси в защищаемую зону объекта. Выполнение этих требований достигается оптимальной компоновкой конструкции устройства, воспроизводящего завесу, и расчетом параметров завесы. Метод включает только расчет устройства, воспроизводящего паровую завесу. Расчет магистрального паропровода проводится по общеизвестным методам.

Рисунок Л.1 Схема устройства для создания паровой завесы

1 - защищаемый объект; 2 - ограждение; 3 - опора коллектора; 4 - коллектор; 5 - дренажный вентиль; h - высота верхней кромки ограждения над коллектором; h6 - высота опоры; X - расстояние от коллектора до защищаемой стороны объекта; X1 - расстояние от ограждения до коллектора

Л.1.1

Устройство для создания паровой завесы (рисунок Л.1, разрез и план) представляет собой кольцевой трубчатый коллектор 4, вдоль оси которого по всей верхней части просверлены отверстия одинакового диаметра на равном расстоянии друг от друга. Диаметр (Dкол) и длину (Lкол) коллектора, количество (n) и диаметр (d0) отверстий определяют расчетом по формулам соответственно Л.8; Л.2; Л.7 и Л.4.

Л.1.2

Коллектор располагается на металлических, бетонных или кирпичных опорах 3, высота которых должна быть не менее 0,2 м.

Л.1.3

Расстояние от коллектора до защищаемого объекта определяют расчетом.

Л.1.4

Коллектор должен иметь дренажные вентили 5 для спуска конденсата или атмосферных осадков.

Л.1.5

Вдоль оси коллектора устанавливают жесткое газонепроницаемое ограждение (листовое железо или кирпичная стена) для предотвращения протекания горючей смеси между отдельными струями в начальном участке завесы. Верхняя кромка ограждения должна быть от 0,4 до 0,6 м выше коллектора. Расстояние между коллектором и ограждением определяют расчетом. Проемы в ограждениях должны быть постоянно закрыты плотными дверями.

Л.1.6

Траектория струи завесы должна превышать защищаемую зону. Высоту завесы над защищаемой зоной определяют расчетом. Для высоких объектов завеса может быть выполнена многосекционной в вертикальном направлении.

Л.1.7

Для обеспечения равномерной раздачи пара по длине коллектора необходимо, чтобы отношение суммарной площади отверстий к площади поперечного сечения коллектора было меньше или равно 0,3.

Л.1.8

Температуру воздуха при расчете следует принимать равной средней для наиболее холодного (зимнего) периода времени, характерного для данного географического района.

Л.1.9

Скорость ветра при расчете следует принимать равной средней скорости для наиболее ветреного периода, характерного для данного географического района.

Л.2

Порядок расчета параметров паровой завесы

Исходными величинами для расчета параметров завесы принимают:

давление (p1) и удельный объем (V1) пара в коллекторе завесы;

скорость ветра (Wв);

плотность ρв (температура tв) воздуха;

высота (H) и периметр (P) защищаемой зоны объекта;

высота верхней кромки ограждения над коллектором (h);

высота опоры коллектора (h0).

Л.2.1.1

Расстояние X, м, от коллектора завесы до защищаемого объекта

X = 0,25·H, (Л.1)

где H - высота защищаемой зоны объекта, м.

Формула (Л.1)

X = 0,25·H, (Л.1)

где H - высота защищаемой зоны объекта, м.

X = 0,25·H (Л.1)

где H - высота защищаемой зоны объекта, м.

Л.2.1.2

Длина коллектора Lкол, м

Lкол = P + 8·X, (Л.2)

где P - периметр защищаемого объекта, м.

Формула (Л.2)

Lкол = P + 8·X, (Л.2)

где P - периметр защищаемого объекта, м.

L_кол = P + 8·X (Л.2)

где P - периметр защищаемого объекта, м.

Л.2.1.3

Интенсивность подачи пара из отверстий коллектора ρ0·W0, кг/(м²·с)

ρ0·W0 = √(2·K/(K − 1)·p1/V1·[(p2/p1)^(2/K) − (p2/p1)^((K+1)/K)]), (Л.3)

где ρ0 - плотность пара, кг/м³;

W0 - скорость выхода пара, м/с;

p1 - давление пара в коллекторе. Па;

V1 - удельный объем пара в коллекторе, м³/кг;

p2 - атмосферное давление, Па;

K - показатель адиабаты пара (для перегретого пара принят K = 1,3, для насыщенного пара K = 1,135).

Формула (Л.3)

ρ0·W0 = √(2·K/(K − 1)·p1/V1·[(p2/p1)^(2/K) − (p2/p1)^((K+1)/K)]), (Л.3)

где ρ0 - плотность пара, кг/м³;

W0 - скорость выхода пара, м/с;

p1 - давление пара в коллекторе. Па;

V1 - удельный объем пара в коллекторе, м³/кг;

p2 - атмосферное давление, Па;

K - показатель адиабаты пара (для перегретого пара принят K = 1,3, для насыщенного пара K = 1,135).

ρ₀·W₀ = √(2·K/(K − 1)·p₁/V₁·[(p₂/p₁)^2/K − (p₂/p₁)^(K+1)/K]) (Л.3)

где ρ0 - плотность пара, кг/м³;

W0 - скорость выхода пара, м/с;

p1 - давление пара в коллекторе. Па;

V1 - удельный объем пара в коллекторе, м³/кг;

p2 - атмосферное давление, Па;

K - показатель адиабаты пара (для перегретого пара принят K = 1,3, для насыщенного пара K = 1,135).

Л.2.1.4

Диаметр отверстий на коллекторе d0, м

d0 = (ρв·Wв/(ρ0·W0))^1,5·H^1,5/X^0,5, (Л.4)

где ρв - плотность воздуха, кг/м³;

Wв - скорость ветра, м/с.

Если по условиям расчета задается диаметр отверстий d0, то следует определить высоту завесы Hз, м

Hз = X^0,333·d^0,667·ρв·Wв/(ρ0·W0), (Л.5)

Формула (Л.4)

d0 = (ρв·Wв/(ρ0·W0))^1,5·H^1,5/X^0,5, (Л.4)

где ρв - плотность воздуха, кг/м³;

Wв - скорость ветра, м/с.

d₀ = (ρ_в·W_в/(ρ₀·W₀))^1,5·H^1,5/X^0,5 (Л.4)

где ρв - плотность воздуха, кг/м³;

Wв - скорость ветра, м/с.

Формула (Л.5)

Hз = X^0,333·d^0,667·ρв·Wв/(ρ0·W0), (Л.5)

H_з = X^0,333·d^0,667·ρ_в·W_в/(ρ₀·W₀) (Л.5)

Л.2.1.5

Расстояния между отверстиями l, м

l = h/2,0, (Л.6)

где h - высота верхней кромки ограждения над коллектором, м.

Формула (Л.6)

l = h/2,0, (Л.6)

где h - высота верхней кромки ограждения над коллектором, м.

l = h/2,0 (Л.6)

где h - высота верхней кромки ограждения над коллектором, м.

Л.2.1.6

Количество отверстий n, шт.

n = Lкол/l + 1, (Л.7)

Формула (Л.7)

n = Lкол/l + 1, (Л.7)

n = L_кол/l + 1 (Л.7)

Л.2.1.7

Диаметр коллектора Dкол, м

Dкол = 1,83·d0·√n, (Л.8)

Формула (Л.8)

Dкол = 1,83·d0·√n, (Л.8)

D_кол = 1,83·d₀·√n (Л.8)

Л.2.1.8

Расход пара Gп, кг/с:

Gп = 0,785·φ·d0^2·n·ρ0·W0, (Л.9)

где φ - коэффициент расхода пара через отверстие (φ от 0,6 до 0,8).

Формула (Л.9)

Gп = 0,785·φ·d0^2·n·ρ0·W0, (Л.9)

где φ - коэффициент расхода пара через отверстие (φ от 0,6 до 0,8).

G_п = 0,785·φ·d₀²·n·ρ₀·W₀ (Л.9)

где φ - коэффициент расхода пара через отверстие (φ от 0,6 до 0,8).

Л.2.1.9

Общая высота ограждения hогр, м:

hогр = h + h6, (Л.10)

где h6 - высота опоры коллектора, м.

Формула (Л.10)

hогр = h + h6, (Л.10)

где h6 - высота опоры коллектора, м.

h_огр = h + h₆ (Л.10)

где h6 - высота опоры коллектора, м.

Л.2.1.10

Расстояние от ограждения до коллектора X1, м:

X1 = 0,25·h, (Л.11)

Формула (Л.11)

X1 = 0,25·h, (Л.11)

X₁ = 0,25·h (Л.11)

Л.2.1.11

Длина ограждения Lогр, м:

Lогр = Lкол + 8·X1. (Л.12)

Указанный порядок расчета проводят после ориентировочного выбора значений давления пара и диаметра отверстий в коллекторе по таблице Л.1.

Формула (Л.12)

Lогр = Lкол + 8·X1. (Л.12)

L_огр = L_кол + 8·X₁ (Л.12)

Таблица Л.1

Примечания

В таблице Л.1 в вертикальной графе даны значения давления пара, в горизонтальной - диаметры отверстий, а в пересечении горизонтальных и вертикальных граф - высоты паровых завес (высота защищаемых зон) в метрах.

Таблица Л.1 составлена для скоростей ветра 2, 3, 4 и 6 м/с. При больших скоростях ветра указанные величины следует принимать такими же, что и для 6 м/с. Таблица дает возможность оценить необходимое значение давления пара и соответствующий ему диаметр отверстий для обеспечения требуемой высоты завесы (высоты защищаемого объекта).

Для одного и того же давления пара высота завесы будет тем больше, чем больше диаметр отверстий. Однако с увеличением диаметра будет увеличиваться и расход пара. Следует подбирать давление пара и диаметр отверстий таким образом, чтобы были обеспечены требуемая высота завесы и наиболее экономичный отбор пара. Диаметр отверстий следует принимать наименьшим из возможного (но не менее 3 мм) для каждого давления пара.

М.1

Для предотвращения увеличения масштаба аварии при пожаре технологическое оборудование производственных объектов должно быть защищено от теплового излучения установками водяного орошения (пожарными лафетными стволами, стационарными установками водяного орошения).

М.2

Пожарные лафетные стволы устанавливаются:

- на наружных установках категорий АН, БН и ВН - для защиты колонных аппаратов высотой до 30 м, содержащих горючие газы (ГГ), легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ), а на нефтеперерабатывающих, нефтехимических, химических и газоперерабатывающих предприятиях - для защиты аппаратов и оборудования, содержащих ГГ, ЛВЖ и ГЖ;

- на сырьевых, товарных и промежуточных складах (парках) - для защиты шаровых и горизонтальных (цилиндрических) резервуаров со сжиженными углеводородными газами (СУГ), ЛВЖ и ГЖ под давлением;

- на сливоналивных эстакадах СУГ, ЛВЖ и ГЖ - для защиты конструкций эстакад и цистерн подвижного состава.

М.3

Лафетные стволы устанавливают со стационарным подключением к водопроводной сети.

М.4

Количество и расположение лафетных стволов для защиты оборудования (кроме резервуаров), расположенного на наружной установке, определяют, исходя из условий орошения защищаемого оборудования не менее чем одной компактной струей.

Количество и расположение лафетных стволов для защиты резервуаров с СУГ и ЛВЖ под давлением определяют из условия орошения каждой точки резервуара не менее чем одной компактной струей.

Орошение проводят одновременно горящего и смежных с ним резервуаров (колонн).

М.5

Лафетные стволы для защиты открытых железнодорожных сливоналивных эстакад как односторонних, так и двухсторонних, должны быть расположены по обе стороны эстакады с таким расчетом, чтобы обеспечивалось орошение каждой железнодорожной цистерны и каждой точки конструкции эстакады по всей ее длине не менее чем двумя компактными струями.

М.6

Лафетные стволы следует устанавливать на расстоянии не менее:

- 15 м от защищаемого оборудования наружной установки, железнодорожной сливоналивной эстакады, железнодорожных цистерн. Допускается уменьшение расстояния от лафетного ствола до защищаемого оборудования до 10 м при условии наличия дублирующих лафетных стволов или применения дистанционно управляемых или осциллирующих лафетных стволов;

- 10 м от оси стенки или обвалования резервуаров (вне обвалования или ограждающих стен резервуаров).

Лафетные стволы и их устройства управления не допускается размещать в зоне действия паровых завес печей.

М.7

Лафетные стволы для защиты наземных (надземных) резервуаров с СУГ и ЛВЖ под давлением, а также железнодорожных сливоналивных эстакад должны устанавливаться на специальных лафетных вышках.

Оптимальную высоту лафетных вышек и расположение лафетных стволов следует определять исходя из высоты и расположения оборудования, углов наклона и расстояния лафетного ствола от защищаемого объекта.

В необходимых случаях допускается применение осциллирующих лафетных стволов.

М.8

При высоте колонных аппаратов более 30 м их защиту на высоте более 30 м следует осуществлять стационарными установками орошения.

В тех случаях, когда защита колонных аппаратов или другого оборудования лафетными стволами невозможна или нецелесообразна, их следует защищать стационарными установками водяного орошения на всю высоту.

М.9

Резервуары с СУГ и ЛВЖ под давлением в сырьевых, товарных и промежуточных складах (парках) дополнительно к лафетным стволам должны иметь автоматические стационарные системы водяного орошения.

М.10

Наземные (надземные) резервуары с ЛВЖ и ГЖ объемом 5000 м³ и более должны быть оборудованы стационарными установками водяного орошения с возможностью подсоединения передвижной пожарной техники.

Для резервуаров с теплоизоляцией из негорючих материалов допускается не присоединять стационарную установку водяного орошения к противопожарному водопроводу; при этом сухие трубопроводы ее должны быть выведены за пределы ограждения резервуаров и оборудованы соединительными головками и заглушками.

Подачу воды на орошение наземных (надземных) резервуаров с ЛВЖ и ГЖ объемом менее 5000 м³, а также наземного оборудования подземных резервуаров допускается предусматривать передвижной пожарной техникой.

М.11

Запас воды для противопожарной защиты должен обеспечивать орошение защищаемого оборудования в течение расчетного времени, необходимого для подготовки к тушению и непосредственно для тушения пожара.

М.12

Расход воды на стационарные установки орошения должен приниматься для:

- наружных установок - по аппаратам колонного типа, исходя из суммы расходов воды на охлаждение условно горящей колонны и смежных с ней колонн, расположенных на расстоянии менее двух диаметров наибольшей горящей или смежной с ней колонны;

- сырьевых, товарных и промежуточных складов (парков) со сферическими резервуарами с СУГ и ЛВЖ под давлением, на одновременное орошение условно горящего резервуара и смежных с ним резервуаров, расположенных на расстоянии менее диаметра наибольшего горящего или смежного с ним резервуара, а для горизонтальных (цилиндрических) - согласно таблице М.1;

- сырьевых, товарных и промежуточных складов (парков) с наземными (надземными) изотермическими резервуарами с СУГ на одновременное орошение условно горящего резервуара и смежных с ним резервуаров, расположенных на расстоянии трех и менее диаметров наибольшего горящего или смежного с ним резервуара.

Таблица М.1

М.13

Интенсивность подачи воды на охлаждение поверхности оборудования для стационарных установок водяного орошения должна приниматься не менее нормативных значений, приведенных в таблицах М.2 и М.3.

Таблица М.2

Таблица М.3

М.14

Ручной пуск дистанционно управляемых лафетных стволов и стационарных установок водяного орошения должен быть предусмотрен как непосредственно с места у кольцевой сети противопожарного водопровода за пределами отбортовки оборудования или защитного ограждения резервуаров на расстоянии не менее 15 м от защищаемого оборудования, так и дистанционно из помещения с постоянным присутствием персонала (операторной).

М.15

Тип, количество и особенности расстановки оросителей стационарных установок водяного орошения, а также режим их работы (давление перед оросителями, расход воды, дисперсность распыла) должны быть определены исходя из условия равномерного орошения всех защищаемых поверхностей с заданной интенсивностью, обеспечивающей тепловую защиту оборудования.