Анализ аварийной ситуации

 

Введение

Красноярский Горно-химический комбинат основан в 1950 году.

В августе 1958 года был введен в действие первый реактор, в 1964 году химкомбинат выдал первую продукцию.

Для переработки собственных отходов, и в перспективе отходов АЭС России, Украины и других стран, было предусмотрено строительство завода по регенерации отработанного ядерного топлива (ОЯТ) - РТ-2, начатое в 1972 году. В настоящее время введено в строй и действует хранилище ОЯТ в составе РТ-2. В результате непродуманной политики проведения конверсии, движения «зелёных», и по ряду других причин строительство РТ-2 было приостановлено.

Как альтернативный вариант развития комбината, рассматривается внедрение высоких технологий. Учитывая, что после распада СССР всё основное производство кремния для нужд радиоэлектронной промышленности оказалось на территории Украины, Государственный институт редких металлов (ГИРЕДМЕТ), по заказу руководства ГХК, разработал проект завода поликристаллического кремния ЗППК, строительство которого планируется развернуть в районе разработанной площадки РТ-2. Прибыль полученную от производства кремния планируется использовать для продолжения строительства комплекса переработки ОЯТ РТ-2. Таким образом, на промышленной площадке Изотопно-химического завода (ИХЗ ГХК) сейчас располагаются следующие объекты:

первая очередь завода по регенерации отработанного ядерного топлива - РТ-2;

площадка строительства завода по производству поликристаллического кремния;

ряд вспомогательных и обеспечивающих объектов основного производства (подземного комплекса).

Общая площадь промплощадки ИХЗ (включая «береговые» объекты) составляет около 15 кв. км. Общее количесство персонала (в наибольшей смене) - более 1000 человек (без учета персонала завода ПКК).

При разработке задания к проекту ЗПКК, Упрвление ГПС №2 рекомендовало включить в состав проекта строительство дополнительных объектов для обеспечения пожарной охраны завода. Однако эти рекомендации были игнорированы и по проекту пожарная охрана возложена на уже действующую в районе ИХЗ пожарную часть №9.

Все химические производства, а особенно связанные с участием в техпроцессе ЛВЖ и ГЖ являются источниками повышенной пожарной и экологической опасности. Особенностью произвоства поликристаллического кремния является обращения в техпроцессе больших количеств кремнийорганических соединений, являющихся опасными и токсичными веществами. Некоторые из них огнеопасны. В технологическом процессе участвуют и другие опасные вещества: водород, хлор, хлороводород, различные кислоты.

Всё это заставляет обратить более пристальное внимание на обеспечение мер противопожарной безопасности.

Целью данной работы является анализ возможного пожара на наиболее сложном и опасном объекте завода, предложение наиболее эффективного способа тушения, расчет необходимого количества сил и средств, рекомендаций по организации тушения пожара, и защите личного состава.

1. Описание и характеристика объекта

Оценка пожарной опасности завода ПКК

Завод по производству поликристаллического кремния представляет собой потенциально опасное химическое предприятие, относящееся к 1 группе сложности []. Более 50% помещений и зданий завода являются взрывоопасными.

Исходным сырьем для производства поликристаллического кремния в рассматриваемом проекте является тетрахлорсилан технический - покупной, всего 6193,6 т/год, в том числе на первый пусковой комплекс - 2391,4 т/год, и водород тонкоочищенный собственного производства - всего 24140,0 тыс. м3/год, в том числе на первый пусковой комплекс 9618,0 тыс. м3/год, с учётом оборотного водорода.

Производство организуется по технологической схеме, включающей в себя:

получение трихлорсилана из исходного тетрахлорсилана и оборотного тетрахлорсилана, образующегося в процессе водородного восстановления, методом плазменного гидрирования;

водородное восстановление кремния из трихлорсилана;

конденсация хлорсиланов из парогазовой смеси, отходящей от установок водородного восстановления и плазменного гидрирования;

ректификационная очистка исходного тетрахлорсилана, разделение конденсата и очистка оборотных трихлорсилана и тетрахлорсилана;

адсорбционная очистка парогазовой смеси от хлористого водорода и возврат очищенного водорода в процесс водородного восстановления (для первого этапа);

очистка парогазовой смеси от хлористого водорода вымораживанием на установках «ОВОД» и возврат очищенного водорода в процесс водородного восстановления (для второго этапа);

получение прутков-заготовок, выращивание контрольных монокристаллов, механическая и химическая обработка поликремния;

аналитическая лаборатория и лаборатория электрофизических измерений.

Таким образом, в принятой технологической схеме предусмотрено использование в замкнутом цикле как хлорсиланов, так и водорода и сведено к минимуму количество отходов производства.

Получение трихлорсилана (ТХС) методом плазмохимического гидрирования тетрахлорсилана:

Процесс плазменного гидрирования осуществляется на модернизированных ПКО КЗЦМ установках «Поликристалл-24М». В установку подается очищенный тетрахлорсилан и тонкоочищенный водород (1:1). Выходящая из реактора смесь хлорсилана, водорода и хлористого водорода охлаждается и направляется на конденсацию.

Водородное восстановление кремния из ТХС:

Для получения поликристаллического кремния из ТХС в отделении водородного восстановления (зд. 26) размещается 10 установок «Поликристалл-24М» и 3 установки «Поликристалл-24/54». В корпусе водородного восстановления №1 (зд. 1) размещается 15 установок «Поликристалл-24/54».

Восстановление кремния из ТХС происходит из газовой фазы на поверхность кремниевых прутков-заготовок. На установки подается очищенный трихлорсилан и тонкоочищенный водород (1:6).

В отделении водородного восстановления (зд. 26) парогазовая смесь направляется на конденсацию, а в КВВ-1 (зд. 1) - на установки регенерации водорода в корпус регенерации водорода (зд. 2).

Конденсация хлорсиланов из ПГС:

В ПГС после процессов плазменного гидрирования содержатся водород, три - и тетрахлорсилан, хлористый водород. Конденсация осуществляется на установках С 3803 (хладоносители - фреон с t = -90°° C и рассол с t = 15°° C или жидкий азот и рассол). Конденсат направляется на разделение и ректификационную очистку в корпус очистки хлоридов (зд. 3). Абгазы от установки конденсации после компремирования направляются на газоочистку.

Ректификационная очистка хлорсиланов:

Для производства поликремния ректификационная очистка исходного и оборотного ТХ, очистка от полисиланхлоридов, разделение хлоридов, очистка оборотного ТХС, производится на ректификационных колоннах диаметром 1200 мм в корпусе очистки хлоридов. Высота колонн - около 43 м.

Регенерация хлорсиланов и водорода методом вымораживания на установках «ОВОД» для КВВ-1 (зд. 1):

Газы, отходящие от установок плазменного гидрирования и водородного восстановления, направляются сначала для отделения полисиланхлоридов в КВВ-1 (зд. 1), а затем поступают в корпус регенерации водорода, где после компремирования до 1,8 ати, подаются на установки «ОВОД». Источником холода на установках являются жидкий азот, испаренный азот, захоложенный водород обратного потока и рассол. Сконденсированные хлорсиланы направляются на ректификацию в КОХ (зд. 3), регенерированный водород - в КВВ-1 (зд. 1), хлористый водород, после испарения в скруббер в КОХ (зд. 3) или в производство трихлорсилана.

В процессе производства поликристаллического кремния используются и образуются следующие вещества:

ТЕТРАХЛОРСИЛАН ТЕХНИЧЕСКИЙ (ТХ) - подвижная бесцветная жидкость с едким запахом. Температура кипения 56,8°°C. Температура плавления -68°° C. Плотность при 20°° C - 1,48 г./см3. Класс опасности 2. Сильно раздражает глаза, слизистые оболочки и верхние дыхательные пути, при попадании на кожу вызывает химические ожоги. Предельно допустимая концентрация - 1 мг/м3. Негорюч, пары невзрывоопасны.

ТРИХЛОРСИЛАН (ТХС) - подвижная, бесцветная жидкость с едким запахом. Температура кипения 31,5°° C. Плотность при 20°° C - 1,34 г./см3. Температура самовоспламенения 180°° C. Температура вспышки - -14°°C. Нижний предел взрываемости паров с воздухом 6,6% об., верхний - 91% об. Класс опасности 2. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны - 1 мг/м3. Биологическое действие такое же, как у тетрахлорсилана. Пары взрывоопасны.

ВОДОРОД - бесцветный газ без запаха, горюч. Плотность - 0,09 г./л. Нижний предел взрываемости с воздухом 4,09% об. Верхний

предел взрываемости с воздухом - 80% об. Температура самовоспламенения в смеси с воздухом 450°° C и зависит от состава смеси. Биологически инертен, но снижает содержание кислорода в воздухе и может вызвать удушье. Взрывоопасен в смеси с воздухом, кислородом или хлором.

СМЕСЬ ТРИХЛОРСИЛАНА И ТЕТРАХЛОРСИЛАНА (1:1) - подвижная бесцветная жидкость с едким запахом. Температура самовоспламенения - 198°°C. Нижний предел взрываемости паров с воздухом 12,2% об., верхний - 87,9% об. Температурный интервал воспламенения от -16°° C до +37,5°° C. Класс опасности 2. Биологическое действие аналогично действию ТХ и ТХС. Пары взрывоопасны.

ПОЛИХЛОРСИЛАНЫ (смесь соединений Si2Cl6, Si3Cl8, Si4Cl10) - жидкие вязкие смолообразные вещества, легко гидролизуются с выделением хлористого водорода. При попадании на тело человека действуют как хлорсиланы. Пирофорны. Продукты гидролиза взрывоопасны.

ХЛОРИСТЫЙ ВОДОРОД (HCl) - бесцветный газ с резким запахом. Относительная плотность 0,7. Температура кипения -85°° C. Класс опасности 2. ПДК - 5 мг/м3. Вызывает раздражение и химический ожог глаз, слизистых оболочек, тканей легких.

Работы с указанными веществами проводятся в герметически закрытых аппаратах, в случае пролива применяются индивидуальные средства защиты - противогазы марки В или БКФ.

Промывка кубов от осадка должна производиться тетрахлорсиланом, аппараты и трубопроводы перед демонтажем и пуском должны быть продуты азотом.

Кубовые остатки с полисиланхлоридами утилизируются, нейтрализуются и уничтожаются в специально отведенных местах. Емкости и аппаратура для хлорсиланов имеют устройства для освобождения их от продукта в случае аварии в специально предусмотренные емкости.

Все помещения, в которых производятся работы с указанными веществами оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, совмещенной с аварийной с кратностью воздухообмена не менее 8.

АЗОТ (N2) - бесцветный газ не имеющий запаха. Относительная плотность 0,97. Биологическое действие такое же как у водорода. Жидкий азот при попадании на кожу вызывает ожоги.

ПЛАВИКОВАЯ КИСЛОТА - бесцветная жидкость. Плотность 40%-ной кислоты 1,13 г./см3. ПДК - 0,5 мг/м3. Класс опасности 2. Выделяющиеся пары, помимо раздражающего действия (как HCl), обладают токсичным действием. Кислота при попадании на кожу вызывает трудно заживающие ожоги.

АЗОТНАЯ КИСЛОТА - бесцветная жидкость, при хранении может желтеть. Плотность 25%-ной кислоты 1,15 г./см3. ПДК и класс опасности определяются окислами азота. ПДК (в расчете на NO2) - 5 мг/м3. Класс опасности 2. Биологическое действие - пары ядовиты. Сильный окислитель, вызывает воспламенение горючих веществ.

СОЛЯНАЯ КИСЛОТА - бесцветная или желтоватая жидкость. Концентрированная кислота «дымит» на воздухе. Плотность 37%-ной кислоты 1,19 г./см3. ПДК - 5 мг/см3. Класс опасности 2. Биологическое действие такое же, как у хлористого водорода. Попадание кислоты на кожу и в глаза вызывает химический ожог.

ЩЕЛОЧИ (KOH, NaOH) - белые кристаллические вещества. При растворении в воде сильно разогреваются. Вызывают ожоги кожи, особенно опасно попадание в глаза.

Работы с этими веществами проводятся в вытяжных шкафах или под местным отсосом с применением индивидуальных средств защиты. Кислые и щелочные стоки собираются и поступают на нейтрализацию и обеззараживание.

По взрывоопасности в соответствии с п. 7.3.41 ПУЭ-86 и ГОСТ

12 12.1.011-78 производство поликристаллического кремния относится

к классам зон В-1а и В-1б, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей. Категория взрывоопасности и группа взрывоопасных смесей по водороду - ПС-Т1, по трихлорсилану - ПС-Т4. Категории технологических помещений по взрывоопасности - в основном А.

В целях предупреждения возможности взрыва и взрывозащиты проектом предусмотрено выполнение следующих мероприятий:

. Воздушная среда контролируется на содержание водорода - непрерывно, а на содержание трихлорсилана - периодически. По показаниям газоанализаторов на водород предусмотрены звуковой и световой сигналы в соответствующем помещении и в диспетчерской.

. Для предотвращения возникновения взрыва - применение взрывозащищенного электрооборудования, защита от атмосферного и статического электричества.

. Установка предохранительных клапанов на емкостях, кубах, аппаратах и реакторах водородного восстановления, на трубопроводах водорода.

Все выбросы на свечу хлорсилановых и водородных линий продавливаются азотом с давлением 0,1 ати.

. Промывка трубопроводов и технологического оборудования тетрахлорсиланом для предотвращения отложений полисиланхлоридов (в тетрахлорсилане полисиланхлориды растворяются).

Архитектурно-строительные решения по основным корпусам.

Корпус водородного восстановления №1. Здание одно-двухэтажное, прямоугольное в плане, размерами 132 х 64,4 м. Высота до низа стропильных конструкций: в осях И-М - 12 м, в осях Н-Р - 4,8 м. Степень огнестойкости здания - II. В здании размещены помещения категорий А, В, Г и Д. Остекление корпуса - ленточное, с двойным и тройным остеклением. В здании запроектированы две пожарные лестницы - I типа и одна пожарная лестница на перепаде высот.

Корпус регенерации водорода (ОВОД). Здание одно-двухэтажное, прямоугольное в плане, размерами 48 х 55 м. Высота до низа строительных конструкций в осях А-Ж - 17,8 м. Степень огнестойкости здания - II. В здании размещены помещения категорий А, Б, Г и Д. Остекление - ленточное, с двойным и тройным остеклением. Кровля здания рулонная, с внутренним водостоком, между осями А-Ж проектируется легкосбрасываемая поверхность. В здании запроектирован 1 выход на кровлю из лестничной клетки, 1 наружная лестница, а также 3 пожарные лестницы - одна из них на перепаде высот - I типа.

Корпус очистки хлоридов. Здание прямоугольное в плане, размерами 30 х 54 м. Высота здания - 60,2 м. Степень огнестойкости здания - II. Общая категория здания - А. Здание имеет 6 этажей (отм. 0.000; 7.200; 14.400; 23.800; 36.000 и 43.200). Помещения категории А располагаются у наружных стен и на верхних этажах. Для безопасной эвакуации персонала предусмотрено 2 лестничных клетки 3-го типа, с естественным освещением и постоянным подпором воздуха в тамбур-шлюзах. В качестве второго эвакуационного выхода из помещений верхних этажей, запроектирована наружная эвакуационная лестница. В здании имеются выходы на кровлю из лестничных клеток.

Энергоблок. Здание прямоугольное в плане с размерами 73 х 37 м. Здание одноэтажное с подвалом. Степень огнестойкости - II. В здании размещены помещения категорий В и Д. Кровля - рулонная. Для работающих предусмотрено 4 эвакуационные лестничные клетки из подвала. В здании запроектирован один выход на кровлю из лестничной клетки, а также 3 пожарные лестницы 1 типа, одна из них на перепаде высот.

Водородная станция. Здание одно-двухэтажное, с размерами 55 х 54 м. Степень огнестойкости здания - II. Помещения в здании категорий А, В, Г и Д. Кровля скатная, рулонная, между осями Г-Л - легкосбрасываемая поверхность. В здании запроектирована одна наружная эвакуационная лестница и 2 пожарных лестницы 1 типа, одна из них на перепаде высот.

Станция нейтрализации сточных вод. Здание прямоугольное, размерами 138 х 36 м. Наибольшая высота здания - 26 м. Степень огнестойкости здания - II. Помещения в здании - категорий А, В, Г, Д. Для работающих в здании предусматриваются 3 эвакуационных лестничных клетки. В здании имеется один выход на кровлю из лестничной клетки, а также 2 пожарные лестницы 2 типа и пожарные лестницы на перепадах высот.

Прирельсовый склад тетрахлорсилана, трихлорсилана и соляной кислоты:

- склад соляной кислоты - открытая площадка с навесом размерами 12 х 30 м. Высота навеса - 7,5 м.

склад трихлорсилана и тетрахлорсилана - открытая площадка с навесом, размерами 36 х 30 м. Высота навеса - 7,5 м.

насосная - здание одно-двухэтажное, размерами 12 х 31 м. Степень огнестойкости - II. Помещения в здании - категорий А и Д.

Исходя из особенностей технологических процессов производств, их размещения по корпусам завода, а также архитектурно-строительных особенностей зданий, наиболее опасными в пожарном отношении на территории промплощадки №1 завода ПКК являются здания:

корпусов водородного восстановления КВВ - 1 и 2 (зд. 1 и 1.1);

корпусов регенерации водорода - «ОВОД» и адсорбцонной очистки (зд. 2 и 2.1);

корпуса очистки хлоридов - КОХ (зд. 3);

водродной станции (зд. 5);

опытно-промышленного производства - отделения водородного восстановления и отделение получения и регенерации водорода

(зд. 26 и 27);

прирельсового склада трихлорсилана, тетрахлорсилана и соляной кислоты (зд. 12).

При этом необходимо отметить, что наибольшую опасность будет представлять здание корпуса очистки хлоридов - КОХ. В технологических процессах, размещенных в остальных зданиях обращается или водород, создающий угрозу взрыва без дальнейшего горения, или же, при обращении в технологических процессах трихлорсилана, - используемое технологическое оборудование относительно небольшой емкости, т.е. при выходе реагентов из аппаратов не будет больших розливов, значительно проще организовать их ликвидацию или тушение. На территории прирельсового склада организовано хранение значительных количеств трихлорсилана на открытой площадке. Анализ пожаровзрывобезопасности объектов складирования трихлорсилана достаточно подробно рассмотрен в одноимённой разработке ВНИИПО

[], выполненной по заказу КГХК, поэтому я не рассматриваю этот объект.

В корпусе очистки хлоридов одновременно обращается наибольшее количество различных легковоспламеняющихся веществ (трихлорсилан, смеси тетрахлорсилана и трихлорсилана, полисиланхлориды) в наиболее объемных аппаратах - ректификационных колоннах и сборниках. Кроме того, значительная часть ЛВЖ в технологическом процессе обращается в паровой фазе, что повышает возможность взрыва. Технологический процесс разделения и очистки хлорсиланов является базовым для производства поликремния. Прекращение этого техпроцесса приведет к полной остановке всего предприятия. Достаточно длительное воздействие на технологическое оборудование высоких температур при пожаре, может привести к его деформации, вызвать проседание колонн, нарушение их целостности. Демонтаж и повторный монтаж поврежденных колонн, учитывая их высоту (более 40 м), выведет предприятие из строя на значительное время (по оценке специалистов УКСа ГХК - более чем на полгода), вызовет огромные экономические потери. Вместе с тем и тушение пожара в корпусе очистки хлоридов ввиду высотности здания, особенностей горения кремнийорганических жидкостей, порядка размещения оборудования будет сильно затруднено.

Таким образом, наиболее серьезных последствий следует ожидать при возникновении внутреннего пожара в корпусе очистки хлоридов промышленной площадки N1 завода по производству поликристаллического кремния, при этом тушение возможного пожара будет самым сложным по своим условиям.

По условию задания рассмотрим наиболее сложный вариант возможного пожара на заводе ПКК - внутренний пожар в корпусе очистки хлоридов.

Оперативно-тактическая характеристика объекта

Корпус очистки хлоридов

Архитектурные решения

Здание прямоугольное в плане, размерами 30,0 м х 54,0 м

1. сетка колонн 6,0 м х 6,0 м
2. на отм. 50.400 пролёт - 18,0 м
3. высота этажа - 7,2 м и 14,4 м

- высота до низа строительных конструкций - 14,4 м

крановое оборудование: подвесные краны: Q = 10 т;

монорельсы Q = 2 т; 3,2 т.

Кровля здания - скатная, рулонная, с внутренним водостоком.

На кровле здания запроектирован навес из стального профнастила по металлическим фермам и балкам. Остекление корпуса ленточное, переплётами из гнутосварных стальных профилей с двойным и тройным остеклением с механизмами открывания по серии 1.436.8-21.

Степень огнестойкости здания II.

Пределы огнестойкости основных конструкций соответствуют требованиям для здании и сооружений соответствующих степеней, согласно табл. I, СНиП 2.01. 02-85. Для этого все металлические колонны и стойки, ригели перекрытий, связи оштукатуриваются по сетке, толщ. 70 мм или обетонируются.

Общая категория здания, согласно технологическим процессам - «А»

Здание имеет 6 этажей, с этажами на отм. 0,000; 7,200;

.400» 23.800; 36.000 и 43.200. Согласно примечанию пункт 4 табл. I СНиП 2.09.02-85 «Производственные здания», при определении этажности здания, площадки, этажерки, ярусы, площадь которых на любой отметке не превышает 40% площади этажа здания, в число этажей не включается.

Помещения кат. «А» располагаются у наружных стен и на верхних этажах.

Для безопасной эвакуации работающих предусмотрены 2 лестничные клетки. Т.к. здание имеет высоту более 30 метров, в нем запроектированы незадымляемые лестничные клетки 3-го типа, с естественным освещением и постоянным подпором воздуха в тамбур-шлюзах. Все лестничные клетки имеют выход непосредственно наружу. В качестве второго эвакуационного выхода из помещений, расположенных на верхних этажах, запроектирована наружная эвакуационная стальная лестница.

Здание оборудовано пассажирским лифтом, Q = 630 кг. Выходы из лифтовой шахты предусматриваются через лифтовые холлы, отделяемые от смежных помещений противопожарными перегородками 1-го типа.

В здании запроектированы выходы на кровлю из лестничных клеток.

Трудящиеся-корпуса пользуются бытовыми помещениями, расположенными в отдельно стоящем АБК.

Бытовые помещения сообщаются с производственным корпусом надземной пешеходной галереей.

Общественное питание трудящихся осуществляется столовой, расположенной на территории площадки.

В корпусе запроектирована комната приема пищи.

Конструктивные решения

Проект каркаса здания решён в металле. Колонны и ригели двутаврого сечения из сварных профилей. Пространственная устойчивость здания обеспечивается системой вертикальных связей по колоннам. Внутренние перегородки - сборные железобетонные = 80 мм, по серии 1.ОЗО.9-2.

Плиты перекрытия ребристые железобетонные высотой 400 мм, по серии ИИ24-2/70.

Наружные керамзитобетонные панели толщиной 300 мм по серии

.030.1-1.

Фундамент под здание выполнен в виде сплошной плиты толщ. 1 м на свайном основании.

(Здесь и далее в тексте, ссылка на устаревшие нормативные документы используется в связи с тем, что проект разрабатывался в 1989-1992 г. и проектировщики ссылаются на данные документы.)

Расположение и назначение помещений.

Конструктивно здание можно разбить на две основные части - отделение ректификации и вспомогательные и технологические помещения.

Отделение ректификации занимает площадь 1188м2, размеры в плане: 54х22 м разделено перекрытиями на 6 этажей высотой 7 и 14 м. До отметки +43,2 расположены ректификационные колонны, на монтажной площадке +46,8 установлены конденсаторы. Сборники, приемные и промежуточные емкости располагаются на отметках: +36,0; +28,8; 0,00. Для различных процессов колонны и емкости объединены в группы. Процессы ректификации трихлорсилана протекают в 4 колоннах (2 рабочие, 2 резерв) в осях: И-Е в северной части помещения. Процессы разделения смеси ТХ (тетрахлорсилана) и ТХС (трихлорсилана) в центральной группе колонн (оси Е-В). Процессы ректификации негорючего ТХ в южной группе из 5 колонн (оси Б-В и 6-7). Всего размещено 15 колонн. Для пуска второй очереди завода предусмотрено разместить еще 9 колонн.

Все помещения отделения ректификации имеют ленточное остекление площадью 540м2, общая площадь стен 1064м2, что составляет 50,75%.

Вспомогательные помещения отделены сплошным коридором представляющим дополнительную защиту, отделены тамбур-шлюзами.

Внутренние перегородки выполнены из Ж/Б плит вставки из кирпича.

Полы в помещениях мозаичные, бетонные со шлифованием, кислотоупорные. Местами выложены керамической кислотоупорной плиткой.

На отметке +7,0 расположено помещение КИП. На отметке 0,00 помещение приточной вентиляции, электрощитовая, помещение станции пожаротушения.

Со стороны вспомогательных помещений расположена наружная эвакуационная лестница.

Техпроцесс автоматизирован. Пребывание людей минимальное (операторы КИП и дежурный персонал).

Описание аппартурно-технологических схем

Аппаратурно-технологические схемы опытно-промышленного производства и промышленного производства разработаны на основании следующих документов:

Рекомендации по технологическому регламенту для Красноярского ГХК на проектируемое производство поликристаллического кремния, 1992 год.

Технологический регламент на разработку процесса получения трихлорсилана, 1990 год.

Технологический регламент на очистку парогазовой смеси от хлористого водорода, 1990 год.

Технологический регламент на разработку комплексной системы управления процессом регенерации водорода в производстве поликремния в замкнутом цикле, 1989 год.

Ректификационная очистка хлорсиланов.

Ректификация исходного и оборотного тетрахлорсилана, очистка трихлорсилана, очистка от полисиланхлоридов, разделение смеси и конденсация абгазов размещаются в корпусе очистки хлоридов (КОХе), являются общими для опытно-промышленного производства и промышленного производства. Упрощенная аппаратурно-технологическая схема представлена на чертеже.

Очистка исходного и оборотного тетрахлорсилана.

Исходное сырье - тетрахлорсилан технический улучшенный по ТУ 6-02-710-80 поступает со склада в емкости, передавливается в приемные емкости и вместе с оборотным ТХ поступает на очистку в установки ректификации. Тетрахлорсилан самотеком направляется в верхнюю треть 1-ой ступени ректификации. Низкокипящие примеси - хлориды бора, фосфора и некоторых других концентрируются в верхней части колонны и непрерывно выводятся из процесса в виде легкокипящей фракции. Для более полного выведения примесей бора подается увлажненный азот. Выход на операции - 96,5%. Низкокипящая фракция собирается в сборные емкости. Продукт составляет 3% от питания колонны и соответствует качеству ТХС технический по ТУ 48.4-180-77 и направляется на склад для реализации.

Очищенный от низкокипящих примесей тетрахлорсилан передается на 2-ую ступень ректификации для очистки от высококипящих примесей. Отбор ТХ для передачи его на 2-ю колонну осуществляется из нижней части 1-ой колонны в паровой фазе. Пары ТХ конденсируются в тепловом насосе и поступают в нижнюю треть 2-ой ректификационной колонны, где происходит очистка от высококипящих примесей хлоридов железа, никеля и других тяжелых металлов. Примеси эти конденсируются в нижней части колонны и выводятся непрерывно с кубовым остатком. Очищенный тетрахлорсилан отбирается вверху колонны - из дефлегматора, и через буферные емкости направляется на передел плазмохимии, в корпус водородного восстановления, для получения ТХС.

Выход на 2-ой ступени очистки ТХ - 96,0%. Отбор кубового остатка составляет 3,5% и соответствует качеству ТХ технический. Из сборной емкости он передавливается на склад.

Очистка ТХ от низкокипящих примесей происходит при флегмовом числе R = 100, очистка от высококипящих примесей - при флегмовом числе R = 20.

Ректификационная очистка полученной при плазмохимическом гидрировании и водородном восстановлении смеси от полисиланхлоридов

Для очистки конденсата хлорсиланов от полисиланхлоридов, образовавшихся при плазменном гидрировании и водородном восстановлении, также предусмотрена ректификационная установка.

Очистка от ПСХ производится в одну стадию, при флегмовом числе R=5. ПСХ концентрируются в нижней части колонны и непрерывно выводятся с кубовым остатком. Концентрация ПСХ в кубовых остатках не превышает 8%. Собранные кубовые остатки направляются на обезвреживание. Очищенные хлорсиланы собираются в приемные емкости. Выход составляет 96,8%.

Ректификационное разделение смеси хлоридов.

Из емкости хлорсиланы подаются в среднюю часть колонны разделения. В процессе разделения ТХС, являющийся легко летучим компонентом, по сравнению с ТХ, концентрируется в верхней части колонны и выводится из дефлегматора в приемные емкости. Выход ТХС составляет 99,5%.

Тетрахлорсилан, как более высококипящий, концентрируется в нижней части колонны; оттуда выводится в промежуточную емкость, а оттуда в сборную емкость и далее на очистку от примесей совместно с исходным ТХ. Выход ТХ составляет 100%. Процесс разделения ведется при флегмовом числе R= 10.

Очистка трихлорсилана.

Для предотвращения загрязнения примесями, перешедшими из конструкционных материалов в парогазовую смесь при плазмохимическом гидрировании и примесями, образовавшимися при водородном восстановлении, ТХС перед процессом водородного восстановления подвергается ректификационной очистке. Очистка, аналогично двойной ректификации исходного и оборотного ТХ, проводится в два этапа:

на 1-ой колонне ректификации (поз.) - очистка от низкокипящих примесей, на 2-ой колонне (поз.) - очистка от высококипящих.

Выход на 1-ой и 2-ой колоннах ректификации составляет 97,5%. Очищенный ТХС из дефлегматора собирается в емкости (поз.), из которых непрерывно подается к установкам водородного восстановления. Кубовые остатки и легкокипящие фракции собираются в емкости (поз. и соответственно) и передаются на склад хлоридов для реализации. Продукт соответствует качеству ТХС технический по ТУ 48-4-180-77.

В корпусе очистки хлоридов для опорожнения колонн предусмотрены емкости (поз.,) и для аварийного слива - емкость (поз.).

Поддержание всех основных параметров процесса ректификации осуществляется средствами автоматизации в заданном режиме.

Конденсация хлорсиланов из абгазов.

В процессе ректификационной очистки хлорсиланов из верхней части дефлегматоров выводятся несконденсированные продукты, представляющие собой трихлорсилан и тетрахлорсилан, в которых растворены газы (хлористый водород, азот и другие), а также низкокипящие примеси, имеющие температуру кипения ниже плюс 32°С. Эти продукты в виде абгазов выводятся из процесса. Для снижения потерь хлорсиланов абгазы подвергаются конденсации. Абгазы колонн финишной очистки отличаются по своему составу от абгазов колонн предварительной ректификации; по составу и давлению отличаются абгазы дыхательной системы различных емкостей. Для конденсации всех абгазов предусмотрены 6 систем - 6 теплообменников, охлаждаемые фреоном.

Сконденсированные продукты сливаются в емкости а оттуда передавливаются на склад для реализации. Не сконденсировавшиеся абгазы направляются на газоочистку.

Расчет основного оборудования

Передел ректификации. (Расчет оборудования выполнен по сумме балансов на 180 и 300 тонн в год поликремния).

Производительность установки ректификации с колонной диаметром 1200 мм:

при флегмовом числе 100 - 5,0 т/сутки;

при флегмовом числе 20 - 22,0 т/сутки;

при флегмовом числе 10 - 42,0 т/сутки;

при флегмовом числе 5 - 84,0 т/сутки.

.1.1. 1-я ректификация ТХ. Флегмовое число 100

0,5/5,0 = 0,1 шт.

где 0,5 т/сутки - выход низкокипящей фракции. Принимается 2 установки - I рабочая, I резервная.

-я ректификация ТХ. Флегмовое число 20

,2/22 = 3,1 шт.

где 69,2т/сутки выход ТХ очищенного. Принимается 3 рабочих установки.

Ректификационная очистка от ПСХ. Флегмовое число 5

,1/84 = 1,1 шт.

где 97,1 т/сутки выход очищенных от ПСХ суммарно ТХ и ТХС. Принимается 2 рабочих установки.

Ректификационное разделение смеси ТХ и ТХС. Флегмовое число 10.

,8/42,0= 0,97 шт.

где 40,8 т/сутки - выход ТХС из верха колонны. Принимается 2 установки - I рабочая, I резервная.

-я ректификация ТХС. Флегмовое число 100.

,81/5,0 = 0,16 шт.

где 0,81 т/сутки - выход низкокипящих фракций. Принимается 2 установки - I рабочая, I резервная.

-я ректификация ТХС. Флегмовое число 20.

.8/22 = 1,8 шт.

Где 38,8 т/сутки - выход очищенного ТХС. Принимается 2 рабочие установки.

Всего на переделе ректификации принимается 13 установок.

Вентиляция и кондиционирование

Вентиляция помещений запроектирована в зависимости от назначения, характеров технологического процесса, выделяющихся вредностей.

В цехах размещаются производства с разными категориями взрывопожароопасности. Помещения в корпусе очистки хлоридов (зд. 3), в которых располагаются основные технологические аппараты относятся по пожарной опасности к категории «А».

В этих помещениях при аварии возможно выделение хлористого водорода, трихлорсилана, фреона. Для этих помещений запроектирована постоянно действующая приточно-вытяжная и аварийная вытяжная вентиляция. Предусмотрены отдельные системы вентиляции подачи воздуха в тамбур-шлюзы, отрицательный дисбаланс воздухообмена в помещениях, повышение огнестойкости воздуховодов, установка взрывозащищенных клапанов на воздуховодах, заземление и молниезащита воздуховодов и оборудования, автоматическое отключение вентиляционных систем при пожаре.

Удаление воздуха из помещений предусмотрено с по мощью эжекторов и вентиляторов во взрывозащищенном исполнении. Наружный воздух обрабатывается и подается в помещения центральными кондиционерами и приточными установками.

Вытяжная вентиляция запроектирована общеобменная, воздух, удаляемый системами местной вентиляции и содержащий вредные вещества выше ПДК перед выбросом в атмосферу направляется на газоочистку.

Воздух, удаляемый системами общеобменной вентиляции с содержанием в нем вредных веществ ниже ПДК, выбрасывается в атмосферу без очистки.

Для защиты путей эвакуации от поступления дыма при пожаре запроектированы специальные системы, которые удаляют дым из коридоров и создают подпор в лифтовых шахтах и лестничных клетках.

Проектом автоматизации вент систем предусмотрено:

1. автоматизация и управление всеми приточными и вытяжными установками с сигнализацией об их работе;

- включение аварийных систем вентиляции по показаниям газоанализаторов;

автоматическое включение резервных вентиляторов при выходе из строя основных,

- отключение при пожаре всех систем вентиляции кроме систем подачи воздуха в тамбур - шлюзы перед помещениями категории «А»;

включение систем противодымной вентиляции от показаний датчиков на дым, открывание дымовых клапанов на этаже пожара в цехах, где предусматривается дымоудаление).

Кратность воздухообмена при работе аварийной вентиляции Кв=8.

Водоснабжение

Источником производственно-противопожарного водопровода (техническая вода В2.3) является водозабор из р. Енисей.

Источником хозяйственно-питьевого водопровода (хоз. питьевая В.1) являются артезианские скважины городского водозабора.

Границей подключения внутриплощадочных сетей водопровода и канализации служит ограждение площадки. Рабочий проект на внеплощадочные сети до ограждения площадки поликремния выполняет КО ВНИПИЭТ.

Вода из внеплощадочных водопроводов разделяется на два вида: хоз. питьевая (В.1) и техническая (В2.3).

Очистка хоз-бытовых и ливневых сточных вод осуществляется на существующих раздельных очистных сооружениях, расположенных в

м юго-восточнее промплощадки производства поликремния.

В производстве поликремния вода расходуется:

на технологические нужды;

на подпитку оборотных систем водоснабжения;

на бытовые нужды;

- на нужды пожаротушения;

Внутриплощадочные сети водоснабжения.

В зависимости от характера. водопотребления запроектированы следующие системы водоснабжения:

1. производственно-противопожарный водопровод (В2.3) технический;

- хоз. питьевой водопровод (В1);

водопровод оборотной воды (В4; В5)

Внутриплощадочные магистральные сети (В1; В2.3; В4; В5; К1; К2) прокладываются в коммуникационных тоннелях, непроходимых каналах и на эстакадах.

На территории завода расположено 10 пожарных гидрантов:

5 ПГ на кольцевой магистрали ЖЖ500 мм;

ПГ на кольцевой магистрали ЖЖ250 мм;

ПГ на тупиковой магистрали ЖЖ500 мм;

ПГ на тупиковой магистрали ЖЖ400 мм;

Для целей пожаротушения в корпусе очистки хлоридов целесообразно использовать:

- ПГ №12 Тупиковый ЖЖ400, 10 м от КОХ;

ПГ №6 Кольцевой ЖЖ500, 40 м от КОХ;

ПГ №8 Кольцевой ЖЖ250, 40 м от КОХ;

ПГ №15 Кольцевой ЖЖ500, 140 м от КОХ;

ПГ №4 Кольцевой ЖЖ500, 140 м от КОХ;

ПГ №16 Кольцевой ЖЖ500, 180 м от КОХ;

ПГ №10 Кольцевой ЖЖ250, 210 м от КОХ;

ПГ №3 Тупиковый ЖЖ250, 240 м от КОХ.

Пожарные гидранты №2 (К-500, 360 м); и №1 (Т-500, 300 м) использовать не целесообразно в связи с их удаленностью.

В 30 метрах от корпуса очистки хлоридов расположены 2 пожарных водоема по 500м3 каждый. Для нужд пожаротушения возможно использовать 3 градирни оборотного водоснабжения, расположенные в 80 метрах от КОХ. Технологическим регламентом предусмотрена работа не менее одной градирни, а с пуском второй очереди завода не менее двух. Каждая градирня состоит из трёх секций площадью 192м2 каждая и рабочей глубиной не менее 1,5 м. Запас воды в каждой градирне 288х3=864м3 воды.

На градирни целесообразно устанавливать сразу по прибытию ПНС-110.

Каждый этаж корпуса оборудован внутренними пожарными кранами со стволами РСК-50 и возможностью подключения через инжекторный пеносмеситель ствола СВП-4 или ГПС-600. По проекту предусмотрена комплектация каждого щита всеми перечисленными приборами, а также 20 литровой емкостью с пенообразователем на каждый кран. На этаже в помещении ректификации предусмотрено восемь сдвоенных кранов и по одному крану на каждой лестничной площадке.

Противопожарная защита

Проект автоматической противопожарной защиты выполнен в 1990 году Бишкекским ПО «Спецавтоматика» по заказу ГИРЕДМЕТа.

Все помещения оборудуются датчиками ДПС-038, приемная станция ППС-3 на 60 лучей.

Для ликвидации загорания запроектирована станция автоматического пожаротушения пеной средней кратности на основе 6% раствора пенообразователя ПО-1Д. Расчетное время тушения 45 мин.

В состав АПТ входят:

водоема по 500м3 расположенные рядом с корпусом очистки хлоридов;

насосная станция АПТ, 2 насоса подачи воды;

помещение АПТ на отметке 0,00 в котором располагаются 2 емкости с пенообразователем по 50 м3, насос подачи пенообразователя, дозатор, управляющее оборудование, узел управления, магистральная разводка на все этажи корпуса.

Предусмотрена возможность подключения к магистрали 5 пожарных автомобилей через сухотрубы Ж80.

На общих трубопроводах разводки предусмотрено использование расчетного количества оросителей ОПДР-15 для тушения и ОЭ-16 для орошения колонн и оборудования.

Предусмотрен автоматический и ручной пуск установки из помещения АПТ и с помощью кнопочных включателей расположенных возле каждого внутреннего ПК.

Данная работа не ставила целью проверку системы внутреннего пожаротушения, но в свете описанных ниже результатов следует обратить внимание и дополнительно рекомендовать проверить ряд вопросов:

1. Допустимость и влияние на эффективность, использования одновременно на одной ветке пеногенераторов и эвольвентных распылителей.
2. При смоделированных условиях развития пожара, температурном режиме, большом количестве хлороводорода, хлора, и паров трихлорсилана вступающих в реакцию гидролиза с водой в растворе пенообразователя, недостатком воздуха, ставится под сомнение возможность образования пены в пеногенераторах находящихся внутри помещения.
3. Свойство пены образовывать корку при взаимодействии с продуктом сгорания ТХС - SiO2 и продуктом гидролиза - Si(OH)3 может повлиять на растекаемость пены и снизить эффективность тушения.

4. Экономическую целесообразность применения пены при возможности тушения данного вещества распыленной водой (одновременно способствуя осаждению образующихся Cl2 и HCl снижая экологический ущерб

. Анализ аварийной ситуации и прогноз возможной обстановки при пожаре

трихлорсилан аварийный плазмохимическийидрирование

Возможные варианты аварий и их характеристика

Химические производства во всем мире являются самыми высокотехнологичными, обеспеченными большим количеством совершенной автоматики, минимальным числом обслуживающего персонала самой высокой квалификации. Эти производства вбирают в себя максимум достижений человеческой цивилизации. Вместе с тем последствия аварий на химических заводах часто приводят к тяжелым последствиям и имеют характер катастроф.

Проблема обеспечения безопасности и ликвидация последствий возможных пожаров и загораний является важнейшей задачей деятельности ГПС взявшей под охрану данное производство.

Анализ возможной аварийной ситуации, в корпусе очистки хлоридов, завода поликристаллического кремния Красноярского горно-химического комбината, проведённый в данной работе имеет практическое значение для совершенствования мер противопожарной безопасности при введении в строй данного объекта.

Замечания выявленные в результате проведения данной работы ещё возможно исправить и устранить.

По результатам анализа проведенным в источнике [] основными причинами аварий на химпроизводствах является нарушение нормально протекающего процесса в результате повреждения технологического оборудования и выхода наружу химических веществ. Особенно опасны процессы протекающие под повышенным давлением и при повышенной температуре. При этом выход токсичных веществ сопровождается заражением воздуха и окружающей местности, а выход легко воспламеняющихся газов и жидкостей взрывами и загоранием.

В процессе ректификации протекающем в корпусе очистки хлоридов все вещества (исключая азот) являются токсичными. При этом, ТХС лековоспламеняющаяся жидкость продукты сгорания которой также токсичны. В техпроцессе участвуют вещества обладающие высокой коррозионной активностью например HCl и др.

Процесс протекает под избыточным давлением. Подача трихлорсилана со склада также ведётся под давлением 4 ати.

В техпроцессе задействованы емкости под избыточным давлением, ректификационные колонны, промежуточные емкости, трубопроводы с сопутствующей арматурой.

Основные причины вызывающие разрушение оборудования [] представлены в таблице 2.1:

Таблица 2.1. Причины образования трещин в емкостях и трубопроводах под давлением

ПричинаЧисло случаев%Дефекты, обнаруженные при осмотре Не обнаруженные дефекты Усталостные явления Коррозия Другие причины, включая ползучесть Итого63 61 52 30 10 21629 28 24 14 5 100

И для наглядности сведены в диаграмму на рис 1.

Относительная вероятность отказа

Интенсивность отказа элементов оборудования приводится в Таблице 2.2.

Таблица 2.2. Надежность компонентов оборудования

№Компонент оборудованияИнтенсивность потока отказов, 10-3 лет1Арматура трубопроводов (петлевые компенсаторы, тройники и вводы)3502Вентили2603Вращающиеся части насосов или смесителей604Расширительные камеры405Переходные шланги под давлением, втулки356Емкости под давлением177Прокладки48Силовые линии2

Емкости под давлением и ректификационные колонны - это крупные сооружения, изготовляемые на заказ; в них повреждения, требующие замены должны возникать редко. С другой стороны, отдельные компоненты систем могут изготавливаться для эксплуатации в менее жестких условиях.* Например, материал уплотнительных прокладок не обладает требуемой стойкостью.

Насосы и компрессоры, видимо, наиболее уязвимые части систем под давлением, поскольку в них есть движущиеся части, которые могут вращаться с частотой до 3000 об/мин., в среднем - 1450 об/мин. Насосы подвержены эрозии и кавитации, а вибрация, возникающая в них, как и в компрессорах, может при вращении приводить к усталостным разрушениям. Большинство насосов и компрессоров имеют внешние моторы и вращающиеся детали, которые должны присоединяться к оборудованию через герметичные вводы и поддерживаться подшипниками. Как герметичные вводы, так и подшипники склонны к отказам. Системы смешения также создают ряд проблем. Хотя они работают с много меньшими скоростями, чем насосы, для них выше механические нагрузки. Стенки и соединительные детали уязвимы не меньше хотя бы потому, что в некоторых случаях их намеренно разрушают для доступа к какому-либо узлу и замены других узлов. Случались отказы прокладок из-за использования плохих материалов, а в некоторых случаях их вообще забывали ставить. Неправильное использование расширительных камер послужило непосредственной причиной катастрофы в Фликсборо. Эти камеры при правильной эксплуатации повышают безопасность, забирая избыточный объем за счет термического расширения. Однако у них более тонкие стенки, чем у трубопроводов, подключенных к ним. Поэтому они легче повреждаются при механическом воздействии. Когда нагрузка распределяется «не по оси», то камера начинает вибрировать, как было на одиннадцатой тарелке в Фликсборо []. Вентили, поскольку они имеют движущиеся части, более уязвимы, чем трубопроводы и фиттинги. За исключением мембранных клапанов, все они имеют ось, которая должна быть герметизирована. Мембранные клапаны в свою очередь подвержены специфическим отказам. Места изменения геометрии трубопровода, такие, как изгибы, ответвления, сужения, значительно менее надежны, чем собственно трубопровод, поскольку они обычно изменяют направление потока или имеют сужения, которые могут приводить к эрозии. Хотя трубки малого диаметра работают, например, в манометрах, они частично подвергаются механическим повреждениям. В работе [] сообщалось об аварии 18 апреля 1982 г. в Эдмонтоне (Канада), в которой компрессорная, а так же здание операторной и ряд других объектов на территории предприятия были разрушены в результате разрыва соединения манометра с такой трубкой. Прямая трубка тоже уязвима. Она может лопнуть из-за гидравлического разрыва, механического повреждения (в движущихся частях) или от термического расширения или сжатия. Следует помнить, что в системах под давлением число таких узлов, как насосы, вентили, длинные трубы и т.д., гораздо больше, чем в емкостях под давлением. Вероятность отказа где-либо в системе, поэтому существенно выше, чем для емкости под давлением.

Из рисунка 2 наглядно видно, что наибольшая вероятность аварии - разрыв или повреждение трубопровода.

№аксимальный выход ЛВЖ произойдёт при разрыве трубопровода подающего ТХС со склада готовой продукции в связи с его большой протяженностью (240 м по плану).

Рабочее давление в трубопроводе 4 ати, максимальный розлив ЛВЖ случится на отметке 0,00. Наиболее сложная оперативная обстановка будет на этой отметке, т.к. в зоне горения окажутся емкости содержащие ЛВЖ, и основания ректификационных колонн. под воздействием температуры возможна их максимальная деформация и проседание.

На отметке +36,0 также находятся сборники ТХС. их объем 6,3 м3; степень максимального заполнения 0,8; расположены в поддонах объемом: 20х3х0,15= 9м3. Розлив Лвж не выйдет за пределы поддона, максимальное количество ТХС составит 7460 кг что намного меньше ТХС при разрыве трубопровода.

Из условия моделирования наиболее тяжелой ситуации примем ряд допущений:

1. Все количество вытекшего ТХС воспламеняется и горит на всей площади возможного розлива.
2. Станция пожаротушения не сработала и в расчёт не принимается.
3. Возможен отказ автоматики перекрывания задвижек на подающем трубопроводе, учитываем ручное закрывание.
4. Розлив происходит на площади помещения отделения ректификации. Из площади розлива исключаем только площадь основания колонн, площадь поддонов с емкостями сборников, площадь лифтовой шахты, площадь тамбура ворот (по чертежу плана отм. 0,00).

Исходные данные:

Геометрические параметры отделения ректификации КОХ на отм. 0,00 сведены в таблицу 2.3

Таблица 2.3

Геометрические характеристикиВеличинаОбозначениеЕдиница измеренияЗначениеПримечаниеОбщая площадь помещенияFом21188Площадь розлива (горения)Fтуш (Fсв)м2963Равна свободной площади помещенияВысота помещенияHМ7С учётом толщины перекрытийОбщий объёмVобщМ38316Свободный объёмVсвМ37292

В расчетах использованы исходные данные, предоставленные аказчиком проекта и изложенные ниже.

ТХС; легковоспламеняющаяся жидкость; плотность 1480 кг*м-3; олярная масса 135,5 кг*кмоль-1; температура кипения 33,8° С; емпература вспышки (о.т.) - 14° С; температура самовоспламененения 190° С; температурные пределы распространения пламени: в сухом воздухе - нижний -56° С, верхний 28° С; нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) 1.7%. (об.); дельная теплота сгорания 3,8 * 106 Дж*кг-1, удельная теплота испарения 1,96 * 105 Дж*кг-1; давление насыщенных паров lg прнас (мм. рт. ст.) =.6.85876 - 1054,64 / (t+ 233.31) в интервале от 0 до 32 °С; скорость выгорания 0,033 кг*м-2 * с-1; температура орения 980 °С (теоретически рассчитанная величина, по экспериментальным данным 400-700 °С); максимальное давление взрыва 980 кПа; скорость нарастания давления взрыва: средняя 126*10 Па*с, максимальная 350*10 Па*с

Разгерметизация трубопровода ТХС на участке выхода со склада к приемным емкостям в корпусе очистки хлоридов на отметке 0,00.

Масса вышедшего ТХС из трубопровода будет составлять:

m= G*+ /4 *d2*l* (2.1)

где G - массовый расход ТХС при транспортировке через трубопровод.

G = /4 *d2**-1 (2.2)

где /4=0,785;

диаметр трубопровода d= 0,076 м2;

плотность ТХС =1480 кг*м-3;

давление в трубопроводе P=4 ати;

длинна трубопровода l=240 м;

при ручном отключении задвижки 1=300с;

при автоматическом отключении если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование её элементов, 2 =120с;

при автоматическом отключении если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование её элементов, 3 =3 с;

G=0,785*0,0762*1480*(2*4*1,013*105*1480-1)1/2=157 (кг*с-1)

тогда из формулы (2.1) получаем:

m1= 48710 кг или 33 м3;

m2= 20451 кг или 14 м3;

m3= 2082 кг или 1,4 м3.

Согласно п 3.2 [1] розлив на твердом основании принимаем 1 л на1м2.

Теоретическая площадь розлива составит:

F1=33000 м2; F2=14000 м2; F3=1400 м2.

Розлив ЛВЖ во всех случаях произойдет по всей свободной площади отделения ректификации.

Удельная пожарная нагрузка на 1м2 площади помещения составит:

gm= m/ Fсв кг*м-2 (2.3); или

gv= V/ Fсв л*м-2 (2.4)

Время выгорания определим как отношение удельной пожарной нагрузки к скорости выгорания: = g/Vвыгор (2.4); полученные расчетом данные сведем в таблицу 2.4

Таблица 2.4

Удельная пожарная нагрузкаВремя выгорания ЛВЖКг*м-2Л*м-2смин50,63,42,153325,521,21,43642,410,72,160,1565,51

Наиболее сложная обстановка возникнет при разгерметизации трубопровода на отметке 0,00 при условии отказа автоматического перекрывания задвижек. При этом произойдет розлив 48710 кг ТХС по всей свободной площади помещения. Удельная пожарная нагрузка составит 50,6 кг*м-2. Загорание быстро распространяется по всей площади розлива. Время полного выгорания ЛВЖ составит 25,5 мин.

Расчёт температурного режима пожара

Расчет температурного режима проводим согласно методике изложенной в источнике [].

Определяем поверхность теплообмена в помещении:

S= Sпола+ Sперекрытий+ Sстен (2.5)

S=1188+1188+(22*7*2+54*7)=3062 м2

Определяем плотность теплового потока

w=(* Vвыгор * Fпож* J) / (3,6* S) (2.6)

Где: w - плотность теплового потока;

Vвыгор - массовая скорость выгорания кг*м-2*ч-1 0,033*3600

Fпож - площадь пожара 963 м2

J - низшая массовая теплота сгорания 3,8*106 дж*кг -1 =3,8*103 кдж*кг -1

- коэффициент полноты сгорания найдём из уравнения сгорания трихлорсилана (2.7)

Основная реакция горения (подтверждённая результатами экспериментов проведённых в центральной заводской лаборатории ГХК) см. приложение 1 уравнение ():

HSiCl3 + O2 = SiO2 + HCl + Cl2 (2.7)

Без учёта побочных реакций принимаем, что для сгорания 135,5 кг ТХС требуется 32 кг кислорода. Содержание кислорода в воздухе 21%. Количество воздуха для сгорания 1 кг ТХС составит: 32/0,21=152,4 кг; 1 кмоль воздуха - 29 кг; на 1 кмоль ТХС необходимо 152,4/29=5,3 кмоль воздуха; на 1 кг ТХС необходимо 5,3/135,5=0,04 кмоль воздуха. 1 кмоль газа (н.у.) занимает объем 22,4 м3, тогда на сгорание 1 кг ТХС необходимо затратить 22,4*0,04= 0,9 м3 воздуха.

По приложению 5 [] коэффициент полноты сгорания =0,99

w = (0,99*0,033*3600*963*3800)/(3,6*3062) = 39,044 Вт*м2

Определяем коэффициент избытка воздуха:

Т.к. площадь горения велика, очень быстро, от лучистого тепла и роста температуры будет происходить разрушение остекления. Ориентировочно принимаем, что произойдёт разрушение остекления примерно на 80% его площади. Газообмен в помещении будет осуществляться через оконные проемы. Принимаем, что на приток будет работать 1/3 разрушенного остекления.

Площадь приточных отверстий составит:

F1=0,8* Fостекления *1/3; F1= 0,8*540 /3 = 144м2

F1/ Fпож = 144/963 = 0,15

коэффициент избытка воздуха a определяется по кривой 4, а характер отношения Fпож / Fпола = 963/1188=0,81 > по сплошной линии приложения 7 [6].

Коэффициент избытка воздуха a =14

Данные заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5

мин1257,51012,5152025Т °С406090125150170185200210

На рис 4 построим график роста температуры в помещении.

Рост среднеобъемной температуры пожара

Характерной особенностью процесса горения ТХС является относительно невысокое значение среднеобъемной температуры в помещении. Это хорошо согласуется с тем фактом, что удельная теплота сгорания ТХС относительно низка. Она на порядок ниже по сравнению с углеводородами типа н-бутан (Для ТХС J=3,8х106 Дж*кг-1, для н-бутана J=4,6х107 дж*кг -1).

В реальных условиях температура будет выше т.к. температура кипения ТХС +31 °С и при росте температуры увеличится интенсивность испарения и горения паров, помимо основной реакции горения будут протекать процессы образования тетрахлорсилана и воды пары которой вступят в реакцию гидролиза. Температурный предел деформации и разрушения основного конструктивного матариала колонн и резервуаров - стали вСт3Сп5 составляет +380 °С. Температурный режим в помещении не достигает, но приближается к пороговому значению и при осложнении обстановки может быть лего преодолён. Трихлорсилан и тетрахлорсилан (кипящий при =57 °С, находящиеся в сборниках и нижней части колонн под воздействием нарастающей температуры начнут интенсивно кипеть, что вызовет рост давления и возможные взрывы резервуаров. Это может привести к осложнению ситуации.

Основная задача прибывших первыми пожарных подразделений в кратчайшие сроки обеспечить охлаждение технологического оборудования в горящем помещении.

Зона возможного задымления, состав и токсичность продуктов горения

В соответствии с направлением розы ветров и расположения остекления корпуса наиболее опасная зона расположена на северо - восток. В этом направлении расположен энергоблок и отсутствуют производственные корпуса. Источники водоснабжения также не расположены в этом направлении.

Большое удаление промплощадки от городской жилой зоны, и расположение её с наветренной стороны исключают угрозу выбросов и загазованности для города. Однако для персонала завода и личного состава принимающего участие в тушении такая угроза актуальна.

Как сами хлорсиланы, так и продукты их сгорания и гидролиза опасны для человека. При горении выделяется газообразный хлор при горении и гидролизе выделяется также хлороводород. Согласно уравнению реакции 135 кг ТХС выделяют 36 кг хлороводорода и 71 кг хлора или (приведенные к стандартным условиям) по 22,4 м3 каждого газа. Теоретически при полном сгорании 48710 кг образуется по 8052 м3 каждого газа. При реакции гидролиза при тушении водой и в меньшей степени при применении ВМП дополнительно выделяется хлороводород.

В цель данной работы не входит расчет аварийно-спасательных работ но полученные количественные результаты, бесспорно, показывают необходимость работ по осаждению облака хлора и хлороводорода образующегося в результате пожара.

Оценка возможных действий персонала до прибытия первых пожарных подразделений

Учитывая большую площадь разлива и быстрое распространение горения по всей площади, следует однозначный вывод: персонал самостоятельно не способен ликвидировать загорание. Ждать полного выгорания ЛВЖ в помещении опасно, так как это способно привести к повреждению оборудования, взрывам, и выходу из строя техпроцесса на длительный срок. Химическое заражение персонал также не способен ликвидировать в связи с необходимостью применения большого количества приборов распыления воды для осаждения облака.

Персонал располагаемой на территории газоспасательной станции не имеет необходимого для тушения оборудования, а так как по проекту он не имеет транспортных средств его оперативность неудовлетворительна.

Основные действия персонала в случае аварии, должны быть направлены на принятие мер к перекрытию питающих трубопроводов, сливу в аварийную ёмкость наиболее опасных пожароопасных компонентов, продувку и заполнение аппаратов и трубопроводов азотом, открытию всех сбросных клапанов на «свечу» для понижения давления в аппаратах при нагреве. Также необходимо принять меры к ручному запуску АПТ, если она не сработала автоматически.

При оповещении по громкоговорящей связи, весь персонал должен надеть средства защиты и за исключением операторов КИП покинуть здание. На личный состав газоспасательной службы возлагаются обязанности обеспечить и проконтролировать эвакуацию персонала и обеспечить ручное отключение магистралей в случае отказа или разрушения автоматики. Из руководителей находящихся на объекте формируется объектовый штаб, который по прибытии пожарных подразделений взаимодействует со штабом пожаротушения. Целесообразно разработать порядок привлечения при аварийной ситуации, подразделений аварийно-спасательных отрядов и личного состава в/ч 96856 (бригады МЧС) дислоцированной на территории города Железногорска в 1995 году, и возложить на них задачу по ликвидации последствий химического заражения.

Все эти меры позволят использовать личный состав ГПС для действий связанных с непосредственной ликвидацией пожара и его последствий.

3. Тушение возможного пожара

Расчёт сил и средств по тушению пожара воздушно-механической пеной средней кратности (по рекомендации ВНИИПО).

По заказу Красноярского Горно-Химического комбината во ВНИИПО под руководством доктора технических наук В.И. Горшкова в 1992 году проведён анализ пожаровзрывобезопасности и разработаны рекомендации по обеспечению безопасности объектов складирования трихлорсилана.

В этой работе проведен анализ сценариев возможных аварий на складах хлорсиланов промышленных площадок №1 и №2, а также разгерметизация трубопроводов на наружных участках внутри и вне обвалования. При этом в случае разлива вне обвалования площадь разлива определялась по данным ВНИИПО, полученным на основе анализа аварии с проливом изопентана на железнодорожное полотно (Белгород, 1990 год). Согласно этим данным, 130 кг продукта проливается на 1м2.

В случае аварии трубопровода внутри корпуса очистки хлоридов, трихлорсилан разливается на твёрдую поверхность, поэтому площадь розлива принимаем из условия: 1 литр на 1м2 поверхности [1]. Площадь разлива соответственно будет намного больше.

Рекомендуемое огнетушащее вещество: воздушно-механическая пена на основе пенообразователя ПО-1Д. Рекомендуемые приборы подачи огнетушащего вещества: пеногенераторы ГПС-600 и пенные оросители типа ОПСР. Рекомендуемая интенсивность подачи раствора пенообразователя: 0,3 л*м-2*с-1 [].

Расчёт сил и средств для тушения возможного пожара в корпусе очистки хлоридов

1. Определяем требуемый расход огнетушащего вещества:

Qтр = Qтртуш +Qтрзащ

Q= F*I

Qтртуш=Qтр рпотуш *0,94

Где: Qтр - требуемый суммарный расход воды.

Qтрзащ - требуемый расход воды на защиту.

Qтртуш - требуемый расход воды на тушение.

F - площадь (тушения или защиты).

I - интенсивность подачи огнетушащего вещества.

Qтр рпотуш - требуемый расход раствора пенообразователя в воде.

,94 - коэффициент содержания воды в 6% растворе пенообразователя.

Qтр рпотуш =Fтуш* Iрпо =963*0,3=288,9 л*с-1.

Площадь тушения: Fтуш = 963 м2.

Интенсивность подачи раствора ПО-1Д: Iрпо = 0,3 л*м-2*с-1.

Qтрзащ =Fзащ1*Iзащ1 +Fзащ2*Iзащ2 =265,8*0,3+197*0,15*0,25=87,1 л*с-1.

Площадь защиты технологических установок 1 этажа:

Fзащ1 =265,8 м2.

Площадь защиты технологических установок 2 этажа: Fзащ2 =197 м2.

Интенсивность охлаждения технологических установок 1 этажа находящихся в зоне горения:

Iзащ1 =0,3 л*м-2*с-1 (таблица 2.10.) [3].

Интенсивность охлаждения технологических установок 2 этажа:

Iзащ2 =0,15*0,25 (стр. 52) [3].

Qтртуш=288,9*0,94+87,1=358,7 л*с-1.

1. Определяем необходимое количество технических приборов подачи огнетушащих средств:

Nгпс = Fтуш /F гпстуш

Fгпстуш = Qгпс / Iрпо

Расход раствора 1 пеногенератора ГПС-600: Qгпс 600=6 л*с-1, ГПС-2000: Qгпс 2000 =20 л*с-1.

Площадь тушения 1 пеногенератора ГПС-600:

F гпс 600туш =6/0,3=20 (м2),

Площадь тушения 1 пеногенератора ГПС-2000:

F гпс 2000туш =20/0,3=67 (м2).

Число пеногенераторов ГПС-600: Nгпс 600=963/20=48

Число пеногенераторов ГПС-2000: Nгпс 2000 =963/67=15

Число водяных стволов на защиту:

Nзащ =Qтрзащ/Qств

По тактическим соображениям целесообразно использовать для защиты 1 этажа стволы максимальной интенсивности (ПЛС-20 с диаметром насадка 32 мм Qплс=28 л*с-1), расположив их вне здания с подачей компактных струй через проёмы остекления. Цель - максимально возможное охлаждение технологического оборудования в зоне воздействия огня. Для защиты 2 этажа возможно использование внутренних противопожарных кранов со стволами РСК-50

(Qрск= 3,5 л*с-1).

Для защиты 1 этажа: N1защ =80/28=3 ствола ПЛС-20;

этажа: N2защ =7,38/3,5=2,11 принимаем 3 ствола РСК-50.

1. Определяем фактический расход огнетушащих веществ:

ф=Qфтуш+Qфзащ

Где: Qфтуш =Nгпс *Qгпс; Qфзащ=N1защ*Qплс+N2защ*Qрск

Для ГПС-600: Qфтуш =48*6=288 л*с-1 раствора пенообразователя.

Для ГПС-2000: Qфтуш =15*20=300 л*с-1 раствора пенообразователя.

Для защиты: Qфзащ=3*28+3*3,5=94,5 л*с-1 воды.

Максимальный фактический расход воды составит: Qф=300*0,94+94,5=377 л*с-1; пенообразователя: Qфпо= 300*0,06=18 л*с-1.

1. Рассчитаем необходимый запас огнетушащих веществ:

Для нужд пожаротушения мы можем использовать пожарные гидранты сети наружного противопожарного водоснабжения, в том числе: 3 ПГ расположенных на кольцевой магистрали диаметром 500 мм; 2 ПГ на кольцевой магистрали диаметром 250 мм; 1 ПГ на тупиковой магистрали диаметром 400 мм; 3 градирни оборотного водоснабжения; 2 пожарных водоёма по 500 м3. Вывод: запроектированные сети обеспечивают требуемый расход для нужд пожаротушения.

Требуемый запас пенообразователя с учетом резерва:

Vпо = Qфпо* 60*tр*Kз = 18*60*30*3=97200 л.

Где: Расчётное время тушения ВМП tр =30 мин; коэффициент запаса (разрушения пены): Kз =3 [3].

1. Требуемое количество пожарных автомобилей основного назначения:

Nац =Qф/ Qнас = 377/40*0,8=12

Где: 40 л*с-1 паспортная производительность пожарного насоса ПН 40у

,8 коэффициент износа и потерь.

1. Численность личного состава по ведению боевых действий (без учета резерва звеньев ГДЗС):

Минимальная численность при ручной подаче пеногенераторов:

Nлс=Nгпс *2+Nплс *2+Nрск *2+Nац *3

Nотд = Nлс/5

Nгпс *2 - число пеногенераторов по 2 бойца на каждый (при подаче с помощью гребёнок при использовании спецтехники количество бойцов будет меньше, и более безопасно и тактически эффективно).

Nплс *2 - число лафетов охлаждения по 2 бойца на каждый.

Nрск *2 - число стволов РСК охлаждения по 2 бойца на каждый (2 звена ГДЗС подают 3 ствола).

Nац *3 - число основных автомобилей с водителем, постовым поста безопасности, пожарным на разветвлении.

При подаче ГПС-600 Nлс=48*2+3*2+3*2+12*3=144 человека, 29 отделений.

При подаче ГПС-2000 Nлс=15*3+3*2+3*2+12*3=93 человек, 19 отделений.

С резервом звеньев, число отделений возрастет на 1/3 и составит 38 и 25 отделений соответственно.

По результатам расчётов можно сделать следующие выводы:

1. Предусмотренное гарнизонное расписание выездов не обеспечивает необходимое количество сил и средств для проведения пенной атаки.
2. Время следования для подразделений прибывающих по вызову №2 и особенно по вызову №3 превышает время выгорания разлившегося трихлорсилана.
3. Пенную атаку целесообразно проводить только при наличии расчётного количества сил и средств, подготовки необходимого запаса пенообразователя. Подразделения, которые участвуют в подготовке пенной атаки и прибывают раньше остальных, не могут быть задействованы для других работ, следовательно, используются нерационально. При достаточном количестве сил и средств задействованном для защиты здания и оборудования, грамотных действиях персонала по аварийному опорожнению емкостей и колонн с ЛВЖ, перекрытию задвижек поступления горючих веществ в корпус очистки хлоридов выгорание разлившегося вещества произойдет раньше начала пенной атаки.
4. При тушении стоящими на вооружении гарнизона пеногенераторами ГПС-600 количество генераторов не соответствует расчетному, следовательно, необходимо приобретать и вывозить их дополнительный запас. Количество отделений также значительно превосходит возможности гарнизона даже с привлечением сил и средств из краевого центра и 100% использованию резерва техники и дополнительному сбору личного состава свободного от службы.
5. Количество вывозимого в боевом расчёте пенообразователя намного меньше требуемого. В реальных условиях его может понадобиться даже больше расчетного с учетом того, что пенная атака должна проводится одновременно с охлаждением технологического оборудования компактными струями и коэффициент разрушения пены необходимо увеличить до пяти. Тогда пенообразователя потребуется 162000 литров вместо 97200. Такое количество пенообразователя невозможно вывозить, следовательно, необходимо предусмотреть утепленные или обогреваемые емкости для хранения пенообразователя на объекте.
6. Применение пеногенераторов ГПС-2000 значительно снижет требуемое количество личного состава. При условии создания на объекте дополнительной пожарной части, возможно, обеспечить расчётное количество сил и средств. Но необходимо дополнительное вооружение всех подразделений пеногенераторами ГПС-2000, причем городские части не смогут вывозить их в боевом расчёте. Нужно будет определить порядок хранения и использования ГПС-2000 на объекте.
7. В рекомендациях ВНИИПО не учитываются химические особенности процессов протекающих при тушении трихлорсилана. Он в основном рассматривается как ЛВЖ с низкой температурой кипения по свойствам близким к горючим газам. Но очень важно учитывать процессы гидролиза, протекающие при взаимодействии трихлорсилана с водой содержащейся в воздушно механической пене. Процессы гидролиза достаточно подробно описаны в работе [4]. В результате проведенных исследований установлено, что гидролиз трихлорсилана - экзотермическая реакция, сопровождающаяся испарением 5-25% исходного и частично гидролизованного продукта представляющего горючие пары. Кроме этого выделяется негорючий, но токсичный хлороводород и образуется 4-15% водорода. Уравнение реакции гидролиза имеет вид: H-Si-Cl3 + 5/2H2O = H-Si(OH)3 + 3HCl

Образующиеся продукты легко конденсируются с выделением воды и образованием соединений с - Si-O-Si - связями. Эти соединения, взаимодействуя с пеной, заполняют межпузырьковые прослойки и способствуют образованию негорючего слоя.

Практический опыт тушения пеной розлива смеси гидрохлорсиланов, основным компонентом которой являлся трихлорсилан, на химкомбинате в городе Усолье-Сибирское, показал, что при этом на поверхности образуется негорючая корка, под поверхностью которой продолжается горение, местами прекращающееся и возникающее вновь. Горючие пары и газы периодически взламывают корку и воспламеняются, а пена свободно растекается по ней, и не обеспечивает эффективного тушения. Личный состав после неудачной попытки применил компактные и распыленные водяные струи и не смотря на увеличение интенсивности горения быстро ликвидировал загорание.

Всё вышеперечисленное позволяет сделать вывод о том, что тушение трихлорсилана воздушно-механической пеной средней кратности может оказаться неэффективным, требующим больших экономических затрат, перевооружения гарнизона, привлечения большого количества дополнительных сил и средств.

По соображениям экономической целесообразности в данной работе я не провожу расчёты тушения порошковыми составами, так как на вооружении гарнизона имеется единственный автомобиль порошкового тушения АП-5 дислоцирующийся в пожарной части №1 в 16,5 км от данного объекта.

Расчет сил и средств по тушению пожара распылёнными и компактными струями воды

Вода, несмотря на появление всё новых, всё более эффективных огнетушащих средств и составов остаётся основным, наиболее используемым в пожаротушении веществом. Её достоинства в доступности, дешевизне, простоте применения, физико-химической уникальности действия.

Учитывая физические и химические особенности трихлорсилана, следует предположить, что тушение его водой является наиболее эффективным и экономичным решением. Во-первых, плотность трихлорсилана (1480 кг*м-3) больше плотности воды, следовательно, вода будет растекаться по его поверхности, уменьшая площадь горения. Во-вторых, трихлорсилан интенсивно гидролизуется водой. Значит вся вода, в том числе используемая на защиту, стекая, вступает в реакцию гидролиза и также участвует в уменьшении количества горючей жидкости, значит и в тушении. Низкая температура кипения (+310С) обуславливает усиление испарения, при повышении температуры при гидролизе и горении. Распыленная вода осаждает хлороводород и другие токсичные продукты горения и гидролиза, а также разлагает трихлорсилан в газообразной фазе. К отрицательным факторам следует отнести рост интенсивности и температуры горения, токсичность продуктов гидролиза и сгорания. Влияние негативных воздействий, возможно компенсировать увеличением интенсивности подачи воды на защиту оборудования и тушение. Чем больше подача воды в компактной и распыленной форме, тем быстрее будет ликвидировано горение. Увеличение расхода воды на тушение, в отличие от пенной атаки, возможно вести поэтапно, по мере прибытия пожарных подразделений.

Рекомендуемая интенсивность тушения трихлорсилана распыленной водой 0,3 л*с-1*м-2 []. Рекомендуемая интенсивность охлаждения оборудования в зоне воздействия горения также

,3 л*с-1*м-2 (таб. 2.10.) [].

Расчет сил и средств.

Расчет сил и средств проведем для тушения двумя видами огнетушащих приборов:

А - тушение с помощью переносных лафетных стволов с насадками НРТ-20

Б - тушение с применением ручных стволов РС-70 с насадками НРТ-10

. Определяем требуемый расход огнетушащего вещества:

Qтр = Qтртуш + Qтрзащ; ()

Q = F * I, ()

где, Qтр - требуемый суммарный расход воды;

F - площадь тушения или защиты;

I - интенсивность подачи огнетушащего вещества;

Fтуш = hтуш * Pтуш, ()

где, hтуш - глубина тушения прибора:

А: 10 м;

Б: 5 м.

Ртуш - периметр тушения (с учетом глубины тушения):

А: Ртуш = 54 - 10 * 2 = 34 м

Б: Ртуш = 54 - 5 * 2 = 44 м

Fтуш - площадь тушения будет составлять:

А: 10 * 22 * 2 + 10 * (54 - 10 * 2) = 780 м2

Б: 5 * 22 * 2 + 5 * (54 - 5 * 2) = 440 м2

Параметры для защиты принимаем такие же, как в разделе 3.1, т.к. защита в случае тушения пеной средней кратности и в случае тушения водой требует аналогичных тактических решений.

Тогда:

для варианта А: Qтуш = 0,3 * 780 = 234 - принимаем 240 л * с-1;

Qтр = 240 + 87,1 = 327,1 - принимаем 330 л * с-1.

для варианта Б: Qтуш = 0,3 * 440 = 132 л * с-1;

Qтр = 132 + 87,1 = 219,1 - принимаем 220 л * с-1.

. Определяем количество приборов, необходимых для тушения и защиты:

Nпр = F / Fпр; ()пр = Qпр / I, ()

где: Nпр - число приборов тушения;

F - площадь (защиты или тушения);

Fпр - площадь работы (защиты или тушения) прибора;

Qпр - расход огнетушащего вещества прибором;

I - требуемая интенсивность подачи огнетушащего вещества.

Применение стволов «А» для защиты аппаратов и оборудования первого этажа нецелесообразно, в связи с небходимостью применения мощных струй, которые должны пробивать зону возможного горения и обеспечивать охлаждение оборудования с заданной интенсивностью. Количество и вид приборов для защиты принимаем в соответствии с расчетами проведенными в п. 2 раздела 3.1.

Таким образом, требуется 80 л*с-1 на защиту первого этажа и 7,4 л*с-1 от внутренних пожарных кранов на защиту второго этажа. Обеспечить необходимый расход возможно, используя 3 ствола ПЛС-20 с диаметром насадка 32 мм и расходом 28 л * с-1 и 3 ствола РСК-50 от внутренних пожарных кранов второго этажа.

Рассчитаем количество приборов для тушения:

Для варианта А: Fплстуш = 20 / 0,3 = 66,6 м2;

Nплс = 780 / 66,6 = 11,7 - принимаем 12 ПЛС-20.

Для варианта Б: FстА = 10 / 0,3 = 33,3 м2;

NстА = 440 / 33,3 = 13,2 - принимаем 14 стволов «А».

3. Определяем фактический расход огнетушашего вещества.

Qф = Qфтуш + Qфзащ ()

Qфтуш = Nпр * Qпр ()

где: Qф - фактический расход воды, необходимый для тушения пожара.

Фактический расход воды на защиту составит:

Qзащ= Qзащ1+Qзащ2; ()

Qзащ = 28*3+3,5*3 = 84+10,5 = 94 л*с-1.

Для проверки систем противопожарного водоснабжения завода учитываем расход только от наружных сетей, считая, что внутренние ПК водой обеспечены.

Тогда:

для варианта А: Qтуш = 12 * 20 = 240 л * с-1;

Qф = 240 + 84 = 324 л * с-1;

для варианта Б: Qтуш = 14 *10 =140 л * с-1;

Qф = 140 + 84 = 224 л * с-1.

. Определяем необходимый запас огнетушащего средства и обеспеченность им объекта.

На объекте имеется 10 пожарных гидрантов. Из них, для целей пожаротушения, целесообразно использовать 8, из которых:

ПГ - установлены на кольцевой сети диаметром 500 мм;

ПГ - установлены на кольцевой сети диаметром 250 мм;

ПГ - установлен на тупиковой сети диаметром 400 мм;

ПГ - установлен на тупиковой сети диаметром 250 мм.

Максимальная водоотдача сети в соответствии с гидравлическим расчетом, проведенным капитаном внутренней службы Аноприевым М.А. составит:

для сети К-500 - 570 л*с-1;

для сети К-250 - 150 л*с-1;

для сети Т-400 - 200 л*с-1;

для сети Т-250 - 75 л*с-1.

Максимальнй расход воды от одного ПГ составляет 40 л*с-1, фактический расход составит 20 и 24 л*с-1. Следовательно, сети ППВ обеспечивают требуемый расход воды для тушения пожара.

По тактическому замыслу, предусмотрено использовать для целей пожаротушения, градирни оборотного водоснабжения (с запасом воды 864 м3) и пожарные водоемы объемом 500 м3.

Продолжительность работы при подаче воды из водоемов определим по формуле (5.6) []:

tраб = 0,9*Vвод / Nпр * Qпр * 60; ()

На градирню установим ПНС-110, которая по двум магистральным линиям через четырехходовые разветвления способна обеспечить работу 4-х ПЛС-20 или 8 стволов РС-70. На водоем 500 м3 будет установлен АА-60, который обеспечит работу СЛС-60 КС или двух ПЛС-20 (с насадками 28 мм) на защиту 1 этажа.

Время работы ПНС-110 от градирни составит:

,9*864*1000 / 80*60=162 мин.

Время работы АА-60 от водоема составит:

,9*500*1000 / 60*60=125 мин.

Теоретическое время тушения ТХС не превышает времени его выгорания и составит не более 25 мин. Фактическое время тушения с учетом химических свойств ТХС (см. приложение 1) будет намного меньше. Это позволяет сделать вывод, что объект водой обеспечен.

При расчетах учитывается теоретическая пропускная способность сетей ППВ и пятикратный запас воды в водоемах.

. Определяем требуемое количество пожарных автомобилей основного назначения.

В соответствии с тактическими возможностями АЦ-40, находящимися на вооружении гарнизона г. Железногорска, от одной АЦ возможно подать 1 ПЛС-20 или 2 ствола РС-70. Требуемое количество пожарных машин определяем в соответствии с формулой (5.8) []:.

Nац = Nобщпр / Nсхпр,

гд Nац - число автомобилей основного назначения;

Nобщпр - общее количество приборов тушения;

Nсхпр - количество эквивалентных по типу приборов в схеме подачи огнетушащих средств.

В таком случае количество АЦ, необходимых для тушения составит:

для варианта А: 12/1=12 ПА,

для варианта Б: 14/2=7 ПА,

количество АЦ для защиты составит: 3/1=3 ПА, для обоих вариантов.

Учитывая возможность привлечения для защиты автомобиля «Ураган» АА-60, который, используя станционарный лафетный ствол СЛС-60 КС, способен заменить 2 ПЛС-20, количество пожарных машин основного назначения, привлекаемых для тушения, составит:

для варианта А: 13 АЦ-40, 1 АА-60;

для варианта Б: 8 АЦ-40, 1 АА-60.

. Определим предельные расстояния подачи огнетушаших средств от автомобилей, установленных на водоисточники.

Предельные расстояния определяем в соответствии с формулой (5.10) [].

lпр = [Hн - (Hр + Zм + Zпр)] * 20 / (S *Q2), ()

где: lпр - предельное расстояние по подаче воды, м;

Hн = 100 м - напор на насосе (по ТТХ);

Hр = 70 м - напор у разветвления (Нр=Нпр+10, Нпр=60 м);

Zм = 5 м - высота подъема местности;

Zпр = 0 м - наибольшая высота подъема прибора;

S = 0,015 м - сопротивление пожарного рукава (табл. 4.5 []) диаметром 77 мм;

Q = 10 л*с-1 - расход воды в наиболее нагруженной линии,

(1/2 расхода ПЛС-20 с насадком НРТ-20).

Тогда: lпр = [100 - (70+5+0)] * 20 / (0,015*100) = 333 м.

Все пожарные водоемы и гидранты, расположенные на территории ЗППК, кроме ПГ N2, который удален на 360 м, можно использовать для установки пожарных автомобилей, без перекачки воды.

. Определяем численность личного состава для проведения действий по тушению пожара.

Общую численность личного состава определяем путем суммирования числа людей, занятых на выполнении различных видов боевых действий. Ориентировочные нормативы требуемого количества личного состава принимаем в соответствии с данными стр. 172 []:

Nлс = Nтушст + Nзащст + Nзащгдзс + Nац + Nпб + Nрл, ()

где: Nлс - общая численность личного состава;

Nтушст - число ствольщиков, участвующих в тушении (3 на 1 ПЛС, 2 на 1 РС-70);

Nзащст - число ствольщиков, участвующих в защите первого этажа (по 3 на 1 ПЛС);

Nзащгдзс - число ствольщиков, защищающих второй этаж (2 звена ГДЗС по 3 человека);

Nац - водители, контролирующие работу насосно-рукавных систем (по 1 на 1 АЦ);

Nпб - постовые на посту безопасности (на каждое звено - 1, на каждое отделение, работающее снаружи - 1);

Nрл - работающие на разветвлениях и контролирующие рукавные линии (по 1 на АЦ-40).

Тогда:

для варианта А: Nлс = 12*3+1*3+2*3+14+14+14= 87 человек;

для варианта Б: Nлс = 14*2+1*3+2*3+9+9+9= 64 человека.

В соответствии с требованиями [] на 3 работающих звена ГДЗС необходимо 1 резервное. Учитывая необходимость включения в сизод всех работающих в непосредственной зоне возможной загазованности СДЯВ общая численность личного состава включая резерв ГДЗС составит:

для варианта А: Nлс = 87*1.3=113 человек;

для варианта Б: Nлс = 64*1.3=83 человека.

8. Определяем требуемое количество отделений основного назначения.

Nотд = Nлс / 5 ()

Для варианта А: Nотд = 113 / 5 = 23 отделения.

Для варианта Б: Nотд = 83 / 5 = 17 отделений.

Результаты расчета отобразим на совмещенном графике рис.

Анализ полученных резезультатов

Учитывая результаты расчета сил и средств, гарнизонное расписание выездов, время прибытия подразделений и их тактические возможности (табл. 3.2), можно сделать вывод, что для тушения возможного смоделированного пожара:

по варианту А - сил и средств недостаточно;

• по варианту Б, при привлечении дополнительного отделения на АЦ-40, сил и средств достаточно, но время прибытия и развертывания значительно превышает время выгорания ЛВЖ, поэтому применение этого варианта теряет смысл.
• Решение тактической задачи можно найти, исходя из химических свойств вещества, которое мы тушим.
• В соответствии с уравнением () приложения 1, для гидролиза 135,5 кг трихлорсилана, необходимо 45 кг воды. Для гидролиза 48710 кг ТХС необходимо 48710*45/135,5=16177 кг воды. С учетом выгорания ТХС к моменту развертывания сил и средств, теоретически необходимое количество воды будет меньше. Для гарантированного гидролиза необходимо, как минимум, пятикратное количество воды. Вся вода, используемая для защиты оборудования первого этажа и тушения розлива ЛВЖ, примет участие в гидролизе ТХС и осаждении хлора и хлороводорода.
• По прибытию, главная задача пожарных подразделений - обеспечить охлаждение технологического оборудования 1 этажа для предотвращения его разрушения и угрозы взрывов.
• Время введения сил и средств найдем по формуле ():
• tсс = tобн + tсв + tсл + tбр ()
• где: tсс - время ввода сил и средств;
• tобн = 1 мин - время обнаружения и сообщения, при наличии АПС;
• tсв = 4 мин- время сбора и выезда, с учетом надевания костюмов Л-1 и включения в СИЗОД;
• tсл - времяследования, исходя из расстояния до объекта L и нормативной или фактической скорости движения ПА - V.
• Нормативнаяскорость следования для загородных дорог с твердым покрытием принимается 60 км*ч-1, реальная скорость движения ПА по территории завода будет не более 50 км*ч-1, фактическая скорость АЦ-40 (131), находящихся на вооружении ПЧ-9, составляет не более 35 км*ч-1.
• Тогда: tсл = 60 * L / V. ()
• Расстояние до корпуса очистки хлоридов от ПЧ-9 составляет 2,5 км.
• tбр - время боевого развертывания принимаем на основании приложения 10 []. Для подачи отделением ПЛС-20 от установленной на ПГ автоцистерны полным боевым расчетом tбр составит 2 мин. Подача лафетного ствола от АА-60 без установки на водоисточник возможна без боевого развертывания - «с колес». Подача ствола РС-70 от АЦ-40 с установкой на ПГ, также составит 2 мин.
• Рассчитаем время введения первых стволов на защиту технологического оборудования дежурным караулом ПЧ-9 (вариант предусмотренный проектом):
• tсс = 1+4+(60*2,5/60)+2 = 9,5 мин.
• Фактическое время составит:
• tсс = 1+4+(60*2,5/35)+2 = 11,3 мин.
• Время прибытия следующего подразделения - второго отделения ПЧ-1, составит:
• tсс = 1+4+(60*16,5/60)+2=23,5 мин.
• Все остальные подразделения прибывают позже времени полного выгорания ТХС.
• Согласно требований нормативных документов, время оперативного реагирования пожарных подразделений для опасных и особо важных объектов, не должно превышать 5-7 минут.
• На основании проведенных расчетов, требований нормативных документов, а также анализа и прогноза оперативной обстановки выполненной в работе майора внутренней службы Дубровина В.В., доказана необходимость создания на заводе ПКК пожарной части, кроме того, для организации противопожарной защиты ряда объектов ИХЗ ГХК, необходимо создать отдельный пост, в составе отделения на АЦ-40, дислоцирующийся в пожарном депо бывшей ПЧ-2.
• Предлагаемое распределение пожарной техники отображено в таблице.
• Распределение пожарной техники по пожарным частям, охраняющим объекты промышленной площадки ИХЗ ГХК

Пожарное депоВиды пожарных машинОсновные ПАСпециальные ПАВспомогательныеОбщего назначенияЦелевого примененияАЦ-40ПНС-110АА-60АЛ, АКПАРБРДМАвтомобиль грузовойПЧ-92 (3)111Отдельный пост ПЧ-91ПЧ ЗПКК2 (2)1111

• Комплектование ПЧ по охране завода ПКК пожарной техникой обусловлено необходимостью обеспечения полномасштабных действий I этапа ликвидации наиболее крупного и сложного пожара, возможного на охраняемом объекте. При этом предполагается передать в ПЧ ЗПКК часть техники из ПЧ-9, в том числе автомобиль аэродромного тушения, пожарную насосную станцию и рукавный автомобиль, в ПЧ-9 произвести замену МШТС на АКП-30. Так как комплектование ПЧ-9 техникой проводилось с учетом перспективы строительства полного комплекса РТ-2, а в настоящее время окончание строительства и ввод в эксплуатацию РТ планируется не ранее 2015-2020 гг. использование этой техники более целесообразно для охраны завода ПКК. Дислокация пожарного депо ПЧ ЗПКК позволит в случае необходимости использовать специальную технику при тушении пожаров на объектах РТ-2. Замена МШТС на АКП-30 обусловлена архитектурно-строительными особенностями, в частности высотой зданий, как на заводе ПКК, так и на РТ-2.
• В боевой расчет дежурного караула ПЧ ЗПКК предлагается ввести 2 АЦ, АА-60, ПНС-110 и
• АР-2. При этом выполнение специальных работ обеспечивается личным составом отделений на АЦ.
• Предполагаемая дислокация пожарных депо:
• - для ПЧ-9 - существующее пожарное депо;
• - для отдельного поста - пожарное депо ПЧ-2;
• - для пожарной части по охране завода ПКК - пожарное депо, располагаемое вне территории завода, на участке между дорогой от КПП-4 и основной автодорогой РТ-2.
• Предлагаемая дислокация пожарных депо ПЧ-9 и отдельного поста позволит осуществлять своевременное прибытие первой пожарной помощи на большинство объектов промышленной площадки.
• Предлагаемый вариант размещения пожарного депо ПЧ по охране завода ПКК выбран с учетом расположения потенциально опасных объектов и розы ветров, а также требований п. 3.37 []. При предлагаемом размещении пожарного депо, необходимо предусмотреть строительство подземного автомобильного проезда под железнодорожными путями в районе цеха гидрирования (зд. 14 промплощадки №2) на территорию промышленной площадки №1 завода.

Введение Красноярский Горно-химический комбинат основан в 1950 году. В августе 1958 года был введен в действие первый реактор, в 1964 году химкомбинат

Больше работ по теме: