Улучшение условий труда на ИвТЭЦ-2

Газорегуляторный пункт  размещается в существующем отдельно стоящем здании. Оборудование ГРП  предназначается для очистки, регулирования и поддержания давления в заданных пределах.

Подача газа к газорегуляторному  пункту предусматривается от газопровода  высокого давления Р_вх.= 0,4 МПа. Газопроводы рассчитаны на давление 1,2 МПа. На входе газопроводов из земли в здание ГРП и выходе из ГРП устанавливаются изолирующие фланцевые соединения. На входе и выходе газопроводов ГРП предусматриваются отключающие устройства: - задвижки с электроприводом во взрывозащищенном исполнении с установкой поворотных заглушек во фланцевом соединении.

Предохранительно-запорные клапаны в ГРП не предусматриваются, сигнал о допустимом повышении давления в газопроводе перед ГРП подается на щит управления в котельную.

Газопроводы выполняются  из стальных углеродистых труб по ГОСТ 10704-91 и деталей трубопроводов  с условным давлением Ру<10 МПа (<100 кгс/см²) и температурой до 450° С в соответствии с ГОСТ 17374-83...ГОСТ 17380-83.

Для более полного представления  о характеристиках, свойствах горючего газа - метана приведена нижеследующая таблица 6[6].

 

4.2. Анализ возможности возникновения пожара и взрыва  
КТЦ отличается содержанием большого количества веществ повышенной пожарной опасности, в том числе горючих газов, жидких и твердых материалов.

Теплофикационные, газовые  установки оснащены электрооборудованием, неисправность или неправильная эксплуатация которого в свою очередь, может служить причиной загорания или в худшем случае взрыва. Анализ случившихся аварий и пожаров в тепловом хозяйстве некоторых предприятий показывает, что наиболее частыми их причинами являются взрывы пыли, либо газа в топках котлов, дымоходах, а также во время пуска и останова различных систем, связанных с использованием топлива, перебоев в подаче топлива при погасании факела в топке.

К причинам аварии или пожаров  относятся также короткие замыкания  в электрических сетях и аппаратах, чрезмерный нагрев токоведущих частей при перегрузке или перенапряжении, при перегреве соединений токоведущих  частей из-за больших местных переходных сопротивлений, из-за электрических дуг или искрения во время коммутационных переключений, при разрядах статического электричества, электросварочных работах и др., использование во взрывоопасных и пожароопасных помещениях электроустановок в несоответствующем исполнении по степени защиты.

Одним из основных факторов появления чрезвычайной ситуации является незнание, несоблюдение или просто халатность обслуживающего персонала. Пожар в помещении возникнет при наличии трёх взаимодополняющих компонентов (см. рис.1.).

Рис.1.  Треугольник составляющих пожара.

Возможность образования  горючей смеси в цехе возникает:

а) внутри аппаратов (например - котлов) при  нормальном режиме работы в период пуска или останова;

б) вне объёма котлоагрегата  при выходе горючих веществ из нормально действующих котлов, а  также при выбросе пламени  из  
топки котла;

в) внутри и снаружи котлоагрегатов при повреждении их целостности  или их вспомогательного оборудования.

Условиями образования горючей среды является:

а) снаружи котла.

                                    (4.1)

нижний концентрационный предел воспламенения метана, г/м3.

                                     

Сд— действительная концентрация газа в помещении, г/м3.

б) внутри котла при сжигании газа:

        (4.2)

где Скпв —верхний концентрационный предел воспламенения метана, г/м3.

Требования, предъявляемые  к технологическим процессам, протекающим в КТЦ для недопущения образования факторов возникновения пожара следующие:

• обеспечить условия невозможности образования пожароопасной концентрации газа в цехе и прочих помещениях, для этого использовать имеющиеся средства безопасности;
• не допускать возникновения возгорания или появления в помещении источников зажигания: искрений, открытого пламени, раскалённых до высокой температуры предметов;

• необходимо ограничить зону возникшего пожара, используя все силы и средства пожаротушения.

Основными причинами взрыва в газовом  хозяйстве КТЦ могут стать:

а) несоблюдение режимов растопки котлов и пуска турбины;

б) неполное сгорание газов  с образованием взрывоопасной смеси  из-за недостатка воздуха, низкой температуры  и пр.;

в) накопление газа в топках и дымоходах неработавших котлов через не плотности отключающих  устройств;

г) утечка газа в помещение через  не плотности газопроводов, отключающих устройств;

д) коррозионные свищи в газопроводах;

е) разрывы или нарушения герметичности  соединений в результате превышения давления газа или механического повреждения газопровода;  
ж) появлении не плотностей в обмуровке котла, газоходах и предохранительно-взрывных клапанах;

з) выход из строя предохранительно-блокировочных  устройств;

и) погашение контролируемого  пламени горелок.

К взрыву в помещении котлотурбинного  цеха могут привести следующие условия:

• образование взрывоопасной смеси внутри или снаружи котлоагрегата или турбины, газопровода и т.д.:

                                      (4.3)

• наличие источника воспламенения газовоздушной смеси, в

концентрации удовлетворяющей  условию.

Требования, предъявляемые  к технологическому процессу, протекающему в цехе, для предотвращения взрывоопасной смеси метана с воздухом:

а) обеспечивать условия  для невозможности образования  взрывоопасной смеси;

б) проводить своевременные  ремонтно-поверочные мероприятия 
в) не допускать появления в помещении источников инициирования взрыва: искрений, открытый огонь, раскалённых до высокой температуры материалов и пр.;

г) предусматривать технические  мероприятия для уменьшения избыточного давления взрыва при его возникновении.

Системы предотвращения взрыва, имеющиеся в цехе:

— технологические защиты, действующие на останов котла      отключением подачи газа на котёл при:

— повышении температуры воды на выходе из котла;

— уменьшении разрежения в топке;

— понижении давления воздуха перед горелками;

— повышении или понижении давления воды на выходе из котла;

— уменьшении расхода воды через котёл;

— исчезновении напряжения на цепях питания;

— защита по понижению давления газа за регулирующей заслонкой на газопроводе к котлу до 19 кПа;

— защита по погасанию факелов всех горелок в топке;

— защита, действующие при растопке котла на отключение подачи газа на котёл в случае не воспламенения факела первой растапливаемой горелки;

— защита, действующая на отключение подачи газа на горелку при не воспламенении или погасании факела этой горелки;

— защита при отключении дымососа, дутьевого вентилятора.

Все эти условия выполняются  в расчёте аварийного варианта развития чрезвычайной ситуации:

— образование газоопасной смеси метана с кислородом воздуха, в концентрации метана между нижним и верхним концентрационным пределами;  
— источник воспламенения с определённой энергией;

— замкнутый объём.

Для помещения КТЦ характерен следующий аварийный вариант  развития чрезвычайной ситуации: разрыв газопровода среднего давления, проложенного в помещение цеха.  
Для такого варианта характерно то, что происходит одновременно утечка газа из трубопровода и отводов газа от коллектора к горелкам котлов по обратному потоку.

В этом случае срабатывает  автоматика перекрытия поступления  газа из ГРП и предохранительно-запорные клапаны газового блока горелок.

Избыточное  давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов углерода, водорода, кислорода, хлора, азота, брома, фтора, определяется по формуле, кПа:

,                            (4.4)

где — максимальное давление взрыва газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать равным 900 кНа;

— начальное давление, кПа (допускается  принимать равным 101 кПа);  
— свободный объем помещения, м³, который определяется  
                                                      (4.5) 

где L, S, H  соответственно длина, ширина и высота помещения котельного зала.

                                              

Z -  коэффициент участия горючего  во взрыве, который может быть  рассчитан на основе характера  распределения газов и паров  в объеме помещения.  
Принимаем Z равным 0,5 по нижеприведённой таблице 7

Таблица 7

Вид горючего вещества	Значение Z
Водород	1,0
Горючие газы (кроме водорода)	0,5
Легковоспламеняющиеся и  горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки и выше	0,3
Легковоспламеняющиеся и  горючие жидкости, нагретые ниже температуры  вспышки, при наличии образования  аэрозоля	0,3
Легковоспламеняющиеся и  горючие жидкости, нагретые ниже температуры  вспышки, при отсутствии образования  аэрозоля	0

 

- плотность газа или пара  при расчетной температуре , кг/м3, вычисляемая по формуле:

                               (4.6)

где М - молярная масса, кг•кмоль^-1;

для метана (СН4) молярная масса  М=16 кг•кмоль^-1;

  мольный объем, равный 22,4 13 м³•кмоль^-1;

- расчетная температура, °С, которую  согласно [2] принимаем равной 61 °С;

С_ст — стехиометрическая концентрация горючего газа, % (об), вычисляется по формуле

                      ,                                       (4.7) 
где β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

                                         (4.8)

где -  число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего

Для метана .

Зная коэффициент β, определяем С_ст по

С_ст=100 / (1+4,84β)=1О0/(1+4,84*2)=9,Зб % (об)

К_и, — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Согласно [2] принимаем К равным З.

m -  масса поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле

,                                                (4.9)

где V_a — объем газа, вышедшего из отводов коллектора к горелкам котлов до места утечки газа по обратному потоку, м3;

,                           (4.10)

где Р_z, — максимальное давление в отводах коллектора по технологическому регламенту, Р_z= 85 кПа;

r -  внутренний радиус отводов коллектора, м;

L -  длина отводов коллектора, м.

Подставляя данные в формулу (3.10), получаем

м3  
V_T - объем газа, вышедшего из трубопровода от ПСК до места утечки газа, м³.

,                                                  (4.11)

где V_1T — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³ V_2T — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³.

,                                                 (4.12)

где q  расход газа, определяемый в соответствии с технологическим процессом, м³/с; принимаем q равное 4,17 м³/с (работа двух котлов со 100% нагрузкой (максимальная нагрузка котельной в зимний период));  
— время, необходимое для отключения трубопровода (ПСК), равное 0,5 секунд.

По формуле (4.12)

Рассчитываем  по формуле (4.10),