Приклад. Тема дипломного проекту: “Контроль та автоматичне керування пилоподачею котла БКЗ (ЦКТІ-75-39ф)”

Тема дипломного проекту: “Контроль та автоматичне керування пилоподачею котла БКЗ (ЦКТІ-75-39ф)”.

Аналіз об'єкту проектування:

Котел обладнаний двома пилосистемами з кульовими барабанними млинами та проміжним бункером. Паливом служить вугілля марки ГЖ Львівсько-Волинського вугільного басейна. Турбулентні пальники типу ОРДРЕС розташовані по два на бокових стінках топки. Транспорт пилу до них здійснюється повітрям чотирма пилопроводами січенням 273х100 мм. Пиложивильники (4 штуки) - лопатні, типу УЛПП-1, продуктивністю 1-3 т/год. Визначити можливість ураження будови (споруда із збірного залізобетону), обладнання, котла і людей під час вибуху при розгерметизації пилопроводу. Вільний об'єм приміщення в зоні розташування пилопроводів V_в становить близько 800 м³.

Оцінка обстановки:

1. Оскільки пиложивильники з ладу не виходять, то m_ап=0, q=3 т/год =0,833 кг/с (найгірший випадок, коли пиложивильник працює під повним навантаженням), t=120 с, К_п=1 (дисперсність пилу порядку 90 мкм), тоді

= 0,833·120·1 = 100 кг.

2. Поточне прибирання пилу в приміщенні здійснюється механізоване прибирання підлоги (К_пр = 0,9) кожну робочу зміну і генерального прибирання важкодоступних поверхонь (перекриття, стіни і т.п.) щотижня. Витяжних вентиляційних систем у приміщенні немає (α = 0). Частка пилу, що осідає на важкодоступних поверхнях становить 20% від маси пилу, що надходить у приміщення, відповідно β₁ = 0,2, β₂ = 0,8.

Маса пилу, що надходить у приміщення становить 0,01% від продуктивності пилосистеми, визначається за формулою:

М₁ = 4·q·t_г.п.·0,0001 = 4·0,833·604800·0,0001 = 201,5 кг,

де 4 - кількість пиложивильників;

q - продуктивність пиложивильника, кг/с, q = 0,833;

t_г.п. - час між генеральними прибираннями, с,

t_г.п. = 7·24·3600 = 604800.

М₂ = 4·q·t_п.п.·0,0001 = 4·0,833·28800·0,0001 = 9,6 кг.

де t_п.п. - час між поточними прибираннями, с,

t_п.п. = 8·3600 = 28800.

3. Маса пилу m_i (і =1,2), який осідає на різноманітних поверхнях у приміщенні за період між прибираннями, визначається за формулою 3.13:

= 201,5·(1-0)·0,2 = 40,3 кг,

= 9,6·(1-0)·0,8 = 7,68кг.

4. Маса відкладеного у приміщенні пилу на момент аварії, визначається за формулою 3.12:

= 53,3 кг.

5. Розрахункова маса m_зн. визначається за формулою 3.10:

= 0,9·53,3 = 48 кг.

6. Розрахункова маса пилу m (кг), що перебуває у завислому стані, на об’єм приміщення, в якому він утворився внаслідок аварійної ситуації, визначається за формулою 3.9:

= 48+100 = 148 кг.

7. Розрахунок надмірного тиску вибуху DР (кПа) виконується за формулою 3.8.,

де: z = 0,5; Н_Т = 19,5 Дж/кг (табл. 3.12); Р_о =101 кПа; r_п = 1,165 кг/м³;

Сp =1,01 ×10³ Дж/кг×К); Т_о=303 К; К_H =3.

= 170,3 кПа.

Очевидно, що при такому значенні надлишкового тиску у фронті ударної хвилі буде повністю зруйнована промислова споруда, знищене все технологічне обладнання і котел, люди в зоні ураження - загинуть.

Заходи із запобігання надзвичайної ситуації:

­ зменшити час спрацювання системи автоматики відключення пилопроводів та зупинки пиложивильників;

­ зменшити час між поточними та генеральними прибираннями пилу у приміщенні;

­ здійснювати постійний контроль за температурою елементів пилосистеми і не допускати її підвищення внаслідок наявності тліючих осередків.

Заходи із захисту працівників:

­ обмеження доступу людей в небезпечну зону;

­ максимальна автоматизація, дистанційне керування.

­ після настання надзвичайної ситуації організувати евакуацію.

Варіант 4. Оцінка інженерної обстановки

при вибухах поза приміщенням

Однією із причин великих виробничих аварій і катастроф є вибухи, які на промислових підприємствах супроводжуються обвалом і деформаціями споруд, пожежами, виходами з ладу енергосистем. Найчастіше спостерігаються вибухи котлів в котельнях, газів, апаратів, продукції і напівфабрикатів на хімічних підприємствах, пари бензину і інших складових палива, лакофарбових розчинників, нерідкі випадки вибуху побутового газу.

Уражальним чинником будь-якого вибуху є ударна хвиля. Дія ударної хвилі на елементи споруд характеризуються складним комплексом навантажень: прямий тиск, тиск відбиття, тиск обтікання, тиск затікання, навантаження від сейсмовибухових хвиль. Дію ударної хвилі прийнято оцінювати надлишковим тиском у фронті ударної хвилі DР (кПа).

Одна з методик полягає у оцінці значення надлишкового тиску вибухової хвилі, яка виникає при вибуху суміші повітря з вуглеводневими газами: метаном, пропаном, бутаном, етиленом, пропіленом і т.п.

При вибуху газоповітряної суміші утворюються три зони:

1. Зона детонаційної хвилі з постійним значенням надлишкового тиску

ΔР_І = 1700 кПа і радіусом:

, м (3.15)

де: m – маса газу, що вибухнув (т).

2. Зона дії продуктів вибуху радіусом

, м (3.16)

надлишковий тиск в межах зони змінюється згідно з формулою:

, кПа (3.17)

де: r – відстань від епіцентру вибуху до даного об’єкту.

Зона повітряної ударної хвилі r_ІІІ>r_ІІ. Значення надлишкового тиску у цій зоні знаходиться з наступних формул:

при Ψ ≤ 2 кПа, (3.18)

при Ψ > 2 кПа, (3.19)

де: - допоміжний коефіцієнт.

L – відстань від епіцентру вибуху до ОГД.

Дана методика коректна для розрахунку значення надлишкового тиску при вибуху газоповітряної суміші з масою газу, що перевищує 100 т. При меншій масі газу рекомендується використовувати формули для звичайних тротилових зарядів. Слід зауважити, що питома теплота згоряння вуглеводневих сполук на порядок вища від тротилу, тому значення надлишкового тиску і енергія вибуху парогазоповітряної суміші також вищі, однак це справедливо тільки для ідеально змішаної стехіометричної суміші, на практиці ж погане перемішування приводить до того, що в реакції приймає участь лише близько десятої частини маси вуглеводневої сполуки, при невідомих значеннях можна приймати ΔР = 900 кПа. Для визначення надлишкового тиску у фронті ударної хвилі при вибуху тротилу можна використовувати формулу академіка М.А.Садовського

, (3.20)

де: m – маса тротилового заряда, кг.

Очевидно, що дану формулу можна використовувати і при вибуху конденсованих вибухових речовин.

Ступінь руйнувань і їхня характеристика визначаються із табл. 3.9-3.11.