Способ оценки пожарной опасности нагревательной установки с сжиганием горючего газа

Способ оценки пожарной опасности нагревательной установки с сжиганием горючего газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в области обеспечения пожарной безопасности нагревательных установок , преимущественно со сжиганием горючего газа, используемых в различных отраслях народного хозяйства и в быту. Сущность изобретения: способ заключается в последовательном определении максимальных температур в пожароопасных зонах возможного несанкционированного контакта топлива с нагретым воздухом в помещении , с пламенем горелки через канал поступления к нему воздуха с отработанным нагретыми газами, отходящими от пламени горелки, с нагретой поверхностью трубопроводов , отводящего нагретые отработанные газы, с нагретой поверхностью нагревательной установки, в том числе и экрана пламени горелки., причем определяют дополнительно максимальную температуру в дополнител ых пожароопасных зонах, связанных с несанкционированным поступлением горючего с воздухом в пламя горелки со стороны отходящих от горелки отработанных газов, а также перетекание через помещение нагретых отработанных газов, отходящих от пламени горелки, при этом полученный суммированием максимальных значений абсолютных температур в пожароопасных зонах соотносят с суммарным значением абсолютной температуры самовоспламенения рабочего горючего газа в смеси стехиометрического состава, определенном с учетом того же количества пожароопасных зон, а количественный показатель пожарной опасности вычисляют из следующего соотношения: Пг i maxi ma 2 2/ 2 Т :вгДе r показатель пожарной опасности нагревательной устаi max новки со сжиганием рабочего газа, 2 Тз 1 1 суммарное значение максимальных абсолютных температур в имеющихся пожароопасных зонах рассматриваемой i max нагревательной установки, град.абс.(К), 2 i t Тсв - суммарное значение температуры самовоспламенения рабочего газа в смеси стехиометрического состава по тому же количеству пожароопасных зон нагревательной установки, град.абс.(К), 6 табл., 4 ил. XJ 00 2 СЛ сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 62 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕН ТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900514/12 (22) 08.01.91 (46) 15.01.93. Бюл, N 2 (71) Агрегатный завод "Универсал" (72) В.А Медведев и О.В.Медведев (56) Авторское свидетел.ство СССР

N 1074544, кл. А 62 С 3/00, 1984. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ i ЮЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С

СЖИГАНИЕМ ГОРЮЧЕГО ГАЗА (57) Использование: в области обеспечения пожарной безопасности нагревательных установок, преимущественно со сжиганием горючего газа, используемых в различных отраслях народного хозяйства и в быту.

Сущность изобретения: способ заключается в последовательном определении максимальных температур в пожароопасных зонах возможного несанкционированного контакта топлива с нагретым воздухом в помещении, с пламенем горелки через канал поступления к нему воздуха с отработанным нагретыми газами, отходящими от пламени горелки, с нагретой поверхностью трубопроводов, отводящего нагретые отработанные газы, с нагретой поверхностью нагревательной установки, в том числе и экрана пламени горелки., причем определяют дополнительно ма с 1мальную температуру в дополнитель1- ых пожароопасных зонах, связанных с несанкционированным поступлением горючего газа с воздухом в

Изобретение отьоси.-ся к пожарной безопасности нагревательных установок, преимущественно со сжи анием горючего газа, используемых в раз 1ичных отраслях народного хозяйства и в быту, Известен метод количественной оценки пожарной опасности силовых установок со

„„. Ы„„1787455 А1 пламя горелки со стороны отходящих от горелки отработанных газов, а также перетекание через помещение нагретых отработанных газов, отходящих от пламени горелки, при этом полученный суммированием максимальных значений абсолютных температур в пожароопасных зонах соотносят с суммарным значением абсолютной температуры самовоспламенения рабочего горючего газа в смеси стехиометрического состава, определенном с учетом того же количества пожароопасных зон, а количественный показатель пожарной опасности вычисляют из следующего соотношения: Пг=

i =max i =max

Т2/ g Т> . где Пг — показатель

i =1 i =1 пожарной опасности нагревательной уста-! = ГПЗХ новки со сжиганием рабочего газа, Тз—

i =1 суммарное значение максимальных абсолютных температур в имеющихся пожароопасных зонах рассматриваемой = tTIax t нагревательной установки, град.абс.(К), i=1

T — суммарное значение температуры са- © мовоспламенения рабочего газа в смеси 4 стехиометрического состава по тому же ко- фМ личеству пожароопасных зон нагреватель- (Л ной установки. град.абс,(К), 6 табл., 4 ил. Щ сжиганием топлизовоздушных смесей, заключающийся в последовательном определении температур в пожароопасных зонах и определении температуры вспышки рабочего топлива с последующей оценкой пожарной опасности.

1787455

Наиболее близким техническим решением. выбранным в качестве прототипа, является способ оценки пожарной опасности силовых установок со сжиганием топливовоздушных смесей, заключающийся в том, что определяют температуру вспышки эталонного топлива, а в пожароопасных зонах определяют максимальные значения температур, при этом оценку пожарной опасности вычисляют из следующего соотношения

i è, . Тз

i 1 птах Твр г п1—

Тпэт

Твэт где пс — показатель пожарной опасности силовой установки; ! — И ,>, — суммарное значение максимальi =1 ных температур в имеющихся пожароопасных зонах силовой установки, град,абс.(К);

Amax — максимально возможное количество пожароопасных зон силовой установки;

Tapt — температура вспышки рабочего топлива, град,абс.(К):

Т вЂ” температура вспышки эталонного топл и ва, град, а бс. (K);

Тпзт — температура пламени при горении эталонного топлива B смеси с воздухом при стехиометрическом =оставе, град.абс. (K); при этом в качестве эталонного топлива используют бензин, Этот способ имеет недостатки, связанные с необходимостью иметь обширные данные по теплотехническим характеристикам рабочего и эталонного топлив; вычисление пожарной опасности требует значительных затрат времени и труда, при этом в рассматриваемом способе отсутствует возможность определения пожарной опасности установки с открытым, неэкранированным пламенем горелки.

Целью изобретения является повышение достоверности и упрощения количественной оценки по>карной опасности нагревательных установок с открытым и закрытым (экранированн» м) пламенем горелки.

Поставленная цель достигается тем, что для количественной оценки пожарной опасности нагревательных установок, преимущественно со сжиганием горючего газа, работающих в помещениях с открытым или закрытым (экранированн lM) пламенем горелки, определяют максимальную температуру в дополнительных пожароопасных зонах, связанных с несанкционированным поступлением горючего газа с воздухом в пламя горелки со стороны отходящих от горелки отработанных газов, а также перетекание через помещение нагретых отработанных газов, отходящих от пламени горелки, при этом полученный суммированием максимальных значений абсолютных температур в пожароопасных зонах, соотносят с суммарным значением абсолютной температуры самовоспламенения рабочего горючего газа, в смеси стехиометрического состава, определенном с учетом того же количества пожароопасных зон, а количественный показатель пожарной опасности вычисляют из следующего соотношения:

I =max.. ТЗ

i =1

Пг =1 =max

Тсв

i =1 где П вЂ” показатель пожарной опасности нагревательной установки со сжиганием рабочего газа;

i =пих

Тз — суммарное значение максиi =1

30 мальных абсолютных температур в имеющихся пожароопасных зонах рассматриваемой нагревательной установки, град.абс, (К);

i =max

35 Тсв суммарное значение абсоi 1 лютной температуры самовоспламенения рабочего газа в смеси стехиометрического состава по тому же количеству пожароопас40 ных зон нагревательной установки, град,абс,(К), На фиг. 1 показана схема нагревательной установки со сжиганием газа с открытым (без экранирования).пламенем горелки, 45 поступлением непосредственно из помещения воздуха s пламя горелки и выходом отработанных нагретых газов в помещение; на фиг, 2 — схема нагревательной установки со сжиганием газа с открытым (без экранирования) пламенем горелки, поступлением непосредственно из помещения воздуха в пламя горелки и отводом отработанных газов от пламени горелки вне помещения через газоотвод; на фиг. 3 — схема нагревательной установки со сжиганием газа с экранированием пламени горелки и подводом воздуха к пламени горелки непосредственно из помещения, и выходом отработанных газов в помещение; на фиг, 4— схема нагревательной установки со сжига1787455 нием газа с экранированием пламени горелки, поступлением воздуха к горелке и отводом отработанных газов вне помещения, На фиг, 1 показано: 1 — помещение,2— нагревательная установка, 3 — магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 — несанкционированная утечка газа из магистрали, 5 — горелка нагревательной установки, 6 — пламя горелки, 7 — канал выхода нагретого воздуха и отработанных газов из помещения, 8- канал поступления свежего воздуха в помещение и к нагревательной установке.

На фиг, 2 показано: 1 — помещение, 2— нагревательная установка. 3 — магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 — несанкционированная утечка газа из магистрали,5 — горелка нагревательной установки, 6 — пламя горелки, 7 — канал выхода нагретого воздуха из помещения, 8 — канал поступления свежего воздуха в помещение и к нагревательной установке, 9— труба отвода нагретых отработанных газов от нагревательной установки и помещения.

На фиг,3 показано: 1 -- помещение, 2— нагревательная установка, 3 — магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 — несанкционированная утечка газа из магистрали, 5 — горелка нагревательной установки, 6 — пламя горелки, 7 — канал выхода нагретого воздуха и отработанных газов из помещения, 8 — канал поступления свежего воздуха в помещение к нагревательной установке.

На фиг, 4 показано 1 — помещение, 2— нагревательная установка. 3 — магистраль подвода горючего газа к нагревательной установке, 4 — несанкционированная утечка газа из магистрали, 5 — горелка нагревательной установки, 6 — пламя горелки, 7 — канал выхода нагретого воздуха из помещения, 8 — канал поступления свежего воздуха в помещение, 9 — труба отвода нагретых отработанных газов к нагревательной установке.

Нагревательная установка фиг, 1 работает следующим образом.

Горючий газ по магистрали 3 поступает к горелке 5, на которой и сгорает в виде пламени 6. Отработанные газы распространяются по помещению 1 и выходят из помещения через канал 7. Свежий воздух поступает через канал 8 для вентиляции помещения 1 и к и: змени 6 горелки 5 для поддержания горения газа, При несанкционированных утечках 4 газа из магистрали этот газ распространяется внутри помещения, смешивается с воздухом в нем и такая газовоздушная горючая смесь поступает к пламени горелки со всех сторон. При контакте с пламенем 6 горелки 5 горючая газовоздушная смесь воспламеняется, в результате чего может произойти взрыв и возникнуть пожар.

Температура воздуха в помещениях 1

5 из-за поступления в него нагретых горячих газов, отходящих от пламени, будет выше, чем вне помещения, что еще более способствует возможному воспламенению образовавщийся в помещении 1 горючей

10 газовоздушной смеси.

Подвод воздуха к пламени и отвод отработанных газов от пламени не организован, а поэтому горючая смесь, которая образуется в помещении, может поступить к пламени

15 как со стороны подвода свежего воздуха, так и со стороны отходящих газов за счет перемешивания газовых потоков.

Нагревательная установка фиг, 2 работает аналогично установке, показанной на

20 фиг. 1, за исключением того, что нагретые отработанные газы от пламени 6 горелки 5 не попадают в помещение, а отводятся по трубе 9 вне помещения, Поэтому температура воздуха в помещении будет несколько

25 ниже, чем на установке, показанной на фиг.

1, Нагревательная установка фиг, 3 работает следующим образом.

Горючий газ из магистрали 3 поступает

30 к горелке 5, на которой и сгорает в виде пламени 6. Пламя экранировано стенками нагревательной установки и подвод воздуха к пламени и отвод отработанных газов or пламени строго организован.

35 Отработанные нагретые газы, отходящие от пламени, попадают в помещение 1, в результате чего температура воздуха в помещении повышается, что увеличивает 8G3можность воспламенения газа из-за утечек, 40 Каналы 7 и 8 обеспечивают подвод свежего воздуха в помещение 1 и нагревательную установку 2 и отвод отработанных газов из нагревательной установки и из помещения..

Нагревательна. установка фиг. 4 рабо45 тает следующим образом.

Горючий газ из магистрали 3 поступает к горелке 5, на которой и сгорает в виде пламени 6. Свежий воздух к пламени 6 поступает извне помещения 1 по изолирован50 ному от помещения 1 воздуховоду 10.

Отработанные газы от пламени 6 по изолированной трубе 9 отводятся вне помещения, Воздух из помещения при наличии в нем горючего газа из-за утечек в газовой магист55 рали 3 не может попасть к пламени горелки ни со стороны поступления воздуха к горелке 5, ни со стороны отвода отработанных газов от пламени 6. Температура воздуха в помещении 1 оказывается минимально возможной из-за отсутствия попадания отрабо1787455

10

20

55 танных нагретых газов, а поэтому уменьшается возможность возгорания образовавшейся в помещении горючей смеси.

Приведенные выше принципиальные схемы 4-х нагревательных установок являются типовыми — основными. В то же время нагревательные установки могут выполняться из сочетания элементов, указанных в этих 4-х принципиальных схемах.

Рассмотрим нагревательные установки, показанные на фиг. 1, 2, 3 и 4, исходя из следующих пожароопасных зон (ПО): а) контакт рабочего газа с нагретым воздухом в помещении и образование горючей смеси; б) контакт горючей смеси газа из помещения с пламенем горелки со стороны поступления свежего воздуха к горелке; в) контакт горючей смеси газа из помещения с пламенем горелки со стороны отходящих от пламени нагретых газов; г) контакт горючей смеси газа из помещения с нагретыми отходящими от пламени горелки отработанными газами; д) контакт горючей смеси газа из помещения с нагретыми и отработанными газами, отходящими от пламени горелки и поступающими в помещение, е) контакт горючей смеси газа из помещения с нагретыми поверхностями трубы, отводящей отработанные нагретые газы от нагревательной установки; ж) контакт горючей смеси газа из помещения с нагретыми поверхностями нагревательной установки или экранами пламени горелки, B табл. 1 показано наличие количества пожароопасных зон по приведенным на фиг, 1, 2, 3 и 4 нагревательным установкам.

Из табл. 1 видно, что в зависимости от конкретной схемы работы количество пожароопасных зон по рассматриваемым нагревательным составляет наибольшее 6 зон и наименьшее 3 зоны.

Однако возможность воспламенения горючей смеси в рассматриваемых зонах будет зависеть от температуры в пожароопасной зоне, В табл. 2 указаны принятые температуры в пожароопасных зонах.

Определим температурный индекс по рассматриваемым нагревательным установкам с учетом данных табл, 1 и 2 и данные сведем в табл.3.

Для оценки показателя пожарной опасности нагревательных установок (фиг, 1, 2, 3 и 4) в качестве рабочего горючего газа примем газ — пропан, у которого температура самовоспламенения составляет 450 С или

723 град.aác.(К).

Для рассматриваемых 4-х нагревательных установок индекс по температуре самовоспламенения горючего газа составит по пожароопасным зонам следующие значения, указанные в табл, 4.

Таким образом, используя заявленную математическую зависимость и данные табл. 3 с температурными индексами по пожароопасным зонам и табл. 4 с температурными индексами самовоспламенения рабочего газа (пропан) по тем же пожароопасным зонам, получим показатель пожарной опасности рассматриваемых нагревательных установок (см,табл, 5).

Из табл. 5 видно, что нагревательные установки по фиг. 1, 2, 3 и 4 имеют различную степень пожарной опасности, различающуюся в 2 5 раза по фиг, 1 и 4, Рассмотрим степень пожарной опасности тех же нагревательных установок, но работающих на горючем газе бутан, у которого температура самовоспламенения составляет 405 С или 678 град.абс, (К), Показатели пожарной опасности нагревательных установок (фиг. 1, 2, 3 и 4) на газе бутан приведены в табл, 6.

Как видно из табл. 5 и 6, с изменением типа горючего газа степень пожарной опасности, нагревательной опасности нагревательных установок изменяется соответственно.

Из приведенных выше примеров видно, что предложенный способ имеет хорошую чувствительность для количественной оценки пожарной опасности нагревательных установок различного конструктивного исполнения. с различными марками горючего газа.

Формула изобретения

Способ оценки пожарной опасности нагревательной установки с сжиганием горючего газа, заключающийся в последовательном определении максимальных температур в пожароопасных зонах возможного несанкционированного контакта топлива с нагретым воздухом в помещении — с пламенем горелки через канал поступления к нему воздуха, с отработанным нагретыми газами, отходящими от пламени горелки, с нагретой поверхностью трубопровода, отводящего нагретые отработанные газы, с нагретой поверхностью нагревательной установки и экраном пламени горелки, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, повышения достоверности и упрощения оценки пожарной опасности нагревательной установки с открытым или закрытым пламенем горелки, определяют максималь10

1787455

Таблица1

Таблица2 ную температуру дополнительно в пожароопасных зонах, связанных с несанкционированным поступлением горючего с воздухом в пламя горелки со стороны отходящих от горелки отработанных газов и перетекающих через помещение нагретых отработанных газов, причем полученное суммирование значения максимальных абсолютных температур в пожароопасных зонах соотносят с суммарным значением абсолютной температуры самовоспламенения рабочего горючего газа в смеси стехиометрического состава, определенным с учетом того же количества пожароопасных зон, а количественный показатель пожарной опасности вычисляют по соотношению

i =max, Тз

i =1 и,=

1 = max

g Тсв

i =1 где Пг — показатель пожарной опасности нагревательной установки со сжиганием горючего;

Тз — суммарное значение максимальных абсолютных температур в имеющихся пожароопасных зонах нагревательной установки, град,абс.(K);

Тс — суммарное значение температуры самовоспламенения рабочего газа в смеси стехиометрического состава по тому же количеству пожароопасных зон нагревательной установки, град.абс.(K).

240

240

240 нет онт.

1787455

ТаблицаЗ

Таблица4

Таблица5

Таблицаб

1787455

Фиг. 2

1787455

Составитель В.Медведев

Техред М.Моргентал Корректор О.Юрковецкая

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, уг„Гагарина, 101

Заказ 21 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5