Автоматическая установка пожаротушения

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Главной целью курсовой работы является разработка автоматической установки  пожаротушения, а также приобретение навыков  принятия самостоятельных  конструктивных решений, закрепление  учебного материала по расчету типовых систем пожаротушения.

Автоматические установки пожаротушения  следует проектировать с учетом нормативных документов, действующих  в этой области, а также строительных особенностей защищаемых зданий, помещений  и сооружений, возможности и условий применения огнетушащих веществ, исходя из характера технологического процесса производства.

Тип установки и огнетушащее  вещество необходимо выбирать с учетом пожарной опасности и физико-химических свойств  производимых, хранимых и  применяемых веществ и материалов.

Противопожарные водопроводы состоят  из сети магистральных и распределительных  трубопроводов, пожарных кранов и при  необходимости противопожарных  насосов.

В результате работы должна быть запроектирована  автоматическая установка пожаротушения, отвечающая всем требованиям норм пожарной безопасности и соображениям экономичности.

В автоматическую установку пожаротушения  входят магистральная линия, рядки  с спринклерными оросителями, водопроводные  стояки, запасно-регулирующая емкость, повысительные насосы, узел управления, шкаф управления.

Основной функцией установок автоматических пожарных сигнализаций (АУПС) и автоматических установок пожаротушения (АУПТ) является своевременное оповещение о пожаре и его ликвидация на  начальной  стадии, обеспечение безопасности людей от первичных и вторичных проявлений пожара.

 

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

1.1 Описание объекта

  

 В данной курсовой работе  в качестве объекта защиты  рассматривается здание производства  синтетического этилового спирта.  

 Запроектировать АУПТ необходимо  для помещения цеха брожения и брагоректификации 4. 

Рассматриваемое здание одноэтажное. Все помещения  отделены друг  от друга конструкциями конструкциями из умеренно пожароопасных материалов /9/ (класс конструктивной пожарной опасности К2, исходя из этого степень огнестойкости здания принимается II /9/.

Также на объекте имеются следующие цеха:

1. Цех подготовки и измельчения крахмалистого сырья-зерна;
2. Административно-бытовое помещение;
4. Цех брожения и рактификации;
5. Цех ферментации.

     Абсолютная отметка первого этажа – 44 метров. Высота этажа – 7,2 метра. Площадь всего здания – 756 м².

  Гарантированный напор в  сети городского водопровода  – 25 метров.

  Общая численность работающих–20 человек в смену.

 

1.2 Характеристика производственного процесса

 

Технология этилового спирта из крахмалистого сырья основана на ферментативном гидролизе зернового крахмала и сбраживания образующихся сахаров дрожжевыми микроорганизмами. На рисунке 1.1 изображена принципиальная технологическая  схема полученя этилового спирта из крахмалистого сырья. Процесс получения спирта из зернового сырья включает следующие стадии: очистка и подготовка сырья (цех1), водно-тепловая обработка его, осахаривание и разваривание массы (цех 5),  и охлаждение сусла(цех 5), приготовление засевной культуры дрожжей(цех 5), сбраживание сусла(цех 4), перегонка бражки и ректификация спирта(цех 4).

Рассмотрим процессы осуществляемые в защищаемом помещении - цехе 4 брожения и брагоректификации.

В спиртовом производстве под термином перегонка подразумевается процесс выделения из бражки этилового спирта с сопутствующими ему примесями/3/. Перегонку бражки осуществляют на брагоректификационных установках. В первом случае из бражки получают спирт-сырец, во втором-бражный дистиллят( представляет собой конденсат водно-спиртовых паров и примесей этанола. )./3/

Ректификация-процесс очистки спирта-сырца  или бражного дистиллята от примесей и укрепления спирта.

Ректифицированный спирт получают на брагоректификационных установках различной конструкции. /3/. В спиртовой отрасли промышленности в качестве типовых приняты брагоректификационные установки косвенного действия. /3/ Технологический процесс в них основан на последовательности перетока жидкостного потока из колонны в колонну и сопровождается следующими операциями:

• в бражной колонне- перегонка бражки и получение спирта-сырца (бражного дистиллята);
• в эпюрационной колонне-эпюрация спирта-сырца, концентрирование и выделение из него головных примесей;
• в ректификационной колонне- укрепление и пастеризация спирта, вывод компонентов сивушного масла из зон их концентрирования;
• в колонне окончательной очистки- повторная очистка ректификованного спирта./3/

Рисунок 1.1- Принципиальная технологическая схема  получения этилового спирта из крахмалистого зерна/3/

 

Помимо ректификованного спирта, головной фракции и сивушного масла  при перегонке бражки и ректификации спирта образуются барда и лютерная вода, являющиеся отходами чпиртового производства, а также полупродукты ректификации- непастеризованный и сивушный спирты, которые собираются и направляются на повторную очистку./3/

 Спирт и концентрированные водно-спиртовые растворы легко воспламеняются. /3/ (Температура кипения- 78,4 ° С , темпреатурой вспышки- 13° С /3/). Температура вспышки паров спирта, находящхся над жидкостью, зависти от давления и практически может изменяться от 9° С до 32°С./3/ Температура воспламенения спирта в воздухе +404° С. Температура воспламенения паров этилового спирта зависти от их концентрации в воздушной среде. При концентрации 5 % мас.- 480-495° С. /3/

Исходя из этого   и согласно /9/ рассматриваемое помещение относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности (к категории А относятся помещения, на которых обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси /10/). В помещении можно прогнозировать случаи возникновения пожаров класса В2 (В2 - Горение жидких веществ, растворимых в воде (например, спиртов, метанола, глицерина)) /8/.

Исходя из известных функционального  назначения помещения, пожарной нагрузки и его категории, руководствуясь приложением Б /15/, принимаем, что по степени опасности развития пожара рассматриваемый цех относится к группе 4.2 защищаемых помещений (к группе 4.2 относятся машинные залы компрессорных станций, станций регенерации, гидрирования, экстракции и помещения других производств, перерабатывающих горючие газы, бензин, спирты, эфиры и другие ЛВЖ и ГЖ.)

 

2 ПОДГОТОВКА К ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ

2.1 Обоснование проектирования автоматической системы пожаротушения

 

Необходимость применения автоматической установки пожаротушения (АУП) определяется на основании требований /15/, /10/, а также отраслевыми стандартами и положениями, исходя из характеристики помещения и пожароопасных материалов обращающихся на нем. В таблице 2.1 приведена характеристика рассматриваемого помещения необходимая для обоснования проектирования и применения АУПТ.

Таблица 2.1 - Характеристика помещений рассматриваемого объекта.

Характеристика защищаемых помещений

Наименование помещения  или отельного агрегата,  подлежащих защите(этаж, оси , ряды, отметки, номер  чертежа)

Защищаемая площадь, S м2

Высота помещения, м.

Объём помещения, м3

Категория взрывопожароопасности

Класс по взрывоопасности  по ПЭУ

Относительная влажность, %

Скорость воздушных  потоков  м/с

Диапазон предельно-допустимых температур, С◦

Степень огнестойкости  строительных конструкций

Тип вентиляции

Наличие вибрации

Запылённость, наличие дыма, агрессивных сред

Цех брожения и брагоректификации

108

7,2

777,6

А

—

50-70

1

-

I

-

есть

—

 

Технология этилового спирта из крахмалистого сырья основана на ферментативном гидролизе зернового  крахмала и сбраживания образующихся сахаров дрожжевыми микроорганизмами. Для реализации данной биотехнологии в цехе 1 подготовки и измельчения сырья осуществляется переработка зерна, таким образом рассматриваемый объект следует отнести к зданиям по переработке зерна, которые независимо от площади оборудуются пожарными сигнализациями /15/.

В соответствии с характером технологического процесса и пожарной опасностью веществ, обращающихся в результате его осуществления в разделе 1 было определено, что в защищаемом помещении можно прогнозировать пожары класса В, по степени опасности развития пожара оно относится к группе 4.2, его категория по пожаровзрывоопасности – А.

Учитывая это, а также в соответствии заданию в цехе следует запроектировать АУПТ.

При устройстве установок пожаротушения  в зданиях и сооружениях с  наличием в них отдельных помещений, где по нормам требуется только пожарная сигнализация, вместо нее с учетом технико-экономического обоснования допускается предусматривать защиту этих помещений установками пожаротушения./15/ В этом случае интенсивность подачи огнетушащего вещества следует принимать нормативной/15/.

2.2 Выбор огнетушащего вещества, способа пожаротушения и типа автоматической установки пожаротушения

 

Возможные ОТВ выбирают в соответствии с /10/, /11/. Учитывая сведения о применимости ОТВ для АУП в зависимости от класса пожара по /8/ и свойств находящихся на объекте материальных ценностей.

Согласно рекомендациям /11/ для тушения пожаров класса В (В2 - горение жидких веществ, растворимых в воде, например, спиртов, метанола, глицерина) лучше всего подходит газовое ОТВ. Более современными ГОТВ являются хладоны.

В 1987 г. 24 страны (в том числе СССР) подписали Монреальский Протокол относительно веществ, которые разрушают озоновый слой. В 1993 г. в г. Банкоке на совещании  участников Монреальского Протокола, одним из которых является и Россия как правопреемница СССР, принято решение о прекращении с 01.01.94 г. производства пожаротушащих веществ, разрушающих озоновый слой.

Хладон 125 ХП является озонобезопасным (ODP=0), химически инертным, негорючим и нетоксичным веществом. Плотность паров хладона 125  ХП  при +20°С составляет 4,96 кг/м³. Плотность жидкого хладона    при +20° С  -1127 кг/м³ ./18/

Поэтому принимаем, что в защищаемомо цехе брожения и брагоректификации будет проектироваться АУГП, а в качестве ОТВ- Хладон 125 ХП, химическая формула- C₂F₅H /17/.

Для рассматриваемого помещения принимаем, что АУГП в соответствии  классификации /15/ будет следующей:

• по способу тушения: объемного тушения;
• по способу включения от пускового импульса: с электрическим пуском;
• по способу хранения газового огнетушащего вещества: модульная.

Для объектов общепромышленного и  специального назначения применяют  модули МГП-50-80 (65-80-50) (модуль газового пожаротушения с максимальным рабочим  давлением 65 кгс/см² (6,4 МПа)/20/, вместимостью баллона 80 л. которые устанавливаются в отдельном здании на расстоянии 30 м (согласно заданию).

В качестве газа наддува используем Азот по /17/ или осушенный воздух. Давление наддува в баллоне модуля  4,5 МПа.

Контроль заряда огнетушащего вещества следует осуществлять по массе, взвешиванием на весах при заправке модуля, давление в модуле контролировать по манометру, установленному на запорно-пусковой головке модуля. 100 % резервный запас  Хладона 125 ХП будет предусмотрен для сохранения готовности установки к работе на время перезарядки модулей с основным запасом.

Расчетное время подачи огнетушащего вещества в соответствии с /10/  составляет не более 10 сек.

Установка модульного пожаротушения  включает в себя модули с огнегасящим  веществом, распределительные трубопроводы с выпускными насадками-распылителями и систему управления.

Для равномерного распределения огнетушащего вещества в объеме защищаемого помещения  в проекте будем использовать струйные насадки, устанавливаемые под перекрытием защищаемого помещения.

Время задержки выпуска ГОТВ в защищаемое помещение принимаем 30 сек. в соответствии с /10/ и по времени  эвакуации людей из помещения.

Установка будет представлена следующими основными элементами:

• модули газового пожаротушения МГП-50-80, размещаемые в отдельном помещении согласно заданию.
• сигнализаторы давления универсальные СДУ-М;
• распределительные трубопроводы с выпускными насадками

На рисунке 2.1 изображена схема  трассировки системы, в соответствии с которой необходимо расположить струйные насадки в рассматриваемом помещении согласно заданию. Трассировка системы выполняется после выбора типа насадков, исходя из их количества для обеспечения объемного пожаротушения.

 Рисунок 2.1- Заданная схема  трассировки системы пожаротушения (шахматная).

 

3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Расчет АУГП включает:

• определение расчетной массы ГОТВ, необходимой для тушения пожара;

• определение продолжительности подачи ГОТВ;

• определение диаметра трубопроводов АУГП, типа и количества насадков;

• определение максимального избыточного давления при подаче ГОТВ;

• определение необходимого запаса ГОТВ и модулей.

Способ тушения – объемный. ГОТВ – Хладон 125ХП (C₂F₅H) .

3.1 Определение расчетной массы ГОТВ, необходимой для тушения пожара