Расчет напорно-регулирующих емкостей. Расчет подогревателя. Резервуар объемом V=500м3 для воды пожаротушения Тактико-технические показатели приборов подачи пены

3.1. Расчет количества средств пожаротушения резервуара.

В резервуарных парках СНН, как правило, следует предусматривать пожаротушение воздушно-механической пеной средней кратности. Могут предусматриваться порошковые составы, вода аэрозольного распыла и др. средства и методы тушения, обоснованные результатами научно-исследовательских работ и согласованные в установленном порядке.

Тушение пожара на СНН может осуществляться установками:

стационарными автоматического пожаротушения, стационарными неавтоматического пожаротушения и передвижными. Выбор установок пожаротушения следует предусматривать в зависимости от вместимости СНН, объемов устанавливаемых единичных резервуаров, расположения СНН, организации пожарной охраны на СНН или возможности сосредоточения необходимого количества пожарной техники из близ-расположенных в радиусе 3 км пожарных частей.

Стационарная установка автоматического пенного пожаротушения состоит:

Из насосной станции;

Пунктов для приготовления раствора пенообразователя;

Резервуаров для воды и пенообразователя;

Генераторов пены, установленных на резервуарах в верхней части;

Дозирующей аппаратуры;

Трубопроводов для подачи раствора пенообразователя к генераторам пены;

Средств автоматизации.

Стационарная установка неавтоматического пенного пожаротушения на наземных резервуарах состоит из тех же элементов, что и стационарная автоматическая, за исключением средств автоматизации.

Передвижная установка – пожарные автомобили и мотопомпа, а также средства для подачи пены. Подача воды предусматривается из сети наружного водопровода, противопожарных емкостей или естественных водоисточников.

Выбор установки пенного пожаротушения определяется на основании технико-экономических расчетов.

Расчет средств пожаротушения производится по интенсивности подачи химической пены, исходя из времени тушения пожара. Интенсивность подачи средств пожаротушения – это их количество в единицу площади (л/с ∙ м 2).

Продолжительность подачи, т.е. расчетное время тушения пожара – это время подачи средств пожаротушения до полной его ликвидации при заданной интенсивности подачи.

Для определения потребности воды на образование химической пены используется коэффициент кратности, показывающий отношения объема пены к объему воды, ушедшей на ее образование (кратность для химической пены равна: к = 5).

Водопроводные и пенопроводные линии системы пожаротушения рассчитываются по расходу воды, скорость движения которой не должна превышать v = 1,5 м/с.

Длина пенопроводов должна быть в пределах l = 40 – 80 м.

Количество воды, находящейся в запасе, принимается не менее 5-ти кратного расхода воды на тушение пожара и охлаждения резервуаров.

Определение площади зеркала нефтепродукта в РВС – 10000 м 3

где Д – диаметр резервуара, м

Подставляя значение, получим

Fp = ------ = 6,38 м 2

Определение количества подаваемой хим.пены для тушения пожара в резервуаре по формуле:

Qn = q n уд ∙ Fp ∙ τ ∙ К з.в.

Где Qn – общее количество пены на тушение пожара, м 3 ;

q n уд – интенсивность подачи пены, л/с ∙ м 2 (для дизтоплива

принимаем q n уд = 0,2 л/с ∙ м 2)

Fp - площадь зеркала нефтепродукта в резервуаре, м 2 , 60 –

перевод мин. в сек.; 0,001 – перевод объема из л в м 3 ;

К з.в. – коэффициент запаса пенообразующих веществ

(принимаем = 1,25)

τ - время тушения, час. (принимаем = 25)

подставляя значения, получим:

Qn = 60/1000 ∙ 0,2 ∙ 638(Fp) ∙ 25 ∙ 1,25 = 241 м 3

Определение количества воды для образования пены:

Где К – коэффициент кратности для химической пены

(принимаем = 5)

Qв = 241/5 = 48 м 3

Определение расхода воды на охлаждение горящего и соседних резервуаров (воду необходимо расходовать на охлаждение стенок горящего резервуара и соседних находящихся от горящего на расстоянии менее 2 диаметров резервуара; охлаждение производится водяными струями из пожарных рукавов).

Определение расхода воды на охлаждение горящего резервуара:

Q в.г.р. = 3600/1000 ∙ Lp ∙ q уд.в.г. ∙ τ ох.г.

Где 3600 – перевод часов в сек., 1000 – перевод л. в м 3

Lp - длина окружности резервуаров, м

(L = π ∙ Д = 3,14 ∙ 28,5 = 89,5 м)

q уд.в.г – удельный расход воды на охлаждение стенок

горящего резервуара, л/м ∙ с (принимаем = 0,5)

τ ох.г. - время охлаждения горящего резервуара, час.

(принимаем = 10 часов)

подставляя значения, получим:

Q в.г.р. = 3600/1000 ∙ Lp ∙ Np ∙ q уд.в.с. ∙ τ ох.с.

Где Np – количество соседних резервуаров на расстоянии менее

2-х диаметров (в каждом случае принимается N = 3)

τ - время охлаждения соседнего резервуара, час.

Объем пожарного запаса воды (W пр) определяем из условия хранения воды необходимого на:

Пенотушение в течение 15 минут (0,4 часа) (п.3 приложение 3 СНиП 2.11.03-93)

W 1 = 0,4 х 18,8 х 3,6 = 27,072 м 3

Орошения водой (охлаждения) в течение 6 часов (п.8.16 СНиП 2.11.03-93)

W 2 = 6 х (38,13 + 21,46) х 3,6 = 1287,144 м 3

Забора воды из гидрантов в течение 3 часов (п.2.24 СНиП 2.04.02-84*).

W 3 = 3 х 0,25х(38,13 + 21,46 + 18,8) х 3,6 = 211,653 м 3

W пр = W 1 + W 2 + W 3 = 27,072 + 1287,144 + 211,653 = 1525,869 ≈ 1526 м 3 .

Принимаем к установке два резервуара РВС-1000, объемом 1000 м 3 каждый. Обогрев резервуаров осуществляется теплофикационной водой. Температура воды в резервуарах поддерживается плюс 10 град.С.

Нормативное время восстановления пожарного объема в резервуарах принимается 24 часа (п.2.25 СНиП 2.04.02-84*) и осуществляется по проектируемому кольцевому хозяйственно-питьевому водопроводу из расчета подачи не менее

1526 / 24 = 63,58 м 3 /час = 17,66 л/с (по 8,67 л/с в каждый резервуар).

Пропускная способность трубопровода, с учетом снижения потребления воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия до 70 % (примечание 2 п.2.25 СНиП 2.04.02-84*), составит:

63,58 + 0,7 х 2,285 = 65,18 м 3 /ч = 18,01 л/сек

2.4 Подбор пожарных насосов

Насос для подачи воды из резервуаров в кольцевой противопожарный водопровод подбираем по данным:

Производительность насоса Q = 99,7 л/с ≈ 360 м 3 /ч;

Напор перед лафетными стволами и пеногенераторами – номинальное 60 м (рабочее 40-80 м);

Диаметр всасывающих линий – 400 мм

Диаметр напорных линий – 250 мм

Длина трубопровода от НС до наиболее удаленного потребителя – 0,8 км;

(по кольцу, при возможном отключении одного участка на ремонт – 1,1 км)

Н = 60 + 1,2 х L х 1000i = 60 + 1,2 х 0,8 х 19,9 = 79,1 ≈80 м;

Н = 60 + 1,2 х L х 1000i = 60 + 1,2 х 1,1 х 19,9 ≈ 86 м .

Принимаем к установке три насосных агрегата (2 рабочих; 1 резервный) марки 1Д200-90 (D K = 270 мм) с электродвигателем 5АМ250М2У3, мощностью 90 кВт. Рабочий интервал насоса по производительности от 140 до 250 м 3 /ч. Необходимый нам максимальный расход 360 м 3 /ч обеспечат два насоса при параллельной работе с напором 92 м. вод. ст.

2.5 Подбор циркуляционных насосов

С целью недопущения замерзания воды в кольцевом трубопроводе обеспечивается её циркуляция с возвращением в резервуары с температурой не ниже плюс 5 град С.

Производительность насосов и толщину теплоизоляции трубопроводов надземного кольцевого противопожарного водопровода принимаем методом подбора из условия недопущения образования ледяной корки в трубе и из расчета недопущения снижения температуры воды в трубопроводе ниже плюс 5 град.С по методике изложенной в СН 510-78.

Определим температуру воды в начале напорного водовода, если образование ледяной корки в трубе не допускается. Радиус стальной трубы водовода r = 0,125 м. Длина кольцевого водовода l = 1600 м. Расход воды G =10000 кг/ч. Теплоизоляция трубы – скорлупы из пенополиуретана ППУ толщиной d и = 0,06 м; коэффициент теплопроводности ППУ l и = 0,028 Вт/(м×°С). Минимальная среднесуточная температура воздуха t в = - 57° С. Скорость ветра v = 7,7 м/с. Скорость воды в трубопроводе Ду 250 мм при заданном расходе v в = 0,057 м/с.

При заданной температуре воды в конце расчетного участка трубопровода t к = 5 град.С и толщине теплоизоляции d и, температура воды в начале расчетного участка t н должна быть не менее

t н = (t к ‑ t в)e j з + t в ,

где t в - минимальная среднесуточная температура наружного воздуха, °С;

е - экспонент (показательная функция)

a в - коэффициент теплоотдачи от воды к внутренним стенкам трубы, Вт/м 2 ×°С), определяемый по формуле

a н - коэффициент теплоотдачи от поверхности трубопровода и наружному воздуху, Bт/(м 2 ×°C), определяемый в зависимости от наружного радиуса (с изоляцией) и скорости ветра

v - скорость ветра, м/с.

По вышеприведенным формулам определяем значения

а в = 1415 х 0,057 0,8 / (2х0,125) 0,2 = 188,74 Вт/(м×°С)

R в = 1 / (2х2,14х188,74 х 0,125) = 0,006746 м×°С/Вт

а н = 37 х 7,7 0,8 / 0,2 = 231,076 Вт/(м 2 ×°С)

R н = 1 /2х3,14 (0,125 +0,1)х 231,076 + 1 /2х3,14х0,028 х ln[(0,125 + 0,06)/ 0,125] = 2,232 м×°С/Вт

φ 3 = 1600 / 1,16х10000х (0,06746 + 2,232) = 0,0616

t н = (5-(-57)) е 0,07 + (-57) = 8,94 ° С

Таким образом начальной температуры в 10 град. С достаточно чтобы при циркуляционном расходе 10 м 3 /час и толщине изоляции из ППУ 60 мм температура в конце кольцевого трубопровода понизилась не ниже + 5 град.С.

Принимем к установке насосы марки Иртыш-ЦМЛ 50/130-1,5/2 производительностью 10 м 3 /час, напором 21 м, в количестве 3 шт (1 рабочий, 2 резервных), согласно п 7.3 СН 510-78.

3 Эксплуатационный раздел

3.1 Описание схемы пожаротушения

Полностью исключить возможность возникновения пожара невозможно, поэтому владельцы предприятий и организаций, владельцы частных зданий и сооружений, а также арендаторы должны позаботиться о правильном выборе и размещении пожарных резервуаров.

Особые условия размещения емкостей

Для тушения пожара используются источники воды - природные или искусственные водоемы. Если таких нет рядом с предприятием, необходим пожарный резервуар, емкость для хранения воды на случай необходимости пожаротушения.

Для размещения резервуара специалисты тщательно подбирают место и тип емкости, отвечающий потребностям предприятия. Для расчета учитываются такие факторы, как скорость заполнения емкости водой, подачи воды в пожарный кран, возможность замерзания, испарения. При угрозе замерзания воды емкость углубляют глубоко в земле, или размещают в помещении с подогревом, а при испарении обеспечивают дополнительный приток воды. В более мягком климате возможно расположение на поверхности земли.

Разновидности емкости по используемому материалу

• Металлические - изготовлены из толстой листовой стали путем сваривания, с нанесенным антикоррозийным покрытием. Их делают либо горизонтальными цилиндрами, либо вертикальными (объем от 100 до 5,0 тыс. куб. м.). Иногда с этой целью используют бывшие в употреблении железнодорожные цистерны емкостью 20 - 100 куб.м., соединенные снизу трубопроводом;
• Монолитные железобетонные или собранные из панелей с монолитным угловым и донным соединением - резервуары объемом свыше 5,0 тыс. куб. м. содержат проемы для забора воды. Объем емкости зависит от проектных расчетов защищаемого объекта;
• Пластиковые емкости - активно используются в последнее время. Отличаются легким весом. Вода сохраняет свои качества. Эксперты высказывают мнения о возможной эксплуатации до 50 лет. Объем резервуаров достигает 200,0 тыс. куб. м.

Классификация по месторасположению и назначению

Существуют пожарные емкости как стационарные, описанные выше, так и переносные транспортным средством (автомобилем, вертолетом). Мобильные резервуары имеют легкую конструкцию, быстро подключаются и заполняются водой, надежны в эксплуатации.

Пожарные резервуары должны отвечать регламентированным параметрам и соответствовать определенным параметрам. Объема воды, хранящейся в резервуаре, должно хватить на тушение пожаров из внешних гидрантов, внутренних кранов.

В зависимости от назначения объем емкости подразделяют на:

• аварийные;
• пожарные;
• дополнительные;
• регулирующие.

Аварийный объем предназначен на случай непредвиденной ситуации, связанной с поломкой водопровода, для восполнения запаса воды. Он обеспечивает необходимый приток, поступаемый из сети на время устранения поломки водопровода.

Пожарный рассчитан на использование воды во время тушения пожара и сопутствующие производственные нужды, связанные с укрощением стихии.

Дополнительный используется в случае, если объект расположен вне населенного пункта и для тушения необходимо более 40 литров воды в сек.

Регулирующий рассчитывается по специальной формуле с учетом графика заполнения и добавления воды, если подача ее происходит без перебоя.

Конструкционные особенности емкости

Пожарная емкость состоит из следующих элементов:

• подводящих и отводящих труб;
• вентиляции;
• переливного устройства;
• спускной трубы;
• лестницы;
• люков.

Возможна установка дополнительных элементов: датчиков, предотвращающих перелив, устройств для контроля уровня воды, световых люков, промывочных трубопроводов.

Подводящая труба на своем конце имеет диффузор, расположенный выше уровня воды на один метр. В отводящей трубе на днище установлен конфузор с решеткой. Разность между максимальной подачей и минимальным отбором воды представляет характеристику переливного устройства. Днище резервуара имеет небольшой уклон в сторону сливного трубопровода, подключенного к канализации или канаве.

Расположение люков устраивают таким образом, чтобы получить свободный доступ к подводящей и отводящей трубам. Если предусмотрено хранение питьевой воды, люки должны надежно запираться и иметь возможность опломбирования. Резервуар оснащается вентиляцией, а в случае с питьевой водой - фильтрами для защиты от загрязненного воздуха.

Расчет объема емкости

Правила пожарной безопасности требуют, чтобы на предприятии находилось не менее двух резервуаров для тушения пожара, которые должны располагаться независимо друг от друга и наполняться водой не менее, чем наполовину объема.

Расчет пожарной емкости совершается по специальной формуле. Для этого определяют количество воды, необходимое:

• для тушения пожара длительностью три часа,
• на хозяйственные нужды, связанные с пожаротушением,
• на поливку рядом стоящих объектов во избежание их возгорания.

Это определение исходного объема. Уменьшающие его значения складываются из скорости подачи воды, возможности пополнения запаса во время пожара.

Радиус обслуживания составляет:

• 100 - 150 м при оборудовании резервуара пожарными помпами;
• 200 м - при наличии станций пожаротушений и насосов;
• До 10 м - 1-я и 2-я категории огнестойкости;
• 30 м - 3-я и 5-я категории.

Наружное водообеспечение должно присутствовать на каждом промышленном и сельскохозяйственном объекте. Для сельской местности показатель несколько отличается и составляет 5 л/с, а в городских условиях при обслуживании высотных зданий, например, для 12-этажного дома, расход составляет 35 л/с.

Расположение резервуаров

Пожарные резервуары должны располагаться таким образом, чтобы обеспечить во время возгорания объекта удобный доступ пожарным машинам и силам МЧС. Подъезд к ним должен быть открыт в любое время суток. Необходимо рассчитать вместимость и расположение резервуаров таким образом, чтобы они обеспечивали струю воды не мене 4 метров над ними.

Грамотно рассчитанные объемы емкости служат надежной гарантией успешного тушения пожара и предотвращения возгорания соседних зданий и местности.

Вода является наиболее эффективным средством в борьбе с пожарами. Поэтому установка - это экономически выгодное мероприятие, направленное на предотвращение или локализацию возгорания.

Виды пожарных емкостей

Пожарный резервуар – это емкость, заполненная водой, сконструированная с учетом установленных пожарных норм и требований. При проектировании резервуара учитываются особенности защищаемого объекта и климатические особенности местности. Исходя из этого, различают 3 вида пожарных емкостей:

• подземные;
• надземные;
• полуподземные.

Для изготовления пожарных резервуаров может использоваться кирпич, сталь, камень, железобетон или листовой строительный материал.

Составляющие части пожарного резервуара

Каждая пожарная емкость должна быть оснащена такими элементами:

• системы вентиляций;
• трубопроводы для поступления и отведения жидкости;
• переливные устройства;
• люки для проведения ремонтных работ;
• сливы;
• лестницы или скобы;
• указатели уровня жидкости.

Важно позаботиться о сохранности и целостности водоема, продумав средства защиты от механического воздействия и других внешних факторов. Для этого используется гидро- и теплоизоляционные материалы. Емкость, выполненная из металла, обязательно должна быть заземлена.

Обязательное средство в обустройстве пожарного водоема (независимо от того, искусственный он или естественный) – обеспечение свободного подъезда для транспорта.

Расчет емкости пожарных водоемов

Наполнение и поддержание определенного объема воды в резервуаре особенно важно, если невозможно потушить пламя, используя прямой источник водоснабжения.

Пожарный водоем должен содержать необходимый объем жидкости, чтобы обеспечить:

• специальные системы пожаротушения – дренчерные, спринклерные и т.д.
• удовлетворение бытовых и производственных потребностей во время борьбы с огнем;
• тушение пламени посредством наружных гидрантов или внутренних кранов.

Для определения точного количества необходимого запаса воды в резервуаре, нужно учитывать такие факторы:

• скорость подачи воды из водоема;
• время, в течение которого обеспечивается тушение пламени;
• среднее количество случаев пожара в отдельно взятый период;
• скорость наполнения резервуара.

При расчете емкости пожарного водоема и среднего расхода воды учитывается трехкратное время тушения пожара посредством наибольшего резервуара, а также охлаждение остальных емкостей.

Исходя из полученных данных можно определить количество и объем пожарных резервуаров на площадке.

Вывод:

Материал труб – чугун (2,п.8.21), принимает кольцевую сеть, длину ремонтных участков при двух линиях водопровода следует принимать не более 5 км (2, п.8.10), глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на 0,5м больше расчетной глубины промерзания почвы (2, п.8.42). ПГ надлежит устанавливать вдоль автодороги на растояниине более 2,5м от края проезжей части (2, п. 8.16), но не ближе 5м от стен здания, допускается располагать ПГ на проезжей части (2, п.8.16), при этом установка ПГ на ответвлении не допускается (2, п.8.16); при определении размеров колодцев минимальное расстояние до внутренних поверхностей колодца следует принимать по ГОСТ (2, п.8.63).

РАСЧЕТ НАПОРНО – РЕГУЛИРУЮЩИХ ЕМКОСТЕЙ

Расчет резервуаров чистой воды

Резервуар чистой воды (РЧВ) выполняет роль регулирующей и запасной емкости и располагается между НС-I и НС-II подъема.

Определить объем РЧВ

W РЧВ = W рег РЧВ + W н.з РЧВ – W вост РЧВ

Определить регулирующий объем

Регулирующий объем предназначен для регулирования несоответствия водоподачи

Определить неприкосновенный объем

W н.з = W пожара + W х.п. + W пр.

1). Пожарный запас.

Принимаем t туш =3 часа (2, п.2.24)

2). Хозяйственно-питьевой запас.

Неприкосновенный запас на хозяйственно-питьевые нужды может быть подсчитан по количеству потребляемой воды во время максимального водопотребления за пириуд равному ращетному времени тушения пожара. Если t туш =3 часа и К час. макс. =1,7, то три часа наибольшего расхода с 11 00 до 14 00 . В это время на хозяйственно-питьевые нужды н.п. пасходуется 5,5+7+7=19,5 % от суточного водопотребления

3) Производственный запас.

W н.з = W пожара + W х.п. + W пр. = 756,0 + 1186,4 + 540 = 2482,4 м 3

Определить восстановленный объем воды W вост РЧВ

0,125 ∙ Q сут.макс = 0,125∙10404 = 1300,5 м 3

Определить суммарный объем резервуаров чистой воды

W РЧВ = W рег РЧВ + W н.з РЧВ – W вост РЧВ = 2077,7+2482,4–1300,5 = 3260 м 3

Определить общее количество РЧВ и объем одного из них

W 1 РЧВ ≥ W РЧВ ∙ 1/n,

Принимаем n=3 (1, п.9.21)

Выбрать стандартные резервуары

Выбираю 3 резервуара объемом 1200 м 3

Марки и основные параметры резервуаров

Сделать вывод

Количество пожарных резервуаров должно быть не менее двух (2, п.9.29), при этом в каждом из них должно хранится 50% объема воды на пожаротушения (2, п.9.29). Резервуары следует принимать железобетонные (4, стр.275). Резервуары должны быть оборудованы сливным трубопроводом для подачи и отбора воды, слива избытка воды, сброса грязной воды при ремонте (4, стр.275).

Водонапорные башни (ВБ) предназначены для:

Регулирования неравномерности водопотребления;

Хранения противопожарного запаса воды;

Создания необходимого напора в сети.

Емкость бака ВБ:

W бака = W рег. + W н.з.

Определить регулирующий объем бака ВБ

Регулирующий объем бака ВБ служит для выравнивания неравномерного водопотребления в течении суток:

А – разность между максимальным и минимальным значениями остатка воды в ВБ. При К час. макс. = 1,7 А = 5,0 % (таблица 7).

Определение регулирующего объема бака водонапорной башни