§ 26. Категорії приміщень за вибухопожежною і пожежною небезпекою

Визначення категорій приміщень і будівель виробничого та складського призначення за вибухопожежною та пожежною небезпекою є основою для встановлення нормативних вимог для забезпечення вибухопожежобез-пеки вказаних приміщень і будівель.

КАТЕГОРІЯ ПОЖЕЖНОЇ НЕБЕЗПЕКИ приміщення (будівлі, споруди, пожежного відсіку) - це класифікаційна характеристика пожежної небезпеки об'єкта, що визначається кількістю й пожежонебезпечними властивостями речовин і матеріалів, які знаходяться (обертаються) в них з урахуванням особливостей технологічних процесів розміщених в них виробництв.

Категорії вибухопожежної та пожежної небезпеки приміщень та будівель визначаються для найбільш несприятливого у відношенні можливості виникнення пожежі або вибуху періоду.

Визначення категорій на стадії проектування здійснюється проектувальниками (технологами). Для діючих підприємств категорії можуть визначатися технологами цих підприємств або організаціями, які мають відповідних фахівців.

Категорії приміщень визначаються шляхом послідовної перевірки належності приміщень до категорій, наведених у табл. 4.1, від вищої А до нижчої Д за нижченаведеними методами згідно з ОНТП 24-86.

Кількісним критерієм призначення категорії є надмірний тиск (АР), який може розвинутися при вибуховому згорянні максимально можливого скупчення (навантаження) вибухонебезпечних речовин у приміщенні. При ΔР>5 кПа об'єкт, який розглядається, належить до вибухопожежонебезпеч-ної категорії А або Б залежно від властивостей речовин. При ΔР<5 кПа об'єкт належить до категорії В, чи Д.

Таблиця 4.1

Категорії приміщень за вибухопожежною і пожежною небезпекою згідно з ОНТП 24-86

Категорія приміщення	Характеристика речовин та матеріалів, які знаходяться (обертаються) у приміщенні
1	2
А вибухопожежо-небезпечна	Горючі гази, легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28 °С, у такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні парогазоповітряні суміші, при займанні яких розвивається розрахунковий надмірний тиск вибуху в приміщенні, який перевищує 5кПа. Речовини та матеріали, які здатні до вибуху і горіння в разі взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним у такій кількості, що розрахунковий надмірний тиск вибуху в приміщенні перевищує 5 кПа
Б вибухопожежо-небезпечна	Горючі пил або волокна, легкозаймисті рідини з температурою спалаху вище за 28 °С, горючі рідини в такій кількості, що здатні утворювати вибухонебезпечні пилоповітряні або пароповітряні суміші, при займанні яких розвивається надмірний тиск вибуху в приміщенні, який перевищує 5 кПа
В пожежонебезпечна	Горючі та важкогорючі рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини та матеріали (в тому числі пил і волокна), речовини та матеріали, здатні тільки горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним, за умови, що приміщення, в яких вони є в наявності або обертаються, не належать до категорій А і Б
Г	Негорючі речовини та матеріали в гарячому, розжареному та розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням, променистого тепла, іскор і полум'я; горючі гази, рідини та тверді речовини, які спалюються або утилізуються як паливо
Д	Негорючі рідини і матеріали у холодному стані. Допускається відносити до категорії Д приміщення, в яких знаходяться горючі рідини в системах змащування, охолодження та гідроприводу обладнання, в кількості не більше 60 кг на одиницю обладнання у разі тиску не більше 0,2 МПа; кабельні електропроводки до обладнання, окремі предмети меблів на місцях

ПОЖЕЖНЕ НАВАНТАЖЕННЯ (НАВАНТАГА) - це кількість теплоти, що може виділитися при повному згорянні всіх матеріалів, що знаходяться в приміщенні (об'ємі), включаючи поверхні стін, перегородок, підлог та стель.

Питоме пожежне навантаження (навантага) - пожежне навантаження на 1 м2 площі (для будівель і споруд - на 1 м2 підлоги).

Методи розрахунку критеріїв вибухопожежної небезпеки приміщень

1. При визначенні критеріїв вибухопожежної небезпеки як розрахунковий слід вибирати найбільш несприятливий варіант аварії або період нормальної роботи апаратів, при якому у вибуху бере участь найбільша кількість речовин чи матеріалів, які є найнебезпечнішими щодо наслідків такого вибуху.

2. Кількість речовин, що надійшли у приміщення, які здатні утворювати вибухонебезпечні газоповітряні або пароповітряні суміші, визначається виходячи з таких передумов:

а) виникає розрахункова аварія одного з апаратів згідно з пунктом 1;

б) увесь вміст апарата надходить у приміщення;

в) виникає одночасно витік речовин з трубопроводів, які живлять апарат по прямому і зворотному потоках протягом часу, що необхідний для відключення трубопроводів.

Розрахунковий час відключення трубопроводів визначається у кожному конкретному випадку, виходячи з реальної обстановки, і повинен бути мінімальним з урахуванням паспортних даних на запірні пристрої, характеру технологічного процесу і виду розрахункової аварії.

Розрахунковий час відключення трубопроводів слід приймати рівним:

часу спрацювання системи автоматики відключення трубопроводів згідно з паспортними даними установки, якщо ймовірність відмови системи автоматики не перевищує 10~6 на рік або забезпечено резервування її елементів (але не більше 3 с);

120 с, якщо ймовірність відмови системи автоматики перевищує 10~6 на рік і не забезпечено резервування її елементів;

300 с у разі ручного відключення.

Не допускається використання технічних засобів для відключення трубопроводів, для яких час відключення перевищує вищенаведені значення.

Під часом спрацювання і часом відключення слід розуміти проміжок часу від початку можливого надходження горючої речовини з трубопроводу (перфорація, розрив, зміна номінального тиску тощо) до повного припинення надходження газу або рідини у приміщення. Швидкодійні клапани-відсікачі повинні автоматично перекрити подачу газу чи рідини в разі порушення електропостачання.

У виняткових випадках у встановленому порядку допускається перевищення наведених значень часу відключення трубопроводів спеціальним рішенням відповідних міністерств та відомств при узгодженні з органами Держнаглядохоронпраці України.

г) виникає випаровування з поверхні рідини, що розлилася, площа випаровування при розливі на підлогу визначається (в разі відсутності довідкових даних), виходячи з розрахунку, що 1 л сумішей і розчинів, які містять 70%, та менше (за масою) розчинників, розливається на площі 0,5 м2, а решта рідин - на 1 м² підлоги приміщення;

д) виникає випаровування рідини з ємностей, які експлуатуються з відкритим дзеркалом рідини, та із свіжопофарбованих поверхонь;

е) тривалість випаровування рідини приймається рівною часу її повного випаровування, але не більше 3600 с.

3. Кількість пилу, який може утворювати вибухонебезпечну суміш, визначається з таких передумов:

а) розрахунковій аварії передувало пилонакопичення у виробничому приміщенні, що виникає в умовах нормального режиму роботи (наприклад: внаслідок пиловиділення з негерметичного виробничого обладнання);

б) під час розрахункової аварії виникла планова (ремонтні роботи) або раптова розгерметизація одного з технологічних апаратів, через що стався аварійний викид у приміщення усього пилу, що був в апараті.

4. Вільний об'єм приміщення визначається як різниця між об'ємом приміщення та об'ємом, що займає технологічне обладнання. Якщо вільний об'єм приміщення визначити неможливо, його допустимо умовно приймати 80% геометричного об'єму приміщення.

Розрахунок надмірного тиску вибуху для горючих газів, парів легкозаймистих та горючих рідин

5. Надмірний тиск вибуху АР для індивідуальних горючих речовин, які складаються з атомів С, Н, О, N, СІ, Br, I, F, визначається за формулою

P_max - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної та пароповітряної суміші у замкнутому об'ємі, що визначається експериментальне або за довідковими даними; в разі відсутності даних допускається приймати Ртах рівним 900 кПа;

Р₀ - початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

т - маса горючого газу (ГГ) або парів легкозаймистих (ЛЗР) і горючих рідин (ГР), кг, що вийшли у результаті розрахункової аварії у приміщення; яка обчислюється для ГГ за формулою (4.5), а для парів ЛЗР та ГР за формулою (4.10);

z - коефіцієнт участі пального у вибуху, який може бути розрахований за характером розподілення газів і парів в об'ємі приміщення. Допускається приймати значення z за табл. 4.2;

V_B - вільний об'єм приміщення, м3;

ρ_г,п ‑ густина пари чи газу, кг-м-3;

С_ст - стехіометрична концентрація ГГ або парів ЛЗР і ГР, % (об.), що розраховується за формулою

де ‑ стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння;

n_с, n_н, n_о, n_х - кількість атомів С, Н, О і галоїдів у молекулі пального;

К_H - коефіцієнт, який враховує негерметичність приміщення і не адіабатичність процесу горіння (допускається приймати К_H рівним 3).

Таблиця 4.2

Вид горючої рідини	Значення коефіцієнта
Горючі гази	0,5
Легкозаймисті і горючі рідини, що нагріті до температури спалаху та вище	0,3
Легкозаймисті і горючі рідини, що нагріті нижче температури	0,3
спалаху, за наявності можливості утворення аерозолю
Легкозаймисті і горючі рідини, що нагріті нижче температури	0
спалаху, за відсутності можливості утворення аерозолю

6. Розрахунок ΔР для індивідуальних речовин, крім тих, які складаються з атомів С, Н, О, N, СІ, Br, I, F, а також для сумішей визначається за формулою

(4.3)

де H_т - теплота згоряння, Дж-кг^-1;

ρ_п - густина повітря до вибуху при початковій температурі Т₀, кг-м^-3;

С_р - теплоємність повітря Дж-кг^-І·К^-1 (допускається приймати рівною 1,01-10³ Дж-кг^-1-К^-1);

Т₀ - початкова температура повітря, К.

7. У випадку обертаності у приміщенні горючих газів, легкозаймистих або горючих рідин при визначенні значення маси т, що входить до формули (4.1), допускається враховувати роботу аварійної вентиляції, якщо вона забезпечена резервними вентиляторами, автоматичним пуском у разі перевищення гранично допустимої вибухобезпечної концентрації та електропостачанням за першою категорією надійності за ПУЕ, за умови розташування пристроїв для видалення повітря з приміщення в безпосередній близькості від місця можливої розрахункової аварії.

При цьому масу m горючих газів або парів легкозаймистих або горючих рідин, нагрітих до температури спалаху і вище, що надійшли до об'єму приміщення, слід розділити на коефіцієнт К, що визначається за формулою

K = At + l, (4.4)

де А - кратність повітрообміну, що створюється аварійною вентиляцією, с^-1;

t - тривалість надходження горючих газів і парів легкозаймистих і горючих рідин до об'єму приміщення, с (приймається за пунктом 2).

8. Маса т (кг) газу, що надійшов в приміщення при розрахунковій аварії, визначається за формулою

m = (Vап + V_T)ρ_г, (4-5)

де V_ап ‑ об'єм газу, що вийшов з апарата, м³;

V_T - об'єм газу, що вийшов з трубопроводів, м³. При цьому

V_aп = 0,01P₁V, (4.6)

де Р₁ - тиск в апараті, кПа;

V- об'єм апарата, м³.

V_T = V_1T + V_2T; (4.7)

V_1T - об'єм газу, що вийшов з трубопроводу до його відключення, м³;

V_2T - об'єм газу, що вийшов з трубопроводу після його відключення, м³;

V_1T = qt, (4.8)

де q ‑ витрата газу, яка визначається залежно від тиску у трубопроводі, його діаметра, температури газового середовища тощо, м³·с^-1;

t ‑ час відключення трубопроводів за пунктом 2, с.

V_2T = 0,01πP₂( L₁ + L₂ +... + L_n), (4.9)

де Р₂ - максимальний тиск газу у трубопроводі відповідно до технологічного регламенту, кПа;

r - внутрішній радіус трубопроводів, м;

L - довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м.

9. Маса парів рідини т, що надійшли у приміщення за наявності декількох джерел випаровування (поверхня розлитої рідини, поверхня, на яку нанесли цю рідину, відкритий посуд чи ємності та ін.), визначається за виразом

т = т_р + m_ємн + m_св.п, (4.10)

де m_р - маса рідини, що випарилася з поверхні розливу, кг;

m_ємн ‑ маса рідини, що випарилася з поверхонь відкритих ємностей, кг;

m_св.п - маса рідини, що випарилася з поверхонь, на яку нанесено склад, що застосовується, кг.

При цьому кожний з додатків у формулі (4.10) визначається за формулою

m = WF_Bt, (4.11)

де W - інтенсивність випаровування, кг-с-ьм-2'>

F_B - площа випаровування, м², яка визначається згідно з пунктом 2 залежно від маси рідини та, що надійшла у приміщення.

Якщо аварійна ситуація пов'язана з можливим надходженням рідини у розпиленому стані, тоді вона повинна бути врахована у формулі (4.10) введенням додатку, що враховує загальну масу рідини, яка надійшла від розпилюючих пристроїв, виходячи з тривалості їх роботи.

10. Маса та (кг) рідини, що надійшла у приміщення, визначається за пунктом 2.

11. Інтенсивність випаровування W визначається за довідковими та експериментальними даними. Для ЛЗР за відсутності даних допускається розраховувати W за формулою

, (4.12)

де η- коефіцієнт, що приймається за табл. 4.3 залежно від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування;

М - молекулярна маса;

Р_H - тиск насичених парів при розрахунковій температурі рідини, який визначається за довідковими даними, кПа.

Таблиця 4.3

Швидкість повітряного потоку у приміщенні, м·с-1	Значеним коефіцієнта η при температурі повітря, °С
	10	15		20	30	35
0	1,0		1,0	1,0	1,0	1,0
од	3,0		2,6	2,4	1,8	1,6
0,2	4,6		3,8	3,5	2,4	2,3
0,5	6,6		5,7	5,4	3,6	3,2
1,0	10,0		8,7	7,7	5,6	4,6

Розрахунок надмірного тиску вибуху для горючого пилу

12. Розрахунок надмірного тиску вибуху ДР (кПа) виконується за формулою (4.3), де під величиною г вважається доля участі у вибуху горючого пилу, що перебуває у завислому стані. За відсутності експериментальних відомостей про величину z приймається 2=0,5.

13. Розрахункова маса пилу т (кг), що перебуває у завислому стані, на об'єм приміщення, в якому він утворився внаслідок аварійної ситуації, визначається за формулою

(4.13)

де т_зн - розрахункова маса пилу, який знявся;

m_ав - розрахункова маса пилу, що надійшов у приміщення внаслідок аварійної ситуації, кг.

14. Розрахункова маса т_зн, визначається за формулою

(4.14)

де К_зн ‑ доля накопиченого у приміщенні пилу, що перебуває у стані нашарувань, але здатний перейти до завислого стану внаслідок аварійної ситуації. За відсутності експериментальних відомостей про величину K_зн допускається приймати її рівною Кзн=0,9;

т_п - маса відкладеного (наявного) у приміщенні пилу на момент аварії, кг.

15. Розрахункова маса /гаав визначається за формулою

(4.15)

де m_ап - маса горючого пилу, що викидається у приміщення з апарата, кг;

q - продуктивність, з якою продовжується надходження пилоподібних речовин по трубопроводах до моменту їх відключення, кг-с~1;

t - час відключення, визначається за пунктом 2, с;

К_п - коефіцієнт пиления, який являє собою відношення маси пилу, що перебуває у повітрі в завислому стані, до усієї маси пилу, що надійшов з апарата до приміщення. За відсутності експериментальних даних щодо величини К_п допускається приймати для пилу з дисперсністю не меншою 350 мкм - -ЙГП=0,5; для пилу з дисперсністю, меншою за 350 мкм, - К_п = 1,0. Величина т_ап приймається відповідно до пунктів 1 і 3.

16. Маса відкладеного у приміщенні пилу на момент аварії визначається за формулою

(4.16)

де К_г - частка горючого пилу в загальній масі нашарованого пилу;

т₁ - маса пилу, який осідає на важкодоступних для прибирання поверхнях у приміщенні за період часу між генеральними прибираннями, кг;

т₂ - маса пилу, який осідає на доступних для прибирання поверхнях у приміщенні за період часу між поточними прибираннями, кг;

К_п - коефіцієнт ефективності пилоприбирання. В разі ручного прибирання приймається: сухого - 0,6; вологого - 0,7. У разі механізованого прибирання: підлоги - 0,9; підлоги з вибоями (до 5% площі) - 0,7.

17. Маса пилу mt (і =1,2), який осідає на різноманітних поверхнях у приміщенні за період між прибираннями, визначається за формулою

(4.17)

де ‑ маса пилу, який виділяється в об'ємі приміщення за час між генеральними пилоприбираннями, кг;

- маса пилу, який виділяється одиницею обладнання, яке пилить, за вказаний період часу, кг;

- маса пилу, який виділяється в об'ємі приміщення за час між поточними пило прибираннями, кг;

- маса пилу, що виділяється одиницею обладнання, яке пилить, за зазначений період, кг;

α - частка пилу, що надходить до об'єму приміщення і усувається витяжними вентиляційними системами. За відсутності експериментальних даних величину а приймають α = 0.

β₁, β₂ ‑ частки пилу, що виділяються в об'єм приміщення і відповідно осідають у важкодоступних і доступних для прибирання місцях приміщення

(β₁ + β₂ = 1).

За відсутності відомостей про величину коефіцієнтів РІ і р2 допускається вважати β₁ = 1, β₂ = 0.

18. Величина M_і (і = 1,2) може бути визначена експериментальне (або за аналогією з діючими зразками виробництв) в період максимального навантаження обладнання за формулою

(4.18)

де GIJ, Су - інтенсивність нашарувань пилу відповідно у важкодоступних FII (м2) і доступних .F2/ (м2) площах, кг-м2-^1;

т,,т2 - проміжок часу відповідно між генеральними і поточними пилоп-рибираннями, с. .

Визначення надмірного тиску вибуху для речовин і матеріалів, які здатні вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним

19. Розрахунковий надмірний тиск вибуху АР для речовин і матеріалів, здатних вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним, визначається за вищенаведеною методикою, якщо приймати z=l, а за величину Нт приймати енергію, що виділяється при взаємодії (з урахуванням згоряння продуктів взаємодії до кінцевих речовин), або експе- і риментально при натурних випробуваннях. У випадках, коли визначити ве- ] личину АР неможливо, слід приймати її більшою за 5 кПа.

Визначення надмірного тиску вибуху для вибухонебезпечних сумішей, ] що містять гази (пари) і пил !

20. Розрахунковий надмірний тиск вибуху АР гібридних вибухонебезпечних сумішей, які містять гази (пари) і пил, визначається за формулою !

(4.19) і

де АРІ - тиск вибуху, обчислений для газу (пари) відповідно до пунктів ' 5 і 6;

А?2 - тиск вибуху, обчислений для пилу відповідно за пунктом 12.