3.2 Задание

1. Рассчитать концентрацию каждого ингредиента газа в объеме помещения всего цеха, а также в 5% его объема.

2. Сравнить образовавшуюся концентрацию в помещении цеха после аварии по каждому вредному веществу с ПДК. Если вредные вещества обладают суммацией действия, то определить их безразмерную концентрацию.

3. Рассчитать нижний и верхний концентрационные пределы взрываемости для данной смеси газов с воздухом и определить возможность образования взрывоопасной концентрации газов во всем объеме помещения цеха, а также в 5% его объема.

4. Определить к какой категории по пожаровзрывоопасности относится помещение цеха, в котором произошел выброс газов и паров.

5. Определить к какому классу по взрывопожарности относится производство где произошел выброс газов и паров. (табл. П.5)

6. Определить к какому классу по взрывоопасности относятся помещения смежных цехов. (табл. П.6)

7. Установить необходимую степень огнестойкости всего промышленного здания.

8. Проверить соответствие фактического расстояния (L_ф) от наиболее удаленного рабочего места в помещение цеха (при заданной аврии) до эвакуационного выхода из него максимальному (L_д) значению. Если окажется, что L_ф >L_д, то следует обосновать необходимость и наметить места дополнительных выходов из помещения цеха.

9. Определить необходимую ширину проходов (выходов) в помещение цеха (Вр) для эвакуации людей при выбросе газа. Если расчетная ширина проходов-выходов (Вр) окажется больше фактической (Вф- ширина ворот табл. 3.2), то необходимо обосновать и предусмотреть мероприятия по устранению этого несоответствия.

10.Обосновать режим работы общеобменной механической приточно-вытяжной вентиляции в помещении цеха, где произошла авария, а также в смежных цехах. Режим работы вентиляционных систем должен быть таковым, чтобы опасные и вредные газы и пары не перетекали в смежные помещения.

11.Обосновать необходимость обеспечения работников цеха индивидуальными средствами защиты органов дыхания и если они требуются, то выбрать марку и указать места их хранения в помещение цеха.

12. Составить план ликвидации данной аварии в цехе в форме табл. 3.4

3.3 Методика расчета

1. Концентрация i-го ингредиента газа в помещение цеха

, мг/м³ (3.1)

где Б_i- содержание i-го ингредиента в газе, % (табл.3.1);

G_b- масса выделившегося газа, кг (табл.3.2);

V_0­ – свободный объем помещения цеха, м³, (V₀=0,8V)

V – объем помещения цеха, м³, (рис. 3.1., табл.3.1

2. При одновременном совместном присутствии в воздухе нескольких вредных ингредиентов, обладающих суммацией действия, их безразмерная суммарная концентрация рассчитывается по формуле

(3.2)

и не должна превышать q≤1.

Где С₁, С₂,…,С_n- концентрация i-го ингредиента в смеси с воздухом,мг/м³;

ПДК₁, ПДК₂, …, ПДК_n – предельно допустимые концентрации газа в воздухе, мг/м³. (табл. П.1)

3. Нижние (Е_н) и верхние (Е_в) концентрационные пределы взрываемости газо- и паровоздушных смесей определяют по формуле Ле-Шаталье

, % весовые (3.3)

где S₁, S₂,…, S_n – концентрация горючих компонентов в весовых процентах (при этом S₁+ S₂+…+ S_n=100%, горючих компонентов смеси).

П₁, П₂, …, П_n – нижние и верхние концентрационные пределы взрываемости горючих компонентов в весовых процентах (табл. П.1).

О горючести газов и паров судят по коэффициенту горючести (К), который определяется по формуле

(3.4)

где С, Н…Br – количество соответствующих атомов в молекуле газа или пара.

При К≤0 – вещество негорючее, при К>0 – горючее. На пример, для водяного пара (Н₂О): К=2-2*1=0 – негорючий, метан (СН₄): К=4*1+4=8 – горючий.

Фактическую концентрацию горючих компонентов в воздухе помещения цеха в весовых предлагается рассчитать по формуле

,% весовые (3.5)

где V₀ – свободный объем помещения цеха, м³;

С – масса смеси горючих газов и паров, кг;

S_i – содержание i-го горючего компонента в горючей смеси, % весовые;

μ₁ – молекулярная масса i-го горючего компонента, г/моль;

μ_b – молекулярная масса воздуха, г/моль.

При S_n≤C_ф ≤S_в (3.5) фактическая концентрация горючих компонентов в воздухе помещения находится в концентрационных пределах взрываемости (табл.П.1).

4. Категорирование производств (помещений) по величине развиваемого избыточного давления, образующегося при сгорании взрывоопасной смеси (табл.П.2).

Избыточное давление (в первом приближении) рассчитывается по формуле

, кПа (3.7)

где Q_i – теплота сгорания i-го горючего компонента, кДж/кг (табл.П.1);

G_в- масса i-го горючего компонента, кг.

5. Требуемая степень огнестойкости производственных зданий определяется СНиП в зависимости от категории взрывопожарной опасности производства, площади и этажности здания (таб. П2, П3).

6. Максимальное расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода из помещения зависит от объема помещения, категории производства и степени огнестойкости здания (табл.П.4).

7. При расчете необходимой ширины прохода намечают выходы из помещения цеха при той или иной аварии и пути эвакуации по цеху (количество людских потоков, n)

Количество людей, приходящийся на один поток

, чел. (3.8)

Продолжительность эвакуации

, мин. (3.9)

где l – расстояние от наиболее удаленного рабочего места в помещение цеха до ближайшего выхода, м;

V_э – скорость движения людей при эвакуации (табл.П.7), м/мин.

Ширина проходов для эвакуации всех находившихся в цехе людей

, м (3.10)

где ψ – среднее пропускная способность одного потока (табл. П.8);

Ширина выходов из цеха (ширина ворот В_В) должна быть более или равна расчетной ширине проходов (Ш), т.е.

В_В≥Ш (3.11)

8. В плане ликвидации данной аварии предусмотреть:

а) мероприятия по спасению людей, застигнутых аварией;

б) мероприятия по ликвидации аварии в начальной стадии ее возникновения, а также действия ИТР и рабочих при возникновении аварии;

в) места нахождения средств для спасения людей и ликвидации аварии;

г) действия газоспасательного подразделения (добровольной газоспасательной дружины) и пожарной команды (добровольной пожарной дружиной) в начальной стадии аварии.

Таблица 3.4 – План ликвидации аварии

Номер позиции, вид аварии и место ее возникновения	Мероприятия по спасению людей и ликвидации аварии	Лица ответственные за выполнение мероприятий, исполнители	Места нахождения средств для спасения людей и ликвидации аварии	Дейстаия исполнительного подразделения и пожарной команды
…	1.
	и т. д.

Таблица П.1 – Характеристика газов и паров

Наименование и его химическая формула	Предельно допустимая	Концентрационные пределы взрываемости, % весовых			Теплотворная способность, кДж/кг
	концентрация в помещение м2/м3	Нижний	Верхний
1. Оксид углерода СО	20,0	12,41	74,33	10,08×103
2. Сероводород Н2S, в смеси с углеводородами	10,0 3,0	5,00	49,46	15,41×103
3. Двуокись азота N2O	5,0	-	-	-
4. Метан CH4	-	2,82	9,50	50,12×103
5. Сернистый …ВО2	10,0	-	-	-
6. Водород Н2	-	0,29	17,14	120,96×103
7. Ацетилен С2Н2	500,0	3,15	80,33	48,63×103
8. Бензол С6Н6	5,0	3,67	17,05	40,76×103

Таблица П.2 – Категории помещений по пожаровзрывоопасности (сокращенная выкопировка)

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А (взрывоопасная)	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с tв≤28˚C в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление в помещение выше 5кПа.
Б (взрывопожароопасная)	Горючие ткани, волокна, ЛВЖ с tв>28˚C в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные смеси, при сгорании которых образуется избыточное давление в помещении выше 5кПа.
В (пожароопасная)	ЛВЖ, ГЖ, твердые горючие и трудно горючие вещества, которые могут только гореть при условии, что помещения, в которых они находятся не относятся к категориям А и В.
Г	Не горючие вещества в материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии.
Д (не пожароопасная)	Не горючие вещества в холодном состоянии.

Таблица П.3 – Требуемая степень огнестойкости производственных зданий (сокращенная выкопировка)

Категория производства	Ожидаемое количество этажей	Степень огнестойкости	Площадь этажа здания между противоположными стенами, м2 1- этажного здания
А и Б	6	I	Не ограничивается
А и В	6	II	То же
В	8 3 2 1	I-II III IIIa IIIb	То же 5200 25000 15000
Г	1 2 10 3 1	V IV I-II III IIIb	1200 2600 не ограничивается 6500 20000
Д	10 3 2 2	I-II III IV V	Не ограничивается 7800 3500 2600

Таблица П.4 – максимально допустимое расстояние от рабочего места до выхода

Объем помещения, м3	Категория производства	Степень огнестойкости здания	Максимально допустимое расстояние до выхода, м
До 15000	А, Б В	I, II, IIIa I, II, III, IIIa	15 40
30000	А, Б В	I, II, IIIa I, II, IIIa	25 60
40000	А, Б В	I, II, IIIa I, II, IIIa	35 65
50000	А, Б В	I, II, IIIa I, II, III, IIIa	50 75
60000 и более	А, Б В	I, II, IIIa I, II, III, IIIa	60 85
80000 и более	В	I, II, III, IIIa	100
Не зависит от объема	Г, Д	I, II, III IIIa, IV V	Не ограничивается 65 50

Таблица П.5 – Классификация помещений по взрывоопасности (для газов и паров в помещениях)

Класс (зона) взрывоопасности	Характеристики производства в помещении
В-I	Взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом могут образоваться в объеме помещения более 5% при нормальных условиях работы.
B-Ia	Взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом могут образоваться в объеме помещения более 5% при аварийных неисправностей.
B-Iб	Взрывоопасные смеси газов и паров имеют нижний предел взрываемости выше 15% по объему, а также обладающие резким запахом; взрывоопасная смесь может образоваться лишь в объеме менее 5% объема помещения – в этом случае взрывоопасной зоной считается пространство в пределах 5м по вертикали и горизонтали от аппарата, из которого выделяется горючее вещество.

Таблица П.6 – Класс зоны помещения, смежного с взрывоопасной зоной одного помещения

Класс взрывоопасной зоны	Класс зоны смежного помещения, отдаленного стеной с дверью
В-I	B-Ia
B-Ia	B-Iб
B-Iб	Невзрово- и непожароопасная

Таблица П.7 – Расчетная скорость движения людей при эвакуации

Вид и места движения людей	Скорость движения, υ, м/мин
1. Своюодная площадь по горизонтальному пути	25-35
2. В проходах по горизонтальному пути	15-20
3. При опускании по лестнице	12-15
4. В заводских переходах	10

Таблица П.8 – Средняя пропускная способность одного потока эвакуации людей в зависимости от этажности здания

Число этажей	Ψ чел./мин
Один, два	25
Три	20
Более трех	15