Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

Для обеспечения пожарной безопасности на производстве очень важно правильно установить категорию помещения и здания по взрывопожарной и пожарной опасности. По НПБ 105-95 [30] все производства делятся на категории, представленные в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Категория помещения	Характеристика обращающихся веществ и материалов
А - взрыво- пожароопасная	Горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28оС в таком количестве, что они могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Б - взрыво- пожароопасная	Горючие пыли и волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28оС; горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные и паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
В1- В4 – пожароопасные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б.
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

3.1. Порядок назначения категорий А и Б (взрывопожароопасных)

Если в помещении используются вещества разной степени взрывопожарной и пожарной опасности, то категорию устанавливают, начиная с наиболее опасного вещества, путем расчета избыточного давления взрыва (Р, кПа) по формуле:

DP = (P_max – Р_о) × М × Z × 100 / V_своб × r_г,п × C_ст× K_н , (3.1)

где P_max – избыточное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси, определяемое по справочным данным [29], или допускается принимать для органических веществ DP_max= 800 кПа;

Р_о – начальное давление = 101 кПа;

М – масса горючего газа или паров ЛВЖ, вышедших в результате аварии в помещение, кг;

Z – коэффициент участия во взрыве, который рассчитывается на основе характеристик распределения газа в помещении, или принимается по таблице 3.2;

V_своб – свободный объем помещения, м³ (принимают равным 80% от геометрического объема);

r_г,п - плотность горючего газа или пара при расчетной температуре (t_р  61^оС), кг/м³, может быть рассчитана по формуле:

r_г,п = М / 22,4 (1 + 0,00367 t_р) , (3.2)

где М – молекулярная масса, кг/кмоль.

C_ст – стехиометрическая концентрация горючего газа или паров ЛВЖ и ГЖ, об.%, принимается по справочным данным или вычисляется по формуле:

С_ст = 100 / (4,84 b + 1) , (3.3)

где b - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, рассчитывается по формуле:

b = m_c + m_s + 0,25 (m_H – m_x) + 0,5 m_o + 2,5 m_p, (3.4)

где m_c, m_s, m_H, m_x, m_o, m_p – число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галогена, кислорода и фосфора в молекуле горючего вещества.

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, допускается принимать = 3.

Таблица 3.2

Значения коэффициента Z от вида горючего вещества

Вид горючего вещества	Значение коэффициента Z
1. Горючие газы	0,5
2. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше	0,3
3. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля	0,3
3. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля	0

Масса – М^г, кг, поступившего в помещение горючего газа в результате аварии определяется по уравнению:

М^г = (V_а + V_т)  r_г , (3.5)

где V_а и V_т – соответственно объемы газа, вышедшего из аппарата и трубопровода, м³.

V_а = 0,01Р₁V , (3.6)

где Р₁ – давление в аппарате, кПа;

V – объем аппарата, м³.

V_т = (0,10,2)V_а (3.7)

Масса паров жидкости - М^ж , кг, поступивших в помещение равна:

М^ж = М_р + М_емк + М_оп , (3.8)

где М_р – масса жидкости испарившейся с поверхности разлива, кг;

М_емк – масса жидкости испарившейся с поверхности открытых емкостей, кг;

М_оп - масса жидкости испарившейся с окрашенных поверхностей кг.

При этом каждое из слагаемых в формуле 3.8 определяется из выражения:

М = W S_n , (3.9)

где W – интенсивность испарения, кг/см²;

S_n – площадь испарения, м²; 1 л смесей или растворов, содержащих 70% или менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальные - на 1 м² пола помещения;

 - время испарения жидкости, принимается равным полному испарению, но не более 3600 с.

Интенсивность испарения – W определяется по справочным данным [27] или рассчитывается по формуле:

_{___}

W = 10^-6  М Р_н , (3.10)

где  - коэффициент принимаемый по таблице 3.3;

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости (t_р) в кПа, определяется по формулам:

lg P_н^’ = (А – В) / (С +t) , (3.11)

Р_н = 133,3 P_н^’ , (3.12)

где А,В,С – эмпирические коэффициенты, значения которых можно найти в литературе [4].

Таблица 3.3

Значения коэффициента  в зависимости от температуры воздуха в помещении

t,оС W, м/с	10	15	20	25	30
0,1	3	1,6	2,4	1,8	1,6
0,2	4,6	2,8	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

В результате расчета возможны два варианта:

1. Если DP  5 кПа, то категорию назначают по взрывопожароопасным показателям вещества, по которому проводили расчет (по таблице 3.1).

2. Если DP  5 кПа, но есть другие взрывопожароопасные вещества, то проводят расчет для менее опасных веществ. В формулу 3.1 подставляют суммарную массу газо- или паровоздушной смеси, которая может поступить в воздух помещения в аварийной ситуации при поступлении обоих веществ.

Если и в этом случае DP  5 кПа, то данное помещение не будет относится к взрывопожароопасным категориям А и Б. Взрывопожароопасной будет считаться зона в радиусе 5 м вокруг установки, где используются вещества, по которым был проведен расчет DP. Данное помещение будет относится к пожароопасным категориям В1-В4.Уточнение проводят расчетным путем по удельной пожарной нагрузке (см. п. 3.2).

3.2. Порядок назначения категории В (пожароопасной)

Определение пожароопасной категории В1-В4 осуществляется путем сравнения максимального значения удельной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 3.4.

Таблица 3.4

Удельная пожарная нагрузка на участке

Категория помещения	Удельная пожарная нагрузка q на участке, МДж / м2.	Способ размещения пожарной нагрузки
В1	Более 2200	Не нормируется
В2	1401 - 2200	На любом участке пола помещения площадью 10 м2, способ размещения участков пожарной нагрузки рассмотрен ниже.
В3	181 – 1400
В4	менее 181

Удельная пожарная нагрузка q, МДж / м² определяется из соотношения:

q = Q / S , (3.13)

где Q – пожарная нагрузка на участке, МДж;

S – площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

Пожарную нагрузку рассчитывают по формуле:

Q = Y Q^P_H , (3.14)

где Y – количество горючего материала , кг;

Q^P_H – низшая теплота сгорания горючего материала, МДж/кг.

Некоторые значения Q^P_Hi приведены в таблице 3.5. Для веществ и материалов, не указанных в таблице 3.5, значения Q^P_Hi находят по литературе [27].

При пожарной нагрузке, включающей в себя сочетания горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих веществ и материалов, общая пожарная нагрузка (Q_общ) находится как сумма пожарных нагрузок отдельных веществ и материалов:

_n

Q_общ =  Y_i  Q^P_Hi , (3.15)

^{i = 1}

n – количество горючих веществ и материалов на участке.

Таблица 3.5

Низшая теплота сгорания некоторых материалов

Горючий материал	QPHi, МДж/кг	Горючий материал	QPHi, МДж/кг	Горючий материал	QPHi, МДж/кг
Бумага	13,4	Волокно	13,8	Фенопласты	11,3
Древесина в изделиях	16,6	Каучук синтетический	40,2	Дизельное топливо	43,0
Органическое стекло	25,1	Радиотехнические изделия	33,5	Бутиловый спирт	36,2
Хлопок	15,7	Полистирол	39,0	Полипропилен	45,6
Полиэтилен	47,1	Ацетон	20,0*	Бензол	40,9*
Бензин	41,9*	Керосин	43,5	Мазут	39,8