III. Обоснование категории взрывопожароопасности помещений

1. Принципы, положенные в основу расчетного метода определения категории производства

Определение категории взрывопожароопасности производств является одним из важных вопросов по обеспечению его пожарной безопасности.

Категория помещений и зданий устанавливается в технологической части проекта еще на стадии строительства объекта или во время его реконструкции в соответствии со СНиП 31-03-2001 «Производственные здания».

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются на категории (А, Б, В1-В4, Г, Д) в зависимости от размещаемых в них технологических процессов и свойств находящихся (обращающихся) веществ и материалов.

Категории зданий и помещений устанавливаются в технологической части проекта в соответствии с НПБ 105-03, ведомственными (отраслевыми) нормами технологического проектирования или специальными перечнями, утвержденными в установленном порядке.

Пожаровзрывоопасность производств, зданий и сооружений, в которых размещаются производства, оцениваются с учетом пожаровзрывоопасных свойств и количеств обращающихся веществ и материалов.

Категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности должны быть определены для всех технологических установок, блоков, отдельных помещений, насосных, складов и т.д.

Основными нормативными документами по определению категории производств являются:

• СНиП 31-03-2001 «Производственные здания».

• ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования».

• НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

• Пособие по применению НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий» при рассмотрении проектно-сметной документации.

• ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

• ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

Основное положение СНиП 31-03-2001 «Производственные здания» сводится к тому, чтобы при определении категории взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности производства в целом, установки, блока или отдельного помещения надо знать не только взрывоопасные свойства, но и уметь определить величину объема образующейся взрывоопасной концентрации и сравнить ее с объемом помещения.

Если относительный объем взрывоопасной концентрации будет больше 5% объема помещения, то помещение, в целом, следует относить к взрыво- или взрывоопасному производству. Если же относительный объем взрывоопасной концентрации будет меньше 5% объема помещения, то его нельзя относить к взрывоопасному.

Как известно, объем взрывоопасной концентрации определяют исходя из количества и концентрации горючего вещества в воздухе.

Количество поступивших в помещение веществ, которые образуют с воздухом взрывоопасную концентрацию на нижнем концентрационном пределе распространения (воспламенения) пламени, исходя из следующих условий:

1. Происходит авария одного из аппаратов, при которой в помещение может поступить наибольшее количество наиболее опасного вещества; при наличии нескольких аппаратов с различными веществами расчет следует производить по наиболее неблагоприятному варианту, при котором объем взрывоопасной смеси, будет наибольшим.

2. Кроме содержимого аварийного аппарата происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов. Время отключения задвижек следует принимать – при автоматическом отключении 2 мин, при ручном отключении – 15 мин.

3. Площадь испарения разлившейся жидкости (или сжиженного газа) принимают равной площади ограждения, препятствующей растеканию, или при свободном растекании исходя из расчета, что 1 литр, разлившейся жидкости, занимает площадь 1 м², а смесей и растворов, содержащих до 70 % (по массе) растворителя, разливаясь, занимает объем 0,5 м².

4. Происходит также испарение жидкости из емкостей с открытой поверхностью испарения или со свежеокрашенных поверхностей.

5. Длительность испарения жидкости принимают не более 1 часа.

6. Объем производственного помещения следует брать не геометрический, а свободный. Если свободный объем определить затруднительно, то его принимают равным 80% от геометрического объема помещения.

7. Работу вентиляции учитывают только в том случае, если она обеспечена автоматическим пуском и электроснабжением по первой категории надежности. В этом случае при расчете свободного объема помещения учитывают кратность воздухообмена, а именно, свободный объем помещения увеличивают на величину (n∙T +1), где n– кратность воздухообмена 1/ч; Т – продолжительность аварии, ч.

8. Коэффициент запаса к нижнему концентрационному пределу распространения (воспламенения) пламени принимают равным 1,5.

2. Определение категории производства для помещений с наличием горючих газов

• Устанавливаем для данного конкретного производства наиболее аварийную ситуацию;

• Определяем количество газа, которое выйдет в производственное помещение при аварийной ситуации:

Е = Е₁ + Е₂ + Е₃, где

Е - общее количество газа, выходящего в помещение, г или м³;

Е₁- количество газа, находящегося в аварийном аппарате, г или м³;

Е₂- количество газа, выходящего из трубопроводов до их отключения, г или м³;

Е₃ - количество газа, выходящего из трубопроводов после их отключения, г или м³;

• Определяем объем взрывоопасной концентрации, который образуется при смешении с воздухом поступившего в помещение газа при аварии

B=1,5·(E/φ_нкпв), где

B -объем взрывоопасной концентрации, м³

• Определяем относительный объем взрывоопасной концентрации

N=[B/0,8 П (T+1)]·100, где

N- относительный объем взрывоопасной смеси, %

• Делаем заключение о категории взрывоопасности:

Если N >5% - помещение относится к взрывоопасным категориям А или Б, а по ПУЭ зона относится к классу В-IA;

Если N≤5% - помещение не взрывоопасное.

Примечание. Весь расчет ведем по НПБ 105-03.

3. Определение категории производства для помещений с наличием горючих жидкостей

• Устанавливаем для данного конкретного случая наиболее опасную аварийную ситуацию;

• Определяем количество жидкости, которое выйдет в производственное помещение при аварийной ситуации (Е, г или m, м³)

Е = Е₁ + Е₂ + Е₃ + Е₄, где

Е₁, Е₂, Е₃ – количество горючей жидкости, выходящей соответственно из аварийного аппарата, трубопроводов до их отключения и после их отключения, г или м³;

Е₄ – количество испарившейся жидкости с открытой поверхности или с поверхности свежеокрашенных изделий, г или м³;

• Определяем, какое количество жидкости должно испариться, чтобы в объеме 5% от объема помещения образовалась взрывоопасная концентрация (Е_5%, г): Е_5% = 0,05 П_св ·(n·T+1)(φ_нкпв/1,5)

Величины, входящие в состав этой формулы, и их размерность приведены выше;

• Определяем, может ли количество жидкости, поступившей в помещение при аварии, образовать взрывоопасную смесь в объеме более 5% от помещения:

Если: Е > Е_5%, то помещение может быть взрывоопасным, если Е ≤ Е_5%, то помещение не взрывоопасное;

• Чтобы окончательно решить вопрос о категории взрывоопасности (если Е > Е_5%), определяем длительность испарения того количества жидкости, которое достаточно для образования взрывоопасной концентрации в объеме 5% от объема помещения:

T_n = 0,18 (П_св·φ_нкпв)/(И·P_s·F√M), где

T_n - длительность испарения, час;

И - коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха и температуры в помещении, и определяется по таблице;

F – площадь испарения жидкости, м²;

М - молекулярная масса жидкости;

P_s – давление насыщенного пара жидкости при средней температуре между температурой жидкости и температурой воздуха помещения, мм.рт.ст.

P_s определяется по таблице или расчетом по формуле: lg P_s = А – В/С_А + t, где

А, В и С_A – коэффициенты, определяемые по таблице;

• Делаем окончательное заключение о категории взрывоопасности:

Если Т< 1 часа, то помещение относится к взрывоопасным категории А или Б, а по ПУЭ зона относится к классу В-IA, (В-IIA);

Если Т ≥ 1 часа, то помещение к взрывоопасным не относится.

Примечание. Весь расчет ведем по НПБ 105-03.

4. Краткие выводы о работе

В выводах должно быть сказано о том, какая работа проделана и к каким результатам она привела.

В конце пояснительной записки приводится список использованной литературы.

Объем пояснительной записки не должен превышать 20-25 стандартных листов А4.