vetosckin

вания с наиболее пожаровзрывоопасным веществом. Учитывается также возможность натекания продуктов из подводящих коммуникаций за время до отключения соответствующих трубопроводов. Время отключения трубопроводов принимается:

t1 – равным времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 10-6 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

t2 = 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 10-6 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

t3 = 300 с при ручном отключении.

Количественным критерием назначения категории является избыточное давление ( Р), которое может развиться при взрывном сгорании максимально возможного скопления взрывоопасных веществ в помещении. При Р > 5кПа рассматриваемый объект относится к взрывопожароопасным категориям А или Б в зависимости от свойств веществ. При Р < 5кПа объект относится либо к категории В, либо к категории Д в зависимости от величины пожарной нагрузки. Под пожарной нагрузкой понимается энергия, выделяемая при сгорании горючих материалов, находящихся на 1 м2 пола помещения.

Расчет Р производится по формуле:

где m – масса горючего газа, пара легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ) или взвешенной в воздухе горючей пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудования, кг; Нт – теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг; Р0 - атмосферное давление, 101кПа; Z – коэффициент участия горючего вещества во взрыве (Z = 0,5 для газов и пылей, Z = 0,3 для паров жидкостей, Z = 1 для водорода); VП – свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геометрического объема, м3; ρв – плотность воздуха (можно принять равной 1,2 кг/м3); Св – теплоемкость воздуха (можно принять равной 1,01 кДж/кг К); Т0 – температура в помещении (можно принять равной 293 К); Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3); К = (А. t + 1) -– коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию (этот коэффициент учитывается, если аварийная вентиляция оборудована резервными вентиляторами, автоматическим пуском при достижении взрывоопасной концентрации и электропитанием по первой категории надежности по ПУЭ; А – кратность воздухообмена, с-1; t - время поступления взрывоопасных веществ в помещение, с ).

111

С учетом численных значений показателей, входящих в уравнение (3.1), получаем:

где V1 =VАП PОП T0 – объем газа, поступившего из аппарата, м3; VАП –

P0 T

объем аппарата, м3; РАП – давление в аппарате, кПа; Т, Т0 – температура в аппарате и в помещении, К; Vт = V1т + V2т – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3; ρ – плотность газа при нормальных условиях, кг/м3; V1т = q t –– объем газа, выходящего из подводящего трубопровода, м3; q - расход газа из трубопроводов, м3/с; t- время отключения трубопроводов, с.

V2т = 0,01 Pап π r2 l – объем газа, вышедшего из трубопроводов после их отключения, м3; r - радиус сечения трубопровода, м; l - длина трубопровода от аппарата до задвижки, м.

2. При разгерметизации оборудования с ЛВЖ:

(3.4.)

где mр – масса жидкости, испарившейся при разливе, кг; mnf – масса жидкости, испарившейся с поверхности аппарата, кг; m0 – масса жидкости,

где Wп =10−6 η M PН, ; η - коэффициент учета движения воздуха по табл.3.2; М- молекулярная масса ЛВЖ; Рн - давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа; Wи – скорость испарения, кг/(м2 с); Fи - поверхность разлива, принимаемая 1л на 1м2, если ЛВЖ содержит более 70%

где mвз = Квз mп - масса взвихрившейся пыли; Квз = 0,9 - доля взвешенной пыли;

112

mП = KГ (m1 + m2 ); Кг - доля горючей пыли, Ку - коэффициент эффектив-

KУ

ности уборки, принимаемый при ручной сухой 0,6 и при влажной 0,7; при механизированной на ровном полу 0,9 и на полу с выбоинами 0,7;

Таблица 3.2

Значения коэффициента учета движения воздуха в помещении [18]

m1 = М1 (1 - α) β1 - масса пыли, оседающей на труднодоступных местах за межуборочный период, кг;

m2 = М1 (1 - α) β2 – масса пыли, оседающей на доступных для уборки местах, кг; М1 – масса пыли, выделяющейся за этот период из оборудования, кг; α – доля пыли, удаляемой вентиляцией; β1 – доля пыли на труднодоступных местах; β2 – то же на доступных местах (обычно β1=1, β2=0);

mав = (mап + q t) Кп – масса пыли, поступившей в помещение в результате аварии; mап - масса пыли, выброшенной при аварии из аппарата, кг; Кп - коэффициент пыления, равный 0,5 при размере частиц более 350 мкм и 1,0 при размере частиц менее 350 мкм.

Определение категорий В1-В4 осуществляется путем сравнения максимального значения удельной пожарной нагрузки (g, МДж/м2) с данными табл.3.3.

113

Величины lпр из табл. 3.4 принимаются при высоте помещения h >11 м, а при h<11 м принимается как l=lпр+ (11-h). Для пожарной нагрузки с неизвестной величиной qкр значение lпр ≥ 12 м. При проливе горючих жидкостей lпр между соседними участками разлива рассчитывается по формулам:

то помещение должно относится к категориям В1 и В2 соответственно.

Для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, воздухом или друг с другом, при расчете Р величина коэффициента Z принимается равной 1 (единице), а за Нт - энергия взаимодействия веществ.

После категорирования помещений производится категорирование зданий в целом. Согласно НПБ 105-95 здание относится к категории А, если суммарная площадь помещений категории А превышает 5% от площади всех помещений или 200 м2. Если помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения, то норма 5% увеличивается до 25% или до 1000 м2.

Здание относится к категории Б, если оно не относится к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5% или 200 м2, а если помещения оборудованы автоматическими установками пожаротушения, то здание можно не относить к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б не превышает 25% или 1000 м2.

К категории В относятся здания, если, во-первых, они не отнесены к категориям А или Б, во-вторых, если суммарная площадь помещений А, Б,

иВ превышает 5% (10% при отсутствии в здании помещений категории А

иБ) суммарной площади всех помещений.

Допускается не относить к категории В здания, если площадь помещений категории А, Б и В при наличии в них установок автоматического пожаротушения не превышает 25% площади здания (но не более 3500 м2).

115

Здание относится к категории Г, если, во-первых, не относится к категориям А, Б, и В, во-вторых, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г не превышает 5% площади здания (25% при оборудовании автоматическим пожаротушением, но не более 5000 м2).

НПБ 105-95 являются основой для установления требований к помещениям и зданиям в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, конструктивных решений и инженерного оборудования, предусматривающих сохранность помещений и зданий от пожаров и взрывов.

В зависимости от установленной категории пожаровзрывоопасности помещения, здания или сооружения предусматриваются определенные объемно-планировочные решения и профилактические мероприятия в соответствии с требованиями СНиП 21-01-97 “Пожарная безопасность зданий и сооружений”.

ГОСТ 12.1.004-91 рекомендует метод расчета по определению критической массы горючих веществ при их аварийном выбросе для помещений, где обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и горючие пыли. Он позволяет определить максимально возможную массу mmax горючих веществ, при аварийном выбросе которых еще можно относить помещение к непожаровзрывоопасным:

β1 = 2 + 2 −4 0 − 02 = 2,5 ); Vсв – свободный объем помещения, принимаемый рав-

ным 80 % геометрического объема помещения, м3; ρг(п)– плотность горючего газа (пара) при расчетной температуре, кг/м3; Рmax – избыточное давление взрыва стехиометрической газовой (паровоздушной) смеси (допускается принимать Рmax=800 кПа); Z – коэффициент участия горючей среды во взрыве.

116

Допускается принимать следующие значения Ζ:

-водород…1,0;

-горючие газы…0,5;

-ЛВЖ и ГЖ, нагретые до температуры вспышки и выше…0,3;

-ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля…0,3;

-ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля…0.

Максимально возможную массу горючей пыли, при аварийном выбросе которой еще можно относить помещение к невзрывопожароопасным, вычисляют о формуле:

где Ср=1,01 103 – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(кг К); ρв – плотность воздуха в помещении, кг/м3; То – температура воздуха в помещении, К; Ро = 101 кПа – атмосферное давление; qп – удельная теплота сгорания горючей пыли, кДж/кг; Zп – коэффициент участия пыли во взрыве (при отсутствии экспериментальных данных принимается Zп=0,5).

Пример 1. Определить категорию пожаровзрывоопасности производственного помещения длиной 15,8 м, шириной 15,8 м и высотой 6 м, в котором размещен технологический процесс по восстановлению тетрахлорида кремния водородом. Водород подается по трубопроводу диаметром 0,02 м под давлением 1,01 МПа. Длина трубопровода от задвижки с электроприводом до реактора 15 м, объем реактора 0,9 м3, время работы задвижки по паспортным данным 5 сек без указания на надежность, температура в реакторе 1200 0С и в помещении +250С, расход газа по трубопроводу 0,12 м3/с, плотность газа 0,0817 кг/м3, теплота сгорания водорода 119840 кДж/кг. Имеется аварийная вентиляция с кратностью воздухообмена 8, значение коэффициента Z принимаем равным 1.

Расчет. Согласно уравнения (3.3) определяем массу водорода, вышедшего в помещение при аварии:

Определяем по уравнению (3.1) значение Р

117

K = 36008 120 +1 =1,267

Поскольку водород является горючим газом и Р > 5 кПа, то помещение относится к категории А.

Пример 2. В помещении размерами 32 м × 16 м × 9 м находятся аппараты, в которых имеется ГЖ в количестве 15 кг в каждом. Температура вспышки ГЖ – 720 С. Теплота сгорания ГЖ - 41,87 МДж/кг. Площадь размещения пожарной нагрузки при аварийном проливе 8 м2. Температура жидкости в помещении 20 0С. Упругость пара ГЖ при 20 0С – 9 кПа.

Молекулярная масса ГЖ - 168. Коэффициент негерметичности помещения равен 1,0.

Решение. Для определения категории рассчитываем скорость испарения и массу паров по уравнению (3.5)

Wп =10−6 1 168 9 =1,17 10−4 кг/(м2 с) mp =1,17 10−4 8,0 3,6 103 = 3,37 кг

Категорию пожароопасности рассчитываем по уравнению (3.1):

Помещение должно быть отнесено к категории В. Для определения подкатегории определяем пожарную нагрузку

Q = Gi Qн =15 41,87 = 628 МДж

Принимаем в соответствии с НПБ 105-95: S = 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит: g = QS = 62,8 МДж м2

В соответствии с табл. 3.3 это помещение должно быть отнесено к

В4.

Для дальнейшего уточнения используем уравнение (3.8).

При h = 9 м lпр должно быть lпр>(26-9)=17 м. В наших условиях lпр =10 м, т.е. условие подкатегории В4 не выполняется и помещение должно быть отнесено к подкатегории В3.

Проверку произведем по уравнению (3.9):

0,64 g H 2 = 0,64 62,8 92 = 3255,6 МДж

Т.к. Q = 628 МДж, т.е. меньше 3255,0 МДж, то условие по уравнению (3.9) не выполняется и помещение должно быть отнесено к категории В3.

118

Пример 3. Определить категорию взрывопожарной или пожарной опасности помещения участка дробления резиновой крошки завода по переработке изношенных автомобильных шин. Площадь помещения S = 2000 м2, высота h = 9 м, объем V = 18000 м3. Максимальное количество горючих материалов в помещении 24000 кг. Транспортировка крошки осуществляется конвейерами и шнеками закрытого типа. В местах пылевыделения устроены местные отсосы, удаляющие основное количество выделившейся пыли. Максимальное количество осевшей пыли на труднодоступных для уборки поверхностях составляет 12 кг, а на доступных - 8 кг. Крошка подается по транспортной линии в количестве 1000 кг/ч. Крошка содержит до 12 % взрывоопасной пыли. Теплота сгорания резиновой крошки Qн=

27000 кДж/кг.

Решение . Наибольшее количество взвешенной в воздухе пыли может быть в случае аварийного разрушения транспортной линии и выброса пыли в помещение. Время аварийного поступления пыли в помещения для случая ручного отключения системы составляет 5 минут. В этом случае количество пыли, поступившей в помещение, будет равно:

Масса пыли, отложившейся на труднодоступных поверхностях m1 =12 кг, а доступных для уборки - m2 =8 кг.

Расчетное количество осевшей пыли:

mп = m1 + m2 =12 + 8 = 20 кг

Количество взвихрившейся пыли:

mвз = 0,9 mп =18 кг

Общее количество взрывоопасной пыли в помещении:

m = mав + mвз =10 +18 = 28 кг

Расчетное избыточное давление взрыва в помещении:

Пожарная нагрузка:

Q =G Qн = 24000 27 = 65000 МДж

Удельная пожарная нагрузка:

g = QS = 6500002000 = 325 МДж/м2

На основании табл. 3.3 НПБ 105-95 помещение следует отнести к пожароопасной категории В2, поскольку произведение

0,64 g h2 = 0,64 325 92 =16750 <Q = 650000 МДж

119