Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности

Vсв – свободный объем помещения, м3; допускается принимать равным 80 % от геометрического объема помещения; ρг(п) – плотность газа (пара), кг/м3, при расчетной температуре tp, в качестве которой принимают максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температурываварийнойситуации;еслизначениерасчетнойтемпературыопределить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С; Сст – стехиометрическая концентрация горючего вещества, % (об.); Kн – коэффициент негерметичности помещения и неадиабатичности процесса горения; допускается принимать Kн = 3.

Массугорючихвеществ,поступившихприавариивпомещение,определяют по формуле (8.10). При этом массу горючего газа (или перегретого пара), выходящего из аварийного аппарата, находят из выражения (8.11), а массу ЛВЖ, ГЖ или СГГ – определяют по формуле (8.12).

Масса паров пожароопасных жидкостей m, кг, поступивших при аварии в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т. п.):

где W – интенсивность испарения, определяется по справочным и экспериментальнымданным,кг/(м2·с);Fи –площадьиспарения,определяемаяпофор- муле (8.15), м2; Т – продолжительность поступления горючих газов и паров ЛВЖ, ГЖ или СГГ в объем помещения, с.

Интенсивность испарения W не нагретых выше расчетной температуры (температуры воздуха в помещении) жидкостей при отсутствии данных допускается рассчитывать по формуле (8.17).

Массу паров m, кг, при испарении жидкости, нагретой выше расчетной температуры, но не выше температуры кипения жидкости, определяют по формуле (8.20).

221

Пожарная безопасность технологических процессов

Продолжительность поступления горючих газов и паров ЛВЖ, ГЖ или СГГ в объем помещения принимают в соответствии с данными, приведенными в п. 8.4.2.

Коэффициент участия горючих газов и паров в горении Z определяют расчетом при следующих условиях:

–  помещение имеет форму прямоугольного параллелепипеда с отношением L / B < 5, где Lи B – соответственно длина и ширина помещения, м;

–  выполняется неравенство 100 m / (ρг(п)Vсв) < 0,5 СНКПР, где ρг(п) – плотность газа или пара жидкости, кг/м3, при расчетной температуре tр,

определяемая из выражения

, (12.4)

Мг(п) – молярная масса газа или пара, кг/кмоль; СНКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени газа или пара, % (об.);

–выполняетсянеравенствоδ С0 >СНКПР,гдеδ–допустимоеотклонение концентрации при задаваемом уровне значимости (уровень значи-

мости допускается принимать равным 0,05); С0 – предэкспоненциальный множитель, % (об.), определяемый для газов по формулам (8.34) и (8.35),

адля ЛВЖ – по формулам (8.39) и (8.40).

Вэтом случае коэффициент участия в горении Z горючих газов и паров ЛВЖ, нагретых не выше расчетной температуры, находят по формулам:

–  при ХНКПР и YНКПР

–  при ХНКПР и YНКПР

где F – площадь пола помещения, м2.

Расстояния ХНКПР, YНКПР и ZНКПР для горючего газа (перегретого пара) рассчитывают по формулам (8.31)–(8.33), для паров ЛВЖ – по формулам

(8.36)–(8.38).

Коэффициент участия в горении Z паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей при сгорании паровоздушной смеси можно также определить из графика, приведенного на рис. 12.1.

222

Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности

Рис. 12.1. Зависимость коэффициента участия в горении Z от параметра Х

Значения параметра Х определяют из выражения

(12.7)

где Cст – стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, % (об.). Коэффициент участия в горении Z горючих газов и паров, не нагретых

выше расчетной температуры ЛВЖ, допускается принимать по табл. 12.2.

2.  Для индивидуальных газов и паров (кроме перечисленных выше), их смесей, пыли и волокон, веществ, способных взры - ваться и гореть при контакте с водой, кислородом воздуха или друг с другом, величину ∆р определяют по формуле

223

Пожарная безопасность технологических процессов

, (12.8)

где Нт – теплота сгорания вещества, кДж/кг; Т0 = 273 + tр – начальная (расчетная) температура воздуха, К; ср – теплоемкость воздуха при расчетной температуре; допускается принимать ср = 1,01 кДж/(кг∙К); ρв – плотность воздуха при расчетной температуре, кг/м3.

При обращении в помещении горючих газов, ЛВЖ и ГЖ допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии.

Постоянно работающую общеобменную вентиляцию допускается учитывать, если она: обеспечивает концентрацию горючих газов и паров

впомещении, не превышающую предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию, рассчитанную для аварийной вентиляции; оборудована резервными вентиляторами, включающимися автоматически при остановке основных, и ее электроснабжение осуществляется не ниже, чем по первой категории надежности по ПУЭ.

При этом массу m горючих газов или паров ЛВЖ и ГЖ, поступивших

впомещение,делятнакоэффициент K =АТ+ 1 (см.формулы(8.13)и (8.14)).

12.5.2. Избыточное давление при сгорании горючей пыли

Величинуизбыточногодавления∆рдлягорючейпыли(волокон)определяют из выражения (12.8), в котором коэффициент Z участия взвешенной пыли в горении рассчитывают по формуле

где F – массовая доля частиц пыли размером менее критического, с превышениемкоторогоаэровзвесьстановитсянеспособнойраспространятьпламя (при отсутствии данных допускается принимать F = 1).

Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли m, кг, образовавшейся в результате аварии:

(12.10)

224

Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности

где mвз – расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; mав – расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварии, кг; ρст – стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг/м3; Vав – расчетный объем пылевоздушного облака, образующегося при аварии в объеме помещения, м3; при отсутствии данных для расчета Vав допускается принимать

где Kвз – доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварии (при отсутствии опытных данных допускаетсяприниматьKвз =0,9);mп –массаотложившейсявпомещениипыли к моменту аварии, кг.

Расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварии, mав, кг:

где mап – масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата, кг; q – производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг/с; Kп – коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение (при отсутствии опытных данных допускается принимать:Kп =0,5– для пыли с дисперсностью не менее 350 мкм; Kп = 1,0 – для пыли с дисперсностью менее 350 мкм).

Масса отложившейся в помещении пыли mп, кг, к моменту аварии:

где Kг – доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; Kу – коэффициент эффективности пылеуборки: Kу = 0,6 – при ручной сухой пылеуборке; Kу = 0,7 – при влажной ручной пылеуборке; при механизированной вакуумной пылеуборке: Kу = 0,9 – для ровного пола; Kу = 0,7 – для пола с выбоинами (до 5 % площади); m1 – масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между генеральными уборками,кг;m2 –массапыли,оседающейнадоступныхдляуборкиповерх- ностях за период времени между текущими уборками, кг.

225

Пожарная безопасность технологических процессов

Масса пыли mi (i = 1; 2), кг, оседающей на различных поверхностях в помещении за межуборочный период:

где – масса пыли, выделяющейся в помещение за период времени

между генеральными пылеуборками, кг; М1j – масса пыли, выделяющейся из единицы пылящего оборудования за указанный период, кг; – мас-

са пыли, выделяющейся в помещение за период времени между текущими пылеуборками, кг; М2j – масса пыли, выделяющейся из единицы пылящего оборудования за указанный период, кг; α – доля выделяющейся в помещение пыли, которая удаляется вытяжными вентиляционными системами (при отсутствии опытных данных принимают α = 0); β1, β2 – доли выделяющейся в помещение пыли, оседающей соответственно на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения (β1 + β2 = 1) (при отсутствии данных допускается принимать β1 = 1, β2 = 0).

Значения Мi (i = 1; 2), кг, могут быть определены экспериментально (или приняты по данным на аналогичных действующих производствах) в период максимальной загрузки оборудования и рассчитаны по формуле

где G1j и G2j – интенсивности пылеотложений на труднодоступных F1j и доступных F2j площадях соответственно, кг/(м2·с); τ1 и τ2 – промежутки времени между генеральными и текущими пылеуборками соответственно, с.

12.5.3. Избыточное давление при сгорании смесей, содержащих горючие газы (пары) и пыль

Расчетное избыточное давление взрыва р, кПа, для гибридных смесей, содержащих горючие газы (пары) и пыль, определяют из выражения

где рг и рп – расчетное давление взрыва горючего газа (пара) и горючей пыли (волокон) соответственно, определяемое по формулам (12.1) и (12.8), кПа.

12.5.4. Избыточное давление для веществ и материалов, способных сгорать при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом с образованием волн давления

Расчетное избыточное давление ∆р для веществ и материалов, способных сгорать при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с

226

Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности

другом, определяют по формуле (12.8), принимая Z = 1, а в качестве Нт принимая энергию, выделяющуюся при взаимодействии веществ и материалов с водой, кислородом воздуха или друг с другом (с учетом сгорания продуктов взаимодействия до конечных соединений), или определяя Нт экспериментально в натурных испытаниях.

В случае, когда определить величину ∆р не представляется возможным, принимают ее превышающей 5 кПа.

12.6. Определение категорий помещений В1–В4

Принадлежность помещения к категориям В1–В4 определяется в зависимости от количества и способа размещения пожарной нагрузки в помещении, его объемно-планировочных характеристик (табл. 12.3).

Примечание. В помещениях категорий В1–В4 допускается наличие нескольких участков с пожарной нагрузкой, не превышающей значений, приведенных в табл. 12.3.

Удельная пожарная нагрузка g, МДж/м2, на участке:

где S – площадь участка с пожарной нагрузкой, м2 (но не менее 10 м2); определяют по данным проектных материалов или путем проведения замеров на реальном объекте; Q – пожарная нагрузка на пожароопасном участке, МДж, определяемая по формуле

227

Пожарная безопасность технологических процессов

гдеН–минимальноерасстояниеотповерхностипожарнойнагрузкидониж- него пояса ферм перекрытия (покрытия), м; gт – предельная величина удельной пожарной нагрузки:

gт = 2 200 МДж/м2 при 1 401 МДж/м2 ≤ g ≤ 2 200 МДж/м2; gт = 1 400 МДж/м2 при 181 МДж/м2 ≤ g ≤ 1 400 МДж/м2.

Если фактическая пожарная нагрузка в помещении категории В2 или В3 равна или превышает предельную, т. е. выполняется условие Q ≥ Qпр, то данное помещение соответственно относится к категории В1 или В2.

Предельная площадь участка Sпр с пожарной нагрузкой в помещении категории В4 равна 10 м2. Если фактическая площадь S любого участка с пожарной нагрузкой в помещении категории В4 превышает предельнуюSпр, т.е. выполняется условие S >Sпр, то данное помещение относится к категории В3.

Предельное расстояние между участками lпр, м, с пожарной нагрузкой в помещениях категории В4 зависит от вида (класса) пожарной нагрузки, критической плотности падающего лучистого потока на материал qкр и минимального расстояния Н от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия).

Предельное расстояние между соседними участками с пожарной нагрузкой, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов, можно оценить по формуле

где qкр – критическая плотность падающего лучистого потока на материал, кВт/м2 (значения критической плотности падающего лучистого потока на некоторые материалы приведены в табл. 11.3).

Еслипожарнаянагрузкасостоитизразличныхматериалов,тоqкр определяют по материалу с минимальным значением qкр.

Если qкр пожарной нагрузки неизвестна, то принимают lпр = 12 м. Для пожарной нагрузки, состоящей из твердых горючих и трудногорю-

чих материалов, фактическое расстояниеl, м, между участками принимают:

228

Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности

Предельное расстояние между соседними участками с пожарной нагрузкой, состоящей из пожароопасных жидкостей:

Фактическое расстояние l между соседними участками разлива или открытыми аппаратами с жидкостями принимают больше предельного рас-

стояния lпр.

В случае, если фактическое расстояние l между соседними участками с любым видом пожарной нагрузки не превышает предельного значения lпр, т. е. выполняется условие l ≤ lпр, то такие близко расположенные участки считаются одним общим участком.

12.7. Критерии категорирования зданий и сооружений

Критериями категорирования зданий (пожарного отсека) по пожарной и взрывопожарной опасности являются:

–  суммированная площадь категорированных помещений, оборудованных установками автоматического пожаротушения;

–  суммированная площадь категорированных помещений, не оборудованных установками автоматического пожаротушения;

–  процент площади категорированных помещений от общей площади помещений.

Суммированную площадь помещений N-й категории , м2, оборудованных и не оборудованных установками автоматического пожаротушения, определяют из выражения

, (12.22)

где – площадь i-го помещения N-й категории, оборудованного установкой автоматического пожаротушения, м2; – площадь j-го помещения N-й категории, не оборудованного установкой автоматического пожаротушения, м2; n и k – количество помещений N-й категории, соответственно оборудованных и не оборудованных установками автоматического пожаротушения.

Процент суммированной площади помещений N-й категории δN, оборудованных и не оборудованных установками автоматического пожаротушения, от площади всех помещений здания (или пожарного отсека) определяют из следующего выражения:

229

Пожарная безопасность технологических процессов

где Sп – площадь всех помещений (производственных, складских, административных, бытовых и иных помещений, включая коридоры, тамбуры и тому подобные помещения) в здании (пожарном отсеке), включая подвальные помещения, м2.

12.8.Определение категории зданий и сооружений по пожарной

ивзрывопожарной опасности

Согласно Федеральному закону № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», для зданий и сооружений установленопятькатегорий:А,Б,В,ГиД.Определениекатегорииздания,сооружения производится путем последовательной проверки его принадлежности к категориям от наиболее опасной (А) к наименее опасной (Д). При этом рассчитанные критерии категорирования здания сопоставляются с их нормируемыми значениями в строгом соответствии с формулировками категорий зданий, сооружений, приведенными в ст. 27 Федерального закона № 123-ФЗ.

Здание относится к категории А, если в нем суммированная площадь помещений категории А превышает 5 % площади всех помещений или 200 м2.

Здание не относится к категории А, если суммированная площадь помещений категории А в здании не превышает 25 % суммированной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1 000 м2) и эти помещения оснащаются установками автоматического пожаротушения.

Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены следующие условия: здание не относится к категории А и суммированная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммированной площади всех помещений или 200 м2.

Здание не относится к категории Б, если суммированная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25 % суммированной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2) и эти помещения оснащаются установками автоматического пожаротушения.

Здание относится к категории В, если одновременно выполнены следующие условия: здание не относится к категории А или Б и суммированная площадь помещений категорий А, Б, B1, В2 и В3 превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммированной площади всех помещений.

Здание не относится к категории В, если суммированная площадь помещений категорий А, Б, В1, В2 и В3 в здании не превышает 25% суммированной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 3 500 м2) и эти помещения оснащаются установками автоматического пожаротушения.

ЗданиеотноситсяккатегорииГ,еслиодновременновыполненыследующиеусловия:зданиенеотноситсяккатегорииА,БилиВисуммированная

230