Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности

площадь помещений категорий А, Б, B1, В2, В3 и Г превышает 5 % суммированной площади всех помещений.

Здание не относится к категории Г, если суммированная площадь помещений категорий А, Б, B1, В2, В3 и Г в здании не превышает 25% суммированной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5 000 м2) и помещения категорий А, Б, B1, В2 и В3 оснащены установками автоматического пожаротушения.

Здание относится к категории Д, если оно не относится к категории А, Б, В или Г.

Категории зданий, сооружений и помещений производственного и складского назначения по пожарной и взрывопожарной опасности указываются в проектной документации на объекты капитального строительства и реконструкции.

контрольные вопросы

1.В соответствии с какими документами производится классификация помещений и зданий по пожарной и взрывопожарной опасности?

2.С какой целью производится классификация зданий, сооружений

ипомещений по пожарной и взрывопожарной опасности?

3.Какиездания,сооруженияипомещенияподлежаткатегорированию по пожарной и взрывопожарной опасности?

4.Согласно каким признакам производится категорирование зданий, сооружений и помещений?

5.Какие помещения относятся к категориям А и Б?

6.Какие помещения относятся к категориям В1–В4?

7.Какие помещения относятся к категориям Г и Д?

8.В какой последовательности производится проверка принадлежности помещения к той или иной категории?

9.Какие рассматриваются ситуации на производстве при расчетном определении критериев взрывопожарной опасности?

10.Перечислитеипояснитепредпосылкидляопределенияколичества поступивших в помещение горючих веществ.

11.Поясните определение расчетного времени отключения трубопроводов при возникновении аварии.

12.Какопределяютплощадьиспаренияприразливежидкостинаполу помещения?

13.Перечислите основные и дополнительные критерии категорирования (признаки классификации) помещений, поясните их.

231

Пожарная безопасность технологических процессов

14.Поясните величины, входящие в выражение для определения избыточного давления взрыва для индивидуальных газов и паров, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I и F.

15.Что понимают под расчетной температурой?

16.Как определяют массу паров пожароопасных жидкостей, поступивших при аварии в помещение при наличии нескольких источников испарения.

17.Как определяют продолжительность поступления горючих газов и паров ЛВЖ, ГЖ или СГГ в объем помещения?

18.Как допускается определять интенсивность испарения не нагретых выше расчетной температуры жидкостей?

19.Как определить массу паров при испарении жидкости, нагретой выше расчетной температуры?

20.Поясните величины, входящие в выражение для определения избыточного давления взрыва для смесей газов и паров.

21.Когда и как допускается учитывать работу общеобменной и аварийной вентиляции?

22.Поясните выражения для определения расчетной массы взвешенной

вобъеме помещения пыли.

23.Поясните выражение для определения массы отложившейся в помещении пыли к моменту аварии.

24.Как рассчитывают избыточное давление взрыва для гибридных

смесей?

25.Как рассчитывают избыточное давление взрыва для веществ и ма-

териалов, способных сгорать при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом?

26. Какими факторами определяется принадлежность помещений

ккатегориям В1–В4?

27.Дайте характеристику категорий помещений В1, В2, В3 и В4.

28.Поясните выражения для определения пожарной нагрузки на пожароопасном участке и удельной пожарной нагрузки.

29.От чего зависит предельное расстояние между соседними участками с пожарной нагрузкой, состоящей из пожароопасных жидкостей?

30. Перечислите критерии категорирования зданий по пожарной

ивзрывопожарной опасности.

31.Дайте характеристику категорий зданий А, Б, В, Г и Д.

232

Классификация наружных установок по пожарной опасности

Глава 13

классификация наружных установок по пожарной опасности

13.1. Цель классификации наружных установок по пожарной опасности

Классификация наружных установок по пожарной опасности производитсявсоответствиисгл. 7Федеральногозакона№123-ФЗ«Техническийре- гламент о требованиях пожарной безопасности». Классификация наружных установок по пожарной опасности используется для установления требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение возможности возникновения пожара и обеспечение противопожарной защиты людей и имущества в случае возникновения пожара на наружных установках и основывается на определении их принадлежности к соответствующей категории.

СП 12.13130.2009, являясь нормативным документом по пожарной безопасности в области стандартизации добровольного применения, устанавливает методы определения классификационных признаков отнесения наружных установок производственного и складского назначения к категориям по пожарной опасности.

13.2.Классификация категорий наружных установок

иих характеристика

Наружная установка – это комплекс аппаратов и технологического оборудования, расположенных вне зданий и сооружений. Категории наружных установок определяют, исходя из пожароопасных свойств находящихся в установках горючих веществ и материалов, их количества и особенностей технологических процессов.

По пожарной опасности наружные установки подразделяются на 5 категорий: АН, БН, ВН, ГН и ДН, которые представлены в табл. 13.1.

233

Пожарная безопасность технологических процессов

Окончание табл. 13.1

Примечание. Р(а) – величина пожарного риска при возможном сгорании указанных веществ с образованием волн давления на расстоянии 30 м от наружной установки (при определении категории АН или БН) и величина пожарного риска при возможном сгорании указанных веществ и (или) материалов на расстоянии 30 м от наружной установки (при определении категории ВН).

Если из-за отсутствия данных невозможно оценить величину пожарного риска, допускается использовать вместо нее следующие критерии:

–  для категорий АН и БН: горизонтальный размер зоны RНКПР, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), по ГОСТ 12.1.044 превышает 30 м (данный критерий применяется только для горючих газов и паров) и (или) расчетное избыточное давление при сгорании газо-, пароили пылевоздушной смеси р30 на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа;

–  для категории ВН: интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и (или) материалов q30 на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 4 кВт·м–2.

234

Классификация наружных установок по пожарной опасности

Определение категорий наружных установок осуществляют путем последовательной проверки их принадлежности к категориям от наиболее опасной (АН) к наименее опасной (ДН).

13.3. Выбор и обоснование расчетного варианта

Выбор и обоснование расчетного варианта производят в зависимости от полноты исходных данных для расчетов одним из следующих способов:

1.  Рассматривают возможные варианты сценариев развития аварий (сценарий аварии – модель последовательности событий с определенной зоной воздействия опасных факторов пожара на людей, здания, сооружения и технологическое оборудование) и определяют частоты их реализации (частота реализации сценария аварии – частота возникновения и развития возможного сценария аварии в определенный период времени) в течение годаQw.

Для каждого i-го варианта аварии определяют:

–  значение расчетного избыточного давления р30i;

–  значение Gi = Qwi р30i.

В качестве расчетного принимают вариант сценария, для которого величина G имеет максимальное значение.

2.  При невозможности выбора расчетного варианта первым способом выбирают наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы оборудования, при котором в образовании горючих газо-, паро- и пылевоздушных смесей участвует наибольшее количество газов, паров, пыли, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей.

Количество поступивших в атмосферу веществ, образующих горючие газо- и паровоздушные смеси, определяют из следующих предпосылок:

а)  происходит расчетная авария одного из аппаратов; б)  все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство;

в)  происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат, по прямому и обратному потокам в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов. Расчетное время отключения трубопроводовТпринимаютминимальным,исходяизреальнойобстановки,иравным:

–  времени срабатывания систем автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

–  120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

–  300 с при ручном отключении; г)  происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости

(при отсутствии справочных данных площадь испарения жидкостей при

235

Пожарная безопасность технологических процессов

разливе на горизонтальную поверхность определяют, исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих более 70 % (масс.) растворителей, разливается на площади 0,15 м2, а остальных жидкостей – на площади 0,1 м2); д)  происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей; е)  длительность испарения жидкости принимают равной времени ее

полного испарения, но не более 3 600 с.

Количество горючей пыли (волокон), которое может образовать горючую пылевоздушную смесь, определяют из следующих предпосылок:

а)  расчетной аварии предшествовало накопление пыли в помещении в условиях нормального режима работы оборудования;

б)  в момент расчетной аварии произошла плановая или внезапная разгерметизация одного из аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в помещение всей находившейся в нем пыли.

3.  Если использование расчетных методов не представляется возможным, допускается определение значений критериев пожарной опасности на основании результатов соответствующих научно-исследовательских работ, согласованных и утвержденных в установленном порядке.

13.4.Критерии категорирования наружных установок

Косновным критериям (признакам классификации) пожарной опасности наружной установки относятся:

–  класс (вид) горючих веществ и материалов и показатели их пожарной опасности (см. п. 12.4);

–  особенности ведения технологического процесса (см. п. 12.4); –  пожарный риск при сгорании газо-, пароили пылевоздушных сме-

сей с образованием волн давления Р(а), год–1; –  пожарный риск при сгорании веществ и материалов Р(а), год–1.

Если из-за отсутствия данных не представляется возможным оценить величину пожарного риска, допускается использование дополнительных критериев, к которым относятся:

–  для категорий АН и БН – горизонтальный размер зоны RНКПР, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), м,

и(или) расчетное избыточное давление при сгорании газо-, пароили пы-

левоздушных смесей на расстоянии 30 м от наружной установки р30, кПа; –  для категории ВН – интенсивность теплового излучения от очага пожаравеществи(или)материалов,указанныхдлякатегорииВН,нарассто-

янии 30 м от наружной установки q30, кВт/м2.

236

Классификация наружных установок по пожарной опасности

13.4.1. Горизонтальные размеры зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР,

при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство

Горизонтальные размеры зон RНКПР, м, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении ГГ и паров ненагретых ЛВЖ в открытое пространство вычисляют по формулам:

–  для ГГ:

; (13.1)

–  для паров ненагретых ЛВЖ:

, (13.2)

где mг – масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварии, определяемая по формуле (8.11), кг; ρг – плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3; СНКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.); K = Т / 3 600 – коэффициент; Т – продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с; ρп – плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3; рs – давление насыщенных паров ЛВЖ, кПа, при расчетной температуре tр, в качестве которой принимают максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимальную возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации; если значение расчетной температуры определить не представляется возможным, допускается принимать ее равной 61°С; mп – масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время ее полного испарения, но не более 3 600 с, кг.

Массу паров жидкости m, кг, поступивших в окружающее пространство при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т. п.), определяют из выражения

237

Пожарная безопасность технологических процессов

где W – интенсивность испарения, кг/(с·м2); Fи – площадь испарения, зависящая от массы жидкости, вышедшей в окружающее пространство, м2; Т – продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство, с.

Величину mпер, кг, определяют по формуле (при Та > Ткип)

где mп.ж – масса вышедшей перегретой жидкости, определяемая по формуле (8.12), кг; ср – удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости Та, Дж/(кг·К); Та – температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в аппарате или оборудовании, К; Ткип – нормальная температура кипения жидкости, К; Lисп – удельная теплота испарения жидкости при температуре ее перегрева Та, Дж/кг.

Если при аварийной ситуации происходит поступление жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (13.3) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств с учетом продолжительности их работы.

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для нагретых не выше расчетной температуры (окружающей среды) ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле (8.27).

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

ДляиспарившихсяизпроливаСУГприотсутствииданныхдопускается рассчитывать удельную массу mСУГ, кг/м2, по формуле

238

Классификация наружных установок по пожарной опасности

где М – молярная масса, кг/моль;Lисп – молярная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Тж, кДж/кмоль; Т0 – начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К;Тж – начальная температура СУГ, К; λм – коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт/(м·К); t – текущее время, с, принимаемое равным

времени полного испарения СУГ, но не более 3600с; – коэффициент

температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м2/с; ств – теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж/(кг·К); ρтв – плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг/м3; Re = Ud / νв – число Рейнольдса; U – скорость воздушного по-

вязкость воздуха, м2/с; λв – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м·К). Формула (13.6) справедлива для СУГ с температурой Тж ≤ Ткип. При температуре Тж > Ткип дополнительно рассчитывается масса перегретых

СУГ mпер по формуле (13.5).

Заначалоотсчетагоризонтальногоразмеразоны,ограничивающейгазо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР, принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п. Во всех случаях значениеRНКПР должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.

13.4.2. Избыточное давление и импульс волны давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве

Исходя из рассматриваемого сценария аварии, массу m горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата, определяют в соответствии со способом 2, представленном в параграфе 13.3,

а также по формулам (8.20), (13.3)–(13.6).

Избыточноедавление∆р,кПа,развиваемоеприсгораниигазопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле

где р0 – атмосферное давление, кПа (принимаемое равным 101 кПа); r – расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; mпр – приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле

239

Пожарная безопасность технологических процессов

где Qсг – удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг; Q0 – константа, равная 4,52·106 Дж/кг; m – масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг; Z – коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1.

Импульс волны давления i рассчитывают по формуле

13.4.3. Избыточное давление и импульс волны давления при сгорании пылевоздушных смесей

Для расчета избыточного давления и импульса волны давления при сгорании пылевоздушной смеси определяют расчетную массу пыли m, кг, поступившей в окружающее пространство при аварии, по формуле (12.10).

Масса взвихрившейся пыли:

где Kг – доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; Kвз – доля отложившейся вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварии (при отсутствии опытных данных допускается принимать Kвз = 0,9); mп – масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг.

Масса пыли, поступившей в результате аварии, определяют по форму-

ле (12.13).

Избыточное давление ∆р для горючей пыли рассчитывают в такой последовательности:

а)  определяют приведенную массу горючей пыли mпр:

где Z – коэффициент участия пыли в горении, значение которого допускается принимать равным 0,1 (в отдельных обоснованных случаях величинаZ может быть снижена, но не менее чем до 0,02);Hт – теплота сгорания пыли, Дж/кг; Hт0 – константа, принимаемая равной 4,52·106 Дж/кг;

б)  вычисляют расчетное избыточное давление ∆р по формуле (13.7) и импульс волны давления i по формуле (13.9).

240