Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Пожарная безопасность. Учебное пособие-1
.pdf
Окончание таблицы 2.8
В
Н
Установка относится к категории ВН, если в ней присутствуют:
1.
Горючие и (или) трудногорючие жидкости.
2.
Твёрдые горючие и (или) трудногорючие вещества и (или) мате-
риалы (в т.ч. пыли и (или) волокна).
3.
Вещества и (или) материалы, способные при взаимодействии с
водой, кислородом воздуха и (или) друг с другом гореть.
При этом не реализуются критерии, позволяющие отнести установку к категориям А
и БН, и величина индивидуального риска RП при
Н
возможном сгорании указанных веществ и (или) материалов должна
превышать 10
Г
Н
Установка относится к категории ГН, если в ней присутствуют:
1.
Негорючие вещества и (или) материалы в горячем, раскалённом и
(или) расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и (или) пламени.
-6
в год на расстоянии 30 м от наружной установки
2. Горючие газы, жидкости и (или) твёрдые вещества, которые сжи-
гаются или утилизируются в качестве топлива
Д
Н
Установка относится к категории ДН, если в ней присутствуют в основном негорючие вещества и (или) материалы в холодном состоянии и
по перечисленным выше критериям она не относится к категориям А
Б
, ВН и ГН
Н
Н
,
Детерминированный метод
классификации наружных установок по пожарной опасности, в отличие от вероятностного, более прост в аналитическом
оформлении, поскольку не требует предварительного сбора статистических
данных и вероятностных расчётов, которые могут вызывать определённые затруднения. Этот метод основан на количественной оценке потенциально возможного выделения энергии при аварийной разгерметизации технологического
оборудования.
Детерминированный метод
положен в основу классификации всех производственных и складских помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, поэтому большинство положений, которые используются при категорировании наружных установок, схожи с теми, которые были рассмотрены ранее.
Однако имеются особенности, на которые следует обращать внимание. Так, при
категорировании наружных установок с использованием детерминированного
метода вводятся
горизонтальный размер зоны, ограничивающей газо-, паровоздушные
1)
дополнительные критерии:
смеси с концентрацией горючего вещества выше нижнего концентрационного
предела распределения пламени; он обозначается R
интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и (или)
2)
материалов q, кВт/м
2
.
НКПР
, м;
Категории наружных установок при использовании детерминированного
метода принимаются согласно табл. 2.9.
41
Категорирование наружных установок по пожарной опасности
с использованием критериев детерминированного метода
Категория
наружной
установки
А
Н
Установка относится к категории А
1.
Горючие газы.
2.
Легковоспламеняющиеся жидкости, температура вспышки кото-
рых не более 28
3.
Вещества и (или) материалы, способные гореть при взаимодейст-
вии с водой, кислородом воздуха и (или) друг с другом.
При этом расстояние R
точное давление ΔΡ при сгорании газо-, паровоздушных смесей на
расстоянии 30 м от установки превышает 5 кПа
Б
Н
Установка относится к категории БН, если в ней присутствуют:
1.
Горючие пыли и (или) волокна.
2.
Легковоспламеняющиеся жидкости, температура вспышки кото-
рых более 28
3.
Горючие жидкости.
При этом расстояние R
только для горючих газов и паров) составляет более 30 м и расчётное
избыточное давление ΔΡ при сгорании газо-, паро- или пылевоздуш-
ных смесей на расстоянии 30 м от установки превышает 5 кПа
В
Н
Установка относится к категории ВН, если в ней присутствуют:
1.
Горючие и (или) трудногорючие жидкости.
2.
Твёрдые горючие и (или) трудногорючие вещества и (или) мате-
риалы (в т.ч. пыли и волокна).
3.
Вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой,
кислородом воздуха или друг с другом гореть.
При этом не реализуются критерии, позволяющие отнести установку к категориям А
сгорании указанных веществ и (или) материалов превышает 4 кВт/м
на расстоянии 30 м от наружной установки
Г
Н
Установка относится к категории ГН, если в ней присутствуют:
1.
Негорючие вещества и (или) материалы в горячем, раскалённом и
(или) расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и (или) пламени.
2. Горючие газы, жидкости и (или) твёрдые вещества, которые сжи-
гаются или утилизируются в качестве топлива
Критерии отнесения наружной установки
к той или иной категории по пожарной опасности
О
С.
НКПР
О
С.
и БН, и интенсивность теплового излучения q при
Н
Таблица 2.9
, если в ней присутствуют:
Н
составляет более 30 м и расчётное избы-
(используется в качестве критерия
НКПР
2
42
Д
Н
Установка относится к категории ДН, если в ней обращаются негорючие вещества и (или) материалы в холодном состоянии и по перечисленным выше критериям она не относится к категориям А
и Г
Н
, БН, ВН
Н
При определении критериев пожарной опасности для горючих газов и па-
ров принимают вариант аварии, для которого произведение годовой частоты
реализации этого варианта Q
и расчётного избыточного давления ΔР при
W
сгорании газо-, паровоздушных смесей в случае реализации данного варианта
максимально.
G = Q
⋅ ΔP = max (2.44)
W
При определении
частоты в год. Для каждого из рассматриваемых вариантов определяется ΔР
G рассматриваются различные варианты аварии и её
i
При невозможности реализации данного метода в качестве расчётного выбирают наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы
аппаратов, при котором в образовании горючих газо-, паровоздушных смесей
участвует наибольшее количество газов и паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей.
Практически все предпосылки, положенные в основу определения количества поступивших веществ из наружных установок в окружающее пространство
аналогичны ранее изложенным (см. подраздел 2.3.1).
Исключение составляет п. 2г, где при определении площади испарения
жидкости при разливе её на горизонтальную поверхность исходят из расчёта,
что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворите-
2
лей, разливается на площади 0,1 м
, а остальных жидкостей – 0,15 м2.
.
1. Величину избыточного давления ΔΡ, кПа, развиваемого при сгорании
газо-, паровоздушных смесей в открытом пространстве, определяют по следующей формуле:
ΔР=Р0 ⋅(0,8m
пр
0,33
/r+3m
0,66
/r 2+5mпр/r 3), (2.45)
пр
где Р
– атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
0
r – расстояние от геометрического центра газо-, паровоздушного облака, м;
– приведённая масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле:
m
пр
m
где Q
= (Qсг/Q0) ⋅ m
пр
– удельная теплота сгорания газа или пара, Дж ⋅ кг-1;
сг
⋅ Z, (2.46)
г,п
Z – коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который до-
пускается принимать равным 0,1;
– константа, равная 4,52⋅106 Дж ⋅ кг-1;
Q
0
– масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате ава-
m
г,п
рии в окружающее пространство, кг.
Масса m, кг, горючего газа, вышедшего в атмосферу из технологического
аппарата определяется по выражениям (2.21)-(2.26).
Масса паров жидкости m, кг, поступивших в окружающее пространство
при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидко-
43
сти, поверхность со свеженанесённым составом, открытые ёмкости и т.п.), определяется из выражения:
m = mр+m
емк
+m
св.окр
+m
, (2.47)
пер
где mр – масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;
m
m
масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых ёмкостей, кг;
емк –
– масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нане-
св.окр
сён применяемый состав, кг;
m
– масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство в слу-
пер
чае её перегрева, кг; при этом каждое из слагаемых в формуле (2.47) определяют по выражениям (2.28)-(2.30).
Величину m
определяют по формуле (при Та > Т
пер
кип
):
TTC
L
ap
ИСП
−
⎧
=
⎨
mm
;8,0min
пПЕР
⎩
КИП
)(2
⎫
,
m
⎬
П
(2.48)
⎭
где m
– масса вышедшей перегретой жидкости, кг;
п
– удельная теплоёмкость жидкости при температуре перегрева жид-
С
р
кости Т
– температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим
Т
а
, Дж ⋅ кг
а
-1
⋅ К-1 ;
регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К;
– нормальная температура кипения жидкости, К;
Т
кип
– удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева
L
исп
жидкости Т
Масса m
, Дж ⋅ кг-1.
а
вышедшей жидкости, кг, определяется в соответствии с п. 2 (см.
n
подраздел 2.3.1).
Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ m
кг ⋅ м
-2
, по формуле:
из пролива,
суг
m
СУГ
L
M
()
ИСП
0
⎛
⎜
TT
⎜
⎝
t
2
⋅⋅⋅−⋅=
λ
ТВЖ
π
+
⋅
a
Re1,5
d
⎞
t
⋅⋅⋅
λ
В
⎟
(2.49)
⎟
⎠
-1
где М – молярная масса СУГ, кг ⋅ моль
– мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ
L
исп
Т
, Дж ⋅ моль-1;
ж
;
То – начальная температура материала, на поверхность которого разлива-
ется СУГ, К;
– начальная температура СУГ, К;
Т
ж
44
λ
– коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого
тв
разливается СУГ, Вт ⋅ м
λ
а
=
ТВ
С
– коэффициент температуропроводности материала, на по-
ρ
⋅
ТВТВ
-1
⋅ К-1;
верхность которого разливается СУГ, м
-8
-1
⋅ К-1;
);
α=8,4·10
С
– теплоёмкость материала, на поверхность которого разливается СУГ,
тв
Дж ⋅ кг
– плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг/м-3;
р
тв
2
· с-1 (допускается принимать
t – текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения
СУГ, но не более
3600 с;
λв – коэффициент теплопроводности воздуха при расчётной температуре
, Вт/(м · К).
t
р
dU ⋅
=Re
v
В
– кинематическая вязкость воздуха, м2 ⋅ с-1;
v
в
Fd⋅=4
И
– число Рейнольдса; U – скорость воздушного потока, м ⋅ с-1;
– характерный размер пролива СУГ, м.
π
Горизонтальные размеры зоны, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (С
•
для горючих газов (ГГ):
), вычисляют по формулам:
нкпр
R
НКПР
m
⋅=
г
Cp
⋅
НКПР
г
333,0
)(5632,14
, (2.50)
• для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):
m
ρ
П
Р
⋅
⋅⋅⋅=
333,0
)(
НП
, (2.51)
НКПР
P
C
H
НКПР
KR
813,0
)(1501,3
где m
– масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной си-
г
туации, кг;
– плотность ГГ при расчётной температуре и атмосферном давлении, кг ⋅
р
г
-3
;
м
– масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время
m
п
полного испарения, но не более 3600 с, кг;
– плотность паров ЛВЖ при расчётной температуре и атмосферном
р
п
давлении, кг ⋅ м
Р
– давление насыщенных паров ЛВЖ при расчётной температуре, кПа;
н
-3
(определяется по формуле (2.19);
К – коэффициент, принимаемый равным К=Т/3600 для ЛВЖ;
45
Т – продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое простран-
ство, с;
С
– нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ
нкпр
или паров ЛВЖ, % (об.).
Формула (2.51) справедлива для СУГ с температурой Т
пературе СУГ Т
по формуле (2.48).
m
пер
> Т
ж
дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ
кип
≤ Т
ж
. При тем-
кип
За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п. Во всех случаях
значение R
должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.
нкпр
Величину импульса волны давления i, Па⋅с при сгорании газо-, паро-, пы-
левоздушных смесей вычисляют по формуле:
i =123 ⋅ m
0,66
/r . (2.52)
пр
ΔΡ
2. Избыточное давление взрыва
по выражению:
ΔР=Р0⋅(0,8m
, кПа, для горючих пылей определяют
пр
0,33
/r+3m
0,66/r2
пр
+5mпр/r
3
) , (2.53)
где r – расстояние от центра пылевоздушного облака, м; допускается отсчиты-
вать величину r от геометрического центра технологической установки;
– приведённая масса горючей пыли, кг.
m
пр
=M ⋅ Z ⋅ Hт/H
m
пр
, (2.54)
то
где M – масса горючей пыли, поступившей в результате аварии в окружающее
пространство, кг;
Z – коэффициент участия пыли в горении, значение которого допускается
принимать равным 0,1; в отдельных обоснованных случаях величина Z
может быть снижена, но не менее чем до 0,02;
– теплота сгорания пыли, Дж ⋅ кг-1;
H
т
H
– константа, принимаемая равной 4,6 ⋅ 106 Дж ⋅ кг-1.
то
Расчётная масса пыли, поступившей в окружающее пространство при расчётной аварии, определяется по формуле:
М=М
вз
+ М
, (2.55)
ав
где М – расчётная масса поступившей в окружающее пространство горючей
пыли, кг,
– расчётная масса взвихрившейся пыли, кг;
М
вз
– расчётная масса пыли, поступившей в результате аварийной ситуа-
М
ав
ции, кг.
Величина М
46
определяется по формуле:
вз
М
вз
= К
г
⋅ К
вз
⋅ М
, (2.56)
п
где Кг – доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;
– доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взве-
К
вз
шенное состояние в результате аварийной ситуации; в отсутствие экспе-
риментальных данных о величине К
– масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг.
М
п
Величина М
определяется по формуле:
ав
допускается принимать Квз = 0,9;
вз
М
ав
= (М
+q⋅τ) ⋅ К
ап
, (2.57)
п
где М
– масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее пространство
ап
при разгерметизации технологического аппарата, кг; при отсутствии огра-
ничивающих выброс пыли инженерных устройств следует полагать, что в
момент расчётной аварии происходит аварийный выброс в окружающее
пространство всей находившейся в аппарате пыли;
q – производительность, с которой продолжается поступление пылевид-
ных веществ в аварийный аппарат
ключения, кг ⋅ с
-1
;
по трубопроводам до момента их от-
τ – расчётное время отключения, с, принимается согласно п. 2в (см. под-
раздел 2.3.1);
– коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешен-
К
п
ной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. Вели-
чина импульса волны давления i, Па⋅с, вычисляется по формуле (2.52).
Если в результате расчётов окажется, что не реализуются критерии детерминированного метода, позволяющие отнести установку к категориям А
, то необходимо выполнить расчёт по оценке интенсивности теплового из-
Б
Н
или
Н
лучения при сгорании веществ и материалов, указанных в табл. 2.8.
-2
3. Интенсивность теплового излучения q, кВт ⋅ м
, для пожара проливов
ЛВЖ, ГЖ или при горении твёрдых горючих материалов (включая горение
пыли) вычисляют по формуле:
q=Еf · Fq ⋅ τ , (2.58)
где Е
ных или по табл. 2.10. При отсутствии данных допускается принимать величину Е
-2
м
– среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени,
f
кВт ⋅ м
-2
;
Fq – угловой коэффициент облучённости;
τ
– коэффициент пропускания атмосферы.
Значение Е
равной: 100 кВт ⋅ м-2 для СУГ, 40 кВт ⋅ м-2 для нефтепродуктов, 40 кВт ⋅
f
принимается на основе имеющихся экспериментальных дан-
f
для твёрдых материалов.
47
Таблица 2.10
Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени
в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания
для некоторых жидких углеводородных топлив
Топливо
d= 10 м d= 20 м d= 30 м d= 40 м d= 50 м
CПГ (метан) 220 180 150 130 120 0,08
СУГ
(пропан-бутан)
Бензин 60 47 35 28 25 0,06
Дизельное
топливо
Нефть 25 19 15 12 10 0,04
80 63 50 43 40 0,10
40 32 25 21 18 0,04
Е
, кВт ⋅ м-2
f
КГ⋅М
Примечание. Для диаметров очагов менее 10 м или более 50 м следует принимать величину Еf такой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно.
Определяют угловой коэффициент облученности F
по формуле:
q
М
-2
,
⋅с-1
22
,
FFF +=
v нq
(2.59)
где F
, Fн – факторы облученности для вертикальной и горизонтальной пло-
v
щадок соответственно, определяемые с помощью выражений:
⎡
F
1
F
v
1
⎢
π
S
⎣
⎡
() ()()
⋅=
н
⎢
π
B
⎣
⋅⋅=
arctg
−
2
−
⎛
h
⎜
2
−
1
S
⎝
⋅
arctg
⎛
⎜
⎜
⎝
/11
SB
1
А=(h
B=(1+S
⎧
h
⎞
⋅−
⎟
⎠
arctg
⎨
S
⎩
SB
()()
SB
−
1
S
()
+
1
S
⎞
11
−⋅+
⎟
−
⎟
11
+⋅−
⎠
2+S2
+1) / (2⋅S); (2.62)
2
) / (2⋅ S); (2.63)
⋅
arсtg
⋅
arctg
⎛
⎜
()()
⎝
⎛
⎜
⎜
⎝
A
−
2
−
1
A
() ()()
/1
−
SA
2
1
−
A
()()
−⋅+
11
SA
+⋅−
11
SA
SA
()()
SA
⎤
⎫
⎞
⎥
⎟
⎬
; (2.60)
⎠
⎭
⎦
⎤
⎞
11
−⋅+
⎟
.
⎥
; (2.61)
⎟
11
+⋅−
⎠
⎦
S=2r/d; (2.64)
h=2H/d, (2.65)
48
где r – расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м;
d – эффективный диаметр пролива, м;
Н – высота пламени, м.
Fd⋅
4
=
где F – площадь пролива, м
2
.
⎛
42
⎜
⋅⋅=
dH
⎜
⎝
где М – удельная массовая скорость выгорания топлива, кг ⋅ м
– плотность окружающего воздуха, кг ⋅ м-3;
ρВ
g = 9,81 м ⋅ с
Коэффициент пропускания атмосферы для пожара пролива жидкости или
-2
– ускорение свободного падения.
π
ρ
,
(2.66)
61,0
⎞
⎟
, (2.67)
⎟
⋅
⎠
-2⋅с-1
;
B
М
⋅ dg
при горении твёрдых материалов определяют по формуле:
τ = ехр [-7,0 ⋅ 10-4⋅ (r - 0,5 d)] (2.68)
4. При наличии на предприятиях резервуаров с горючими жидкостями или
газами, находящимися под давлением, вследствие нарушения их герметичности (разрыва) может возникнуть крупномасштабное диффузионное горение,
называемое «огненный шар».
-2
Интенсивность теплового излучения q, кВт ⋅ м
, для «огненного шара»
вычисляют по формуле (2.58).
Величину Е
ных. Допускается принимать Е
Значение F
определяют на основе имеющихся экспериментальных дан-
f
равным 450 кВт ⋅ м-2.
f
вычисляют по формуле:
q
DH
+
5,0/
,
5,1
22
++⋅
DrDH
)/()5,0/(4
ss
(2.69)
F
=
q
s
[]
где Н – высота центра «огненного шара», м;
– эффективный диаметр «огненного шара», м;
D
s
r – расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли не-
посредственно под центром «огненного шара», м.
Эффективный диаметр «огненного шара» D
определяют по формуле:
s
=5,33m
D
s
где m – масса горючего вещества, кг.
0,327
, (2.70)
49
,
α
ρ
[
]
⋅⋅= Vm
(2.71)
где V – объём резервуара, м
ρ
– плотность жидкой фазы, кг⋅м-3;
α
– степень заполнения резервуара.
3
;
Величину Н определяют в ходе специальных исследований. Допускается
принимать величину Н равной D
Время существования «огненного шара» t
/2.
s
, с, определяют по формуле:
s
ts=0,92m
0,303
. (2.72)
Коэффициент пропускания атмосферы τ рассчитывают по формуле:
τ
−
224
DHr −+⋅⋅−=
)2/(100,7exp
s
(2.73)
.
5. Величину индивидуального риска R
при сгорании газо-, паро- или пы-
B
левоздушных смесей рассчитывают по формуле:
∑
=ni
⋅=
1
,
QQR
ii
ВПBB
(2.74)
где Q
– годовая частота возникновения i-й аварии с горением газо-, паро-
Bi
или пылевоздушной смеси на рассматриваемой наружной установке,
1/год;
Q
– условная вероятность поражения человека, находящегося на задан-
BПi
ном расстоянии от наружной установки, избыточным давлением при реа-
лизации указанной аварии i-го типа;
n – количество типов рассматриваемых аварий.
Значения Q
определяют из статистических данных или на основе мето-
Bi
дик, изложенных в нормативных документах, утверждённых в установленном
порядке. В формуле (2.74) допускается учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина Q
для которой принимается равной годовой
B
частоте возникновения пожара с горением газо-, паро- или пылевоздушных
смесей на наружной установке по нормативным документам, утверждённым в
установленном порядке, а значение Q
вычислять исходя из массы горючих
BП
веществ, вышедших в атмосферу, в соответствии с формулами (2.21), (2.25)(2.30), (2.47)-(2.49).
Величину индивидуального риска R
материалов, указанного в табл. 2.8 для категории В
при возможном сгорании веществ и
п
, рассчитывают по сле-
н
дующей формуле:
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]