4.3.3. Обгрунтування категорії вибухопожежонебезпечності приміщень

У тих випадках, коли важко визначити категорію виробництва через малу кількість або низьку вибухову і пожежну небезпеку, її визначають розрахунковим шляхом відповідно до Вказівок по ви­значенню категорії виробництв по вибуховій і вибухопожежній і по­жежній небезпеці.

Відповідно до Вказівок при встановленні категорії виробництва необхідно визначити:

1. які речовини беруть участь у технологічних процесах, їх кіль­кість та агрегатний стан;

2. загальну кількість горючих речовин (газів, рідин), які можуть потрапити при аварії з апаратів, трубопроводів у виробниче приміщення до моменту ліквідації аварійного стану;

3. кількість парів, яка може утворитися при випаровуванні горючої рі­дини; рідини, яка може розлитися; зрідженого газу або газу, що може потрапити з апарата з надлишковим тиском у повітря приміщення;

4. об'єм вибухонебезпечної суміші при потраплянні горючих ре­човин у виробниче приміщення внаслідок аварії технологічного обладнання;

5. розрахунковий (вільний) об'єм приміщення, крім об'єму, що зай­має виробниче обладнання;

6. величину відносного об'єму вибухонебезпечної суміші в примі­щенні.

В основу вибухопожежної небезпеки виробничих приміщень покладено енергетичний підхід, що полягає в оцінці розрахункового надлишкового тиску вибуху й порівнянні його з допустимим.

Розрахунковий надлишковий тиск вибуху АР для індивідуаль­них горючих речовин, які складаються з атомів С, Н, О, СІ, Вг, І, Р визначають за формулою:

^_{р_тт-К)™-г юо і ₍₄₂₎

Ус-Р Соп к_н'

де Р_тах — максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітря­ної або пароповітряної суміші в замкнутому об'ємі за відсутно­сті даних (допускається 900 кПа); Р_е — початковий тиск, кПа (допускається 101,3 кПа); т — маса горючого газу (ГГ) або парів легкозаймистих рідин (ЛЗР) і горючих рідин (ГР), які потрапили в приміщення внаслі­док розрахункової аварії, кг;

2— коефіцієнт горючої речовини, що бере участь у вибуху; до­пускаються такі його значення:

• горючі гази — 0,5;

• ЛЗР і ГР, нагріті до температури спалаху і вище — 0,3;

• ЛЗР і ГР, нагріті нижче температури спалаху, при утворенні ае­розолю — 0,3;

• те ж, за умови відсутності процесу утворення аерозолю — 0. У_св — вільний об'єм приміщення, м";

р — щільність парів або газу, кг/м³;

К_н — коефіцієнт, який дає змогу врахувати негерметичність при­міщення й неадіабатичність процесу горіння (допускається К = 3);

С_ст — стехіометрична концентрація ГГ або парів ЛЗР і ГР, % об'єму; обчислюється за формулою:

С = ¹⁰⁰ , (4.3)

^ст 4,84-/? + !

де Р — стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції згоряння, об­числюється за формулою:

_{/? = Лг+}^_^..^., (4.4)

де л_с, п_п, п_х, по — число атомів С, Н, О і галогенів у молекулі го­рючої речовини.

Надлишковий тиск вибуху АР для індивідуальних речовин, а також сумішей можна розрахувати за формулою:

АР= *»-НгР*-2 _{г (4}.₅₎

г„-Ре-с_р-т₀-к_н

де То — початкова температура повітря, К; Ні — теплота згоряння, Дж/кг;

р₆ — щільність повітря до вибуху при початковій температурі Г₀, кг/м³; С_Р — теплоємність повітря, Дж ■ кг"¹ • К"¹ (допускається 1,01 ■ 10³Дж ■ кг"¹ • К"¹).

Якщо в приміщенні використовуються горючі гази, легкозайми­сті або горючі рідини, то для визначення маси, значення якої вхо­дить у формули (4.3 і 4.5), допускається враховувати роботу аварій­ної вентиляції, якщо забезпечено її автоматичний пуск при переви­щенні допустимої вибухобезпечної концентрації та електропоста­чання за першою категорією надійності.

Надлишковий тиск вибуху АР пилоповітряних сумішей розра­ховують за формулою (4.5), де 2 — частка участі аерозольного го­рючого пилу у вибуху. Допускається 2 = 0,5.

Розрахункова маса аерозольного пилу в об'ємі приміщення (кг), що утворився внаслідок аварійної ситуації:

т = т_вз + т_ав, (4.6)

де т_вз— розрахункова маса звихреного пилу, кг;

т_ав — розрахункова маса пилу, що надійшла в приміщення вна­слідок аварійної ситуації, кг. Розрахункова маса звихреного пилу:

т_вз = К_вз-т_п, (4.7)

де К_вз — частка осілого пилу, здатного перейти в аерозольний стан унаслідок аварійної ситуації (К - 0,9);

т_п — маса осілого в приміщенні пилу до моменту аварії, кг. Розрахункова маса пилу, що надійшов у приміщення внаслідок аварійної ситуації:

т_м = К_я(т_а„ + ?7), (4.8)

де К„ — коефіцієнт пиління, тобто відношення маси пилу в повітрі до всієї маси пилу, що надходить у приміщення з апарата; т_ап — маса горючого пилу, викинутого в приміщення з апа­рата;

д — продуктивність, з якою продовжує надходити пил в аварій­ний апарат по трубопроводах до моменту їх відключення, кг/с; Т— час відключення, с.

За відсутності даних К„ допускається значення 0,5 для пилу ди­сперсністю від 350 до 850 мкм і 1,0 — для пилу дисперсністю мен­ше 350 мкм.

Маса осілого в приміщенні пилу до моменту аварії:

т_щ=^-{т_х-т₂\ (4.9)

де К_г — частка горючого пилу в загальній масі осілого пилу, %; К_у — коефіцієнт ефективності пилоприбирання; гп\ — маса пилу, що осідає на важко доступних поверхнях між генеральними прибираннями, кг;

т₂ — маса пилу, що осіла на доступних для прибирання по­верхнях у приміщенні за період між поточними прибирання­ми, кг.

Значення коефіцієнта К_у обирають залежно від виду прибиран­ня пилу: при ручному сухому — 0,6, вологому — 0,7, при механізо­ваному для рівної підлоги — 0,9, з вибоїнами — 0,7.

До важкодоступних для прибирання приміщень відносять такі поверхні у виробничих приміщеннях, які очищуються тіль­ки в період генерального прибирання. Доступними для приби­рання місцями є поверхні, пил з яких прибирають щоденно, що­місячно та ін.

Масу пилу тпі(і= 1, 2, 3,..., и), що осідає на різних поверхнях у приміщенні за міжприбиральний період, визначають за формулою:

_да,=М(1-Л)<#+А), (4Л0)

де Мі: = X Щ— ^{маса ПИЛ}У) Щ° надходить в об'єм приміщення за період між генеральними прибираннями, кг; Мі — маса пилу, яку виділяє одиниця обладнання за вказаний період, кг;

X — частка пилу в об'ємі приміщення, який видаляється витяжними вентиляційними системами (за відсутності да­них Я = 0);

Р\ і Рі — частка пилу, що надійшла в об'єм приміщення та осіла відповідно на важкодоступних і доступних для прибирання по­верхнях ПрИМІЩеННЯ (/?! + /?₂ = 1).

За відсутності даних про коефіцієнти р_х і р₁ допускається брати

Значення Мі можна також визначити експериментально (або за аналогією з діючими виробництвами) в період максимального заван­таження обладнання за формулою:

| м=глад,м + *₂), (4.П)

де Сц — інтенсивність пиловідкладання відповідно на важкодо­ступних Рп, м² і доступних Рі], м² площинах, кг ■ м~² • с"¹; (\₉І2 — проміжок часу відповідно між генеральними й поточни­ми прибираннями пилу, с.

Розрахунковий надлишковий тиск вибуху АР для речовин і ма­теріалів, здатних вибухати й горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або між собою, визначають за наведеною вище методикою, беручи 2 = 1, а як Н_Т — енергію, що виділяється при взаємодії. У ви­падку, коли неможливо визначити величину АР, її необхідно брати понад 5 кПа.

Розрахунковий надлишковий тиск вибуху АР для гібридних ви­бухонебезпечних сумішей газу (парів) й пилу:

АР = АР[ + АР₂, (4.12)

де АР) і АР₂ — тиск вибуху; для пилу й газу визначається за опи­саною вище методикою.

Порядок розрахунку маси горючих газів, парів і пилу, необ­хідної для обчислення АР, а також методика розрахункового ви­значення коефіцієнта 2 для газу й парів детально наводиться в ОНТП 24-86.