4.4.3.2 Избыточное давление в помещении при сгорании горючей смеси

Для расчета избыточного давления, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении принят метод, изложенный в ГОСТ Р 12.3.047.-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» [26].

Взрывоопасная зона в соответствии с ГОСТ Р 52350.10-2005 «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон» [27] принимается от отметки 0,75 общей высоты помещения, считая от уровня пола, но не выше кранового пути.

Избыточное давление Dp, кПа, для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Вг, I, F, рассчитывают по формуле:

(22)

где p_max - максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме, равное 730 кПа;

p₀ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m - масса горючего газа, вышедших в результате расчетной аварии в помещение, 1,7 кг (таб. 9);

Z - коэффициент участия горючего при сгорании газопаровоздушной смеси. Допускается принимать Z по таблице 21;

V_св - свободный объем помещения, равный 444 м³

r_г - плотность газа при расчетной температуре t_р кг/м³, вычисляемая по формуле:

, (23)

где М - молярная масса, равная 2,016 кг/кмоль;

V₀ - мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р - расчетная температура, 19 °С.

С_ст - стехиометрическая концентрация ГГ % (об.), вычисляемая по формуле:

(24)

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, β= 0,5;

n_c, n_H, n_O, n_X - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным трем.

Таблица 21 – Значения коэффициента участия горючего при сгорании газопаровоздушной смеси

Вид горючего вещества	Значение
Водород и нагретые выше температуры вспышки высокотемпературные органические теплоносители	1,0
Горючие газы	0,5
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше	0,3
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля	0,3
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля	0,0

Таблица 22 – Предельно допустимые избыточные давления сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещении или открытом пространстве [26]

Степень поражения	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий	100
50 %-ое разрушение зданий	53
Средние повреждения зданий	28
Умеренные повреждения зданий (повреждения внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)	12
Нижний порог повреждения человека волной давления	5
Малые повреждения (разбита часть остекления)	3

Пример расчета избыточного давления сгорания горючей смеси:

Принимается случай, когда вытяжная вентиляция отказала и в помещении может создаться взрывоопасная смесь, концентрация которой будет превышать С_НКПР = 4% для водорода.

где V _вз- объем взрывоопасной зоны

Взрыв возможен.

плотность газа при расчетной температуре t_р рассчитывается по формуле (23):

стехиометрическая концентрация ГГ рассчитывается по формуле (24):

Избыточное давление рассчитывается по формуле (22):

Исходя из данных таблицы 22, следует, что помещение СЭУ подвергается средним повреждениям, при этом, персонал, находящийся в помещении, возможно, получит смертельное поражение или, в лучшем случае, травмы различной степени тяжести (контузии).

Примечание 5 − сценарий пожар-вспышка в помещении возможен в тех случаях, если избыточное давление взрыва газо-воздушной смеси в помещении составляет не более 5 кПа, и т.к. избыточное давление взрыва в помещении электролизной составляет 33 кПа, то сценария аварии пожара-вспышки на данном объекте не будет.

Зона поражения при воздействии ударной воздушной волны обозначена на рисунке А.3 приложения А.