Категорирование помещений и технологических процессов по пожаровзрывоопасности

Оценка пожаровзрывоопасности различных объектов заключается в определении возможных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также опасных факторов пожаров и взрывов на людей, с учетом наиболее жестких (т.е. наиболее опасных) условий протекания и проявления пожаров и взрывов, т.е. с учетом аварийных ситуаций.

Существуют два подхода к нормированию в области обеспечения пожаровзрывобезопасности – детерминированный и вероятностный. Детерминированный подход основан на распределении объектов по степени опасности, определяемой по параметру, характеризующему разрушающие последствия пожара и взрыва, на категории, классы и т.п. При этом назначаются конкретные количественные границы этих категорий, классов и т.п. Примерами действующих в нашей стране нормативных документов, носящих детерминированный характер, являются Нормы НПБ 105-03, Правила устройства электроустановок, Правила взрывобезопасности, Строительные нормы и правила.

Вероятностный подход основан на концепции допустимого риска и предусматривает недопущение воздействия на людей опасных факторов пожара и взрыва (ОФП) с вероятностью, превышающей нормативную. Нормативным документом, основанным на вероятностном подходе, является Государственный стандарт.

К достоинствам детерминированного подхода относятся сравнительная простота использования, достаточный для различных реальных ситуаций набор необходимых сведений. Недостатком этого подхода является то обстоятельство, что нередко его применение обуславливает затруднения по применению прогрессивных проектных решений и излишние затраты.

Вероятностный подход является более прогрессивным, поскольку дает возможность нахождения оптимального варианта проектного решения. Однако этот подход требует многочисленных дополнительных сведений (например, статистических данных о пожарах и взрывах для однотипных объектов), которые, как правило, отсутствуют.

В настоящее время основополагающим документом, устанавливающим степень пожароопасности проектируемого объекта, являются Нормы. Этим документом предусматривается категорирование промышленных и складских помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с таблицей.

Категории помещений и зданий

по взрывопожарной и пожарной опасности. Таблица 10

При расчете категории принимается возможность аварийной разгерметизации одной крупной единицы технологического оборудования с наиболее пожаровзрывоопасным веществом. Учитывается также возможность натекания продуктов из подводящих коммуникаций за время до отключения соответствующих трубопроводов.

Время отключения трубопроводов принимается:

t1 – равным времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 10^-6 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

t2 – 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 10^-6 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

t3 – 300 с при ручном отключении.

Количественным критерием назначения категории является избыточное давление (∆P), которое может развиться при взрывном сгорании максимально возможного скопления взрывоопасных веществ в помещении. При ∆P >5 КПа рассматриваемый объект относится к взрывопожароопасным категорий А или Б в зависимости от свойств веществ. При ∆P <5 КПа объект относится либо к категории В, либо к категории Д в зависимости от величины пожарной нагрузки. Под пожарной нагрузкой понимается энергия, выделяемая при сгорании горючих материалов, находящихся на 1 м² пола помещения.

Расчет ∆P производится по формуле:

∆P = ,

где m – масса горючего газа, пара ЛВЖ или взвешенной в воздухе горючей пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудования, кг;

Н_Т – теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг;

Р₀ – атмосферное давление, 101 КПа;

Z – коэффициент участия горючего вещества во взрыве (Z=0,5 для газов и пылей, Z=0,3 для паров жидкостей, Z=1 для водорода);

V_п – свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геометрического объема, м³;

ρ_В – плотность воздуха (можно принять равной 1,2 кг/м³);

С_В – теплоемкость воздуха (можно принять равной 1,01 кДж/кг К);

Т₀ – температура в помещении (можно принять равной 293 К);

К_Н – коэффициент, учитывающий не герметичность помещения (принимается равным 3);

К=At + 1 – (А – кратность воздухообмена, с^-1; t – время поступления взрывоопасных веществ в помещение, с) – коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию (этот коэффициент учитывается, если аварийная вентиляция оборудована резервными вентиляторами, автоматическим пуском при достижении взрывоопасной концентрации и электропитанием по первой категории надежности по ПУЭ).

С учетом численных значений показателей, входящих в уравнение:

∆P = , получаем:

∆P = .

Величина m рассчитывается в зависимости от агрегатного состояния горючего вещества.

1.При разгерметизации аппарата с горючим газом (ГГ):

m = (V₁ + V_T) ρ,

где V₁ = V_ап - (V_ап – объем аппарата, м³; Р_ап – давление в аппарате, КПа, Т,Т₀ – температура в аппарате и в помещении, К) – объем газа, поступившего из аппарата, м³;

ρ – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

V_1T = qt – (q-расход газа из трубопроводов, м³/с; t- время отключения трубопроводов, с) объем газа, входящего из подводящего трубопровода, м³;

V_2T = 0,01r ∙ l – (r- радиус сечения трубопровода, м; l – длина трубопровода от аппарата до задвижки, м) объем газа, вышедшего из трубопроводов после их отключения, м³.

2.При разгерметизации оборудования с ЛВЖ:

m = m_p + m_П + m₀,

где m_p – масса жидкости, испарившейся при разливе, кг;

m_П – масса жидкости, испарившейся с поверхности аппарата, кг;

m₀ – масса жидкости, испарившейся со свежеокрашенной поверхности, кг.

При этом mp = W_И ∙ F_И ∙ τ_И,

где W_И = 10^-6 х η √М Р_Н (η – коэффициент учета движения воздуха по таблице; М- молекулярная масса ЛВЖ; Р_Н – давление насыщенных паров при расчетной температуре, КПа) – скорость испарения, кг/м² х с;

F_И – поверхность разлива, принимаемая 1 л на 1 м², если ЛВЖ содержит более 70% растворителя, и 1 л на 0,5 м² в остальных случаях;

τ_И – время испарения (принимается по времени полного испарения, но не более 3600 с).

Значения η, Таблица 11

3. При наличие взрывоопасной пыли:

m = m_ВЗ + m_АВ,

где m_ВЗ = К_ВЗ ∙ m_П (К_ВЗ = 0,9 – доля взвешенной пыли);

m_П = ,

где, К_Г – доля горючей пыли, К_у – коэффициент эффективности уборки, принимаемый при ручной сухой 0,6 и при влажной 0,7 при механизированной на ровном полу 0,9 и на полу с выбоинами 0,7; m₁ = M(1-α)β₁ – масса пыли, оседающей за межуборочный период, кг;

M₁ - масса пыли, выделившейся за этот период из оборудования, кг;

α – доля пыли, удаляемой вентиляцией;

β₁ – доля пыли на труднодоступных местах;

β₂- то же на доступных местах (обычно β₁=1, β₂=0) – масса взвихрившейся пыли;

m_АВ = (m_АП + qt)K_П (m_АП – масса пыли, выброшенной при аварии из аппарата, кг; К_П - коэффициент пыления, равный 0,5 при размере частиц более 350 мкм и 1,0 при размере частиц менее 350 мкм).

Определение категорий В1-В4 осуществляется путем сравнения максимального значения удельной пожарной нагрузки (g, МДж/м²) с таблицей.

Определение категорий В1-В4. Таблица 12

Окончание табл. 12

Таблица 13.

Величина g (удельная пожарная нагрузка) определяется по уравнению:

g = ,

где Q = G_i Q (G_i – количество i-го материала пожарной нагрузки, кг);

Q- низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг;

S – площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

Значения критической плотности лучистых

потоков от очага пожара из твердых материалов. Таблица 14

Величины 1 пр из таблицы принимаются при Н (высота помещения) > 11 м, а при Н<11 м принимается как 1 = 1 пр + (11 – Н). Для пожарной нагрузки с неизвестной величиной q_кр значение l_пр ≥12 м. При разливе горючих жидкостей l_пр между соседними участками разлива рассчитывается по формулам:

lпр ≥ 15 при Н ≥ 11м,

lпр ≥ 26-Н при Н < 11м.

Если при определении категорий В2 или В3 реализуется условие Q ≥ 0,64 g H²то помещение должно относиться к категориям В1 и В2 соответственно.

Для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, воздухом или друг с другом, при расчете ∆Р величина коэффициента Z принимается 1, а за Н_Т - энергия взаимодействия.