Нормы определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

т - длительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих веществ во внеш­нюю среду в соответствии с п. 10.1.1.2, с.

Масса т_пер определяют при Т_а > Т_кип по формуле:

²С_Я • (Та - Т )

^тпер = mm

(34)

0,8т_п; ^кип- • т_п

L

исп

где т_п - масса перегретой жидкости, которая вышла наружу, кг;

С_П - удельная теплоемкость жидкости при температуре перегретой жидкости Т_а, Дж.кг^-1.К^-1;

Т_а - температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в

технологическом аппарате и установках, К;

Т_кип - нормальная температура кипения жидкости, К;

L_ucn - удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости Т_а,

Дж.кг^-1.

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (32) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работы.

Масса т_п жидкости, которая вышла в окружающую среду, кг, определяется в со­ответствии с п. 10.1.1.2.

Интенсивность испарения W определяют по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых ЛВЖ, в случае отсутствия данных, допускается рассчитывать W по формуле:

W = 10^_6 • л[ы • P , (35)

н

где М- молярная масса, г.моль^-1;

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, определяемое по

справочным данным в соответствии с требованиями п. 5.4, кПа, или по формуле (14).

Для сжиженных углеводородных газов (СУГ), в случае отсутствия данных, до­

пускается производить расчет удельной массы испарившегося СУГ т_суг из пролива, кг-м"², по

формуле:

М

т = • (T - T ) • (2 • 1

суг l о г тм

исп

^ VRe • 1 • t

t _п ч

+ ^п—), (3 6)

p • a d

где М - молярная масса СУГ, кг-моль"¹;

Ь_исп - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Т_г, Дж-моль"¹;

Т_о - начальная температура материла, на поверхность которого пролился СУГ, К;

Т_Г - начальная температура СУГ, К;

Х_ТМ - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого проливается СУГ, Вт-м"¹* К"¹;

1

a = ^тм коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которо"

C • р тм тм

го проливается СУГ, м^с"¹;

С_ТМ - теплоемкость материала, на поверхность которого проливается СУГ, Дж • кг"¹ • К"¹; р_ТМ " плотность материала, на поверхность которого проливается СУГ, кг • м"³; т " текущее время, которое принимается равным времени полного испарения СУГ, но не больше 3600 с;

U • d

^Re = " число Рейнольдса;

V

п

U " скорость воздушного потока, м-с"¹;

4 • F

d =

в

" характерный размер пролива СУГ, м;

p

v_n " кинематическая вязкость воздуха, м² • с"¹;

Х_п " коэффициент теплопроводности воздуха, Вт • м"¹ • К"¹.

Формула 36 справедлива для СУГ с температурой Т < Т_кип. При температуре СУГ Т_Г > Т_кип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ т_пер по формуле 34.

Определение горизонтальных размеров зон, которые ограничивают газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего вещества выше нижнего концентраци­онного предела распространения пламени, в случае аварийного выхода горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся веществ во внешнюю среду

Горизонтальные размеры зоны, м, которые ограничивают область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (далее - С_нкпр), определяют по формуле:

для горючих газов (ГГ):

т_г 0 333

(37)

R = 14,5632 • ( ^г )°’

нкпр _р •C

^ Р_г ^нкпр

для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):

R = 3,1501-4к •( ^Рн )^0,813*( ^тп )^0,333 ( )

нкпр с _Р • Р ⁽³⁸⁾

^нкпр ^_п ¹ н

М

Рг п = (39)

V_o -(1 + 0,00367* t_p) ^{v 2}

где т_Г " масса ГГ, поступившая во внешнюю среду во время аварийной ситуации, кг

;

р_г " плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг • м"³;

т_П - масса паров ЛВЖ, поступивших во внешнюю среду за время полного испарения, но

не больше 3600 с, кг;

р_п " плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг • м"³;

Р_н" давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

К- коэффициент, принимаемый равным К=т/3600 для ЛВЖ; т " продолжительность поступления паров ЛВЖ во внешнюю среду, с;

С_нкпр " нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ,

% (об.);

М " молярная масса, кг • кмоль"¹;

V_o- мольный объем, равный 22,413 м³ • кмоль"¹; t_p - расчетная температура, °С.

Как расчетную температуру следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в случае аварийной ситуации. Если данного значения расчетной температуры t_p, по каким"ТО причинам определить не удается, допускается принимать равной 61°С.

За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают наружные габарит" ные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п. Во всех случаях значение R_mпр долж­но быть не меньше 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.

Расчет избыточного давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве

Исходя из рассмотренного варианта аварии, определяется масса т, кг, горючих газов и/или паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата в соответствии с пунктами 10.1.1.3 " 10.1.1.7.

Величина избыточного давления АР, кПа, которая развивается в случае сгорания газопаровоздушных смесей, определяется по формуле:

АР=Р₀ ■(0,8т_пр°’³³/г+3т_пр°’⁶⁶/г ²+5т_пр/г ³), (40)

где Р₀ " атмосферное давление, кПа (допускается принимать 101,3 кПа);

г- расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; т_пр " приведенная масса газа или пара, кг, рассчитывается по формуле:

тпр = ^аг^о) • т • Z, (41)

где Q_C!, " удельная теплота сгорания газа или пара, Дж • кг"¹;

Z " коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается прини­мать равным 0,1;

Q₀ " константа, равная 4,52*10⁶ Дж • кг"¹;

т " масса горючих газов и/или паров, поступивших в момент аварии во внешнюю среду, кг.

Метод расчета значений критериев пожарной опасности для горючей пыли

В качестве расчетного варианта аварии для определения критериев пожарной опасности горючей пыли следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или пе­риод нормальной работы аппаратов, при котором в горении пылевоздушной смеси берет уча­стие наибольшее количество веществ или материалов самых опасных в смысле последствий такого горения.

Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие пыле­воздушные смеси, определяется, исходя из того, что в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических ап­паратов, за которой последовал аварийный выброс в окружающее пространство находившейся в аппарате пыли.

Расчетная масса пыли, вышедшая во внешнюю среду в случае расчетной аварии, определяются по формуле:

тр = т_вз + тав, (42)

где т - расчетная масса горючей пыли, вышедшей во внешнюю среду, кг; т_вз - расчетная масса пыли, которая перешла в состояние аэрозоля, кг; т_ав - расчетная масса пыли, вышедшая в результате аварийной ситуации, кг.

Величина т_вз определяется по формуле:

твз = Кг • Квп • тп, (43)

где К_г - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;

К_вп - доля отложившейся вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное со­стояние в результате аварийной ситуации. В случае отсутствия экспериментальных дан­ных о величине К_вп допускается принимать К_вп = 0,9; т_п - масса пыли, отложившейся вблизи аппарата к моменту аварии, кг.

Величина т_ав определяется по формуле:

тав=(тап + q • т) • Кп, (44)

где т_ап - масса горючей пыли, которая попадает во внешнюю среду в случае разгерметизации технологического аппарата, кг, в случае отсутствия инженерных устройств, ограничиваю­щих выброс пыли, следует считать, что в момент расчетной аварии происходит аварийный выброс во внешнюю среду всей пыли, которая размещена в аппарате;

q - расход, с которым продолжается выброс пылеобразных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их перекрытия, кг • с^-1;

т - расчетное время перекрывания, с, определяемое в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, следует принимать равным времени срабатывания системы авто­матики, если вероятность отказа не превышает 10"⁶ в год или обеспечено резервирование элементов (но не больше 120 с); 120 с, в случае, если вероятность отказа системы автома­тики превышает 10"⁶ в год и не обеспечено резервирование элементов; 300 с в случае руч - ного перекрывания;

К_п - коэффициент пыления, который представляет собой отношение массы пыли в состоя­нии аэрозоля ко всей массе пыли, которая вышла из аппарата. В случае отсутствия экспе­риментальных данных значение К_п допускается принимать: 0,5 - для пыли с дисперсно­стью не меньше 350 мкм; 1,0 - для пыли с дисперсностью меньше 350 мкм.

Избыточное давление АР для горючей пыли рассчитается следующим образом:

а) определяют приведенную массу горючей пыли т_пр, кг, по формуле:

т_пр = т • Z •Ит/Ито, (45)

где т - масса горючей пыли, которая вышла в результате аварии во внешнюю среду, 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 меньше 0,02; Н_Т - теплота сгорания пыли, Дж • кг^-1;

Н_ТО - константа, которая принимается равной 4,6*10⁶ Дж-кг"¹.

б) Расчетное избыточное давление АР, кПа, определяется по формуле:

АР=Р_о (0,8т_пр^0,33/г+3т_пр^0,бб/г²+5т_пр/г³), (46)

где r - расстояние от центра пылевоздушного облака, м. Допускается отсчитывать величину r от геометрического центра технологической установки;

Р_о - атмосферное давление, кПа.

Метод расчета интенсивности теплового излучения

Интенсивность теплового излучения определяется для двух случаев пожара (или для одного из них, который может быть в данной технологической установке):

горение разлитых ЛВЖ, ГЖ или горение твердых горючих материалов (включая горе­ние пыли);

"огненный шар" - крупномасштабное диффузионное горение, реализуемое при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого резервуара.

Если возможна реализация обоих случаев, то при оценке значений критерия пожарной

опасности учитывается наибольшая из двух величин интенсивности теплового излучения.

"2

Интенсивность теплового излучения q, кВт • м" , для пожара разлива жидкости или при горении твердых материалов определяется по формуле:

q=^Ef • ^Fq • ¥^{, (47)} ₂

где Ef - среднеповерхностная плотность теплового потока излучения пламени, кВт • м" ;

F_q - угловой коэффициент излучения;

¥ - коэффициент пропускания теплового излучения сквозь атмосферу.

Значение Е принимается на основе имеющихся экспериментальных данных. Для некото­рых жидких углеводородных топлив принимаются данные, приведенные в таблице 8.

В случае отсутствия данных допускается принимать величину Ef равной: 100 кВт • м^-2 для 2 2 СУГ; 40 кВт • м" для нефтепродуктов; 40 кВт • м" для твердых материалов.

Таблица 8. Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зави­симости от диаметра очага пожара и удельная массовая скорость выгорания для некото­рых жидких углеводородных топлив

Топливо

E_f , кВт • м^-2

Mv,

-2 -1 кг • м • с

d= 10 м

d = 20 м

d = 30 м

d = 40 м

d = 50 м

СУГ (Метан)

220

180

150

130

120

0,08

СУГ (Пропан-бутан)

80

63

50

43

40

0,10

Бензин

60

47

35

28

25

0,06

Дизельное топливо

40

32

25

21

18

0,04

Нефть

25

19

15

12

10

0,04

Примечание. Для диаметров очагов менее 10 м или более 50 м следует принимать вели­чину Ef такой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно. Определяется эф­фективный диаметр разлива d, м, по формуле:

d =

(48)

4* F

к

Определяется высота пламени Н, м, по формуле:

0,61

V' ^{в v}° У

л j -2-1

где M_v - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг • м • с ;

"3

Рв - плотность окружающего воздуха, кг • м ; g = 9,81 м • с" - ускорение свободного падения.

Определяют угловой коэффициент излучения F_q по формулам:

И = 42* d'

л/g • ^d

v