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

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

300 с, в случае ручного отключения (перекрывания).

Не допускается использование технических средств для перекрывания трубопроводов, для которых время перекрывания превышает приведенные выше значения.

Быстродействующие клапаны-отсекатели должны автоматически перекрывать подачу га­за (вещества) в случае нарушения электрообеспечения или при срабатывании автоматической пожарной сигнализации;

г) происходит испарение с поверхности жидкости, которая разлилась; площадь испаре­ния в случае разлива на пол определяется (в случае отсутствия справочных данных) исходя из

расчета, что 1 л смесей и растворов, которые содержат 70% и меньше (по массе) растворите-

22 лей, разливается на площади 0,5 м , а других веществ - на 1 м пола помещения;

д) происходит также испарение жидкости с открытой поверхности емкостей технологи­ческого оборудования и с поверхностей, на которые по технологическому процессу нанесена горючая жидкость, которая во время аварии находится в стадии высыхания;

е) продолжительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного ис­парения, но не больше 3600 с.

Количество пыли, которое может образовывать взрывоопасную смесь, определя­ют, исходя из таких предпосылок:

а) расчетной аварии предшествовало накопление пыли в производственном помещении, которое происходило в условиях нормального режима работы (например, вследствие выделе­ния пыли из негерметичного производственного оборудования);

б) в момент расчетной аварии состоялась плановая (ремонтные работы) или внеплановая разгерметизация одного из технологических аппаратов, в результате которой произошло ава­рийное выбрасывание в объем помещения всей пыли, которая находилась в аппарате.

Свободный объем помещения определяют как разность между геометрическим объемом помещения (с учетом подвесных потолков в случае их наличия) и объемом, который занимает технологическое оборудование. Если свободный объем помещения определить не­возможно, допускается принимать его равным 80% от общего объема помещения.

Если во время аварийной ситуации возможно выделение ГГ, паров ЛВЖ, ГЖ, го­рючей пыли и волокон избыточное давление взрыва в помещении следует определять как сумму избыточных давлений взрыва, которые рассчитаны отдельно для ЛВЖ, ГЖ, ГГ, горю­чей пыли и волокон.

Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламе­няющихся и горючих жидкостей

Избыточное давление взрыва АР для индивидуальных горючих веществ, которые состоят из атомов С, Н, О, N, CI, Br, I, F определяется по формуле:

лп ґп п\ ^m'Z 100 1

DP=(P —P)* • — • —, (1)

V max os V О C K

своб гг,п ст н

где Р_тах - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздуш­ной смеси в закрытом объеме, которое определяется исследовательским путем или при­нимается по справочным данным согласно требованиям п. 5.4. В случае отсутствия таких данных, допускается принимать Р_тах таким, что равняется 900 кПа;

Р_о - начальное давление, кПа (допускается принимать таким, что равняется 101 кПа); т - масса ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, которые попали в результате расчетной аварии в по­мещение, которую определяют для ГГ по формуле (6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по форму­ле (11), кг;

Z - коэффициент участия ГГ или паров во взрыве, который может быть рассчитан на ос­новании характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно Приложе­ния к этим нормам. Допускается принимать значение Z по таблице 2;

У_своб - свободный объем помещения, м³;

-з

р_г,_п - плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг • м , которая определяется

по формуле:

= м ₍₂₎

^Ог’^п = V_o(1+0,00367tV

p^/

где М - молярная масса, кг- кмоль^-1;

V₀ - мольный объем, который равняется 22,413 м³ • кмоль^-1; t_p - расчетная температура, °С;

С_ст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), которая опреде­ляется по формуле:

с = ¹⁰⁰ (3)

^ст 1 + 4,84 • Ь ^К)

n _— n n

где Ь = n_c +—"4 ^х 2 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения

(при расчете в атомы азота не учитываются);

п_с, п_н, п_о, п_х - число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле ГГ или паров ГЖ;

К_н - коэффициент, который учитывает негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К_н равным 3.

Негерметичность помещения обусловлена постоянно открытыми проемами в огради­тельных конструкциях помещения.

Как расчетную температуру следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально воз­можную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повыше­ния температуры в случае аварийной ситуации.

Таблица 2 Значение коэффициента (Z) участия ГГ или паров ЛВЖ во взрыве

Вид горючего вещества

Значение Z

Водород

1,0

ГГ (кроме водорода)

0,5

ЛВЖ и ГЖ, которые нагреты до температуры вспышки и выше

0,3

ЛВЖ и ГЖ, которые нагреты ниже температуры вспышки, при условии возможности образования аэрозоля

0,3

ЛВЖ и ГЖ, которые нагреты ниже температуры вспышки, при невозмож­ности образования аэрозоля

0

Расчет АР для любых индивидуальных веществ, кроме тех, что приведены в п. 7.2.1, и смесей, может быть выполнен по формуле:

. _n m • H _Т • P • Z 1

DP = ^Т—⁰ •—, (4)

Квоб • о 0* Ср. т_о Kн ^У}

где т - масса ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, которые поступили в результате расчетной аварии в помещение, которую определяют для ГГ по формуле (6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по фор­муле (11), кг,

Н_Т - теплота сгорания, Дж • кг^-1;

Р_о - начальное давление, кПа (допускается принимать таким, что равняется 101 кПа);

Z - коэффициент участия ГГ или паров во взрыве, который может быть рассчитан на ос­новании характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно Приложе­ния к эти Нормам. Допускается принимать значение Z по таблице 2;

V^o - свободный объем помещения, м³;

-3

р_в- плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т_о, кг • м" ;

С_р - теплоемкость воздуха, Дж • кг^-1 • К^-1 (допускается принимать равной 1,01*10³Дж • кг^-1 • К^-1);

Т_о - начальная температура воздуха, К.

В случае обращения в помещении ГГ, ЛВЖ или ГЖ, при определении значения массы т, которое входит в формулы (1) и (4), допускается учитывать работу аварийной венти­ляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском в случае пре­вышения максимально допустимой взрывоопасной концентрации веществ в воздухе и элек­трообеспечением по первой категории надежности (ПУЭ) при условии размещения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии (аппарата, установки и т.п.).

При этом массу т ГГ или паров ЛВЖ, или ГЖ, которые нагреты до температуры вспыш­ки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, опреде­ляемый по формуле:

К = А • т+1, (5)

где А - кратность воздухообмена, которую создает аварийная вентиляция, с^-1;

т - продолжительность поступления ГГ и паров ЛВЖ и ГЖ в объем помещения, с (при­нимается по п. 7.1.2).

Массу т, кг, газа, который поступил в помещение во время расчетной аварии, оп­ределяют по формуле:

m=(Va+VT) • рг (6)

где V_a - объем газа, который вышел из аппарата, м ;

V_T - объем газа, который вышел из трубопроводов, м ; р_г - плоти При этом

3

р_г - плотность газа при расчетной температуре t_p, кг • м^-3, что определяется по формуле (2).

Va = ^P • V = 0,01 • P1 .V (7)

^P0

где Р₁- давление в аппарате, кПа;

V - объем аппарата, м³;

Ро - атмосферное давление, которое равняется 101,3 кПа.

Vt =Vu + V2T (8)

где V_1T- объем газа, который вышел из трубопровода до перекрытия, м³;

V_2T - объем газа, который вышел из трубопровода после перекрытия, м³;

V1T =q • т (9)

где q - расход газа, который определяют согласно технологическому регламенту в зависимо­сти от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.п., м³ • с^-1;

і определяют согласі проводе, его диамет{ т - время, которое определяют по п. 7.1.2, с.

P

V2_T = к^-V *(r²i • Li+r²2 • L2+...+r²n • Ln)= 0,01 p • Р₂ • (r²i • Li+r²2 • L2+...+r²_n • L„), (10)

^P0

где Р₂ - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r - внутренний радиус трубопроводов, м;

L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м;

Р₀ - атмосферное давление, которое равняется 101,3 кПа.

Массу паров жидкости т, которые поступили в помещение при наличии несколь­ких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенной жидкостью, открытые емкости и т.п.), определяют по формуле:

т = т_ж + темк + т_св, (11)

где т_ж — масса жидкости, которая испарилась с поверхности разлива, кг;

т_емк — масса жидкости, которая испарилась с поверхности открытых емкостей, кг; т_св — масса жидкости, которая испарилась с поверхностей, на которые был нанесен све­жий состав, кг.

При этих условиях каждую из составляющих в формуле (11) определяют по формуле:

m = W • F_u • т (12)

-1 -2

где W - интенсивность испарения, кг • с" • м" ;

F_u - площадь испарения, м², которую определяют соответственно п.7.1.2 в зависимости от массы жидкости т_ж, которая попала в помещение; т - продолжительность испарения, с.

В случае, если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в рас­пыленном состоянии, она должна быть учтена в формуле (11) путем введения дополнительной составляющей, которая учитывает общую массу жидкости, поступившую от распылительных устройств, исходя из продолжительности их работы.

Масса жидкости т_ж, кг, которая попала в помещение, определяется соответственно по п. 7.1. 2.

Интенсивность испарения W определяют по справочным и экспериментальным данным. Для ЛВЖ, которые не нагреты выше температуры окружающей среды, в случае от­сутствия таких данных, допускается рассчитывать W по формуле:

W = 10^-6 • (М)²*Р_н (13)

где п - коэффициент, который принимают по таблице 3 в зависимости от скорости воздушного потока, который создается аварийной вентиляцией, и температуры воздушного потока над поверхностью испарения (в случае отсутствия аварийной вентиляции п равняется 1);

М - молярная масса, г*моль^-1;

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_p определенное по справочным данным в соответствии с требованиями п. 5.4, кПа, или по формуле:

( А - —)

Р_н = 0,133*10 ^с+Тр (14)

где А, В, С - константы Антуана (справочные данные).

Коэффициент п, который принимают в зависимости от скорости воздушного потока и ко­торый создается аварийной вентиляцией, приведен в таблице 3.

Таблица 3 Значение коэффициента п ^в зависимости от скорости воздушного потока и

температуры воздуха в помещении

Скорость воздушного потока в помещении,

Значение коэффициента п при температуре воздуха в помещении t, °С

м»с^-1

10

15

20

30

35

0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,1

3,0

2,6

2,4

1,8

1,6

0,2

4,6

3,8

3,5

2,4

2,3

0,5

6,6

5,7

5,4

3,6

3,2

1,0

10,0

8,7

7,7

5,6

4,6

Расчет избыточного давления взрыва для горючей пыли

Расчет избыточного давления взрыва АР, кПа, производится по формуле (4), где ко­эффициент Z участия пыли во взвешенном состоянии (аэрозоль) во взрыве рассчитывается по формуле:

Z = 0,5'F, (15)

где F - массовая доля частичек пыли размером меньше критического. С превышением крити­ческого размера частичек пыли аэрозоль становится взрывобезопасным, а именно таким, что неспособен распространять пламя. В случае отсутствия возможности получения дан­ных относительно массовой доли частиц пыли размером частичек меньше критического допускается принимать Z = 0,5.

Расчетную массу пыли, которая находится в состоянии аэрозоля в объеме помеще­ния в результате аварийной ситуации, т, кг, определяют по формуле:

т = т_вз + тав, (16)

где т_вз - расчетная масса части отложившейся в помещении пыли, которая перешла в состоя­ние аэрозоля, кг;

т_ав - расчетная масса пыли, которая поступила в помещение в результате аварийной си­туации из аппаратов и технологического оборудования, кг.

Расчетную массу пыли, которая перешла в состояние аэрозоля, т_вз определяют по формуле:

таз=Квз • т_п (17)

где К_вз - часть пыли, которая отложилась в помещении, способная перейти в состояние аэрозо­ля в результате аварийной ситуации. В случае отсутствия экспериментальных данных от­носительно значения К_вз допускается принимать К_вз = 0,9; т_п - масса пыли, которая отложилась в помещении к моменту аварии, кг.

Расчетную массу пыли, которая попала в помещение из аппарата или технологиче­ского оборудования в результате аварийной ситуации, т_ав, определяют по формуле:

тав = (тап + q • т) • Кп, (18)

где т_ап - масса горючей пыли, которая поступает в помещение из аппарата, кг;

q - расход, с которым продолжают поступать пылевидные вещества в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их перекрытия, кг»с^-1; т - время перекрывания, которое определяется по п. 7.1. 2 в), с;

К_п — коэффициент пыления, который представляет собой отношение массы пыли в со­стоянии аэрозоля ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение. В случае от­сутствия экспериментальных данных относительно значения К_п допускается принимать: для пыли с дисперсностью не меньше чем 350 мкм К_п = 0,5; для пыли с дисперсностью меньше чем 350 мкм К_п = 1,0.

Значение т_ап принимают в соответствии с п. 7.1. 1 и п. 7.1. 3.

Массу пыли, которая отложилась в помещении к моменту аварии, определяют по формуле:

т_п = К_г • (1-Кубор) • (т+ m2) (19)