Категорирование помещения химического цеха по взрывопожарной и пожарной опасности

Для категорирования помещения по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с программой НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» [4] строится модель аварийной ситуации, рассчитывается масса материала, который может принять участие во взрыве, рассчитывается масса материала, который может принять участие во взрыве, рассчитывается прирост давления при взрыве в помещении и определяется категория помещений.

Модель аварийной ситуации: В помещении химического цеха длиной 20 м, шириной 6 м, высотой 6 м находятся три горизонтальные емкости длиной 3,0 м, диаметром 1,5 м, содержащие по 500 кг ацетона. Плотность жидкости 1070 кг/м³.

Категорирование- установление категорий помещений и зданий производственного и складского назначения в соответствии с номенклатурой категорий и методикой их определения, в зависимости от количества и характеристик пожаровзрывоопасности находящихся в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов, размещенных в них производств.

Категории помещений определяются в соответствии с СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»

 

 

Таблица 1 - Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

 

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А повышенная взрывопожаро- опасность	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б взрывопожаро- опасность	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 пожаро- опасность	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории А или Б
Г умеренная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д пониженная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
Примечания 1 Методы определения категорий помещений А и Б устанавливаются в соответствии с приложением А. 2 Отнесение помещения к категории В1, В2, В3 или В4 осуществляется в зависимости от количества и способа размещения пожарной нагрузки в указанном помещении и его объемно-планировочных характеристик, а также от пожароопасных свойств веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку. Разделение помещений на категории В1-В4 регламентируется положениями в соответствии с приложением Б.

 

 

Таблица 2. -- Избыточное давление во фронте ударной волны ΔР_ф (кПа), при котором происходит разрушение объектов.

Объект	Степень разрушения
полное разрушение	сильная	средняя	слабая
Здания жилые:
кирпичные многоэтажные	30…40	20…30	10…20	8…10
кирпичные малоэтажные	35…45	25…35	15…25	8…15
деревянные	20…30	12…20	8…12	6…8
Здания промышленные:
с тяжелым метал.или ж/б каркасом	60…100	40…60	20…40	10…20
с легким метал.каркасом или бескаркасные	80…120	50…80	20…50	10…20
Промышленные объекты:
ТЭС	25…40	20…25	15…220	10…15
котельные	35…45	25…35	15…25	10…15
трубопроводы наземные				--
трубопроводы на эстакаде	20…30	30…40	40…50	--
трансформаторные подстанции		40…60	20…40	10…20
ЛЭП	120…200	80…120	50…70	20…40
водонапорные башни		60…70	40…60	20…40
Станочное оборудование	80…100	60…80	40…60	25…40
Кузнечно-прессовое оборудование	200…250	150…200	100…150	50…100
Резервуары, трубопроводы:
стальные наземные
газгольдеры и емкости ГСМ и хим. веществ
частично заглубленные для нефтепродуктов
подземные
автозаправочные станции	--	40…60	30…40	20…30
перекачивающие и компрессорные станции	45…50	35…45	25…35	15…25
резервуарные парки (заполненные)	90…100	70…90	50…80	20…40
Транспорт:
металлические и ж/б мосты	250…300	200…250	150…200	100…150
ж/д пути
тепловозы с массой до 50 т
цистерны
вагоны цельнометаллические
вагоны товарные деревянные
автомашины грузовые

 

Примечание:

Слабые разрушения – повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб – 10 – 15% от стоимости здания.

Средние разрушения – разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб – 30 – 40%.

Сильные разрушения– разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50%. Ремонт нецелесообразен.

Полное разрушение – обрушение зданий.

Избыточное давление взрыва Δ P _{ф (}кПа) для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов углерода, водорода, кислорода, хлора, брома и фтора, определяется по формуле

(1)

где: А_ав– кратность воздухообмена аварийной вентиляции, ч^-1;

- время работы аварийной вентиляции, ч;

Р _max- максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паро-воздушной смеси в замкнутом объеме, определяемой по справочным данным (при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа);

P ₀ - начальное давление, принимаемое равным 101,3 кПа;

m - масса ГГ или паров ЛВЖ в помещении, кг;

Z – коэффициент участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5 – для других горючих газов, 0,3 – для паров ЛВЖ и ГЖ;

V _св – свободный объем омещения, м³ (можно принять равным 80% помещения); ρ_г– плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м³;

К _н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатность процессов горения, принимаемый равным 3;

С _стх- стехиометрическая концентрация горючего, % об., вычисляемая по формуле

, (2)

где -- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения (n_С, n_H, n_X, n_O - число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего).

Плотность газа (пара) можно определить по формуле

(3)

где V ₀ – молекулярный объем, равный 22,4 м³/кмоль; t _{р –} расчетная температура, ^оС.

Избыточное давление на фронте ударной волны при взрыве горючих порошков и пылей производится по формуле

(4)

где Н_Т – теплота сгорания материала, кДж/кг;

- плотность воздуха, кг/м³;

с_р - теплоемкость воздуха, равная 1,3 кДж/(кг_*К);

Z – коэффициент участия взвешенной пыли во взрыве, принимаемый для порошков металлов и сплавов равным 1.0, для остальных - 0,5. Остальные обозначения как в формуле (5.7).

Масса газа m _г (кг), поступившего в окружающее пространство при аварии аппарата, равна

_, (5)

где – объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

Р ₁ – давление в аппарате, кПа;

V ₁ – объем аппарата, м³;

– объем газа, вышедшего из трубопровода, м³;

-- объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

Q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газа и т.п., м³/с;

- время, определяемое по табл.1.7;

Результаты расчета избыточного давления и массы вещества, которая может принять участие во взрыве, при помощи программы директории «PROEKT» представлены ниже (Рис.1)

 

Рисунок 1Результаты расчета избыточного давления взрыва в химическом цехе в соответствии с НПБ 105-95.

 

Анализируя расчеты, избыточное давление взрыва в производственном помещении химического цеха равна 30,7 кПа. Следовательно, помещение выше 5 кПа и относится к категории «Б» - взывопожароопасная зона. Это означает, что необходимо уделить особое внимание разработке мероприятий по взрывопредупреждению и взрывозащите оборудования.