МЕТОДИКА определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах

1. Общие положения

1.1. Настоящий документ определяет порядок определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (далее по тексту – объектов).

Положения настоящего документа не распространяются на проведение расчетов пожарного риска производственных объектов специального назначения, в том числе объектов военного назначения, объектов производства, переработки, хранения радиоактивных и взрывчатых веществ и материалов, объектов уничтожения и хранения химического оружия и средств взрывания, наземных космических объектов и стартовых комплексов, горных выработок, объектов, расположенных в лесах, а также перевозку опасных грузов.

1.2. Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта и ее последствий для людей.

Количественной мерой возможности реализации пожарной опасности производственных объектов является риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара, в том числе:

риск гибели персонала производственного объекта;

риск гибели людей, находящихся в селитебной зоне вблизи производственного объекта.

Риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара на производственных объектах характеризуется числовыми значениями индивидуального и социального пожарных рисков.

1.3. Расчеты пожарного риска при определении категорий наружных установок по пожарной опасности проводятся по методам, изложенным в своде правил, устанавливающим методы определения классификационных признаков категорий наружных установок производственного и складского назначения по пожарной опасности.

1.4. При оценке пожарного риска допускается использовать нормативные документы по пожарной безопасности в части, не противоречащей настоящему документу.

1.5. При выполнении обязательных требований пожарной безопасности, установленных федеральными законами о технических регламентах, и требований нормативных документов по пожарной безопасности расчет пожарного риска не требуется.

1.6. Расчеты пожарного риска оформляются в виде отчета, в который помимо наименования настоящей методики включаются:

описание производственного объекта, в отношении которого проведен расчет по оценке пожарного риска;

результаты проведения расчетов по оценке пожарного риска;

перечень исходных данных и используемых источников справочной информации;

вывод об условиях соответствия (несоответствия) производственного объекта требованиям пожарной безопасности.

2. Термины и определения

В настоящем документе используются основные понятия, установленные статьей 2 Федерального закона от 22.07.2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», а также следующие термины и определения:

Авария – разрушение сооружения и/или технических устройств, применяемых на производственном объекте, с выбросом горючих веществ.

Анализ опасностей – выявление нежелательных событий, влекущих за собой реализацию опасности, анализ механизма возникновения таких событий и масштаба их величины, способного оказать поражающее действие.

Инициирующее событие – первое по времени возникновения (не предусмотренное технологическим регламентом) событие, приводящее к возникновению аварии.

Логическое дерево событий - графическое отображение общего характера развития возможных пожароопасных ситуаций и пожаров с отражением причинно-следственной взаимосвязи событий в зависимости от специфики опасности объекта оценки риска с учетом влияния на них имеющихся защитных мероприятий.

Объект оценки пожарного риска – производственный объект, в отношении которого проводятся расчеты по оценке пожарного риска.

Огненный шар – крупномасштабное диффузионное пламя, реализуемое при сгорании парогазового облака с концентрацией горючего выше верхнего концентрационного передела распространения пламени. Такое облако может быть реализовано, например, при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого резервуара.

Пожар-вспышка – сгорание облака предварительно перемешанной газопаровоздушной смеси без возникновения волн давления, опасных для людей и окружающих объектов.

Пожароопасная аварийная ситуация (пожароопасная ситуация) – ситуация, связанная с возникновением аварии, характеризующейся возможностью ее дальнейшего развития с переходом в пожар.

Потенциальный пожарный риск – частота реализации опасных факторов пожара в рассматриваемой точке территории.

Селитебная зона - часть территории населенного пункта, занятая (или предназначенная для размещения в будущем) жилыми и общественными зданиями и сооружениями и местами, предназначенными для отдыха людей.

Сценарий пожароопасной ситуации (пожара) – модель последовательности событий с определенной зоной воздействия опасных факторов пожара, взрыва на людей, здания, сооружения и технологическое оборудование.

Частота реализации сценария пожароопасной ситуации (пожара) – частота возникновения и развития возможного сценария в определенный период времени (в настоящем документе – в течение года).

3. Общие требования к определению расчетных величин пожарного риска

Определение расчетных величин пожарного риска на производственном объекте осуществляется на основании:

анализа пожарной опасности производственного объекта;

определения частот реализации пожароопасных ситуаций;

- построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;

оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития;

- наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений.

3.1. Анализ пожарной опасности производственного объекта

3.1.1. Анализ пожарной опасности производственного объекта должен предусматривать:

1) анализ пожарной опасности технологической среды и параметров технологических процессов на производственном объекте;

2) определение перечня пожароопасных аварийных ситуаций и параметров для каждого технологического процесса;

3) определение для каждого технологического процесса перечня причин, возникновение которых позволяет характеризовать ситуацию как пожароопасную;

4) построение сценариев возникновения и развития пожаров, влекущих за собой гибель людей.

3.1.2. Анализ пожарной опасности технологических процессов предусматривает сопоставление показателей пожарной опасности веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе, с параметрами технологического процесса.

Перечень показателей пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния, необходимых и достаточных для характеристики пожарной опасности технологической среды, регламентируется статьей 133 и таблицей 1 Федерального закона от 22.07.2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

Перечень потенциальных источников зажигания пожароопасной технологической среды определяется посредством сопоставления параметров технологического процесса и иных источников зажигания с показателями пожарной опасности веществ и материалов.

3.1.3. Определение пожароопасных ситуаций на производственном объекте должно осуществляться на основе анализа пожарной опасности каждого из технологических процессов и предусматривать выбор ситуаций, при реализации которых возникает опасность для людей, находящихся в зоне поражения опасными факторами пожара, взрыва и сопутствующими проявлениями опасных факторов пожара.

Не подлежат рассмотрению ситуации, в результате которых не возникает опасность для жизни и здоровья людей. Эти ситуации не учитываются при расчете пожарного риска.

3.1.4. Для каждой пожароопасной ситуации на производственном объекте должно быть приведено описание причин возникновения и развития пожароопасных ситуаций, места их возникновения и факторов пожара, представляющих опасность для жизни и здоровья людей в местах их пребывания.

3.1.5. Для определения причин возникновения пожароопасных ситуаций должны быть определены события, реализация которых может привести к образованию горючей среды и появлению источника зажигания.

Наиболее вероятными событиями, которые могут являться причинами пожароопасных ситуаций на производственных объектах, следует принимать следующие события:

выход параметров технологических процессов за критические значения, который вызван нарушением технологического регламента (например, перелив жидкости при сливо-наливных операциях, разрушение оборудования вследствие превышения давления по технологическим причинам, появление источников зажигания в местах образования горючих газопаровоздушных смесей);

разгерметизация технологического оборудования, вызванная механическим (влиянием повышенного или пониженного давления, динамических нагрузок и т. п.), температурным (влиянием повышенных или пониженных температур) и агрессивным химическим (влиянием кислородной, сероводородной, электрохимической и биохимической коррозии) воздействиями;

механическое повреждение оборудования в результате ошибок персонала, падения предметов, некачественного проведения ремонтных и регламентных работ и т. п. (например, разгерметизация оборудования или выход из строя элементов его защиты в результате повреждения при ремонте или столкновения с железнодорожным или автомобильным транспортом).

3.1.6. Анализ пожарной опасности производственных объектов предусматривает определение комплекса мероприятий, изменяющих параметры технологического процесса до уровня, обеспечивающего допустимый пожарный риск.

3.1.7. Для выявления пожароопасных ситуаций рекомендуется осуществлять деление технологического оборудования (технологических систем) объекта на участки. Указанное деление выполняется, исходя из возможности раздельной герметизации этих участков при возникновении аварии. Рассматриваются пожароопасные ситуации как на основном, так и вспомогательном технологическом оборудовании. Кроме этого, необходимо учитывать также возможность возникновения пожара в зданиях, строениях и сооружениях (далее по тексту - здания) различного назначения, расположенных на территории производственного объекта.

В перечне пожароопасных ситуаций применительно к каждому участку, технологической установке, зданию производственного объекта выделяются группы пожароопасных ситуаций, которым соответствуют одинаковые модели возникновения и развития.

При анализе пожароопасных ситуаций, связанных с разгерметизацией технологического оборудования, следует рассмотреть утечки при различных диаметрах истечения (в том числе максимальные – при полном разрушении оборудования или подводящих/отводящих трубопроводов).

3.2. Определение частот реализации пожароопасных ситуаций

3.2.1. Для определения частот реализации пожароопасных ситуаций на производственном объекте используется информация:

1) об отказах оборудования, используемого на производственном объекте;

2) о параметрах надежности используемого на производственном объекте оборудования;

3) об ошибочных действиях персонала производственного объекта;

4) о гидрометеорологической обстановке в районе размещения производственного объекта;

5) о географических особенностях местности в районе размещения производственного объекта.

3.2.2. Для определения частот реализации пожароопасных ситуаций могут использоваться статистические данные по аварийности или расчетные данные по надежности технологического оборудования, соответствующие специфике рассматриваемого производственного объекта.

3.2.3. Информация о частотах реализации пожароопасных ситуаций (в том числе возникших в результате ошибок персонала), необходимая для оценки риска, может быть получена непосредственно из данных о функционировании исследуемого объекта или из данных о функционировании других подобных объектов. Рекомендуемые сведения по частотам реализации инициирующих пожароопасные ситуации событий для некоторых типов оборудования производственных объектов, частотам утечек из технологических трубопроводов, а также частотам возникновения пожаров в зданиях приведены в Приложении 1. При отсутствии данных допускается использовать информацию по частотам реализации пожароопасных ситуаций по сведениям для более пожароопасных объектов.

3.3. Построение полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития

3.3.1. При построении полей опасных факторов пожара, взрыва для различных сценариев их развития следует учитывать:

тепловое излучение при факельном горении, пожарах проливов горючих веществ на поверхность и огненных шарах;

избыточное давление и импульс волны сжатия при сгорании газопаровоздушной смеси в открытом пространстве;

избыточное давление и импульс волны сжатия при разрыве сосуда (резервуара) в результате воздействия на него очага пожара;

избыточное давление при сгорании газопаровоздушной смеси в производственном помещении;

концентрацию токсичных компонентов продуктов горения в помещении;

снижение концентрации кислорода в воздухе помещения;

задымление атмосферы помещения;

среднеобъемную температуру в помещении;

осколки, образующиеся при взрывном разрушении элементов технологического оборудования;

расширяющиеся продукты сгорания при реализации пожара - вспышки.

Оценка величин указанных факторов проводится на основе анализа физических явлений, протекающих при пожароопасных ситуациях, пожарах, взрывах. Следует рассмотреть следующие процессы, возникающие при реализации пожароопасных ситуаций и пожаров или являющиеся их последствиями (в зависимости от типа оборудования и обращающихся на объекте горючих веществ):

истечение жидкости из отверстия;

истечение газа из отверстия;

двухфазное истечение из отверстия;

растекание жидкости при разрушении оборудования;

выброс газа при разрушении оборудования;

формирование зон загазованности;

сгорание газопаровоздушной смеси в открытом пространстве;

разрушение сосуда с перегретой легковоспламеняющейся жидкостью, горючей жидкостью или сжиженным горючим газом;

тепловое излучение от пожара пролива или огненного шара;

реализация пожара – вспышки;

образование и разлет осколков при разрушении элементов технологического оборудования;

испарение жидкости из пролива;

образование газопаровоздушного облака (газы и пары тяжелее воздуха);

сгорание газопаровоздушной смеси в технологическом оборудовании или помещении;

пожар в помещении;

факельное горение струи жидкости и/или газа;

тепловое излучение горящего оборудования;

вскипание и выброс горящей жидкости при пожаре в резервуаре,

а также рассмотреть при необходимости иные процессы, которые могут иметь место при возникновении пожароопасных ситуаций и пожаров.

3.3.2. Для определения возможных сценариев возникновения и развития пожаров рекомендуется использовать метод логических деревьев событий (далее - логические деревья).

Сценарий возникновения и развития пожароопасной ситуации (пожара) на логическом дереве отражается в виде последовательности событий от исходного до конечного события (ветвь дерева событий).

Процедура построения логического дерева событий приведена в Приложении 2.

При построении логического дерева событий следует использовать:

условную вероятность реализации различных ветвей логического дерева событий и перехода пожароопасной ситуации или пожара на ту или иную стадию развития;

вероятность эффективного срабатывания соответствующих средств предотвращения или локализации пожароопасной ситуации или пожара (принимается по имеющимся статистическим данным или по паспортным данным оборудования);

вероятность поражения расположенного в зоне пожара технологического оборудования и зданий производственного объекта в результате воздействия на них опасных факторов пожара, взрыва.

3.3.3. Оценка опасных факторов пожара, взрыва проводится с помощью методов, приведенных в Приложении 3.

3.4. Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития

3.4.1. Оценка опасных факторов пожара, взрыва для различных сценариев их развития осуществляется на основе сопоставления информации о моделировании динамики опасных факторов пожара на территории производственного объекта и прилегающей к нему территории и информации о критических для жизни и здоровья людей значениях опасных факторов пожара, взрыва. Для этого используются критерии поражения людей, зданий и оборудования опасными факторами пожара, взрыва.

3.4.2. Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара, взрыва на людей для различных сценариев развития пожароопасных ситуаций предусматривает определение числа людей, попавших в зону поражения опасными факторами пожара, взрыва.

Для оценки пожарного риска следует использовать, как правило, вероятностные критерии поражения людей и окружающих зданий и оборудования опасными факторами. Детерминированные критерии используются при невозможности применения вероятностных критериев.

Детерминированные и вероятностные критерии оценки поражающего действия волны сжатия и теплового излучения для людей, зданий и оборудования приведены в Приложении 4.

3.5. Анализ наличия систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений

3.5.1. Анализ влияния систем обеспечения пожарной безопасности объекта на расчетные величины пожарного риска предусматривает рассмотрение комплекса мероприятий по обеспечению пожарной безопасности объекта.

При этом рассматриваются следующие мероприятия по обеспечению пожарной безопасности:

- мероприятия, направленные на предотвращение пожара;

- мероприятия по противопожарной защите;

- организационно-технические мероприятия по обеспечению пожарной безопасности.

3.5.2. Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности могут учитываться при определении частот реализации пожароопасных ситуаций, возможных сценариев возникновения и развития пожаров и последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития.

4. Методика вычисления расчетных величин пожарного риска

Расчет значений индивидуального и социального пожарных рисков для зданий (частей зданий - пожарных отсеков), сооружении и строений (далее по тексту - зданий), а также для территории производственных объектов и прилегающей к объекту территории следует проводить по изложенным ниже методикам, используя в качестве промежуточной величины значения потенциального пожарного риска для территории и зданий объекта.

4.1. Потенциальный пожарный риск для территории производственного объекта и прилегающей к объекту территории

Величина потенциального пожарного риска Р(а) (год^-1) (далее – потенциального риска) в определенной точке (а) как на территории производственного объекта, так и на прилегающей к объекту территории определяется с помощью соотношения:

(1)

где J - число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров) (ветвей логического дерева событий); Q_d_j(a)– условная вероятность поражения человека в определенной точке территории (а) в результате реализации j-го сценария развития пожароопасных ситуаций , отвечающего определенному инициирующему аварию событию; Q_j - частота реализации в течение года j-го сценария развития пожароопасных ситуаций, год^-1.

Условные вероятности поражения человека Q_d_j(a) определяются по значениям пробит-функций.

Величина P(a) определяется посредством наложения зон поражения опасными факторами с учетом частоты реализации каждого сценария развития пожароопасных ситуаций на генеральный и ситуационные планы производственного объекта с привязкой их к соответствующему инициирующему аварию событию (элементу оборудования, технологической установке) и ориентированию зоны поражения в соответствии с метеорологическими условиями (для пожара пролива, струйного горения, пожара-вспышки, образования и сгорания газопаровоздушного облака). При расчете риска рассматриваются различные метеорологические условия с типичными направлениями ветров и ожидаемой частотой их возникновения.

Процедура расчета риска предусматривает рассмотрение различных пожароопасных ситуаций, определение зон поражения опасными факторами пожара, взрыва и частот реализации указанных пожароопасных ситуаций. Для удобства расчетов территорию местности разделяют на зоны, внутри которых величины P(a) полагаются одинаковыми.

В необходимых случаях оценка условной вероятности поражения человека проводится с учетом совместного воздействия более чем одного опасного фактора (для ветвей со стадиями с условием перехода «И»). Так, например, для расчета условной вероятности поражения человека при реализации сценария, связанного со взрывом резервуара с ЛВЖ под давлением, находящегося в очаге пожара, необходимо учитывать, кроме теплового излучения огненного шара, воздействие волны сжатия.

Условная вероятность поражения человека Q_d_j(a) от совместного независимого воздействия несколькими опасными факторами в результате реализации j-го сценария развития пожароопасных ситуаций определяется следующим образом:

(2)

где h - число рассматриваемых опасных факторов; Q_k - вероятность реализации k-го опасного фактора; Q_d_j_k(a) - условная вероятность поражения k-ым опасным фактором.

Результаты расчетов потенциального риска отображаются на карте (ситуационном и генеральном плане) производственного объекта в виде замкнутых линий равных значений (изолинии функции Р(а)).

Изолинии функции Р(а) являются контурами риска, они разделяют территорию объекта (так же, как и местность вокруг объекта) на области, в которых ожидаемая частота возникновения опасных факторов, приводящих к гибели людей, заключена в определенных пределах.

Контуры риска не зависят от количества персонала объекта или должностных обязанностей работников, а определяются исключительно используемой технологией производства и надежностью применяемого оборудования.

4.2. Потенциальный риск для зданий производственного объекта

Величина потенциального риска P_i (год^-1) в i-ом помещении здания определяется по формуле:

, (3)

где J– число сценариев возникновения пожара в здании; Q_j – частота реализации в течение года j-го сценария пожара, год^-1; Q_dij – условная вероятность поражения человека при его нахождении в i-ом помещении при реализации j-го сценария пожара.

Условная вероятность поражения человека Q_dij определяется по формуле:

, (4)

где Р_Э_ij – вероятность эвакуации людей, находящихся в i-ом помещении здания, при реализации j-го сценария пожара; D_ij – вероятность эффективной работы технических средств по обеспечению безопасности людей в i-ом помещении при реализации j-го сценария пожара.

Вероятность эвакуации Р_Э_ij рассчитывают по формуле:

, (5)

где P_Э.П_ij –вероятность эвакуации людей, находящихся в i-ом помещении здания, по эвакуационным путям при реализации j-го сценария пожара; P_Д.В_ij – вероятность покидания здания людьми, находящимися в i-ом помещении, через аварийные выходы или с помощью иных средств спасения.

При отсутствии данных вероятность P_Д.В_ij допускается принимать равной 0,03 при наличии аварийных выходов или средств спасения и 0,001 – при их отсутствии.

Вероятность эвакуации по эвакуационным путям P_Э.П_ijрассчитывают по формуле:

(6)

где t_бл_ij – время от начала реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования эвакуационных путей), мин; t_Р_ij - расчетное время эвакуации людей из i-го помещения при j-ом сценарии пожара, мин; t_Н.Э_ij – интервал времени от начала реализации j-го сценария пожара до начала эвакуации людей из i-го помещения, мин.

Время от начала пожара до начала эвакуации людей t_Н.Э для зданий (сооружений) без систем оповещения рассчитывают по результатам исследования поведения людей при пожарах в зданиях конкретного назначения.

При наличии в здании системы оповещения о пожаре t_Н.Э принимают равным времени срабатывания системы с учетом ее инерционности. При отсутствии необходимых исходных данных для определения времени начала эвакуации в зданиях (сооружениях) без систем оповещения t_Н.Э допускается принимать равным 0,5 мин - для этажа пожара и 2 мин - для вышележащих этажей.

Если местом возникновения пожара является зальное помещение, где пожар может быть обнаружен одновременно всеми находящимися в нем людьми, то t_Н.Э допускается принимать равным нулю.

В этом случае вероятность P_Э.П_ij вычисляется по формуле:

(7)

Величины t_бл_ij и t_Р_ij рассчитываются по методам, изложенным в приложении 5.

Расчетное время эвакуации t_Р_ij рассчитывается при максимально возможной расчетной численности людей в здании, определяемой на основе решений по организации эксплуатации здания, от наиболее удаленной от эвакуационных выходов точки i-го помещения. Допускается определение расчетного времени эвакуации на основе экспериментальных данных.

Для определения указанных выше величин t_бл_ij и t_Р_ij допускается использовать методы, содержащиеся в методиках определения расчетных величин пожарного риска, утвержденных Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий.

При определении величин потенциального риска для работников, которые находятся в здании на территории производственного объекта, допускается для здания рассматривать в качестве расчетного один наиболее неблагоприятный сценарий возникновения пожара, характеризующийся максимальной условной вероятностью поражения человека. В этом случае расчетная частота возникновения пожара принимается равной суммарной частоте реализации всех возможных в здании сценариев возникновения пожара.

Вероятность D_ij эффективной работы технических средств по обеспечению пожарной безопасности i-го помещения при реализации j-го сценария пожара рассчитывают по формуле:

, (8)

где K – число технических средств противопожарной защиты; D_ijk- вероятность эффективного срабатывания (выполнения задачи) k-го технического средства при j-ом сценарии пожара для i-го помещения здания.

При отсутствии данных по эффективности технических средств величины D_ij допускается принимать равными 0.

При определении значений D_ij следует учитывать только технические средства, направленные на обеспечение пожарной безопасности находящихся (эвакуирующихся) в i-ом помещении здания людей при реализации j-го сценария пожара. При этом следует учитывать следующие мероприятия:

- применение объемно-планировочных и конструктивных решений, обеспечивающих ограничение распространения пожара в безопасную зону (при организации эвакуации в безопасную зону);

- наличие систем противодымной защиты рассматриваемого помещения и путей эвакуации;

- использование автоматических установок пожарной сигнализации (АУПС) в сочетании с системой оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) людей при пожарах;

- наличие стационарных установок пожаротушения в помещении очага пожара.

При определении условной вероятности поражения людей, находящихся в помещении очага пожара, не допускается учитывать наличие в этом помещении АУПС и СОУЭ (за исключением случаев, когда пожар не может быть обнаружен одновременно всеми находящимися в помещении людьми), а также установок пожаротушения, срабатывание которых допускается только после эвакуации находящихся в защищаемом помещении людей (например, при наличии систем автоматического газового пожаротушения).

Допускается при соответствующем обосновании учитывать другие технические средства обеспечения безопасности людей при пожарах.

4.3. Индивидуальный пожарный риск

Для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи производственного объекта, индивидуальный пожарный риск (далее – индивидуальный риск) принимается равным величинам потенциального риска в этой зоне, рассчитанным по формуле (1).

Индивидуальный риск для работников объекта оценивается частотой поражения определенного работника производственного объекта опасными факторами пожара, взрыва в течение года.

Области, на которые разбита территория производственного объекта, нумеруются:

i = 1, … I.

Работники производственного объекта нумеруются:

m = 1, …, M.

Номер работника m, однозначно определяет наименование должности работника, его категорию и другие особенности его профессиональной деятельности, необходимой для оценки пожарной безопасности. Допускается проводить расчет индивидуального риска для персонала производственного объекта, относя его к одной категории наиболее опасной профессии.

Величина индивидуального риска R_m (год^-1) для работника m производственного объекта при его нахождении на территории объекта определяется с помощью соотношения:

, (9)

где Р(i) - величина потенциального риска в i-ой области территории объекта,
год^-1; q_i_m – вероятность присутствия работника m в i-ой области территории объекта.

Величина индивидуального риска R_m (год^-1) для работника m при его нахождении в здании производственного объекта, обусловленная опасностью пожаров в здании, определяется по выражению:

, (10)

где P_i – величина потенциального риска в i-ом помещении здания, год^-1; q_im – вероятность присутствия работника m в i-ом помещении; N – число помещений в здании.

Индивидуальный риск работника m производственного объекта определяется как сумма величин индивидуального риска при нахождении работника на территории и в зданиях производственного объекта, рассчитанных по формулам (8) и (9).

Вероятность q_im определяется, исходя из доли времени нахождения рассматриваемого человека в определенной области территории и/или в i-ом помещении здания в течение года на основе решений по организации эксплуатации и технического обслуживания оборудования и здания производственного объекта.

4.4. Социальный пожарный риск

Для производственных объектов социальный пожарный риск (далее - социальный риск) принимается равным частоте возникновения событий, при реализации которых может пострадать в результате воздействия опасных факторов пожара, взрыва не менее 10 человек.

Для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи производственного объекта, социальный риск S (год^-1) определяется по формуле:

(11)

где L - число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров), для которых выполняется условие N_i ³ 10; N_i – среднее число погибших людей в селитебной зоне вблизи производственного объекта в результате реализации j-го сценария в результате воздействия опасных факторов пожара, взрыва.

Величина N_i определяется по формуле:

, (12)

где I – количество областей, на которые разделена территория, прилегающая к производственному объекту (i – номер области); Q_dij - условная вероятность поражения человека, находящегося в i-ойобласти, опасными факторами при реализации j-го сценария; n_i - среднее число людей, находящихся в i-ой области.

5. Условия соответствия (несоответствия) объекта защиты
требованиям пожарной безопасности

5.1. Пожарная безопасность производственного объекта защиты считается обеспеченной, если:

1) в полном объеме выполнены обязательные требования пожарной безопасности, установленные федеральными законами о технических регламентах;

2) определенные в соответствии с настоящим документом величины индивидуального пожарного риска для работников объекта, а также индивидуального и социального пожарного риска для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи объекта, не превышают значений, установленных статьей 93 Федерального закона от 22.07.2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

Пожарная безопасность производственных объектов, для которых федеральными законами о технических регламентах не установлены требования пожарной безопасности, считается обеспеченной, если определенные в соответствии с настоящим документом величины индивидуального пожарного риска для работников объекта, а также индивидуального и социального пожарного риска для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи объекта, не превышают значений, установленных статьей 93 Федерального закона от 22.07.2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

5.2. При невыполнении условий, регламентированных п. 5.1 настоящего документа, производственный объект не соответствует установленным требованиям пожарной безопасности.

Приложение №1

к п. 3.2.3

Частоты реализации событий, инициирующих пожароопасные ситуации и пожары

Таблица 1.1

Частоты разгерметизации для технологического оборудования
производственных объектов

Наименование оборудования	Инициирующее аварию событие	Диаметр отверстия истечения, мм	Частота разгерметизации, год^-1
Резервуары, емкости, сосуды и аппараты под давлением	Разгерметизация с последующим истечением жидкости, газа или двухфазной среды	5	4,0×10^-5
		12,5	1,0×10^-5
		25	6,2×10^-6
		50	3,8×10^-6
		100	1,7×10^-6
		Полное разрушение	3,0×10^-7
Насосы (центробежные)	Разгерметизация с последующим истечением жидкости или двухфазной среды	5	4,3×10^-3
		12,5	6,1×10^-4
		25	5,1×10^-4
		50	2,0×10^-4
		Диаметр подводящего / отводящего трубопровода	1,0×10^-4
Компрессоры (центробежные)	Разгерметизация с последующим истечением газа	5	1,1×10^-2
		12,5	1,3×10^-3
		25	3,9×10^-4
		50	1,3×10^-4
		Полное разрушение	1,0×10^-4
Резервуары для хранения ЛВЖ и ГЖ при давлении, близком к атмосферном	Разгерметизация с последующим истечением жидкости в обвалование	25	8,8×10^-5
		100	1,2×10^-5
		Полное разрушение	5,0×10^-6
Резервуары с плавающей крышей	Пожар в кольцевом зазоре по периметру резервуара	-	4,6×10^-3
Резервуары с плавающей крышей	Пожар по всей поверхности резервуара	-	9,3×10^-4
Резервуары со стационарной крышей	Пожар на дыхательной арматуре	-	9,0×10^-5
Резервуары со стационарной крышей	Пожар по всей поверхности резервуара	-	9,0×10^-5

Примечания.

1. Здесь и далее под полным разрушением подразумевается утечка с диаметром истечения, соответствующим максимальному диаметру подводящего или отводящего трубопровода, или разрушения резервуара, емкости, сосуда или аппарата.

2. При определении частоты разгерметизации фильтров и кожухотрубных теплообменников указанное оборудование допускается рассматривать как аппараты под давлением.

3. Аппараты воздушного охлаждения допускается рассматривать как участки технологических трубопроводов, длина которых соответствует суммарной длине труб в пучках теплообменника.

4. Частоту реализации сценариев, связанных с образованием огненного шара на емкостном оборудовании с сжиженными газами и легковоспламеняющимися жидкостями вследствие внешнего воздействия очага пожара следует определять на основе анализа логических деревьев событий (см. Приложение 2). При отсутствии необходимых данных допускается принимать частоту внешнего воздействия, приводящего к реализации огненного шара, равной 2,5×10^-5 год^-1 на один аппарат (резервуар).

Таблица 1.2

Частоты утечек из технологических трубопроводов.

Диаметр трубопровода, мм	Частота утечек, (м^-1 × год^-1)
Диаметр трубопровода, мм	Малая (диаметр отверстия 12,5 мм)	Средняя (диаметр отверстия 25 мм)	Большая (диаметр отверстия 50 мм)	Большая (диаметр отверстия 100 мм)	Разрыв
50	5,7 × 10^-6	2,4 × 10^-6	-	-	1,4 × 10^-6
100	2,8 × 10^-6	1,2 × 10^-6	4,7 × 10^-7	-	2,4 × 10^-7
150	1,9 × 10^-6	7,9 × 10^-7	3,1 × 10^-7	1,3 × 10^-7	2,5 × 10^-8
250	1,1 × 10^-6	4,7 × 10^-7	1,9 × 10^-7	7,8 × 10^-8	1,5 × 10^-8
600	4,7 × 10^-7	2,0 × 10^-7	7,9 × 10^-8	3,4 × 10^-8	6,4 × 10^-9
900	3,1 × 10^-7	1,3 × 10^-7	5,2 × 10^-8	2,2 × 10^-8	4,2 × 10^-9
1200	2,4 × 10^-7	9,8 × 10^-8	3,9 × 10^-8	1,7 × 10^-8	3,2 × 10^-9

Таблица 1.3

Частоты возникновения пожара для некоторых
зданий производственных объектов

Наименование объекта	Частота возникновения пожара, (м^-2×год^-1)
Электростанции	2,2×10^-5
Склады химической продукции	1,2×10^-5
Склады многономенклатурной продукции	9,0×10^-5
Инструментально-механические цеха	0,6×10^-5
Цеха по обработке синтетического каучука и искусственных волокон	2,7×10^-5
Литейные и плавильные цеха	1,9×10^-5
Цеха по переработке мясных и рыбных продуктов	1,5×10^-5
Цеха горячей прокатки металлов	1,9×10^-5
Текстильные производства	1,5×10^-5

Приложение №2

к п. 3.3.2

Процедура построения логического дерева событий

Настоящий метод позволяет проследить развитие возможных пожароопасных ситуаций и пожаров, возникающих вследствие реализации инициирующих пожароопасную ситуацию событий. Анализ дерева событий представляет собой «осмысливаемый вперед» процесс, то есть процесс, при котором исследование развития пожароопасной ситуации начинается с исходного события с рассмотрением цепи последующих событий, приводящих к возникновению пожара.

При построении логических деревьев событий учитываются следующие положения:

· выбирается пожароопасная ситуация, которая может повлечь за собой возникновение аварии с пожаром с дальнейшим его развитием;

· развитие пожароопасной ситуации и пожара должно рассматриваться постадийно с учетом места ее возникновения на объекте оценки риска, уровня потенциальной опасности каждой стадии и возможности ее локализации и ликвидации. На логическом дереве событий стадии развития пожароопасной ситуации и пожара могут отображаться в виде прямоугольников или других геометрических фигур с краткими названиями этих стадий;

· переход с рассматриваемой стадии на новую определяется возможностью либо локализации пожароопасной ситуации или пожара на рассматриваемой стадии, либо развития пожара, связанного с вовлечением расположенных рядом технологического оборудования, помещений, зданий и т.п. в результате влияния на них опасных факторов пожара, возникших на рассматриваемой стадии. Вероятности переходов пожароопасной ситуации или пожара со стадию на стадию одной ветви или с ветви на ветвь определяются, исходя из величин зон поражения опасными факторами пожара, объемно-планировочных решений и конструктивных особенностей оборудования и зданий производственного объекта. При этом каждой стадии иногда присваивается идентификационный номер, отражающий последовательность переходов со стадии на стадию;

· переход со стадии на стадию, как правило, отображается в виде соединяющих линий со стрелками, указывающими направления развития пожароопасной ситуации и последующего пожара. При этом соединения стадий должны отражать вероятностный характер события с выполнением условий «И», «ИЛИ» и «И/ИЛИ» (условие «И» - взаимосвязь событий, условие «ИЛИ» - независимость событий, а условие «И/ИЛИ» - возможность частичной реализации либо условия «И», либо «ИЛИ» ввиду многообразия путей дальнейшего развития). Отображение взаимосвязи событий по условию «И», как правило, выполняется сплошной линией без ответвлений, по условию «ИЛИ» - сплошной линией с ответвлениями к взаимоисключающим друг друга событиям (стадиям), по условию «И/ИЛИ» - пунктирной линией с ответвлениями к потенциально возможным стадиям;

· для каждой стадии должен устанавливаться уровень ее опасности, характеризующийся возможностью перехода пожароопасной ситуации или пожара на соседние с пожароопасным участки объекта;

· при повторении одним из путей части другого пути развития для упрощения построения логического дерева событий иногда вводят обозначение, представляющее собой соответствующую линию со стрелкой и надпись «на стадию (код последующей стадии)». При этом в случае перехода со стадии с более высоким уровнем опасности на стадию с меньшим уровнем следует дополнять код стадии с меньшим уровнем опасности кодом, соответствующим стадии с более высоким уровнем опасности, указываемым в скобках.

При анализе логических деревьев событий руководствуются следующими положениями:

· возможность предотвращения дальнейшего развития пожароопасной ситуации и пожара зависит от количества стадий и времени их протекания (то есть от длины пути развития пожароопасной ситуации и пожара). Это обусловлено большей вероятностью успешной ликвидации пожароопасной ситуации и пожара, связанной с увеличением времени на локализацию пожароопасной ситуации и пожара и количеством стадий, на которых эта локализация возможна;

· наличие у стадии нескольких разветвлений по принципу «И» или «И/ИЛИ» свидетельствует об эскалации пожароопасной ситуацией или пожара, то есть одновременного развития по нескольким путям с дальнейшим увеличением их количества (так называемый «эффект домино»), что в значительной мере затрудняет успешную локализацию и ликвидацию пожара;

· наличие у стадии разветвлений по принципу «ИЛИ», одно из которых приходит на стадию локализации пожароопасной ситуации или пожара (например, тушение очага пожара, своевременное обнаружение утечки и ликвидация пролива, перекрытие запорной арматуры и т.п.), свидетельствует о возможности предотвращения дальнейшего развития пожароопасной ситуации и пожара по этому пути. Отсутствие стадии локализации пожароопасной ситуации и пожара на разветвлениях по принципу «ИЛИ» свидетельствует о невозможности приостановления дальнейшего развития пожароопасной ситуации и пожара на разветвляемой стадии;

· чем больше возможных путей развития пожароопасной ситуации и пожара приходит на одну стадию, тем больше вероятность возникновения этой стадии.

Для оценки вероятности перехода пожароопасной ситуации или пожара со стадии на стадию, прежде всего, необходимо определение условной вероятности реализации различных ветвей дерева событий. Далее необходимо определение вероятностей срабатывания соответствующих средств предотвращения или локализации пожароопасной ситуации или пожара. Кроме того, необходима оценка вероятности поражения расположенного в зоне возникновения пожара технологического оборудования и зданий объекта в результате воздействия на них опасных факторов пожара.

В таблице 2.1 приведены условные вероятности мгновенного воспламенения и воспламенения с задержкой по времени в зависимости от массовой скорости истечения горючих газа, двухфазной среды или жидкости при разгерметизации типового технологического оборудования на производственном объекте.

Для особо опасных легковоспламеняющихся жидкостей (температура вспышки менее +28ºС) следует использовать условные вероятности воспламенения как для двухфазной среды.

Таблица 2.1

Условная вероятность мгновенного воспламенения
и воспламенения с задержкой

Массовый расход истечения, кг/с		Условная вероятность мгновенного воспламенения			Условная вероятность последующего воспламенения при отсутствии мгновенного воспламенения			Условная вероятность сгорания с образованием избыточного давления при последующем воспламенении
Диапазон	Номинальное среднее значение	газ	двух-фазная смесь	жидкость	газ	двух-фазная смесь	жидкость	газ	двух-фазная смесь	жидкость
Малый (<1)	0,5	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,080	0,080	0,050
Средний (1 - 50)	10	0,035	0,035	0,015	0,036	0,036	0,015	0,240	0,240	0,050
Большой (>50)	100	0,150	0,150	0,040	0,176	0,176	0,042	0,600	0,600	0,050
Полный разрыв	Не определено	0,200	0,200	0,050	0,240	0,240	0,061	0,600	0,600	0,100

Приложение №3

к п. 3.3.3

Методы оценки опасных факторов

В настоящем Приложении представлены методики оценки опасных факторов, реализующихся при различных сценариях пожаров, взрывов на территории производственных объектов и территории близи них.

Для оценки опасных факторов, реализующихся при пожарах в зданиях (помещениях) производственных объектов следует использовать методы, регламентированные Приложением 5.

Допускается использовать методы, содержащиеся в методиках определения расчетных величин пожарного риска, утвержденных Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий.

3.1. Истечение жидкостей и газов

3.1.1. Истечение жидкости

Рассматривается резервуар, находящийся в обваловании (рис. 3.1).

Вводятся следующие допущения:

· истечение через отверстие однофазное;

· резервуар имеет постоянную площадь сечения по высоте;

· диаметр резервуара много больше размеров отверстия;

· размеры отверстия много больше толщины стенки;

· поверхность жидкости внутри резервуара горизонтальна;

· температура жидкости остается постоянной в течение времени истечения.

Массовый расход жидкости G (кг/с) через отверстие во времени t (c) описывается соотношением:

, (3.1)

где G₀ - массовый расход в начальный момент времени, кг/с, описываемый выражением:

, (3.2)

где r - плотность жидкости, кг/м³; g - ускорение свободного падения (9,81 м/с²); m - коэффициент истечения; А_hol - площадь отверстия, м²; h_hol – высота расположения отверстия, м; А_R - площадь сечения резервуара, м²; h₀ - начальная высота столба жидкости в резервуаре, м.

Зависимость высоты столба жидкости в резервуаре h (м) от времени t описывается формулой:

. (3.3)

Условия перелива струи жидкости (при h₀ > h_hol) через обвалование может быть приближенно записано следующим образом:

, (3.4)

где Н - высота обвалования, м; L - расстояние от стенки резервуара до обвалования, м.

Рис. 3.1. Схема для расчета истечения жидкости из отверстия в резервуаре

Количество жидкости m (кг), перелившейся через обвалование за полное время истечения, описывается выражением:

, (3.5)

где t_pour - время, в течение которого жидкость переливается через обвалование, с, (т.е. время, в течение которого выполняется условие (3.4)).

Величина t_pour описывается выражением:

, (3.6)

где a, b, c – параметры, описываемые формулами:

, м/с² (3.7)

, м/с (3.8)

, м (3.9)

В случае, если жидкость в резервуаре находится под избыточным давлением ∆P (Па), величина мгновенного массового расхода G₀ (кг/с) должна быть описана выражением:

. (3.10)

Для определения количества жидкости, перелившейся через обвалование, и времени перелива следует проинтегрировать соответствующую систему уравнений, где величина ∆Р может быть переменной.

3.1.2. Истечение сжатого газа

Массовая скорость истечения сжатого газа из резервуара описывается соотношениями:

докритическое истечение:

при

, (3.11)

, (3.12)

сверхкритическое истечение:

при

, (3.13)

, (3.14)

где G – массовый расход, кг/с;

– атмосферное давление, Па; Р_V – давление газа в резервуаре, Па; g – показатель адиабаты газа; А_hol – площадь отверстия , м²; μ – коэффициент истечения (0,6-0,8); ρ_V – плотность газа в резервуаре при давлении Р_V, кг/м³.

3.1.3. Истечение сжиженного газа из отверстия в резервуаре

Массовая скорость истечения паровой фазы G_V (кг/с) описывается формулой:

, (3.15)

где

коэффициент истечения; А_hol – площадь отверстия, м²; Р_С – критическое давление сжиженного газа, Па; М – молярная масса, кг/моль; R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(К×моль); Т_С – критическая температура сжиженного газа, К; Р_R = P_V/P_C – безразмерное давление сжиженного газа в резервуаре; Р_V – давление сжиженного газа в резервуаре, Па.

Массовую скорость истечения паровой фазы можно также рассчитывать по формулам (3.11) – (3.14).

Массовая скорость истечения жидкой фазы G_L (кг/с) описывается формулой:

(3.16)

где ρ_L - плотность жидкой фазы, кг/м³; ρ_V – плотность паровой фазы, кг/м³; Т_R=T/T_C – безразмерная температура сжиженного газа; Т – температура сжиженного газа в резервуаре, К.

3.1.4. Растекание жидкости при квазимгновенном разрушении резервуара

Под квазимгновенном разрушением резервуара следует понимать внезапный (в течении секунд или долей секунд) распад резервуара на приблизительно равные по размеру части. При такой пожароопасной ситуации часть хранимой в резервуаре жидкости может перелиться через обвалование.

Ниже представлена математическая модель, позволяющая оценить долю жидкости, перелившейся через обвалование при квазимгновенном разрушении резервуара. Приняты следующие допущения:

· рассматривается плоская одномерная задача;

· время разрушения резервуара много меньше характерного времени движения гидродинамической волны до обвалования;

· жидкость является невязкой;

· трение жидкости о поверхность земли отсутствует;

· поверхность земли является плоской, горизонтальной.

Система уравнений, описывающих движение жидкости, имеет вид:

, (3.17)

где h - высота столба жидкости над фиксированным уровнем, м; h_G - высота подстилающей поверхности над фиксированным уровнем, м; u - средняя по высоте скорость движения столба жидкости, м/с; х - координата вдоль направления движения жидкости, м; t – время, с; g - ускорение свободного падения (9,81 м/с²).

Граничные условия с учетом геометрии задачи (рис. 3.2) имеют вид:

, (3.18)

, (3.19)

(3.20)

(3.21)

где а – высота обвалования.

Массовая доля жидкости Q (%), перелившейся через обвалование к моменту времени Т, описывается выражением:

, (3.22)

где u_N – средняя по высоте скорость движения столба жидкости при х = b, м/с; h_N – высота столба жидкости при х = b, м; h₀ – начальная высота столба жидкости в резервуаре, м; R – ширина резервуара, м.

График расчетной и экспериментальной зависимостей массовой доли перелившейся через обвалование жидкости Q от параметра a/h₀ представлен на рис 3.3.

Рис. 3.2. Типичная картина движения жидкости в обваловании
при квазимгновенном разрушении резервуара.

– уровень начального столба жидкости;

– уровень жидкости в промежуточный
момент времени (результаты расчета)

Рис. 3.3. Зависимость доли перелившейся через обвалование жидкости
Q от параметра а/h₀: 1 – расчет; 2 – эксперимент

3.2. Количественная оценка массы горючих веществ, поступающих в окружающее пространство в результате возникновения пожароопасных ситуаций

3.2.1. Общие положения

Количество поступивших в окружающее пространство горючих веществ, которые могут образовать взрывоопасные газопаровоздушные смеси или проливы горючих сжиженных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей на подстилающей поверхности, определяется, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из резервуаров (аппаратов) или трубопровода;

б) все содержимое резервуара (аппарата, трубопровода) или часть продукта (при соответствующем обосновании) поступает в окружающее пространство. При этом в случае наличия на объекте нескольких аппаратов (резервуаров) расчет следует проводить для каждого резервуара (аппарата);

в) при разгерметизации резервуара (аппарата) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих резервуар по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов. Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства и их надежности, характера технологического процесса и вида расчетной аварии. Под «временем отключения» следует понимать промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и т.п.) до полного прекращения поступления горючего вещества в окружающее пространство.

г) в качестве расчетной температуры при пожароопасной ситуации с наземно расположенным оборудованием допускается принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне, а при пожароопасной ситуации с подземно расположенным оборудованием - температуру грунта, условно равную максимальной среднемесячной температуре окружающего воздуха в наиболее теплое время года;

е) длительность испарения жидкости с поверхности пролива принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с. Для относительно небольших проливов жидкости (до 20 кг) время испарения допускается принимать равным 900 с, поскольку столь небольшие проливы могут быть достаточно эффективно удалены обслуживающим персоналом.

Допускается использование официально опубликованных справочных данных по пожароопасным свойствам веществ и материалов.

Допускается использование показателей пожаровзрывоопасности для смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.

Ниже приводятся основные расчетные формулы для определения масс горючих веществ, поступающих в открытое или замкнутое пространство в результате пожароопасных ситуаций.

3.2.2. Разгерметизация надземного резервуара

Масса жидкости, поступившей в окружающее пространство при разгерметизации резервуара, определяется по формуле:

, (3.23)

где - масса жидкости, кг; ρ_L – плотность жидкости, кг/м³; V_R - объем жидкости в резервуаре, м³.

Масса жидкости, поступившей самотеком при полном разрушении наземного или надземного трубопровода, выходящего из резервуара, определяется по формуле:

, (3.24)

(3.25)

, (3.26)

где G_L – начальный расход жидкости, истекающей из резервуара через разгерметизированный трубопровод, кг/с; µ - коэффициент истечения; t - расчетное время отключения трубопроводов, связанных с местом разгерметизации, с; d_P - диаметр трубопроводов, м (в случае различных диаметров трубопроводов, связанных с местом разгерметизации, объем выходящей жидкости рассчитывается для каждого трубопровода в отдельности); L_i - длина i-го участка трубопровода от запорного устройства до места разгерметизации, м; n - число участков трубопроводов, связанных с местом разгерметизации; ∆Р_R - напор столба жидкости в резервуаре, Па; h_L - высота столба жидкости (от верхнего уровня жидкости в резервуаре до уровня места разгерметизации), м; g - ускорение свободного падения, м/с² (g = 9,81).

При проливе на неограниченную поверхность площадь пролива (F_ПР , м²) жидкости определяется по формуле:

F_ПР = f_Р V_Ж, (3.27)

где f_Р – коэффициент разлития, м^-1 (при отсутствии данных допускается принимать равным 20 м^-1 при проливе на грунтовое покрытие, 150 м^-1 при проливе на бетонное или асфальтовое покрытие); V_Ж – объем жидкости, поступившей в окружающее пространство при разгерметизации резервуара, м³.

3.2.3. Масса паров ЛВЖ, выходящих через дыхательную арматуру

В случае наполнения резервуара массу паров вычисляют по формуле:

, (3.28)

, (3.29)

где: m_V - масса выходящих паров ЛВЖ, кг; r_V – плотность паров ЛВЖ, кг/м³; Р_S - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа, определяемое по справочным данным; Р₀ - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101); V_R - геометрический объем резервуара, м³; М - молярная масса паров ЛВЖ, кг/кмоль; V₀ – мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль; t₀ - расчетная температура, ^ОС.

3.2.4. Масса паров ЛВЖ при испарении со свободной поверхности в резервуаре

Массу паров ЛВЖ при испарении со свободной поверхности в резервуаре вычисляют по формуле:

m_V = G_V × t_E, (3.30)

где: G_V - расход паров ЛВЖ, кг/с, определяемый соотношением:

G_V = F_R × W, (3.31)

t_E - время поступления паров из резервуара, с; F_R - максимальная площадь поверхности испарения ЛВЖ в резервуаре, м²; W - интенсивность испарения ЛВЖ, кг/(м²×с).

3.3. Максимальные размеры взрывоопасных зон

Радиус (R_НКПР, м) и высота (Z_НКПР, м) зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), при неподвижной воздушной среде рассчитывают по формулам:

для горючих газов (ГГ)

(3.32)

(3.33)

где m_Г – масса ГГ, поступившего в открытое пространство при пожароопасной ситуации, кг; ρ_Г – плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³; С_НКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ, % об.

для паров ЛВЖ

(3.34)

(3.35)

где m_П – масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг; ρ_П – плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа; Р_Н – давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа;

К=Т/3600;

Т – продолжительность поступления паров в открытое пространство, с; С_НКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени паров, % об.

За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры пролива.

При необходимости может быть учтено влияние различных метеорологических условий на размеры взрывоопасных зон.

3.4. Определение параметров волны сжатия при сгорании газо-, паро- или пылевоздушного облака

Методика количественной оценки параметров воздушных волн сжатия при сгорании газо-, паро- или пылевоздушного облака (далее - облака) распространяется на случаи выброса горючих газов, паров или пыли в атмосферу на производственных объектах.

Основными структурными элементами алгоритма расчетов являются:

определение ожидаемого режима сгорания облака;

расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных волн для различных режимов;

определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;

оценка поражающего воздействия.

Исходными данными для расчета параметров волн сжатия при сгорании облака являются:

вид горючего вещества, содержащегося в облаке;

концентрация горючего вещества в смеси (С_Г);

стехиометрическая концентрация горючего вещества с воздухом (С_СТ);

масса горючего вещества, содержащегося в облаке (М_Т), с концентрацией между нижним и верхним концентрационным пределом распространения пламени. Допускается величину М_Т принимать равной массе горючего вещества, содержащегося в облаке, с учетом коэффициента Z участия горючего вещества во взрыве. При отсутствии данных допускается коэффициент Z может быть принят равным 0,1. При струйном стационарном истечении горючего газа величину М_Т следует рассчитывать с учетом стационарного распределения концентраций горючего газа в струе;

удельная теплота сгорания горючего вещества (Е_УД);

скорость звука в воздухе С₀ (обычно принимается равной 340 м/с);

информация о степени загроможденности окружающего пространства;

эффективный энергозапас горючей смеси (Е), вычисляемый по соотношению:

(3.36)

При расчете параметров сгорания облака, расположенного на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается.

3.4.1 Определение ожидаемого режима сгорания облака

Ожидаемый режим сгорания облака зависит от типа горючего вещества и степени загроможденности окружающего пространства.

Классификация горючих веществ по степени чувствительности

Вещества, способные к образованию горючих смесей с воздухом, по своей чувствительности к возбуждению взрывных процессов разделены на четыре класса.

Класс 1. Особо чувствительные вещества (размер детонационной ячейки менее 2 см).

Класс 2. Чувствительные вещества (размер детонационной ячейки лежит в пределах от 2 до 10 см).

Класс 3. Средне чувствительные вещества (размер детонационной ячейки лежит в пределах от 10 до 40 см).

Класс 4. Слабо чувствительные вещества (размер детонационной ячейки больше 40 см).

Классификация наиболее распространенных в промышленном производстве горючих веществ приведена в таблице 3.1. В случае, если вещество не внесено в классификацию, его следует классифицировать по аналогии с имеющимися в списке веществами, а при отсутствии информации о свойствах данного вещества, его следует отнести к классу 1, т.е. рассматривать наиболее опасный случай.

Таблица 3.1

Класс 1	Класс 2	Класс 3	Класс 4
Ацетилен Винилацетилен Водород Гидразин Изопропилнитрат Метилацетилен Нитрометан Окись пропилена Окись этилена Этилнитрат	Акрилонитрил Акролеин Бутан Бутилен Бутадиен 1,3-Пентадиен Пропан Пропилен Сероуглерод Этан Этилен Эфиры: диметиловый дивиниловый метилбутиловый ШФЛУ	Ацетальдегид Ацетон Бензин Винилацетат Винилхлорид Гексан Изооктан Метиламин Метилацетат Метилбутилкетон Метилпропилкетон Метилэтилкетон Октан Пиридин Сероводород Спирты: метиловый этиловый пропиловый амиловый изобутиловый изопропиловый Циклогексан Этилформиат Этилхлорид	Бензол Декан о-Дихлорбензол Додекан Метан Метилбензол Метилмеркаптан Метилхлорид Окись углерода Этиленбензол

При оценке масштабов поражения волнами сжатия необходимо учитывать различие химических соединений по теплоте сгорания, используемой для расчета полного запаса энерговыделения. Для типичных углеводородов принимается в расчет значение удельной теплоты сгорания Е_УД0= 44 МДж/кг. Для иных горючих веществ в расчетах используется удельное энерговыделение Е_УД=β Е_УД₀. Здесь β - корректировочный параметр. Для условно выделенных классов горючих веществ величины параметра β представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Классы горючих веществ	β	Классы горючих веществ	β
Класс 1		Класс 3
Ацетилен	1,1	Кумол	0,84
Метилацетилен	1,05	Метиламин	0,70
Винилацетилен	1,03	Спирты:
Окись этилена	0,62	метиловый	0,45
Гидразин	0,44	этиловый	0,61
Изопропилнитрат	0,41	пропиловый	0,69
Этилнитрат	0,30	амиловый	0,79
Водород	2,73	Циклогексан	1
Нитрометан	0,25	Ацетальальдегид	0,56
Класс 2		Винилацетат	0,51
Этилен	1,07	Бензин	1
Диэтилэфир	0,77	Гексан	1
Дивинилэфир	0,77	Изооктан	1
Окись пропилена	0,7	Пиридин	0,77
Акролеин	0,62	Циклопропан	1
Сероуглерод	0,32	Этиламин	0,80
Бутан	1	Класс 4
Бутилен	1	Класс 4
Бутадиен	1	Метан	1,14
1,3-Пентадиен	1	Трихлорэтан	0,15
Этан	1	Метилхлорид	0,12
Диметилэфир	0,66	Бензол	1
Диизопропилэфир	0,82	Декан	1
ШФЛУ	1	Додекан	1
Пропилен	1	Метилбензол	1
Пропан	1	Метилмеркаптан	0,53
Класс 3		Окись углерода	0,23
Винилхлорид	0,42	Дихлорэтан	0,24
Сероводород	0,34	Дихлорбензол	0,42
Ацетон	0,65	Трихлорэтан	0,14

Классификация окружающего пространства по степени загроможденности

В связи с тем, что характер загроможденности окружающего пространства в значительной степени определяет скорость распространения пламени при сгорании облака и, следовательно, параметры волны сжатия, характеристики загроможденности окружающего пространства разделены на четыре класса.

Класс I. Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки данной смеси. Если размер детонационной ячейки для данной смеси не известен, то минимальный характерный размер струй принимается равным 5 см для веществ класса 1, 20 см для веществ класса 2, 50 см для веществ класса 3 и 150 см для веществ класса 4.

Класс II. Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий,

Класс III. Средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.

Класс IV. Слабо загромождение и свободное пространство.

Классификация режимов сгорания облака

Для оценки воздействия сгорания облака возможные режимы сгорания разбиты на шесть классов по диапазонам скоростей их распространения

Класс 1. Детонация или горение со скоростью фронта пламени 500 м/с и более.

Класс 2. Дефлаграция, скорость фронта пламени 300 - 500 м/с.

Класс 3. Дефлаграция, скорость фронта пламени 200 - 300 м/с.

Класс 4. Дефлаграция, скорость фронта пламени 150 - 200 м/с.

Класс 5. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением:

u = k₁∙М^1/6 (3.37)

где k₁ – константа, равная 43; М- масса горючего вещества, содержащегося в облаке, кг.

Класс 6. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением:

u = k₂∙М^1/6 (3.38)

где k₂ – константа, равная 26; М- масса горючего вещества, содержащегося в облаке, кг.

Ожидаемый режим сгорания облака определяется с помощью таблицы 3.3, в зависимости от класса горючего вещества и класса загроможденности окружающего пространства.

Таблица 3.3

Класс горючего вещества	Класс загроможденности окружающего пространства
Класс горючего вещества	I	II	III	IV
1	1	1	2	3
2	1	2	3	4
3	2	3	4	5
4	3	4	5	6

При определении максимальной скорости фронта пламени для режимов сгорания 2-4 классов дополнительно рассчитывается видимая скорость фронта пламени по соотношению (3.37). В том случае, если полученная величина больше максимальной скорости, соответствующей данному классу, она принимается за верхнюю границу диапазона ожидаемых скоростей сгорания облака.

3.4.2. Расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных волн сжатия

Параметры воздушных волн сжатия (избыточное давление ΔР и импульс фазы сжатия I⁺) в зависимости от расстояния от центра облака рассчитываются исходя из ожидаемого режима сгорания облака.

Класс 1 режима сгорания облака

Рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние по соотношению:

R_x=R/(E/P₀)^1/3, (3.39)

где R - расстояние от центра облака, м, Р₀- атмосферное давление, Па, Е – эффективный энергозапас смеси, Дж.

Рассчитываются величины безразмерного давления (Р_х) и импульс фазы сжатия (I_x) по формулам (для газопаровоздушных смесей):

ln(Р_х) = -1,124 – 1,66(ln(R_x)) + 0,260 ln(R_x))², (3.40)

ln(I_х) = -3,4217 – 0,898(ln(R_x)) – 0,0096 ln(R_x))². (3.41)

Зависимости (2.40, 2.41) справедливы для значений R_x более R_k = 0,2. В случае, если R_x < R_k , то Р_х полагается равным 18, а в выражение (3.41) вместо R_x подставляется величина R_x = 0,14.

Вычисляются размерные величины избыточного давления и импульса фазы сжатия по формулам:

ΔР= Р_х Р₀, (3.42)

I⁺ = I_х∙ Р₀^2/3∙Е^1/3/С₀. (3.43)

Классы 2 - 6 режима сгорания облака

Рассчитывается безразмерное расстояние R_х от центра облака по формуле (3.39).

Рассчитываются величины безразмерного давления (P_х1) и импульса фазы сжатия (I_x₁) по формулам:

, (3.44)

, (3.45)

где

. (3.46)

где σ - степень расширения продуктов сгорания (для газопаровоздушных смесей допускается принимается равным 7, для пылевоздушных смесей 4); u – видимая скорость фронта пламени, м/с.

В случае дефлагарации пылевоздушного облака величина эффективного энергозапаса умножается на коэффициент

Выражения (3.44), (3.45) справедливы для значений R_x больших величины R_кр1 = 0,34, в случае, если R_x < R_кр1, в выражения (3.44), (3.45) вместо R_x подставляется величина R_кр1.

Вычисляются размерные величины избыточного давления и импульса фазы сжатия по формулам. При этом в выражения (3.42), (3.43) вместо Р_х и I_x подставляются величины P_х1 и I_x₁.

3.5. Параметры волны сжатия при взрыве резервуара с перегретой жидкостью или сжиженным газом при воздействии на него очага пожара

Избыточное давление ΔP и импульс I⁺ в волне сжатия, образующиеся при взрыве резервуара с перегретой ЛВЖ, ГЖ или СУГ в очаге пожара, определяются по формулам:

(3.47)

, (3.48)

где

, приведенная масса, кг; (3.49)

r – расстояние от центра резервуара, м;

; - эффективная энергия взрыва, рассчитываемая по формуле

(3.50)

k – доля энергии волны сжатия (допускается принимать равной 0,5); - удельная теплоемкость жидкости (допускается принимать равной 2000 Дж/(кг К); m - масса ЛВЖ, ГЖ или СУГ, содержащаяся в резервуаре, кг; Т - температура жидкой фазы, К; Т_b - нормальная температура кипения, К.

При наличии в резервуаре предохранительного устройства (клапана или мембраны) величина Т определяется по формуле:

, (3.51)

где Р_val - давление срабатывания предохранительного устройства; А, В, С_А - константы уравнения зависимости давления насыщенных паров жидкости от температуры (константы Антуана), определяемые по справочной литературе. Единицы измерения Р_val (кПа, мм рт. ст., атм) должны соответствовать используемым константам Антуана.

3.6. Интенсивность теплового излучения

В настоящем разделе приводятся методы расчета интенсивности теплового излучения от пожара пролива на поверхность и огненного шара, а также радиуса воздействия продуктов сгорания паровоздушного облака в случае пожара-вспышки.

3.6.1. Пожар пролива

Интенсивность теплового излучения q (кВт/м²) для пожара пролива ЛВЖ, ГЖ или СУГ вычисляется по формуле:

(3.52)

где - среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, кВт/м²;

- угловой коэффициент облученности; t - коэффициент пропускания атмосферы.

Значение принимается на основе имеющихся экспериментальных данных или по таблице 3.4. При отсутствии данных для нефтепродуктов допускается принимать величину равной 40 кВт/м².

Таблица 3.4

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

Топливо	_,кВт/м², при d, м					m^/, кг/(м^2.с)
Топливо	10	20	30	40	50	m^/, кг/(м^2.с)
СПГ (метан) СУГ(пропан-бутан) Бензин Дизельное топливо Нефть	220 80 60 40 25	180 63 47 32 19	150 50 35 25 15	130 43 28 21 12	120 40 25 18 10	0,08 0,1 0,06 0,04 0,04
Примечание – для диаметров очага менее 10 м или более 50 м следует принимать Е_f такой же, как и для очагов диаметром 10 и 50 м соответственно

Угловой коэффициент облученности F_q определяется по формуле:

, (3.53)

где F_V, F_H - факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок соответственно, определяемые с помощью выражений:

, (3.54)

, (3.55)

(3.56)

, (3.57)

, (3.58)

, (3.59)

где r - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м; d - эффективный диаметр пролива, м; H – высота пламени, м.

Эффективный диаметр пролива d (м) рассчитывается по формуле:

, (3.60)

где: F - площадь пролива, м².

Высота пламени Н (м) вычисляется по формуле:

, (3.61)

где m^/ - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м²×с); r_а - плотность окружающего воздуха, кг/м³; g - ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Коэффициент пропускания атмосферы t для пожара пролива определяется по формуле:

. (3.62)

При необходимости может быть учтено влияние ветра на форму пламени.

3.6.2. Огненный шар

Интенсивность теплового излучения q(кВт/м²) для огненного шара вычисляется по формуле (3.52).

Величина определяется на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать равной 450 кВт/м².

Значение F_q определяется по формуле:

, (3.63)

где Н - высота центра огненного шара, м; D_S - эффективный диаметр огненного шара, м; r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром огненного шара, м.

Эффективный диаметр огненного шара D_S (м) определяется по формуле:

(3.64)

где m - масса продукта, поступившего в окружающее пространство, кг.

Величину Н допускается принимать равной D_S/2.

Время существования огненного шара t_S, с, определяется по формуле:

. (3.65)

Коэффициент пропускания атмосферы t для огненного шара рассчитывается по формуле:

. (3.66)

3.6.3. Определение радиуса воздействия продуктов сгорания паровоздушного облака в случае пожара-вспышки

В случае образования паровоздушной смеси в незагроможденном технологическим оборудованием пространстве и его зажигании относительно слабым источником (например, искрой) сгорание этой смеси происходит, как правило, с небольшими видимыми скоростями пламени. При этом амплитуды волны сжатия малы и могут не приниматься во внимание при оценке поражающего воздействия. В этом случае реализуется так называемый пожар-вспышка, при котором зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания паровоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером облака продуктов сгорания (т.е. поражаются в основном объекты, попадающие в это облако). Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушного облака при пожаре-вспышке R_F определяется соотношением:

, (3.67)

где R_НКПР - горизонтальный размер взрывоопасной зоны, определяемый по п. 3.3.

3.7. Испарение жидкости и СУГ из пролива

3.7.1. Жидкость

Интенсивность испарения W (кг/(м²×с)) для ненагретых жидкостей с удовлетворительной точностью может быть описана выражением:

, (3.68)

где h - коэффициент, принимаемый для помещений по таблице 3.5 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения. При проливе жидкости вне помещения допускается принимать h = 1; М - молярная масса жидкости, кг/кмоль; Р_Н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа.

Таблица 3.5.

Скорость воздушного потока, м/с	Значение коэффициента при температуре t (^ОC) воздуха
Скорость воздушного потока, м/с	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

3.7.2. Сжиженный углеводородный газ

При выбросе СУГ из поврежденного оборудования, в котором жидкость находится под давлением, часть продукта за счет внутренней энергии мгновенно испаряется, образуя с капельками жидкости облако аэрозоля. Массовую долю мгновенно испарившейся жидкости

определяют из соотношения:

, (3.69)

где С_Р - удельная теплоемкость СУГ, Дж/(кг^.К); Т_а - температура окружающего воздуха, К; T_g - температура кипения СУГ при атмосферном давлении, К; L_g- удельная теплота парообразования СУГ, Дж/кг.

Принимается, что при d≥0,35 вся масса жидкости, находящаяся в оборудовании, за счет взрывного характера испарения переходит в парокапельное облако.

При d<0,35, оставшаяся часть жидкости испаряется с поверхности пролива за счет потока тепла от подстилающей поверхности и воздуха.

Интенсивность испарения жидкости со свободной поверхности W (кг/(м²×с)) описывается выражением:

, (3.70)

где λ_s – коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается жидкость, Вт/(м К); С_S – удельная теплоемкость материала, Дж/(кг×К); ρ_s – плотность материала, кг/м³; Т₀ – начальная температура материала, К; t –текущее время с момента начала испарения , с (но не менее 10 с); λ_а– коэффициент теплопроводности воздуха при температуре Т₀; u – скоростьвоздушного потока над поверхностью испарения, м/с; d – характерный диаметр пролива, м; ν_а – кинематическая вязкость воздуха при Т_{0 ,} м²/с.

3.8. Размеры факела при струйном горении

При струйном истечении сжатых горючих газов, паровой и жидкой фазы СУГ и СПГ возникает опасность образования диффузионных факелов.

Длина факела L_ф (м) при струйном горении вычисляется по формуле:

, (3.71)

где G - расход продукта, кг/с; K – эмпирический коэффициент, который при истечении сжатых газов принимается равным 12,5, при истечении паровой фазы СУГ или СПГ - 13,5, при истечении жидкой фазы СУГ или СПГ) – 15.

Длина факела при струйном истечении горючих жидкостей определяется дальностью (высотой) струи жидкости.

Ширина факела D_F (м) при струйном горении вычисляется по формуле:

. (3.72)

При проведении оценок пожарной опасности горящего факела при струйном истечении сжатых горючих газов, паровой и жидкой фазы СУГ и СПГ допускается принимать следующие допущения:

· размеры факела определяют зону непосредственного контакта пламени с окружающими объектами, т.е. характеризуют область наиболее опасного теплового воздействия, интенсивность которого может быть принята 100 кВт/м²;

· длина факела L_F не зависит от направления истечения продукта и скорости ветра;

· наибольшую опасность представляют горизонтальные факелы, условную вероятность реализации которых следует принимать равной 0,67;

· поражение человека в горизонтальном факеле происходит в 30^о-ом секторе с радиусом, равным длине факела;

· воздействие горизонтального факела на соседнее оборудование, приводящее к его разрушению (каскадному развитию аварии), происходит в 30^о-ом секторе, ограниченном радиусом, равным L_F;

· за пределами указанного сектора на расстояниях от L_F до 1,5 L_F тепловое излучение от горизонтального факела составляет 10 кВт/м²;

· тепловое излучение от вертикальных факелов может быть определено по формулам (3.52) – (3.59), (3.62) принимая H = L_F, d = D_F, а по табл. 3.4 в зависимости от вида топлива. При отсутствии данных допускается принимать равной 200 кВт//м²;

· при истечении жидкой фазы СУГ или СПГ из отверстия с эквивалентным диаметром до 100 мм при мгновенном воспламенении происходит полное сгорание истекающего продукта в факеле без образования пожара пролива;

· область возможного воздействия пожара-вспышки при струйном истечении совпадает с областью воздействия факела (30^о-й сектор, ограниченный радиусом, равным L_F);

· при мгновенном воспламенении струи газа возможность формирования волн сжатия допускается не учитывать.

Приложение №4

к п. 3.4.2

Критерии поражения людей, зданий и оборудования
опасными факторами

На производственных объектах наиболее опасными поражающими факторами являются волна сжатия и расширяющиеся продукты сгорания при различных режимах сгорания газо-, паро- или пылевоздушного облака, а также тепловое излучение пожаров.

Детерминированные критерии показывают значения параметров опасного фактора, при которых наблюдается тот или иной уровень поражения людей или разрушения зданий и оборудования.

В случае использования детерминированных критериев условная вероятность поражения принимается равной 1, если значение критерия превышает предельно-допустимый уровень, и равной 0, если значение критерия не превышает предельно допустимый уровень поражения людей или разрушения зданий и оборудования.

Вероятностные критерии показывают, какова условная вероятность поражения людей или разрушения зданий и оборудования при заданном значении опасного фактора.

Ниже приведены некоторые критерии поражения людей, зданий и оборудования перечисленными выше опасными факторами.

Критерии поражения людей опасными факторами пожара в зданиях производственных объектов приведены в Приложении 5.

4.1. Критерии поражения волной сжатия

Детерминированные критерии поражения людей и зданий избыточным давлением при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или на открытом пространстве приведены в таблице 4.1.

В качестве вероятностного критерия поражения людей и/или зданий и сооружений используется понятие пробит-функции (probit-function). В общем случае пробит-функция Рr описывается выражением:

(4.1)

где a,b – константы, зависящие от степени поражения и вида объекта; S – интенсивность воздействующего фактора.

Соотношения между величиной Рr и условной вероятностью поражения человека приведено в таблице 4.2.

Таблица 4.1

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

Таблица 4.2

Условная вероятность поражения, %	Величина пробит-функции Pr
Условная вероятность поражения, %	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	-	2,67	2,95	3,12	3,25	3,36	3,45	3,52	3,59	3,66
10	3,72	3,77	3,82	3,87	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
20	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4,33	4,36	4,39	4,42	4,45
30	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4,67	4,69	4,72
40	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
50	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
60	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
70	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
80	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
90	6,28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,75	6,88	7,05	7,33
-	0,00	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90
99	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8,09

Для воздействия волны сжатия на человека, находящегося вне здания, выражения для пробит-функции имеют вид:

, (4.2)

, (4.3)

; (4.4)

, (4.5)

где m – масса тела человека (допускается принимать равной 70 кг), кг; DP – избыточное давление волны сжатия, Па; I⁺ – импульс волны сжатия, Па·с; P₀ – атмосферное давление, Па.

Пробит-функции для разрушения зданий имеют вид:

· для тяжелых разрушений:

, (4.6)

; (4.7)

· для полного разрушения:

, (4.8)

. (4.9)

При оценке условной вероятности поражения человека, находящегося в здании следует использовать пробит-функцию, определяемую по выражениям (4.6) – (4.7).

4.2. Критерии поражения тепловым излучением

При анализе воздействия теплового излучения следует различать случаи импульсного и длительного воздействия. В первом случае критерием поражения является доза излучения D (например, воздействие огненного шара), во втором - критическая интенсивности теплового излучения q_CR (например, воздействие пожара пролива).

Величины q_CR для воспламенения некоторых горючих материалов приведены в таблице 4.3, для различных степеней поражения человека - в таблице 4.4.

Таблица 4.3

Материалы

q_CR, кВт/м²

Древесина (сосна влажностью 12%)

Древесно-стружечные плиты (плотностью 417 кг/м³)

Торф брикетный

Торф кусковой

Хлопок-волокно

Слоистый пластик

Стеклопластик

Пергамин

Резина

Уголь

Рулонная кровля

Картон серый

Декоративный бумажно-слоистый пластик

Металлопласт

Плита древесно-волокнистая

Плита древесно-стружечная

Плита древесно-стружечная с отделкой "Полиплен"

Плита древесно-волокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева

Винилискожа обивочная пониженной горючести

Кожа искусственная

Стеклопластик на полиэфирной основе

Лакокрасочные покрытия

Обои моющиеся ПВХ на бумажной основе

Линолеум ПВХ

Линолеум алкидный

Линолеум ПВХ на тканевой основе

Покрытие ковровое

Сено, солома (при минимальной влажности до 8%)

Легковоспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости при температуре самовоспламенения, ^ОС:

300

350

400

500 и выше

13,9

8,3

13,2

9,8

7,5

15,4

15,3

17,4

14,8

35,0

17,4

10,8

19,0 - 24,0

24,0 – 27,0

13,0

12,0

12,0 – 16,0

30,0 – 32,0

17,9 – 20,0

14,0

25,0

12,0

10,0 – 12,0

10,0

6,0 - 12,0

4,0 - 6,0

7,0

12,1

15,5

19,9

28,0 и выше

Таблица 4.4

Степень поражения	Интенсивность излучения, кВт/м²
Без негативных последствий в течение длительного времени	1,4
Безопасно для человека в брезентовой одежде	4,2
Непереносимая боль через 20-30 с Ожог 1 степени через 15-20 с Ожог 2 степени через 30-40 с	7,0
Непереносимая боль через 3-5 с Ожог 1 степени через 6-8 с Ожог 2 степени через 12-16 с	10,5

Для поражения человека тепловым излучением величина пробит-функции описывается следующим выражением:

, (4.10)

, (4.11)

где t – эффективное время экспозиции, с; q – интенсивность теплового излучения, кВт/м².

Величина эффективного времени экспозиции t может быть вычислена по формулам:

· для огненного шара:

; (4.12)

· для пожара пролива:

, (4.13)

где m - масса горючего вещества, участвующего в образовании огненного шара, кг; t₀ - характерное время, за которое человек обнаруживает пожар и принимает решение о своих дальнейших действиях, с, (может быть принято равным 5); х - расстояние от места расположения человека до безопасной зоны (зона, где интенсивность теплового излучения меньше 4 кВт/м²); u - средняя скорость движения человека к безопасной зоне, м/с (может быть принята 5 м/с).

Условная вероятность поражения человека, попавшего в зону непосредственного воздействия пламени пожара пролива или факела, принимается равной 1.

4.3. Критерии поражения расширяющимися продуктами сгорания при реализации пожара вспышки

Для пожара вспышки следует принимать, что условная вероятность поражения человека, попавшего в зону воздействия высокотемпературными продуктами сгорания газопаровоздушного облака, равна 1, за пределами этой зоны условная вероятность поражения человека принимается равной 0.

Приложение №5

к п. 4.2

Методы определения времен от начала пожара до блокирования
эвакуационных путей в результате распространения на них опасных
факторов пожара и расчетного времени эвакуации

5.1. Метод определения времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара

Время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара определяется путем выбора из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара минимального времени:

. (5.1.1)

Критическая продолжительность пожара по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола. Критические значения по каждому из опасных факторов составляют:

- по повышенной температуре – + 70^оС;

- по тепловому потоку – 1400 Вт/м²

- по потере видимости – 20 м;

- по пониженному содержанию кислорода – 0,226 кг·м^-3;

- по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (СО₂ – 0,11 кг·м^-3; СО – 1,16·10^-3 кг·м^-3; HCL – 23·10^-6 кг·м^-3).

Для помещения очага пожара критическую продолжительность пожара t_КР, с, по условию достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне) можно оценить по формулам:

по повышенной температуре:

(5.1.2)

по потере видимости:

, (5.1.3)

по пониженному содержанию кислорода:

, (5.1.4)

по каждому из газообразных токсичных продуктов горения:

, (5.1.5)

, (5.1.6)

где t₀ - начальная температура воздуха в помещении, °С; В – размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг, n – показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени; А – размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего вещества и площадь пожара, кг/сⁿ; Z – безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения опасного фактора пожара по высоте помещения; Q – низшая теплота сгорания материала, МДж/кг; С_Р - удельная изобарная теплоемкость воздуха, МДж/кг; j - коэффициент теплопотерь; h - коэффициент полноты горения; V – свободный объем помещения, м³; a - коэффициент отражения предметов на путях эвакуации; E – начальное освещение, лк; l_ПР - предельная дальность видимости в дыму, м; D_m - дымообразующая способность горящего материала, Нп·м²/кг; L – удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг горючего вещества, кг/кг; Х – предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг/м3,

- удельный расход кислорода, кг/кг.

Свободный объем помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. При отсутствии данных допускается свободный объем принимать его равным 80 % геометрического объема помещения.

Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный опасный фактор пожара не представляет опасности.

Параметр Z определяется по формуле:

, при H£6 м, (5.1.7)

где h – высота рабочей зоны, м; Н – высота помещения, м.

Высота рабочей зоны определяется по формуле:

, (5.1.8)

где h_ПЛ – высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения, м; d – разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.

Следует иметь в виду, что наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. Поэтому при определении необходимого времени эвакуации следует ориентироваться на наиболее высоко расположенные в помещении участки возможного пребывания людей.

Параметров А и n определяются следующим образом:

для случая горения жидкости с установившейся скоростью:

, при n = 1; (5.1.9)

для случая горения жидкости с неустановившейся скоростью

, при n = 1,5; (5.1.10)

для случая кругового распространения пламени по поверхности горючего вещества или материала:

, при n = 3; (5.1.11)

для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени

, при n = 2, (5.1.12)

где Y_F – удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг/(м²×с); v – линейная скорость распространения пламени, м/с; b – перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.

Случай факельного горения в помещении может рассматриваться как горение жидкости с установившейся скоростью с массовой скоростью выгорания (параметр А), равной массовой скорости истечения горючего вещества из оборудования и показателем степени n =1.

При отсутствии специальных требований значения a и E принимаются равными 0,3 и 50 лк соответственно, а l_ПР= 20 м.

При расположении людей на различных по высоте площадках критическую продолжительность пожара следует определять для каждой площадки.

5.2. Метод определения расчетного времени эвакуации

Расчетное время эвакуации людей t_Р из помещений и зданий устанавливают по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей непосредственно наружу или в безопасную зону.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяют на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной l_i и шириной δ_i. Начальными участками являются проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т.п.

При определении расчетного времени длину и ширину каждого участка пути эвакуации для проектируемых зданий и сооружений принимают по проекту, а для построенных – по факту. Длину пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряют по длине марша. Длину пути в дверном проеме принимают равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельными участками горизонтального пути, имеющими конечную длину l_i.

Расчетное время эвакуации людей t_Р следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути ti по формуле

t_P = t₁ + t₂ + t₃ +... + t_i, (5.2.1)

где t₁ - время движения людского потока на первом (начальном) участке, мин; t₂, t₃,..., t_i - время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин.

Время движения людского потока по первому участку пути ti, мин, рассчитывают по формуле

, (5.2.2)

где l₁ - длина первого участка пути, м; v₁ - скорость движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин (определяют по таблице 5.1 в зависимости от плотности D).

Плотность однородного людского потока на первом участке пути D₁ рассчитывают по формуле

, (5.2.3)

где N₁ – число людей на первом участке, чел; f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м², принимаемая равной 0,125; δ₁ – ширина первого участка пути, м.

Скорость v₁ движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимают по таблице 5.1 в зависимости от интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которую вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле:

, (5.2.4)

где δ_i, δ_i-1 - ширина рассматриваемого i-го и предшествующего ему участка пути, м; q_i, q_i-1 - интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин.

Интенсивность движения людского потока на первом участке пути q =q_i-1 определяют по таблице 5.1 по значению D₁, установленному по формуле (5.2.3).

Таблица 5.1

Интенсивность и скорость движения людского потока при различной на разных участках путей эвакуации в зависимости от плотности

Плотность потока D, м²/м²	Горизонтальный путь		Дверной проем, интенсивность q, м/мин	Лестница вниз		Лестница вверх
Плотность потока D, м²/м²	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин	Дверной проем, интенсивность q, м/мин	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин
0,01	100	1,0	1,0	100	1,0	60	0,6
0,05	100	5,0	5,0	100	5,0	60	3,0
0,10	80	8,0	8,7	95	9,5	53	5,3
0,20	60	12,0	13,4	68	13,6	40	8,0
0,30	47	14,1	16,5	52	15.6	32	9,6
0,40	40	16,0	18,4	40	16,0	26	10,4
0,50	33	16,5	19,6	31	15,6	22	11,0
0,60	28	16,3	19,05	24,5	14,1	18,5	10,75
0,70	23	16,1	18,5	18	12,6	15	10,5
0,80	19	15,2	17,3	13	10,4	13	10,4
0,90 и более	15	13,5	8,5	8	7,2	11	9,9
Примечание — Интенсивность движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равная 8,5 м/мин, установлена для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины интенсивность движения следует определять по формуле q = 2,5 + 3,75 δ

Если значение q_i определяемое по формуле (5.2.4), меньше или равно q_max, то время движения по участку пути t_i, мин, равно:

, (5.2.5)

при этом значения q_max, м/мин, следует принимать равными:

16,5 — для горизонтальных путей;

19,6 — для дверных проемов;

16,0 — для лестницы вниз;

11,0— для лестницы вверх.

Если значение q_i, определенное по формуле (5.2.4), больше q_max то ширину δ_i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие

q_i ≤ q_max. (5.2.6)

При невозможности выполнения условия (5.2.6) интенсивность и скорость движения людского потока по участку i определяют по таблице 5.1 при значении D = 0,9 и более. При этом следует учитывать время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.

Время задержки t_зад движения на участке i из-за образовавшегося скопления людей на границе с последующим участком (i+1) определяется по формуле:

(5.2.7)

где N – количество людей, чел; f – площадь горизонтальной проекции, м²; q_D - интенсивность движения через участок (i+1) при плотности 0,9 и более, м/мин; d_i+1 – ширина участка, м, при вхождении на который образовалось скопление людей; q_i - интенсивность движения на участке i, м/мин; d_i - ширина предшествующего участка i, м.

Время существования скопления t_СК на участке i определяется по формуле:

. (5.2.8)

Расчётное время эвакуации по участку i, в конце которого на границе с участком (i+1) образовалось скопление людей равно времени существования скопления t_СК. Расчётное время эвакуации по участку i допускается определять по формуле:

(5.2.9)

При слиянии в начале участка i двух и более людских потоков (рис. 5.1) интенсивность движения q_i, м/мин, рассчитывают по формуле

, (5.2.10)

где q_i-1 - интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i, м/мин; d_i-1 - ширина участков пути слияния, м; d_i - ширина рассматриваемого участка пути, м.

Если значение q_i определенное по формуле (5.2.10), больше q_max то ширину δ_i, данного участка пути следует увеличивать на такое значение, чтобы соблюдалось условие (5.2.6). В этом случае время движения по участку i определяют по формуле (5.2.5).

1 — начало участка i

Рис. 5.1. Слияние людских потоков

Нормы и правила пожарной безопасности - нормативная база, форум.

МЕТОДИКА определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах