Пособие по применению НПБ 105-95 "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" при рассмотрении проектно-сметной документации.

УДК 614.841.33:614.83.833.075.5

Авторы: Ю.Н. Шебеко, И.М. Смолин, И.С. Молчадский, Н.Л. Полетаев, С.В. Зотов, В.А. Колосов, В.Л. Малкин, Е.В. Смирнов, Д.М. Гордиенко.

Пособие по применению НПБ 105-95 “Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности” при рассмотрении проектно-сметной документации / Шебеко Ю.Н., Смолин И.М., Молчадский И.С. и др. - М.: ВНИИПО, 1998. - 119 с.

Приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах наиболее распространенных горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных производственных объектов.

Пособие предназначено для практического использования сотрудниками (работниками) органов государственного пожарного надзора, проектных организаций, преподавателями и слушателями пожарно-технических учебных заведений.

Пособие разработано и утверждено Всероссийским научно-исследовательским институтом противопожарной обороны (ВНИИПО) МВД России и согласовано Главным управлением Государственной противопожарной службы (ГУГПС) МВД России письмом № 20/2.2/1161 от 18 мая 1998 г.

Ил. 39, табл. 5, библиогр.: 6 назв., прил. 7.

Всероссийский ордена “Знак Почета”научно-исследовательский институтпротивопожарной обороны, 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие положения

2. Порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности горючих газов

3. Порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

4. Порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности горючих пылей

5. Порядок определения и упрощенные методы расчета параметров пожарной опасности горючих жидкостей и твердых горючих веществ и материалов

6. Типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

6.1. Помещения с горючими газами

6.2. Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями

6.3. Помещения с горючими пылями

6.4. Помещения с горючими жидкостями

6.5. Помещения с твердыми горючими веществами и материалами

6.6. Помещения с горючими газами, легковоспламеняющимися жидкостями, горючими жидкостями, пылями, твердыми веществами и материалами

6.7. Примеры расчетов категорий зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

6.7.1. Здания категории А

6.7.2. Здания категории Б

6.7.3. Здания категории В

6.7.4. Здания категории Г

6.7.5. Здания категории Д

Приложение 1. Номограммы для определения параметров взрывопожарной и пожарной опасности

Приложение 2. Значения показателей пожарной опасности некоторых индивидуальных веществ

Приложение 3. Значения показателей пожарной опасности некоторых смесей и технических продуктов

Приложение 4. Значения низшей теплоты сгорания твердых горючих веществ и материалов

Приложение 5. Значения критических плотностей падающих лучистых потоков

Приложение 6. Экспресс-информация. О выходе новой редакции норм пожарной безопасности Государственной противопожарной службы МВД России “Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности” - НПБ 105-95

Приложение 7. Основные источники информации

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

С 1 января 1996 г. введены в действие НПБ 105-95 ГУГПС МВД России " Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" (приказ N 32 от 31.10.95 г.). Этот документ устанавливает методику определения категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности в зависимости от количества и пожаровзрывоопасных свойств находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов размещенных в них производств.

При разработке НПБ 105-95 проект документа был разослан в региональные управления ГПС и заинтересованные научно-исследовательские и проектные организации. В результате анализа поступивших предложений и замечаний по проекту документа определен круг вопросов, касающихся практического использования содержащихся в документе методов расчета категорий помещений и зданий.

Значительная часть предложений и замечаний относилась к пожеланиям включить в документ порядок определения иупрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных и физико-химических свойствах наиболее распространенных и широко применяемых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), горючих жидкостей (ГЖ), горючих газов (ГГ), горючих пылей и твердых горючих веществ и материалов, а также примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных объектов. Вместе с тем такого рода материалы являются предметом методических пособий, разрабатываемых после утверждения нормативных документов, в частности НПБ 105-95.

Как следует из изложенного выше, в связи с введением в действие НПБ 105-95 возникла настоятельная необходимость разработки методического документа (пособия), содержащего подробные разъяснения по практическому использованию расчетных методов определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, что и является целью настоящего Пособия. Актуальность работы определялась значительным числом отзывов, поступивших из региональных управлений ГПС, научно-исследовательских и проектных организаций и содержащих многочисленные предложения и заключения по проекту НПБ 105-95.

Настоящее Пособие предназначено для практического использования сотрудниками (работниками) органов государственного пожарного надзора, проектных организаций, а также преподавателями учебных заведений пожарно-технического профиля при рассмотрении проектно-сметной документации.

В Пособии приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах наиболее распространенных горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных объектов.

Пособие рассматривает расчетные методы определения категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности (А, Б, В1 -В4, Г, Д), в которых обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, горючие пыли и твердые горючие вещества и материалы.

Последовательность и порядок проведения расчетов, определение исходных данных для расчета, выбор и обоснование расчетного варианта с учетом особенностей технологических процессов производства отражены в типовых примерах расчетов категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

2. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫРАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

2.1. В соответствии с положениями разд. 3 НПБ 105-95 [2] определяется масса горючего газа (ГГ) m (кг), вышедшего в результате расчетной аварии в помещение.

2.2. Согласно химической формуле ГГ [5; приложение 2] определяется значение стехиометрического коэффициента кислорода в реакции сгорания b по формуле (3) НПБ 105-95.

2.3. Стехиометрическая концентрация ГГ C_СТ (% (об.)) рассчитывается по формуле (3) НПБ 105-95 или определяется исходя из значения коэффициента b по номограмме (рис. 1).

2.4. По нормам [1] определяется абсолютная максимальная температура воздуха для данной климатической зоны, соответствующая расчетной температуре t_р (° С) в рассматриваемом помещении. Рассчитывается параметр х_t = 1/(1 + 0,00367 Ч t_p) или определяется по номограмме (рис. 2).

2.5. Из справочных данных [5; приложение 2] определяется молярная масса M (кг Ч кмоль^-1) ГГ и удельная теплота сгорания H_Т (Дж Ч кг^-1).

2.6. Плотность ГГ r _г (кг Ч м^-3) рассчитывается по формуле (2) НПБ 105-95 или определяется по номограммам (рис. 3 - 6) для конкретных значений M (кг Ч кмоль^-1) и t_р (° C).

2.7. Согласно п. 3.4 НПБ 105-95 определяется свободный объем помещения V_св (м³).

2.8. Избыточное давление взрыва D P (кПа) для ГГ, указанных в п. 3.5 НПБ 105-95, кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис.16) или по формуле

2.9. Для водорода, метана, пропана и бутана избыточное давление взрыва D P (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 может быть определено по номограмме (рис. 17) или по формулам:

- для водорода (Z = 1,0)

; (2)

- для метана (Z = 0,5)

; (3)

- для этана (Z = 0,5)

; (4)

- для пропана (Z = 0,5)

; (5)

- для бутана (Z = 0,5)

. (6)

2.10. Избыточное давление взрыва D P (кПа) для ГГ, указанных в п. 3.6 НПБ 105-95, кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 18) или по формуле

. (7)

2.11. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана избыточное давление взрыва D P (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 может быть определено по номограмме (рис. 19) или по формулам:

- для водорода (Z = 1,0)

; (8)

- для метана (Z = 0,5)

; (9)

- для этана (Z = 0,5)

; (10)

- для пропана (Z = 0,5)

; (11)

- для бутана (Z = 0,5)

. (12)

2.12. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D P (кПа). Если D P > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории А. Если D PЈ 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.

3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

3.1. Согласно пп. 2.1 - 2.7 разд. 2 настоящих материалов определяются значения соответствующих параметров для легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ).

3.2. Из справочной литературы [5] находятся значения констант Антуана А, В и С_А и расчетным путем по формуле .

P_H

Параметры данной формулы могут быть определены по номограммам (рис. 7 - 10).

3.3. Рассчитывается значение параметра х_в = В/(t_p + C_A) или определяется по номограмме (рис. 7). При значениях В_у, полученных из справочных данных, отличающихся от значений кривых В_х (x = 1ё 7) номограммы (рис. 7), выбирается кривая для меньшего по сравнению с В_у значения В_х и графически определяется значение параметра X_вx= В_х/(t_p + С_А). При этом искомое значение будет равно X_ву= (В_у/В_х) Ч X_вx.

3.4. Из номограммы (рис. 8) определяется значение параметра lgР_H. При значениях А_у, отличающихся от соответствующих прямых для А_х (x = 1ё 6) номограммы (рис. 8), графически проводится прямая, параллельная прямым (x = 1ё 6), через точку х_в = А_уи по этой прямой для определенного значения X_ву находится искомое значение параметра lgР_Н.

3.5. Исходя из значения lgР_Н по номограммам (рис. 9, 10) определяется значение параметра давления насыщенного пара ЛВЖ или ГЖ Р_Н (кПа).

3.6. Интенсивность испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг Ч с^-1 Ч м^-2), указанная в п. 3.11 НПБ 105-95, может быть рассчитана по формуле (13) НПБ 105-95 либо определена по номограммам (рис. 11 - 15).

3.7. По номограмме (рис. 11) определяется значение параметра .

3.8. Исходя из значения параметра x_р= Ч Р_Нпо номограммам (рис. 12, 13) находится значение параметра x_рм = 10^-3 Ч Ч Р_Н.

3.9. По табл. 3 НПБ 105-95 выбирается значение коэффициента h . При отсутствии аварийной вентиляции в помещении значение коэффициента h принимается равным 1,0. При наличии в помещении аварийной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. 3.7 НПБ 105-95, определяется скорость движения воздуха в помещении U = A Ч L, где A - кратность воздухообмена аварийной вентиляции (с^-1) и L - длина помещения, м. Исходя из значений U и t_р определяется значение коэффициента h .

3.10. Определяется значение параметра xh = 10^-3 Ч h Ч Ч Р_Н. По номограммам (рис. 14, 15) по значению параметра xh определяется значение интенсивности испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг Ч с^-1 Ч м^-2).

3.11. По п. 3.9 НПБ 105-95 рассчитывается масса паров ЛВЖ и ГЖ m (кг), поступивших в помещение.

3.12. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. 3.5 НПБ 105-95, при значении Z = 0,3 определяется по номограмме (рис. 20) или по формуле

. (13)

3.13. Для дизельного топлива зимнего, бензина АИ-93 зимнего, гексана, м-ксилола, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 при значении Z = 0,3 может быть определено по номограммам (рис. 21, 22) или по следующим формулам:

- для дизельного топлива зимнего; (14)

D P = 7,144

- для бензина АИ-93 зимнегоDP = 3,936 ; (15)

- для гексанаDP = 3,507 ; (16)

- для м-ксилолаDP = 3,440 ; (17)

- для толуолаDP = 2,379; (18)

- для диэтилового эфира (при t_p< t_кип = 34,5 ° С - температура кипения диэтилового эфира)DP = 1,859 ; (19)

- для ацетонаDP = 959,3 ; (20)

- для этилового спиртаDP = 902,2 . (21)

3.14. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. 3.6 НПБ 105-95, при значении Z = 0,3 определяется по номограмме (рис. 23) или по формуле

. (22)

3.15. Для м-ксилола, гексана, бензина АИ-93 зимнего, дизельного топлива зимнего, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 при значении Z = 0,3 может быть определено по номограммам (рис. 24, 25) или по формулам:

- для м-ксилолаDP = 1,496 Ч 10³ Ч (m/V_св); (23)

- для гексанаDP = 1,277 Ч 10³ Ч (m/V_св); (24)

- для бензина АИ-93 зимнегоDP = 1,251 Ч 10³ Ч (m/V_св); (25)

- для дизельного топлива зимнегоDP = 1,234 Ч 10³ Ч (m/V_св); (26)

- для толуолаDP = 1,159 Ч 10³ Ч (m/V_св); (27)

- для диэтилового эфира (при t_p< t_кип = 34,5 ° С - температура кипения диэтилового эфира)DP = 966,8 Ч (m/V_св); (28)

- для ацетонаDP = 887,8 Ч (m/V_св); (29)

- для этилового спиртаDP = 865,2 Ч (m/V_св). (30)

3.16 Для ацетона и бензина АИ-93 зимнего избыточное давление взрыва D P (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 в зависимости от параметра m_ж/V_св (m_ж- масса поступившей в помещение ЛВЖ) при значении Z = 0,3, при условии полного испарения с поверхности разлива (менее площади помещения), температуре t_p = 45 ° C и отсутствии подвижности воздуха в помещении может быть определено по номограмме (рис. 26) или рассчитано при указанных условиях и для различных значений температуры t_p по следующим формулам:

- для ацетона

при t_p= 20 ° C D P = 338,4 Ч (m_ж/V_св); (31)

при t_p= 25 ° C D P = 404,1 Ч (m_ж/V_св); (32)

при t_p= 30 ° C D P = 410,9 Ч (m_ж/V_св); (33)

при t_p= 35 ° C D P = 417,7 Ч (m_ж/V_св); (34)

при t_p= 40 ° C D P = 424,5 Ч (m_ж/V_св); (35)

при t_p= 45 ° C D P = 431,3 Ч (m_ж/V_св); (36)

- для бензина АИ-93 зимнего

при t_p= 20 ° C D P = 993,6 Ч (m_ж/V_св); (37)

при t_p= 25 ° C D P = 1010,6 Ч (m_ж/V_св); (38)

при t_p= 30 ° C D P = 1027,6 Ч (m_ж/V_св); (39)

при t_p= 35 ° C D P = 1044,6 Ч (m_ж/V_св); (40)

при t_p= 40 ° C D P = 1061,6 Ч (m_ж/V_св); (41)

при t_p= 45 ° C D P = 1078,6 Ч (m_ж/V_св). (42)

3.17. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D P (кПа). Если D P > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории А (Б). Если D P Ј 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А (Б) и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.

4. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ПЫЛЕЙ

4.1. В соответствии с положениями разд. 3 НПБ 105-95 [2] определяется масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли m (кг), образовавшейся в результате аварийной ситуации.

4.2. Избыточное давление взрыва D P (кПа) для горючих пылей согласно п. 3.6 НПБ 105-95 при значении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 27) или по формуле

, (43)

где H_T - теплота сгорания вещества, МДж Ч кг^-1.

4.3. Для горючих пылей полиэтилена, алюминия и пшеничной муки избыточное давление взрыва D P (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 в зависимости от параметра m/V_св (г Ч м^-3) может быть определено по номограмме (рис. 28).

4.4. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D P (кПа). Если D P > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории Б. Если D PЈ5кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории Б и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.

5. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

5.1. Если в помещении присутствуют различные горючие вещества и материалы, то оценку пожарной опасности (категории В1 - В4) допускается проводить по веществу, имеющему наибольшую низшую теплоту сгорания Q^p_н, принимая массу этого вещества равной полной массе горючих веществ, присутствующих в помещении, а площадь размещения - полной площади, занятой горючими веществами.

5.2. Для приближенной оценки категории используются номограммы вида G = f(S), где G - количество вещества или материала данного вида, S - площадь, на которой размещено данное вещество или материал (рис. 29). Прямые I, II, III являются графиками следующих функций:

I: G = 2200 S/Q^p_н

II: G = 1400 S/Q^p_н (44)

III: G = 180 S/Q^p_н,

где G выражено в кг, S - в м², Q^p_н - в МДж Чкг^-1.

5.3. На этой номограмме проводится вертикальная линия, отвечающая предельной площади размещения пожарной нагрузки S_пред = 0,64 Ч H² (H - величина, определенная в п. 1 примечания к табл. 4 НПБ 105-95).

5.4. Если точка, отвечающая реальным для помещения величинам G и S, лежит ниже прямой III (точка 1), то проверяется принадлежность помещения к категории В4 по п. 1 примечания к табл. 4 НПБ 105-95. Если сформулированные там условия выполняются, помещение относится к категории В4, в противном случае - к категории В3.

5.5. Если точка лежит между прямыми II и III (I и II соответственно) - точка 2 (3) и левее прямой S = S_пред, то помещение относится к категории В3 (В2). Если указанные точки лежат правее прямой S = S_пред (точки 2 и 3 соответственно), то помещение относится к категории В2 (В1).

5.6. Если точка лежит выше прямой I (точка 4), помещение относится к категории В1.

5.7. Значения Q^p_н берутся по справочным данным [5; приложения 2 - 4].

5.8. Номограммы вида (1) для конкретных материалов, составляющих пожарную нагрузку помещений, приведены на рис. 29 - 39. Определение по ним пожароопасных категорий производится согласно процедуре, изложенной в пп. 5.1 - 5.6.

6. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

6.1. Помещения с горючими газами

Пример 1

1. Исходные данные.

1.1. Аккумуляторное помещение объемом V_п = 27,2 м³ оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.

1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [1] в районе строительства 38 ° С (г. Екатеринбург).

1.3. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

1.3.1. При расчете избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный в отношении взрыва период, связанный с формовкой и зарядкой полностью разряженных батарей с напряжением более 2,3 В на элемент и наибольшим значением зарядного тока, превышающим в четыре раза максимальный зарядный ток.

1.3.2. Происходит зарядка аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью (А Чч). Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Продолжительность поступления водорода в помещение соответствует конечному периоду зарядки при обильном газовыделении и принимается равным 1 ч (Т = 3600 с).

1.3.3. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне) согласно СНиП 2.01.01-82 [1].

1.4. Расчет поступающего в помещение водорода при зарядке аккумуляторных батарей.

1.4.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа, составляет кг ЧА^-1 Чс^-1,

где F = 9,65 Ч10⁴ А Чс Чмоль^-1 - постоянная Фарадея; А - атомная единица массы водорода, равная 1 а.е.м = 1Ч10^-3 кг Чмоль^-1; Z = 1 - валентность водорода; I - сила зарядного тока, А; Т - расчетное время зарядки, с.

1.4.2. Объем водорода, поступающего в помещение при зарядке нескольких батарей, м³, можно определить из выражения

где r _г - плотность водорода при расчетной температуре воздуха, кг Чм^-3; I_i - максимальный зарядный ток i-й батареи, А; n_i - количество аккумуляторов i-й батареи.

Плотность водорода определяется по формуле, кг Чм^-3,

где М - масса одного киломоля водорода, равная 2 кг Чкмоль^-1; V₀ - объем киломоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м³Чкмоль^-1; a = 0,00367 град^-1 - коэффициент температурного расширения газа; t_р - расчетная температура воздуха, ° С.

Максимальная сила зарядного тока принимается по ГОСТ 825-73 “Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок".

1.5. Стехиометрическая концентрация водорода С_CT рассчитывается по формуле (3) НПБ 105-95

С_CT

1.6. Плотность водорода при расчетной температуре воздуха будет равнакг Чм^-3.

1.7. Объем водорода, поступающего в аккумуляторное помещение при зарядке двух батарей СК-4 и СК-1, составит м³.

1.6. Свободный объем аккумуляторного помещения составитЧ V_п = 0,8 Ч 27,2 = 21,76 м³.

V_cв = 0,8

2. Избыточное давление взрыва D P водорода в аккумуляторном помещении согласно формуле (2) Пособия (V_н = m/r _г) будет равно кПа.

Так как расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа, то аккумуляторное помещение следует относить к категории А.

3. Расчет избыточного давления взрыва водорода D P в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции (по п. 3.7 НПБ 105-95 [2], продолжительность поступления водорода в объем помещения Т = 3600 с).

3.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 8 ч^-1, объем водорода, поступающего в помещение, составит м³.

Избыточное давление взрыва D P при этом будет равнокПа.

3.2. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена А = 8 ч^-1, отвечающей требованиям п. 3.7 НПБ 105-95, СНиП 2.04.05-91* [3] и ПУЭ [4], допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.

Согласно п. 2.2 и табл.1 НПБ 105-95 при расчетном давлении взрыва менее 5 кПа аккумуляторное помещение следует относить к категории В4.

Пример 2

1. Исходные данные.

1.1. Пост диагностики автотранспортного предприятия для грузовых автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Объем помещения V_п = 300 м³. Свободный объем помещения V_св = 0,8 Ч V_п= 0,8 Ч 300 = 240 м³. Объем баллона со сжатым природным газом V = 50 л = 0,05 м³. Давление в баллоне Р₁ = 2 Ч 10⁴ кПа.

1.2. Основной компонент сжатого природного газа - метан (98 % (об.)). Молярная масса метана М = 16,04 кг Ч кмоль^-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва D P в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного баллона со сжатым природным газом и поступление его в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 2.01.01-82 t_р = 37 ° С.

Плотность метана при t_р = 37 ° С кг Ч м^-3.

3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии метана m определяется по формулам (6) и (7) НПБ 105-95:= 0,01Ч 2 Ч 10⁴ Ч 0,05 = 10 м³;

V_a

m = 10 Ч 0,6301 = 6,301 кг.

4. Избыточное давление взрыва D P, определенное по формуле (9) или номограмме (рис. 19) Пособия, составит = 2,36 Ч 10³Ч6,301/240 = 62 кПа.

D P

По номограмме при m/V_св Ч 10⁴ = 6,301/240 Ч 10⁴ = 262,5 D P > 12 кПа.

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение поста диагностики относится к категории А.

Пример 3

1. Исходные данные.

1.1. Помещение участка наращивания кремния. Наращивание поликристалла кремния осуществляется методом восстановления тетрахлорида кремния в атмосфере водорода на двух установках с давлением в их реакторах Р₁ = 200 кПа. Водород подается к установкам от коллектора, расположенного за пределами участка, по трубопроводу из нержавеющей стали диаметром d = 0,02 м (радиусом r = 0,01 м) под давлением Р₂ = 300 кПа. Суммарная длина трубопровода от автоматической задвижки с электроприводом, расположенной за пределами участка, до установок составляет L₁= 15 м. Объем реактора V = 0,09 м³. Температура раскаленных поверхностей реактора t = 1200 ° С. Время автоматического отключения по паспортным данным Т_а = 3 с. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м³ Чс^-1. Размеры помещения LxSxH = 15,81x 15,81x 6 м. Объем помещения V_п= 1500 м³. Свободный ободный объем помещения V_св = 0,8 Ч 1500 = 1200 м³. Площадь помещения F = 250 м².

1.2. Молярная масса водорода М = 2,016 кг Ч кмоль^-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени водорода С_НКПР = 4,1 % (об.). Стехиометрическая концентрация водорода С_СТ = 29,24 % (об.). Максимальное давление взрыва водорода Р_max = 730 кПа. Тетрахлорид кремния - негорючее вещество. Образующиеся в результате химической реакции вещества - негорючие.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного реактора и выход из него и подводящего трубопровода водорода в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Воронеж) согласно СНиП 2.01.01-82 t_р = 41 ° С. Плотность водорода при t_р = 41 ° С кг Ч м^-3.

Расчетное время отключения трубопровода по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Т_а = 120 с.

3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии водорода m определяется по формулам (6) - (10) НПБ 105-95: = 0,01 Ч 200 Ч 0,09 = 0,18 м³;

V_a

V_1T

V_2T

V_T

4. Определение коэффициента участия водорода во взрыве Z проводим в соответствии с приложением НПБ 105-95.

4.1. Средняя концентрация водорода в помещении С_ср составит

С_ср

4.2. Значение предэкспоненциального множителя С₀ составит

С₀

4.3. Расстояния Х_НКПР, У_НКПР и Z_НКПР составят:

Х_НКПР = У_НКПР= 1,1314

Z_НКПР= 0,0253

4.4. Расчетное значение коэффициента Z будет равноЧ 0,0782 Ч (23,23 + 4,1/1,38) Ч 250 Ч 0,218 = 0,97.

Z =

5. Избыточное давление взрыва D P согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит Ч = 4,29 кПа.

D P = (730 - 101)

6. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение участка наращивания кремния не относится к категории А. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 при расчетном давлении взрыва менее 5 кПа данное помещение следует относить к категории В4.

6.2. Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями

Пример 4

1. Исходные данные.

1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с ацетоном, каждая объемом по V_а = 80 л = 0,08 м³. Размеры помещения Lx Sx H = 12x 6x 6 м. Объем помещения V_п= 432 м³. Свободный объем помещения V_св= 0,8 Ч 432 = 345,6 м³. Площадь помещения F = 72 м².

1.2. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг Ч кмоль^-1. Константы уравнения Антуана: А = 6,37551; В = 1281,721; С_А = 237,088. Химическая формула ацетона С₃Н₆О. Плотность ацетона (жидкости) r _ж = 790,8 кг Ч м^-3. Температура вспышки ацетона t_всп = -18 ° С.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения, исходя из расчета, что 1 л ацетона разливается на 1 м² пола помещения. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Мурманск) согласно СНиП 2.01.01-82 t_р = 32 ° С.

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием номограмм Пособия.

3.1. В соответствии с рис. 2 Пособия для t_р = 32 ° С определяется значение параметра x_t = 0,896.

3.2. Рассчитывается значение параметра М Ч x_t = 58,08 Ч 0,896 = 52,0.

3.3. Согласно рис. 6 Пособия для значения параметра М Ч x_t = 52,0 определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре r _п= 2,32 кг Ч м^-3

(расчетное кг Ч м^-3).

3.4. Рассчитывается значение параметра t_р + С_А = 32 + 237,088 » 270 (269,088).

3.5. Согласно рис. 7 Пособия для значения параметров t_р + С_А = 270 и В_х = 1000 определяется значение параметра х_вх= 3,7. Искомое значение параметра= (1281,721/1000) Ч 3,7 » 4,7 (4,724).

x_в

3.6. Согласно рис. 8 Пособия для значения параметров x_в = 4,7 и А = 6,4 (6,37551) определяется значение параметра lgР_Н = 1,68.

3.7. Согласно рис. 9 Пособия для значения параметра lgР_Н = 1,68 определяется значение давления насыщенных паров ацетона Р_Н = 47 кПа (lgP_H= 6,37551 - 1281,721/(32 + 237,088) = 1,612306, откуда расчетное значение Р_Н= 40,95 кПа). Следовательно, графическое определение при больших значениях давления насыщенных паров ацетона Р_Н дает довольно завышенные значения с определенным запасом по сравнению с расчетом по формуле Антуана.

3.8. Согласно рис. 11 Пособия для значения молярной массы ацетона М = 58 (58,08) определяем значение параметра = 7,62. Далее рассчитываем значение параметра хh = 10^-3Чh Ч Ч Р_Н= 10^-3 Ч ЧР_Н (при h = 1,0) = 10^-3 Ч 7,62 Ч 47 » 0,36 (0,358).

3.9. Согласно рис. 15 Пособия для значения параметра хh = 0,36 определяем значение интенсивности испарения ацетона W = 3,6 Ч 10^-4кг Ч м^-2. Ч с^-1 (расчетное значение W = 10^-6ЧЧ 40,95 = 3,1208 Ч 10^-4 кг Ч м^-2 Ч с^-1).

4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет = 1,0ЧV_а = 1,0 Ч 80 = 80 м².

F_И

Поскольку площадь помещения F = 72 м² меньше рассчитанной площади разлива ацетона F_И = 80 м², то окончательно принимаем F_И = F = 72 м².

5. Масса паров ацетона, поступивших в помещение, m рассчитывается по формуле (12) НПБ 105-95 = 3,6 Ч 10^-4Ч72 Ч 3600 = 93,312 кг.

Масса разлившегося ацетона m_п составляет Ч r _ж = 0,08 Ч 790,8 = 63,264 кг.

m_п = V_а

Поэтому принимаем, что при расчетной аварийной ситуации испаряется вся масса разлившегося из бочки ацетона, т. е. m = m_п = 63,264 кг.

Для расчетного значения W = 3,1208 Ч 10^-4 кг Ч м^-2Чс^-1 масса паров ацетона, поступивших в помещение, составит = 3,1208 Ч 10^-4 Ч 72 Ч 3600 = 80,891 кг.

В этом случае также испарится только масса разлившегося ацетона и m = m_п= 63,264 кг.

6. Рассчитаем параметр:Ч 63,264/(345,6 Ч 2,32) = 78,9.

10³= 1000

7. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (20) или номограмме (рис. 21) Пособия будет равноЧ 63,264/(345,6 Ч 2,3190) = 75,7 кПа.

D P = 959,3

По номограмме при 10³ = 78,9 D P > 12 кПа.

8. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение складирования ацетона относится к категории А.

Пример 5

1. Исходные данные.

1.1. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки. В помещении находится топливный бак с дизельным топливом марки "З" (ГОСТ 305-82) объемом V_а = 6,3 м³. Размеры помещения LxSx H = 4,0 x 4,0 x 3,6 м. Объем помещения V_п = 57,6 м³. Свободный объем помещения V_св = 0,8 Ч 57,6 = 46,08 м³. Площадь помещения F = 16 м². Суммарная длина трубопроводов диаметром d₁ = 57 мм = 0,057 м (r₁ = 0,0285 м), ограниченная задвижками (ручными), установленными на подводящем и отводящем участках трубопроводов, составляет L₁ = 10 м. Расход дизельного топлива в трубопроводах q = 1,5 л Ч с^-1 = 0,0015 м³Чс^-1.

1.2. Молярная масса дизельного топлива марки "З" М = 172,3 кг Ч кмоль^-1. Брутто-формула С_12,343Н_12,889. Плотность жидкости при температуре t = 25 ° С r _ж = 804 кг Ч м^-3. Константы уравнения Антуана: А = 5,07828; В = 1255,73; С_А = 199,523. Температура вспышки t_всп > 40 ° С. Теплота сгорания Н_Т=Q^р_н = 4,359 Ч 10⁷ Дж Ч кг^-1=43,59 МДж Ч кг^-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени С_НКПР = 0,6 % (об.).

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация топливного бака и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов дизельного топлива в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 в данном районе (г. Благовещенск) t_р=41°С. Плотность паров дизельного топлива при t_р= 41 ° С

кг Ч м^-3.

Расчетное время отключения трубопроводов по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Т_а = 300 с, длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т = 3600 с.

3. Объем V_ж и площадь разлива F_И поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п. 3.2 НПБ 105-95:Ч T_a+ p Ч r₁² Ч L₁= 6,3 + 0,0015 Ч 300 + 3,14 Ч 0,0285² Ч 10 = 6,776 м³= 6776 л;

V_ж= V_a+ q

F_И= 1,0 Ч 6776 = 6776 м².

Поскольку площадь помещения F = 16 м² меньше рассчитанной площади разлива дизельного топлива F_И = 6776 м², то окончательно принимаем F_И= F = 16 м².

4. Определяем давление насыщенных паров дизельного топлива Р_Н при расчетной температуре t_р = 41 ° С: кПа.

lgP_H= 5,07828 - 1255,73/(199,523 + 41) = - 0,142551,

Р_Н = 0,72

5. Интенсивность испарения дизельного топлива W составитЧ 1,0 Ч Ч 0,72 = 9,45 Ч 10^-6 кг Ч м^-2 Ч с^-1.

W = 10^-6

6. Масса паров дизельного топлива, поступивших в помещение, будет равнаЧ 10^-6 Ч 16 Ч 3600 = 0,5443 кг.

m = 9,45

7. Определение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z проводим в соответствии с пп. 1, 2 приложения НПБ 105-95.

7.1. Средняя концентрация паров дизельного топлива С_ср в помещении составит

С_ср

С_ср = 0,18

7.2. Значение С_Н будет равно

С_Н= 100

7.3. Значение стехиометрической концентрации паров дизельного топлива С_СТ согласно формуле (3) НПБ 105-95 исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива составит;Ч 18,32) = 1,12 % (об.).

b = 12,343 + 23,889/4 = 18,32

С_СТ= 100/(1 + 4,84

7.4. Значение параметра С* будет равно

С* = 1,19

7.5. Поскольку С_Н = 0,71 % < С* = 2,13 % (об.), то рассчитываем значение параметра Х:

Х = С_н/С* = 0,71/2,13 = 0,33.

7.6. Согласно номограмме чертежа (п. 2) приложения НПБ 105-95 при значении Х = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве (Z = 0).

8. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит = (900 - 101) Ч = 0 кПа.

D Р

9. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А и Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

10. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G = V_ж

Q = G

S = F =

11. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж Ч м^-2. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.

Пример 6

1. Исходные данные.

1.1. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находится два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения Lx Sx H = 32 x 10 x 8 м. Объем помещения V_п = 2560 м³. Свободный объем помещения V_св = 0,8 Ч 2560 = 2048 м³. Площадь помещения F = 320 м². Объем каждого бака V_ап = 0,5 м³. Степень заполнения бака лаком e = 0,9. Объем лака в баке V_а= e Ч V_ап = 0,9 Ч 0,5 = 0,45 м³. Длина и диаметр подводящего (напорного) трубопровода между баком и насосом L₁ = 10 м и d₁ = 25 мм = 0,025 м соответственно. Длина и диаметр отводящего трубопровода между задвижкой и баком L₂= 10 м и d₂= 40 мм = 0,04 м соответственно. Производительность насоса q = 6,5 Ч 10^-5м³Чс^-1. Время отключения насоса Т_а= 300 с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 шт. полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака F_емк = 1,54 м². Общая поверхность 10 свежеокрашенных полюсных катушек F_св.окр = 6,28 м².

1.2. В лаке БТ-99 (ГОСТ 8017-74) в виде растворителей содержится 46 % (масс.) ксилола и 2 % (масс.) уайт-спирита. В общей массе растворителей содержится j ₁= 95,83 % (масс.) ксилола и j ₂ = 4,17 % (масс.) уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 r _ж = 953 кг Ч м^-3. Молярная масса ксилола М = 106,17 кг Ч кмоль^-1, уайт-спирита 147,3 кг Ч кмоль^-1. Химическая формула ксилола С₈ Н₁₀, уайт-спирита С_10,5Н_21,0. Плотность жидкости ксилола r _ж= 855 кг Ч м^-3, уайт-спирита 760 кг Ч м^-3. Температура вспышки ксилола t_всп= 29 ° С, уайт-спирита 33 ° С. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола С_НКПР= 1,1 % (об.), уайт-спирита 0,7 % (об.). Теплота сгорания ксилола Н_Т=Q^р_н = 43154 кДж Ч кг^-1 = 43,15 МДж Ч кг^-1, уайт-спирита 43966 кДж Ч кг^-1= 43,97 МДж Ч кг^-1. Константы уравнения Антуана для ксилола А = 6,17972; В = 1478,16; С_А= 220,535; для уайт-спирита А = 7,13623; В = 2218,3; С_А= 273,15.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного бака с лаком для покрытия полюсных катушек способом окунания и утечка лака из напорного и отводящего трубопроводов при работающем насосе с последующим разливом лака на пол помещения. Происходит испарение ксилола и уайт-спирита с поверхности разлившегося лака, а также с открытой поверхности второго бака и с поверхности выгружаемых покрытых лаком полюсных катушек (10 шт.). За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 2.01.01-82 t_р = 37 ° С. Плотность паров при t_р= 37 ° С:

ксилола кг Ч м^-3;

уайт-спирита кг Ч м^-3.

Расчетное время отключения трубопроводов и насоса по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Т_а= 300 с, длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т = 3600 с.

3. Объем V_ж, площадь разливапоступившего в помещение при расчетной аварии лака F_р и площадь испарения F_И определяются в соответствии с положениями п. 3.2 НПБ 105-95:Ч T_a+=

V_ж = V_a+ q

=0,45 + 6,5 Ч 10^-5Ч300 + + 0,785 Ч (0,025² Ч 10 + 0,04² Ч 10) = 0,487 м³= 487 л;

F_p= 0,5Ч487 = 243,5 м²;

F_И= F_Р+ F_емк+ F_св.окр= 243,5 + 1,54 + 6,28 = 251,3 м².

4. Определяем давление насыщенных паров ксилола и уайт-спирита Р_Н при расчетной температуре t_р= 37 ° С:

- для ксилола

lgP_H= 6,17972 -

P_H= 2,755 кПа;

- для уайт-спирита

lgP_H= 7,13623 -

P_H= 0,964 кПа.

5. Интенсивность испарения растворителя W составит:

- по ксилолу

- по уайт-спириту

6. В соответствии с положениями пп.1.4 и 3.1 НПБ 105-95 определяем массу паров, поступивших в помещение, m по наиболее опасному компоненту - ксилолу = 2,8387Ч 10^-5Ч251,3 Ч 3600 = 25,6812 кг.

7. Определение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z проводим в соответствии с пп. 1 и 2 приложения НПБ 105-95, принимая значения расчетных параметров по ксилолу либо уайт-спириту, наиболее опасные в отношении последствий взрыва.

7.1. Средняя концентрация паров растворителя в помещении С_ср составит

С_ср

7.2. Значение С_Н будет равно

С_Н= 100 Ч (2,755/101) = 2,73 % (об.).

7.3. Значение С₀ будет равно

С₀

7.4. Расстояния Х_НКПР,У_НКПР, Z_НКПР составят:

Х_НКПР

У_НКПР

Z_НКПР

7.5. Коэффициент Z согласно формуле (2) приложения НПБ 105-95 составит

8. Значение стехиометрической концентрации С_СТ согласно формуле (3) НПБ 105-95 составит:

- для ксилола

= = 1,93 % (об.),

С_СТ

- для уайт-спирита

= = 1,29 % (об.).

С_СТ

9. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит = (900 - 101) Ч кПа.

D P

10. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха относится к категории Б.

11. Расчет избыточного давления взрыва D Р в помещении сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха с учетом работы аварийной вентиляции (по п. 3.7 НПБ 105-95). Рассматривается случай при кратности обмена аварийной вентиляции А = 6 ч^-1.

11.1. При кратности воздухообмена А, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 6 ч^-1= 1,6667 Ч 10^-3 с^-1, согласно п. 3.9 Пособия скорость движения воздуха в помещении составитЧ L = 1,6667 Ч 10^-3Ч32 = 0,05 м Ч с^-1.

U = A

11.2. Интенсивность испарения растворителя W (по ксилолу) при скорости воздушного потока в помещении U = 0,05 м Ч с^-1 (с некоторым запасом коэффициент h = 1,6 в соответствии с табл. 3 НПБ 105-95) будет равна= 10^-6Ч1,6 Ч Ч 2,755 = 4,5420 Ч 10^-5 кг Ч м^-2 Ч с^-1.

11.3. Масса поступивших в помещение паров растворителя (по ксилолу) m_И составит = 4,5420 Ч 10^-5 Ч 251,3 Ч 3600 = 41,0906 кг.

m_И

11.4. Масса находящихся в помещении паров растворителя m при учете работы аварийной вентиляции в соответствии с п. 3.7 НПБ 105-95 будет равна

кг.

11.5. Средняя концентрация паров растворителя в помещении С_ср составит

С_ср

11.6. Значение С₀ будет равно

= 0,502 % (об.).

11.7. Расстояния Х_НКПР,У_НКПР, Z_НКПРсоставят:

Х_НКПР

У_НКПР

Z_НКПР = 0,3536

Х_НКПР,У_НКПР, Z_НКПР

11.8. Расчетное избыточное давление взрыва меньше 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией кратностью воздухообмена А = 6 ч^-1 (в соответствии с требованиями п. 3.7 НПБ 105-95) не относится к категориям А и Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

11.9. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G= 2

Q = G

S = 2

g = Q/S

11.10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж Ч м^-2. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена А = 6 ч^-1 (в соответствии с требованиями п. 3.7 НПБ 105-95) согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.

6.3. Помещения с горючими пылями

Пример 7

1. Исходные данные.

1.1. Производственное помещение, где осуществляется фасовка пакетов с сухим растворимым напитком, имеет следующие габариты: высота - 8 м, длина - 30 м, ширина - 10 м. Свободный объем помещения составляет V_св= 0,8 Ч 8 Ч 30 Ч 10 = 1920 м³. В помещении расположен смеситель, представляющий собой цилиндрическую емкость со встроенным шнекообразным устройством равномерного перемешивания порошкообразных компонентов напитка, загружаемых через расположенное сверху входное отверстие. Единовременная загрузка дисперсного материала в смеситель составляет m_ап= m = 300 кг. Основным компонентом порошкообразной смеси является сахар (более 95 % (масс.)), который представляет наибольшую пожаровзрывоопасность. Подготовленная в смесителе порошкообразная смесь подается в аппараты фасовки, где производится дозирование (по 30 г) сухого напитка в полиэтиленовые упаковки. Значительное количество пылеобразного материала в смесителе и частая пылеуборка в помещении позволяет при обосновании расчетного варианта аварии пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях.

1.2. Расчет категории помещения производится для сахарной пыли, которая представлена в подавляющем количестве по отношению к другим компонентам сухого напитка. Теплота сгорания пыли Н_Т = 16477 кДж Ч кг^-1 = 1,65 Ч 10⁷ Дж Ч кг^-1. Распределение пыли по дисперсности представлено в таблице.

Фракция пыли, мкм	Ј 100 мкм	Ј 200 мкм	Ј 500 мкм	Ј 1000 мкм
Массовая доля, % (масс.)	5	10	40	100

Критический размер частиц взрывоопасной взвеси сахарной пыли d* = 200 мкм.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Аварийная ситуация, которая сопровождается наибольшим выбросом горючего материала в объем помещения, связана с разгерметизацией смесителя, как емкости, содержащей наибольшее количество горючего материала. Процесс разгерметизации может быть связан со взрывом взвеси в смесителе: в процессе перемешивания в объеме смесителя создается взрывоопасная смесь горючего порошка с воздухом, зажигание которой возможно разрядом статического электричества или посторонним металлическим предметом, попавшим в аппарат при загрузке исходных компонентов; затирание примесного материала между шнеком и корпусом смесителя приводит к его разогреву до температур, достаточных для зажигания пылевоздушной смеси. Взрыв пыли в объеме смесителя вызывает ее выброс в объем помещения и вторичный взрыв. Отнесение помещения к категории Б зависит от величины расчетного избыточного давления взрыва.

3. Расчет избыточного давления взрыва D P производится по формуле (4) НПБ 105-95, где коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (14) НПБ 105-95 (для d* Ј 200 мкм F = 10 % = 0,1) и составляет = 0,5 Ч F = 0,5 Ч 0,1 = 0,05.

По формуле (43) Пособия получаем

/UserFiles/Image/NPB/Posobie/Im_posob_105-95/105-95_80.gif кПа.

4. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение фасовки пакетов с сухим растворимым напитком относится к категории Б.

Пример 8

1. Исходные данные.

1.1. Складское помещение мукомольного комбината для хранения муки в бумажной таре по 5 кг. Свободный объем помещения V_св= 500 м³. Значительное количество мелкодисперсной муки в таре по отношению к объему помещения и ежесменная пылеуборка в помещении позволяют пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях.

1.2. Единственным взрывопожароопасным веществом в помещении является мука: мелкодисперсный продукт (дисперсность менее 100 мкм). Теплота сгорания Н_Т= 18000 кДж Ч кг^-1. Критический размер частиц взрывоопасной взвеси мучной пыли d* = 250 мкм.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Аварийная ситуация с образованием пылевоздушного облака может быть связана с разрывом тары одного из пакетов с мукой, в результате которого его содержимое (5 кг) образует взрывоопасную взвесь.

3. Определение избыточного давления взрыва D P по номограмме (рис. 28 Пособия).

Коэффициент участия пыли во взрыве Z согласно п. 3.12 НПБ 105-95 составляет 0,5. Определение избыточного давления взрыва может быть произведено по номограмме (рис. 28 Пособия) с учетом значения теплоты сгорания. Параметр m/V_св= 5/500 = 0,01 кг Ч м^-3 = 10 г Ч м^-3. Отсюда по номограмме (Н_Т = 18000 кДж Ч кг^-1) получаем D P > 8,0 кПа.

4. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, складское помещение мукомольного комбината относится к категории Б.

6.4. Помещения с горючими жидкостями

При определении категории помещений в нижеприведенных примерах учитываются следующие положения НПБ 105-95:

- в качестве расчетного выбирался наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором участвует аппарат, имеющий наибольшую пожарную нагрузку (п. 3.1);

- в процессе аварии все содержимое аппарата поступает в помещение и образует пожарную нагрузку (п. 3.2);

- площадь пожарной нагрузки определяется с учетом особенностей технологии, под площадью пожарной нагрузки понимается площадь разлива ГЖ из агрегата, ограниченная бортиками, поддонами, сливными емкостями и др.

Пример 9

Цех разделения, компрессии воздуха и компрессии продуктов разделения воздуха. Машинное отделение. В помещении находятся горючие вещества (турбинные, индустриальные и другие масла с температурой вспышки выше 61 ° С), которые обращаются в центробежных и поршневых компрессорах. Количество масла в компрессоре составляет 15 кг. Количество компрессоров 5.

Определим категорию помещения для наименее опасного случая, когда количество масла в каждом из компрессоров составляет 15 кг, а другая пожарная нагрузка отсутствует.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка определяется из соотношения

где G_i - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж Ч кг^-1.

Низшая теплота сгорания для турбинного масла составляет 41,87 МДж Ч кг^-1. Пожарная нагрузка будет равна = 15 Ч 41,87 = 628 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 6 - 8 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м². Удельная пожарная нагрузка составит = Q/S = 628/10 = 62,8 Мдж Ч м^-2.

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В4 (g ЈЧ 180 МДж Ч м^-2) при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в примечании 1.

Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ и ГЖ, расстояния между участками разлива пожарной нагрузки должны быть больше предельных.

В помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм H составляет около 9 м. При этих условиях (H < 11 м) предельное расстояние l_пр должно удовлетворять неравенству > 26 - H или при H = 9 м l_пр > 17 м.

l_пр

Поскольку данное условие для машинных отделений не выполнимо (расстояния между агрегатами не более 6 м), эти помещения следует отнести к категории В3. В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 проведем проверку соответствия этого помещения категории В3 по примечанию 2. Определим, выполняется ли условиеі 0,64 Ч g Ч H².

После подстановки численных значений получимЧ g Ч H²= 0,64 Ч 62,8 Ч 9² = 3255,6 МДж.

0,64

Так как Q = 628 МДж и условие Q і 3255,6 МДж не выполняется, помещение следует отнести к категории В3.

Определим категорию помещения с помощью номограмм. Согласно процедуре определения категории помещения, схематически представленной на номограмме рис. 29 Пособия, воспользуемся номограммой на рис. 30 Пособия для данного конкретного случая. Значение предельной площади размещения пожарной нагрузки вычисляем из соотношенияЧ H²= 0,64 Ч 9² = 51,84 м².

0,64

Точка пересечения значений массы горючего материала и S = 10 м² лежит на данной номограмме в области категории В3 левее прямой S = 51,84 м², поэтому данное помещение относится к категории В3.

Пример 10

Определим категорию помещения для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка будет равна = 1200 Ч 41,87 = 50244 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки будет составлять 30 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 30 м². Удельная пожарная нагрузка составит = 50244/30 = 1674,8 Мдж Ч м^-2.

g = Q/S

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В2 при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в примечании 2.

В данном помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до покрытия H составляет около 6,5 м.

Определим, выполняется ли условиеі 0,64 Ч g Ч H².

После подстановки численных значений получимЧ g Ч H²= 0,64 Ч 1674,8 Ч 6,5² = 45286,6 МДж.

0,64

Так как Q = 50244 МДж и условие Q і 45286,6 МДж выполняется, помещение следует отнести к категории В1.

Пользуясь номограммой рис. 30 Пособия, определим, что точка пересечения значения массы горючего материала и S = 30 м² лежит в области, соответствующей категории В2, правее прямой S = 0,64 Ч Н²= 0,64 Ч 6,52²= 27 м², соответствующей предельной площади размещения пожарной нагрузки. Значит, это помещение относится к категории В1.

Пример 11

Определим категорию помещения, приведенного в примере 9, для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка будет равна = 1200 Ч 41,87 = 50244 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 26 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 26 м². Удельная пожарная нагрузка составит = 50244/26 = 1932,5 Мдж Ч м^-2.

g = Q/S

В данном помещении минимальное расстояние H от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет около 9 м.

Определим, выполняется ли условиеі 0,64 Ч g Ч H².

После подстановки численных значений получимЧ g Ч H² = 0,64 Ч 1932,5 Ч 9² = 100181 МДж.

0,64

Так как Q = 50244 МДж и условие Q і 100181 МДж не выполняется, помещение следует отнести к категории В2.

Пользуясь номограммой рис. 30 Пособия, определим, что точка пересечения значений массы горючего материала и S = 26 м² лежит в области, соответствующей категории В2, левее прямой S =0,64 Ч Н²= 0,64 Ч 9²= 51,84 м². Значит, это помещение относится к категории В2.

Пример 12

Определим категорию того же помещения (пример 11) для случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 7000 кг.

В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 пожарная нагрузка будет равна = 7000 Ч 41,87 = 293090 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 130 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 130 м². Удельная пожарная нагрузка составит = 293090/130 = 2254,5 Мдж Ч м^-2.

g = Q/S

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещение с данной удельной пожарной нагрузкой следует отнести к категории В1. Этот же результат определяется с помощью номограммы рис. 30 Пособия.

6.5. Помещения с твердыми горючими веществами и материалами

Пример 13

Складское здание. Складское здание представляет собой многостеллажный склад, в котором предусмотрено хранение на металлических стеллажах негорючих материалов в картонных коробках. В каждом из десяти рядов стеллажей содержится десять ярусов, шестнадцать отсеков, в которых хранится по три картонные коробки весом 1 кг каждая. Верхняя отметка хранения картонной тары на стеллажах составляет 5 м, а высота нижнего пояса до отметки пола 7,2 м. Длина стеллажа составляет 48 м, ширина 1,2 м, расстояние между рядами стеллажей - 2,8 м.

Согласно исходным данным площадь размещения пожарной нагрузки в каждом ряду составляет 57,6 м².

Определим полное количество горючего материала (картон) в каждом ряду стеллажей:

10 ярусов Ч 16 отсеков Ч 3 коробки Ч 1 кг = 480 кг.

Низшая теплота сгорания для картона составляет 13,4 МДж Ч кг^-1. Пожарная нагрузка будет равна = 480 Ч 13,4 = 6432 МДж.

Удельная пожарная нагрузка составит = 6432/57,6 = 111,7 Мдж Ч м^-2.

g = Q/S

Это значение соответствует категории В4. Однако площадь размещения пожарной нагрузки превышает 10 м². Поэтому к категории В4 данное помещение отнести нельзя. В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещение может быть отнесено к категории В3 при условии, что способ размещения пожарной нагрузки удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в примечании 2.

В данном помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до покрытия H составляет около 2,2 м.

Определим, выполняется ли условиеі 0,64 Ч g Ч H².

После подстановки численных значений получимЧ g Ч H² = 0,64 Ч 111,7 Ч 2,2² = 346 МДж.

0,64

Так как Q = 6432 МДж и условие Q і 346 МДж выполняется, помещение следует отнести к категории В2.

Пользуясь номограммой рис. 38 Пособия, определим, что точка пересечения значений массы горючего материала и S = 57,6 м² лежит в области, соответствующей категории В3, правее прямой S = 0,64Ч Н²= 0,64 Ч 2,2²= 3,1 м² (предельная площадь размещения пожарной нагрузки). Значит, это помещение относится к категории В2.

Пример 14

Производственная лаборатория. В помещении лаборатории находятся: шкаф вытяжной химический, стол для микроаналитических весов, два стула. В лаборатории можно выделить один участок площадью 10 м², на котором расположены стол и два стула, выполненные из дерева. Общая масса древесины на этом участке составляет около 47 кг.

Низшая теплота сгорания для древесины составляет 13,8 МДж Ч кг^-1. Пожарная нагрузка будет равна = 13,8 Ч 47 = 648,6 МДж.

Площадь размещения пожарной нагрузки составляет 2,5 м². В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м². Удельная пожарная нагрузка составит = 648,6/10 = 64,9 Мдж Ч м^-2.

g = Q/S

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой следует отнести к категории В4.

Поскольку в помещении лаборатории нет других участков с пожарной нагрузкой, помещение относится к категории В4.

Пример 15

Помещение гаража. Основную пожарную нагрузку автомобиля составляет резина, топливо, смазочные масла, искусственные полимерные материалы. Среднее значение количества этих материалов для грузового автомобиля следующее: резина - 118,4 кг, дизельное топливо - 120 кг, смазочные масла - 18 кг, пенополиуретан - 4 кг, полиэтилен -1,8 кг, полихлорвинил - 2,6 кг, картон - 2,5 кг, искусственная кожа - 9 кг. Общая масса горючих материалов 276,3 кг. Как показано выше в примере 5, для дизельного топлива D Р = 0, т. е. помещение не относится к категориям А и Б.

Низшая теплота сгорания составляет: для смазочного масла - 41,87 МДж Ч кг^-1, резины - 33,52 МДж Ч кг^-1, дизельного топлива - 43,59 МДж Ч кг^-1, пенополиуретана - 24,3 МДж Ч кг^-1, полиэтилена - 47,14 МДж Ч кг^-1, полихлорвинила - 14,31 МДж Ч кг^-1, картона -13,4 МДж Ч кг^-1, искусственной кожи - 17,76 МДж Ч кг^-1. Пожарная нагрузка будет равна= 18 Ч 41,87 + 118,4 Ч 33,52 + 120 Ч 43,59 + 4 Ч 24,3 +1,8 Ч 47,14 + 2,5 Ч 13,4 + 9 Ч 17,76 + 2,6 Ч 14,31 = 10365,8 МДж.

Минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до покрытия Н составляет 6 м. Площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м². Удельная пожарная нагрузка составит = 10365,8/10 = 1036,6 Мдж Ч м^-2.

g = Q/S

В соответствии с табл. 4 НПБ 105-95 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой следует отнести к категории В3.

Определим, выполняется ли условиеі 0,64 Ч g Ч H².

После подстановки численных значений получимЧ g Ч H²= 0,64 Ч 1036,6 Ч 6² = 23883,3 МДж.

0,64

Так как Q = 10365,8 МДж и условие Q і 23883,3 МДж не выполняется, помещение следует отнести к категории В3.

Так как номограммы для смеси горючих материалов нет, для оценки категории данного помещения воспользуемся номограммой рис. 30 Пособия, как номограммой для веществ с наиболее близкой теплотворной способностью к рассматриваемым.

Предельное значение площади размещения пожарной нагрузки составитЧ H²= 0,64 Ч 6² = 23 м².

0,64

Точка пересечения значений массы горючего материала и S = 10 м² лежит в области, соответствующей категории В3, левее прямой S = 23 м². Следовательно, помещение относится к категории В3.

Пример 16

1. Исходные данные.

1.1. Помещение малярно-сдаточного цеха тракторосборочного корпуса. В помещении цеха производится окрашивание и сушка окрашенных тракторов на двух конвейерных линиях. В сушильных камерах в качестве топлива используется природный газ. Избыток краски из окрасочных камер смывается водой в коагуляционный бассейн, из которого после отделения от воды краска удаляется по трубопроводу за пределы помещения для дальнейшей ее утилизации.

1.2. Используемые вещества и материалы:

- природный газ метан (содержание 99,2 % (об.));

- грунт ГФ-0119 ГОСТ 23343-78;

- эмаль МЛ-152 ГОСТ 18099-78;

- сольвент ГОСТ 10214-78 или ГОСТ 1928-79 (наиболее опасный компонент в составе растворителей грунта и эмали).

1.3. Физико-химические свойства веществ и материалов [5]:

Молярная масса, кг Ч кмоль^-1:

- метан

- сольвент

Расчетная температура t_p, ° C:

- в помещении t_п= 39 [1];

- в сушильной камере t_к = 80.

Плотность жидкости, кг Ч м^-3:

- сольвента = 850.

Плотность газов и паров, кг Ч м^-3:

- метана

- сольвента

Парциальное давление насыщенных паров при температуре 39 ° С [5], кПа:

- сольвента lg

= 3,0.

Интенсивность испарения при 39 ° С, кг Ч м^-2 Ч с^-1:

- сольвент W_c= 10^-6 Ч Ч 3,0 = 3,1919 Ч 10^-5.

1.4. Пожароопасные свойства [5]:

Температура вспышки, ° С:

- сольвент t_всп = 21.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), % (об.):

- метан

- сольвент

Стехиометрическая концентрация, % (об.):

- метан

- сольвент

1.5. Размеры помещений и параметры технологического процесса.

1.5.1. Общие размеры цеха: L = 264,7 м, S = 30,54 м, H = 15,75 м. Объем помещения V_п = 264,7 Ч 30,54 Ч 15,75 = 127322,0 м³.

1.5.2. Площадь окрасочного пролета со встроенными помещениями на отметке 0,00: F_общ = 264,7 Ч 30,54 = 8083,94 м².

1.5.3. Площади встроенных помещений:

- тамбур (ось В/1) F_1,встр = 1,75 Ч 3,49 = 6,11 м²;

- ПСУ (оси К-К/1) F_2,встр = 1,97 Ч 6,61 = 13,02 м²;

- помещения (оси Л/3-Р/1) F_3,встр = 82,76 ^.6,55 = 542,08 м²;

- помещения (оси У-Х1) F_4,встр = 50,04 ^.6,55 = 327,76 м²;

- суммарная площадь встроенных помещений:

F_встр

1.5.4. Площадь окрасочного пролета без встроенных помещений: = 8083,94 - 888,97 = 7194,97 м².

F_оп = F_общ - F_встр

1.5.5. Объем окрасочного пролета с площадью F_оп и высотой Н:

V_бвп

1.5.6. Объемы встроенных помещений на отм. 6,500:

- венткамера (отм. 6,500, ось В/1, консоль):

V_1,встр

- венткамера (отм. 6,500, оси Х/Х1, консоль): = 5,47 Ч 23,99 Ч 9,25 = 1213,83 м³;

V_2,встр

- венткамера (отм. 6,500, оси И/2-К/2):

V_3,встр

- венткамера (отм. 6,500, оси Р/1-У):

V_4,встр

- венткамера (отм. 6,500, оси П/2-У, консоль):

V_5,встр

- суммарный объем встроенных помещений:

V_1-5,встр = V_1,встр + V_2,встр + V_3,встр + V_4,встр + V_5,встр

1.5.7. Объем окрасочного пролета без объема V_1-5,встр:

V₁ = V_бвп - V_1-5,встр

1.5.8. Объемы над встроенными помещениями на отм. 12,030:

- венткамеры (отм. 12,030, оси Л/3-М/1):

V_1,пер

- помещения (отм. 6,500, оси М/1-М/3):

V_2,пер

- венткамеры (отм. 12,030, оси М/3-Н/1):

V_3,пер

- помещения (отм. 7,800, оси Ф-Х):

V_4,пер

- тамбур (отм. 3,74, ось В/1):

V_5,пер

- ПСУ (отм. 3,040, оси К-К/1):

V_6,пер

- общий объем над встроенными помещениями:

V_{1-6, пер} = V_{1, пер} + V_{2, пер} + V_{3, пер} + V_{4, пер} + V_{5, пер} + V_{6, пер}

1.5.9. Объем бассейна коагуляции на отм. -2,500 и 0,00 (L = 80,5 м, S = 3,60Ч 6,40 м, Н = 2,10ё 2,20 м): = (1,90 Ч 6,40 + 2,40 Ч 5,00 + 1,40 Ч 4,00 + 6,40 Ч 3,10 + 66,4 Ч 2,60 + 2,0 Ч 2,50) Ч 2,20 + 76,20 Ч 1,00 Ч 2,10 = 659,95 м³.

V_б

1.5.10. Объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха: = 109622,11 + 1984,01 + 659,95 = 112266,07 м³.

V_п = V₁ + V_1-6,пер + V_б

1.5.11. Свободный объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:= 0,8 Ч V_п = 0,8 Ч 112266,07 = 89812,86 м³ » 89813 м³.

V_св

1.5.12. Толщина слоя лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03 d _г = 15 мкм;

- эмаль МЛ-152 d _э = 20 мкм.

1.5.13. Расход лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03К G_г,фл = 3,97 г Ч м^-2 Ч мкм^-1;

- эмаль МЛ-152 G_э = 4,2 г Ч м ^-2Чмкм^-1.

1.5.14. Содержание горючих растворителей в лакокрасочных материалах:

- грунт ФЛ-03К j _г,фл = 67 % (масс.);

- эмаль МЛ-152 j _э = 78 % (масс.).

1.5.15. Расход растворителя на единицу площади окрашиваемых поверхностей тракторов:

- сольвент (грунт ФЛ-03К) G_рфл = 2,66 г Ч м^-2 Ч мкм^-1;

- сольвент (эмаль МЛ-152) G_рэ = 3,276 г Ч м^-2 Ч мкм^-1.

1.5.16. Производительность конвейера по площади нанесения лакокрасочных материалов:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении

n_к,с

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

n_к,э

1.5.17. Производительность конвейера по массе растворителя, содержащегося в нанесенных лакокрасочных материалах:

- нанесение грунта ФЛ-03К (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении

n_р,фл

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении

n_р,э

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в серийном исполнении

n_р,эс

2. Обоснование расчетных вариантов аварии.

2.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере.

2.1.1. Расход газа метана в подводящем трубопроводе при давлении P_cнч = 178,4 кПа:

= 714 кг Ч ч^-1 = 0,19844 кг Ч с^-1.

2.1.2. Масса газа m_сн4 поступающего из трубопроводов диаметром d_г= 0,219 м и общей длиной участков трубопроводов L_г = 1152 м согласно п. 3.2 в) и 3.8 НПБ 105-95 составит

m_сн4 = 0,19844 Ч 300 + 0,01 Ч 3,14 Ч 178,4 Ч Ч 1152 Ч 0,626 = 107,97 кг.

2.1.3. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных изделий, при работающем конвейере за время аварийной ситуации Т_а = 3600 с = 1 ч [2] с учетом коэффициента избытка лакокрасочных материалов К_И = 2 составит:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152

m_ЭС

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, грунтование грунтом ФЛ-03К

m_ГЭ

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152

m_ЭЭ

2.1.4. Масса растворителя m_рб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции F_бк = 226,84 м² за время аварийной ситуации Т_а = 3600 с [2], составитЧF_бк Ч Т_а= 3,1919 Ч 10^-5 Ч 226,84 Ч 3600 = 26,0658 кг.

m_рб = W_с

2.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере.

2.2.1. Масса растворителя, поступающего в помещение при аварийной ситуации из красконагнетательного бака V_бк = 60 л = 0,06 м³ и трубопроводов диаметром d_бко = d_бкп = 0,04 м и длиной (L_бко + L_бкп) = 312 м, составитЧ n_рэ Ч t _а + [V_бк + 0,785 Ч (d²_бкоЧ L_бко+ d²_бкпЧ L_бкп)] Ч j _э Ч =

m_бк = К_И

= 2 Ч 0,007413 Ч 300+[0,06+0,785 Ч (0,04² Ч 156+0,04² Ч 156)] Ч 0,78 Ч 850 = 304,04 кг.

2.2.2. Площадь испарения F_И,бк(м²) с поверхности разлившейся из бака и трубопровода эмали МЛ-152 будет равна

F_И,бк= м².

2.2.3. Масса растворителя m_рбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из краско-нагнетательного бака, будет равна Ч F_И,бк Ч Т_а = 26,0658 + 3,1919 Ч 10^-5Ч458,6 Ч 3600 = 78,7628 кг.

m_рбб = m_рб + W_с

2.2.4. Масса растворителя m_рк (кг), испаряющегося с окрашенных изделий при работающем конвейере (п. 2.1.3), составит= m_ЭС + m_ГЭ + m_ЭЭ= 53,3726 + 8,1236 + 13,3398 = 74,836 кг.

m_рк

2.2.5. Масса паров растворителя m_п,р (кг), поступившего в объем помещения при аварийной ситуации, будет равна = 78,7628 + 74,836 = 153,5988 кг.

m_п,р = m_рбб + m_рк

2.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера.

2.3.1. Масса растворителя m_рбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака (п. 2.2.3).

2.3.2. Площадь окрашиваемых поверхностей, находящихся на технологических линиях окраски тракторов в экспортном и серийном исполнении, и масса растворителя, содержащегося в лакокрасочных материалах, нанесенных на эти поверхности, составят:

- участок нанесения грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_ГО

m_ГЭО = K_И

- участок сушки грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_ГС

m_ГЭС = G_рфл

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_ЭО

m_ЭОЭ = K_И

- участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении

F_ЭСЭ

m_ЭСЭ = G_рэ

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении

F_ЭОС

m_ЭОС = K_И

- участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении

F_эсс

m_эсс = G_рэ

2.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера.

2.4.1. Масса газа m_cн4 , поступающего из трубопровода (п. 2.1.2).

2.4.2. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных поверхностей и со свободной поверхности (пп. 2.3.2 и 2.1.4).

3. Расчет избыточного давления взрыва D P для различных вариантов аварийных ситуаций проводится согласно формуле (1) НПБ 105-95.

3.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере:

/UserFiles/Image/NPB/Posobie/Im_posob_105-95/105-95_154.gif =

= =

= 0,2965 Ч (9,2135 + 0,9833 + 3,1946) = 3,97 кПа.

Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А и Б.

3.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере:

/UserFiles/Image/NPB/Posobie/Im_posob_105-95/105-95_156.gif =

= = 0,04942 Ч (17,8269 + 19,1676) = 1,83 кПа.

3.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:

/UserFiles/Image/NPB/Posobie/Im_posob_105-95/105-95_108.gif =

= /UserFiles/Image/NPB/Posobie/Im_posob_105-95/105-95_109.gif =

= 0,04942 Ч (17,8269 + 62,5062) = 3,97 кПа.

Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа, следовательно при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категориям А и Б.

3.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера:

/UserFiles/Image/NPB/Posobie/Im_posob_105-95/105-95_158.gif

/UserFiles/Image/NPB/Posobie/Im_posob_105-95/105-95_159.gif

Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха относится к категории А.

Пример 17

1. Исходные данные.

1.1. Помещение отделения консервации и упаковки станков. В помещении производится обезжиривание поверхностей станков в водном растворе тринатрийфосфата с синтанолом ДС-10, обезжиривание отдельных деталей станков уайт-спиритом и обработка поверхностей станков (промасливание) индустриальным маслом И-50. Размеры помещения L x S x H = 54,0 x 12,0 x 12,7 м. Объем помещения V_п = 8229,6 м³. Свободный объем помещения V_св = 0,8 Ч 8229,6 = 6583,7 м³ » 6584 м³. Площадь помещения F = 648 м². Обезжиривание станков раствором тринатрийфосфата (m₁= 20,7 кг) с синтанолом ДС-10 (m₂ = 2,36 кг) осуществляется в ванне размером L₁x S₁ x H₁= 1,5 x 1,0 x 1,0 м (F₁= 1,5 м²). Отдельные детали станков обезжириваются в вытяжном шкафу размером L₂x S₂x H₂ = 1,2 x 0,8 x 2,85 м (F₂= 0,96 м²) уайт-спиритом, который хранится в шкафу в емкости объемом V_а = 3 л = 0,003 м³ (суточная норма). Обработка поверхностей станков производится в ванне с индустриальным маслом И-50 размером L₃x S₃x H₃ = 1,15 x 0,9 x 0,72 м (F₃ = 1,035 м², V₃ = 0,7452 м³) при температуре t = 140 ° С. Масса индустриального масла И-50 в ванне m₃ = 538 кг. Рядом с ванной для промасливания станков расположено место для упаковки станков размером L₄x S₄ = 6,0 x 4,0 м (F₄= 24,0 м²), на котором находится упаковочная бумага массой m₄ = 24 кг и обшивочные доски массой m₅ = 1650 кг.

1.2. Тринатрийфосфат - негорючее вещество. Брутто-формула уайт-спирита С_10,5Н_21,0. Молярная масса уайт-спирита М = 147,3 кг Ч кмоль^-1. Константы уравнения Антуана для уайт-спирита: А = 7,13623; В = 2218,3; С_А= 273,15. Температура вспышки уайт-спирита t_всп > 33 ° С, индустриального масла И-50 t_всп = 200 ° С, синтанола ДС-10 t_всп = 247 ° С. Плотность жидкости при температуре t = 25 ° Суайт-спирита r _ж = 790 кг Ч м^-3, индустриального масла И-50 r _ж = 903 кг Ч м^-3, синтанола ДС-10 r _ж= 980 кг Ч м^-3. Теплота сгорания уайт-спирита Н_Т=Q^p_н = 43,966 МДж Ч кг^-1= 4,397 Ч 10⁷ Дж Ч кг^-1, индустриального масла И-50 по формуле Басса Q^p_н = 50460 - 8,545 Ч r _ж = 50460 - 8,545 Ч 903 = 42744 кДж Ч кг^-1= 42,744 МДж Ч кг^-1, упаковочной бумаги Q^p_н = 13,272 МДж Ч кг^-1, древесины обшивочных досок Q^p_н = 20,853 МДж Ч кг^-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация емкости с уайт-спиритом. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Вологда) согласно СНиП 2.01.01-82 t_р= 35 ° С. Плотность паров уайт-спирита при t_р= 35 ° С r _п=147,3/(22,413 Ч (1 + 0,00367 Ч 35)) = 5,8240 кг Ч м^-3. Длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т = 3600 с.

3. Объем V_ж и площадь разлива F_И поступившего в помещение при расчетной аварии уайт-спирита согласно п. 3.2 НПБ 105-95 составят: = 0,003 м³ = 3 л; = 1,0 Ч 3 = 3 м².

V_ж = V_а

F_И

4. Определяем давление Р_Н насыщенных паров уайт-спирита при расчетной температуре t_р= 35 ° С: = 7,13623 - = - 0,062537;

lgP_Н

P_Н

5. Интенсивность испарения W уайт-спирита составитЧ 1,0 Ч Ч 0,87 = 1,056 Ч 10^-5 кг Ч м^-2 Ч с^-1.

W = 10^-6

6. Масса паров уайт-спирита m, поступивших в помещение, будет равна = 1,056 Ч 10 ^-5Ч3 Ч 3600 = 0,114 кг.

7. Избыточное давление взрыва D P согласно формуле (22) Пособия составитЧ 10^-5 Ч = 0,02 кПа.

D Р = 2,831

8. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение отделения консервации и упаковки станков не относится к категории Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

9. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G₃ = m₃

S = F₃ + F₄

g = Q/S

10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж Ч м^-2. Помещение отделения консервации и упаковки станков согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.

Пример 18

1. Исходные данные.

1.1. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров. В этом помещении осуществляется приготовление смеси для пропитки гидроизоляционных материалов и производится ее подача насосами в пропиточные ванны производственных линий, находящиеся в другом помещении. В качестве компонентов смеси используются битум БНК 45/190, полипропилен и наполнитель (тальк). Всего в помещении находится 8 смесителей: 6 смесителей объемом V_а= 10 м³ каждый, из которых каждые два заполнены битумом, а один пустой; 2 смесителя объемом V_а= 15 м³ каждый. Все смесители обогреваются диатермическим маслом (аллотерм-1), подаваемым из помещения котельной и имеющим температуру t = 210 ° С. Температура битума и смеси в смесителях t = 190 ° С. Смесь состоит из битума БНК 45/190 - 8 тонн, полипропилена - 1 тонна, тальк - 1 тонна. Полипропилен подается в единичной таре в виде гранул массой m₁ = 250 кг. В 1 тонне гранулированного полипропилена содержится до 0,3 кг пыли. Полипропилен загружается из тары в бункер смесителя объемом V_а = 1 м³. Количество полипропилена в бункере m₂ = 400 кг, следовательно, пыли в этом бункере в грануляте содержится m₃ = 0,12 кг.

Полипропилен и его сополимеры в процессе переработки при его нагревании выше температуры t = 150 ° С могут выделять в воздух летучие продукты термоокислительной деструкции, содержащие органические кислоты, карбонильные соединения, оксид углерода. При этом на 1 тонну сырья выделяется 1,7 кг газообразных продуктов (в пересчете на уксусную кислоту).

Размеры помещения L x S x H = 24 x 36 x 12 м. Объем помещения V_п= 10368 м³. Свободный объем помещения V_св = 0,8 Ч 10368 = 8294,4 м³. Площадь помещения F = 864 м².

Производительность насоса с диатермическим маслом (аллотерм-1) n₁= 170 м³Чч^-1 = 0,0472 м³Чс^-1 = 71,5 кг Ч с^-1. Всего в системе циркуляции диатермического масла находится m₄= 15 т масла. Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов с диатермическим маслом между ручными задвижками и смесителями L₁= 19 м, диаметр d₁= 150 мм. Производительность насоса, подающего смесь в пропиточную ванну, n₂= 10 м³ Ч ч^-1 = 0,00278 м³Чс^-1 = 2,78 кг Ч с^-1 (по битуму с полипропиленом 2,5 кг Ч с^-1), а отводящего смесь в смесители из ванн n₃= 5 м³ Ч ч^-1= 0,00139 м³Чс^-1 = 1,39 кг Ч с^-1 (по битуму с полипропиленом 1,25 кг Ч с^-1). Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов со смесью между ручными задвижками и смесителями L₂= 15 м, диаметр d₂= 150 мм = 0,15 м. Производительность насоса, перекачивающего битум из резервуара, расположенного в другом помещении, в смесители, n₄= 25 м³ Ч ч^-1= 0,007 м³Чс^-1= 7 кг Ч с^-1. Максимальная длина подводящего трубопровода между ручной задвижкой и смесителем L₃ = 20 м, диаметр d₃ = 150 мм = 0,15 м.

По данным технологического регламента с 1 тонны гранулированного полипропилена при загрузке в смеситель в помещение поступает 30 г (0,03 кг) содержащейся в грануляте пыли. Текущая влажная пылеуборка производится не реже 1 раза в смену, генеральная влажная пылеуборка не реже 1 раза в месяц. Производительность по перерабатываемому полипропилену n₅ = 1,65 т Ч ч^-1. Доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях, соответственно b ₁ = 0,2 и b ₂ = 0,8.

1.2. Тальк - негорючее вещество. Температура вспышки битума БНК 45/190 t_всп = 212 ° С, аллотерма-1 t_всп = 214 ° С. Плотность жидкости битума r _ж= 1000 кг Ч м^-3, аллотерма-1^r_ж=1514 кг Ч м^-3. Теплота сгорания битума по формуле Басса Н_Т = Q^р_н= 50460 - 8,545 Ч r _ж= 41915 кДж Ч кг^-1 = 41,92 МДж Ч кг^-1, аллотерма-1 Н_Т =Q^р_н = 50460 - 8,545 Ч 1514 = 37523 кДж Ч кг^-1 = 37,52 МДж Ч кг^-1, полипропилена Н_Т =Q^р_н= 44000 кДж Ч кг^-1= 44,0 МДж Ч кг^-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного принимается наиболее неблагоприятный по последствиям взрыва из двух вариантов аварии. За первый вариант аварии принимается разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. За второй вариант принимается разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель.

2.1. Разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. Расчет проводим в соответствии с пп. 3.13 - 3.17 НПБ 105-95.

2.1.1. Интенсивность пылеотложений n₆ в помещении при загрузке в бункера смесителей полипропилена из тары по исходным данным составит = 0,03 Ч 1,65 = 0,0495 кг Ч ч^-1.

n₆

2.1.2. Масса пыли М₁, выделяющейся в объем помещения за время (30 дней = 720 ч) между генеральными пылеуборками (b ₁= 0,2; a = 0), будет равна

М₁

2.1.3. Масса пыли М₂, выделяющейся в объем помещения за время (8 ч) между текущими пылеуборками (b ₂= 0,8; a = 0), будет равна

М₂

2.1.4. Масса отложившейся в помещении к моменту аварии пыли m_п(К_г= 1,0; К_у= 0,7) и масса взвихрившейся пыли m_вз(К_вз= 0,9) составят: = (1/0,7)Ч (7,128 + 0,317) = 10,636 кг;= 10,636 Ч 0,9 = 9,572 кг.

m_п

m_вз

2.1.5. Масса пыли m_ав, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, будет равна = 0,12 кг.

m_ав = m₃

2.1.6. Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли m, образовавшейся в результате аварийной ситуации, составит = 9,572 + 0,12 = 9,692 кг.

2.2. Разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель. Расчет проводим в соответствии с п. 3.2 НПБ 105-95 и исходными данными.

2.2.1. Масса вышедшей из смесителя (V_а= 15 м³) и трубопровода смеси при работающем насосе m_см будет равна (q = n₃; Т_а = 300 с)

= (15 + 0,00139 Ч 300 + p/4Ч 0,15² Ч 15) Ч 1000 = 15682 кг.

2.2.2. Масса полипропилена m_пр в массе m_см составит, исходя из соотношения битума, полипропилена и талька, как 8:1:1: = (1/10) Ч m_см= (1/10) Ч 15682 = 1568,2 кг.

m_пр

2.2.3. Масса летучих углеводородов m, выделяющихся при термоокислительной деструкции из полипропилена, входящего в состав разлившейся смеси (из 1 тонны полипропилена выделяется 1,7 кг газообразных продуктов), будет равна = 0,0017 Ч m_пр = 0,0017 Ч 1568,2 = 2,7 кг.

3. Избыточное давление взрыва D P для двух расчетных вариантов аварии определяем по формулам (22) и (43) Пособия.

3.1. Избыточное давление взрыва D P при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией бункера при загрузке полипропилена в смеситель, составит Ч = 2,42 кПа.

D Р = 47,18

3.2. Избыточное давление взрыва D P при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель, составитЧ 10^-5 Ч = 0,4 кПа.

D Р = 2,831

4. Расчетное избыточное давление взрыва для каждого из вариантов аварии менее 5 кПа. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров не относится к категории А или Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

5. Учитывая, что в помещении находится достаточно большое количество горючих веществ, проведем для упрощения расчет только по битуму и смеси, находящихся в 4 смесителях объемом V_а= 10 м³ каждый и в 2 смесителях объемом V_а= 15 м³ каждый. При этом количество циркулирующего диатермического масла не принимается во внимание. Также для упрощения расчет проведем с использованием единой теплоты сгорания для всех компонентов и веществ по битуму, равной Q^р_н= 41,92 МДж Ч кг^-1.

6. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

S = F

7. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж Ч м^-2. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.

6.7. Примеры расчетов категорий зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

6.7.1. Здания категории А

Пример 19

1. Исходные данные. Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 9000 м². В здании находятся помещения категории А суммарной площадью F_А= 400 м².