Пособие по применению СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»
ПОСОБИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СП 12.13130.2009 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ»
Авторы: И.М. Смолин, Н.Л. Полетаев, Д.М. Гордиенко, Ю.Н. Шебеко, Е.В. Смирнов (ФГБУ ВНИИПО МЧС России).
Пособие разработано в связи с утверждением и введением в действие приказом МЧС России от 25.03.2009 г. № 182 СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
Приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, порядок определения категорий наружных установок по пожарной опасности, сведения о пожаровзрывоопасных и физико-химических свойствах широко применяемых легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, горючих газов, горючих пылей и твердых горючих веществ и материалов. Представлены примеры расчетов категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности конкретных объектов.
Пособие предназначено для практического использования организациями, занимающимися вопросами категорирования производственных и складских помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В связи с утверждением и введением в действие приказом МЧС России от 25.03.2009 г. № 182 СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» возникла необходимость переработки ранее действовавшего Пособия по применению НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности».
Актуальность переработки Пособия по применению НПБ 105-95 определялась введением категорирования наружных установок по пожарной опасности и методов расчета критериев пожарной опасности наружных установок в НПБ 105-03 и в дальнейшем в СП 12.13130.2009, внесением Изменения № 1 к СП 12.13130.2009, уточняющего расчетный метод определения категории помещения В4 и расчетный метод определения горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени, введением в СП 12.13130.2009 расчетного метода определения массы паров, нагретых до температуры кипения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, и обращениями граждан и организаций по вопросам определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности, касающимися положений НПБ 105-03, СП 12.13130.2009 и Пособия по применению НПБ 105-95.
Значительная часть предложений и замечаний относилась к пожеланиям включить в документ порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, порядок определения категорий наружных установок по пожарной опасности, сведения о пожаровзрывоопасных и физико-химических свойствах 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, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности конкретных объектов. Материалы такого рода являются предметом рассмотрения настоящего методического документа, содержащего подробные разъяснения по практическому использованию расчетных методов определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
В Пособии приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, порядок определения категорий наружных установок по пожарной опасности, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах широко применяемых горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности конкретных объектов.
Пособие рассматривает расчетные методы определения категорий помещений (А, Б, В1 — В4, Г, Д), зданий (А, Б, В, Г, Д) и наружных установок (АН, БН, ВН, ГН, ДН) по взрывопожарной и пожарной опасности, в которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, горючие пыли и твердые горючие вещества и материалы.
Последовательность и порядок проведения необходимых вычислений, выбор исходных данных, обоснование расчетного варианта с учетом особенностей технологических процессов производства отражены в типовых примерах расчетов категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
Данные, необходимые для проведения указанных выше расчетов, представлены в прил. 1 - 4.
2. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ
2.1. В соответствии с положениями приложения А [1] определяется масса горючего газа (ГГ) m (кг), вышедшего в результате расчетной аварии в помещение.
2.2. Согласно химической формуле ГГ [2; приложение 1] определяется значение стехиометрического коэффициента кислорода в реакции сгорания \beta по формуле (А.3) [1].
2.3. Стехиометрическая концентрация ГГ Cст (% об.) рассчитывается по формуле (А.3) [1].
2.4. В соответствии с [3] определяется абсолютная максимальная температура воздуха для данной климатической зоны, соответствующая расчетной температуре tр (°C) в рассматриваемом помещении.
2.5. Из справочных данных [2; приложение 1] определяется молярная масса M (кг·кмоль-1) ГГ и удельная теплота сгорания Hт (Дж·кг-1).
2.6. Плотность ГГ \rho_{\text{г}} (кг·м-3) рассчитывается по формуле (А.2) [1].
2.7. Согласно п. А.1.4 [1] определяется свободный объем помещения Vсв (м3).
2.8. Избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) для ГГ, указанных в п. А.2.1 [1], кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по формуле
\Delta P = 1,332 \cdot 10^{4} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{г}} \cdot C_{\text{ст}}} . (1)
2.9. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) согласно п. А.2.1 [1] может быть определено по формулам:
\Delta P = 717 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{г}}} ; (2)
\Delta P = 1,077 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{г}}} ; (3)
\Delta P = 1,718 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{г}}} ; (4)
\Delta P = 3,115 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{г}}} ; (5)
\Delta P = 4,015 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{г}}} . (6)
2.10. Избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) для ГГ, указанных в п. А.2.2 [1], кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по формуле
\Delta P = 4,718 \cdot 10^{- 5} \cdot \frac{m \cdot H_{\text{т}}}{V_{\text{св}}} . (7)
2.11. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана избыточное давление взрыва \Delta P (кПа), согласно п. А.2.2 [1], может быть определено по формулам:
\Delta P = 1,14 \cdot 10^{4} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (8)
\Delta P = 2,36 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (9)
\Delta P = 2,47 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (10)
\Delta P = 2,19 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (11)
\Delta P = 2,16 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} . (12)
2.12. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения избыточного давления взрыва \Delta P (кПа). Если \Delta P>5\text{кПа} , то помещение относится к взрывопожароопасной категории А. Если \Delta P \leq 5\text{кПа} , то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количества обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 5.2 [1].
3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ
3.1. Согласно пп. 2.1 - 2.7 разд. 2 настоящего Пособия определяются значения соответствующих параметров для легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ).
3.2. Из справочной литературы [2] находятся значения констант Антуана A, B и Cа и расчетным путем определяется значение давления насыщенного пара Pн (кПа) по формуле
P_{\text{н}} = 10(^{A -}^{\frac{B}{t_{\text{р}} + C_{\text{а}}}}) .
3.3. Интенсивность испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг·с-1·м-2), указанных в п. А.2.7 [1], может быть рассчитана по формуле (А.13) [1].
3.4. По табл. А.2 [1] выбирается значение коэффициента \eta . При отсутствии аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции в помещении значение коэффициента \eta принимается равным 1,0. При наличии аварийной или постоянно работающей общеобменной вентиляции в помещении, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], определяется скорость воздушного потока в помещении U = A·L, где A — кратность воздухообмена аварийной вентиляции (с-1) и L — длина помещения, м. Исходя из значений U и tр определяется значение коэффициента \eta .
3.5. Определяется значение молярной массы ЛВЖ и ГЖ M (кг·кмоль-1) [2; приложения 1, 2]. По формуле (А.13) [1] рассчитывается значение интенсивности испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг·с-1·м-2).
3.6. По п. А.2.5 [1] рассчитывается масса паров ЛВЖ и ГЖ m (кг), поступивших в помещение.
3.7. Избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. А.2.1 [1], при значении Z = 0,3 определяется по формуле
\Delta P = 7,99 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}} \cdot C_{\text{ст}}} . (13)
3.8. Для дизельного топлива зимнего, бензина АИ-93 зимнего, гексана, м-ксилола, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) согласно п. А.2.1 [1] при значении Z = 0,3 может быть определено по формулам:
\Delta P = 7,144 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} ; (14)
\Delta P = 3,936 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} ; (15)
\Delta P = 3,507 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} ; (16)
\Delta P = 3,440 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} ; (17)
\Delta P = 2,379 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} ; (18)
\Delta P = 1,859 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} ; (19)
\Delta P = 959,3 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} ; (20)
\Delta P = 902,2 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{п}}} . (21)
3.9. Избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. А.2.2 [1], при значении Z = 0,3 определяется по формуле
\Delta P = 2,831 \cdot 10^{- 5} \cdot \frac{m \cdot H_{\text{т}}}{V_{\text{св}}} . (22)
3.10. Для м-ксилола, гексана, бензина АИ-93 зимнего, дизельного топлива зимнего, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) согласно п. А.2.2 [1] при значении Z = 0,3 может быть определено по формулам:
\Delta P = 1,496 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (23)
\Delta P = 1,277 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (24)
\Delta P = 1,251 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (25)
\Delta P = 1,234 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (26)
\Delta P = 1,159 \cdot 10^{3} \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (27)
\Delta P = 966,8 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (28)
\Delta P = 887,8 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} ; (29)
\Delta P = 865,2 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} . (30)
3.11. Для ацетона и бензина АИ-93 зимнего избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) согласно п. А.2.1 [1] в зависимости от параметра \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} (mж — масса поступившей в помещение ЛВЖ) при значении Z = 0,3, при условии полного испарения с поверхности разлива (менее площади помещения), температуре tр = 45 °C и отсутствии подвижности воздуха в помещении может быть рассчитано при указанных условиях и для различных значений температуры tр по формулам:
\text{при }t_{\text{р}} = 20°C:\Delta P = 338,4 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (31)
\text{при }t_{\text{р}} = 25°C:\Delta P = 404,1 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (32)
\text{при }t_{\text{р}} = 30°C:\Delta P = 410,9 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (33)
\text{при }t_{\text{р}} = 35°C:\Delta P = 417,7 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (34)
\text{при }t_{\text{р}} = 40°C:\Delta P = 424,5 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (35)
\text{при }t_{\text{р}} = 45°C:\Delta P = 431,3 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (36)
\text{при }t_{\text{р}} = 20°C:\Delta P = 993,6 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (37)
\text{при }t_{\text{р}} = 25°C:\Delta P = 1010,6 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (38)
\text{при }t_{\text{р}} = 30°C:\Delta P = 1027,6 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (39)
\text{при }t_{\text{р}} = 35°C:\Delta P = 1044,6 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (40)
\text{при }t_{\text{р}} = 40°C:\Delta P = 1061,6 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} ; (41)
\text{при }t_{\text{р}} = 45°C:\Delta P = 1078,6 \cdot \frac{m_{\text{ж}}}{V_{\text{св}}} . (42)
3.12. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения избыточного давления взрыва \Delta P (кПа). Если \Delta P>5\text{кПа} , то помещение относится к взрывопожароопасной категории А (Б). Если \Delta P \leq 5\text{кПа} , то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А (Б) и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количества обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 5.2 [1].
4. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ПЫЛЕЙ
4.1. В соответствии с положениями приложения А [1] определяется масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли m (кг), образовавшейся в результате аварийной ситуации.
4.2. Избыточное давление взрыва \Delta P (кПа) для горючих пылей согласно п. А.2.2 [1] при значении Z = 0,5 определяется по формуле
\Delta P = 47,18 \cdot \frac{m \cdot H_{\text{т}}}{V_{\text{св}}} , (43)
где Hт — теплота сгорания вещества, МДж·кг-1.
4.3. Расчет стехиометрической концентрации твердого горючего с известной химической брутто-формулой, включающей, например, атомы C, H, N, O, P, Al в воздухе, производится на основе химического уравнения окисления данного вещества воздухом с брутто-формулой (O2 + 3,77N2) до следующих соответствующих продуктов взаимодействия: CO2, H2O, N2, P2O5, Al2O3 и др. Перечень упомянутых продуктов взаимодействия атомов можно найти в книге В.Т. Монахова [4].
Для твердого вещества с неизвестной химической брутто-формулой величину стехиометрической концентрации \rho_{st,X} можно определить экспериментально, например, в стандартных опытах по определению теплоты сгорания, где потребуется дополнительно измерить уменьшение массы кислорода \Delta m_{O} в камере для сжигания в атмосфере кислорода пробной навески данного вещества \Delta m_{X} : \rho_{st,X} = (\Delta m_{X}/\Delta m_{O}) \cdot M_{O} , где MO ~= 0,24 кг·м-3 — масса кислорода в 1 м3 воздуха нормального состава при комнатной температуре.
4.4. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва \Delta P (кПа). Если \Delta P>5\text{кПа} , то помещение относится к взрывопожароопасной категории Б. Если \Delta P \leq 5\text{кПа} , 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. 5.2 [1].
5. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
5.1. Помещения с горючими газами
Пример 1
1.1. Аккумуляторное помещение объемом Vп = 27,2 м3 оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.
1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно [3] в районе строительства 38 °C (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 зарядом 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 заряд аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью (А·ч). Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Продолжительность поступления водорода в помещение соответствует конечному периоду заряда при обильном газовыделении и принимается равной 1 ч (T = 3600 с).
1.3.3. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне) согласно СНиП 23-01-99* [3].
1.4. Расчет поступающего в помещение водорода при заряде аккумуляторных батарей.
1.4.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа, составляет:
\frac{M}{I \cdot T} = \frac{1}{F} \cdot \frac{A}{Z} = \frac{1}{9,65 \cdot 10^{4}} \cdot \frac{1 \cdot 10^{- 3}}{1} = 1,036 \cdot 10^{- 8}\text{кг} \cdot \text{А}^{- 1} \cdot \text{с}^{- 1} ,
где F = 9,65·104 А·с·моль-1 — постоянная Фарадея; A — атомная единица массы водорода, равная 1 а.е.м = 1·10-3 кг·моль-1; Z = 1 — валентность водорода; I — сила зарядного тока, А; T — расчетное время заряда, с.
1.4.2 Объем водорода, поступающего в помещение при заряде нескольких батарей, м3, можно определить по формуле
V_{\text{н}} = \frac{1,036 \cdot 10^{- 8}}{\rho_{\text{г}}} \cdot 4 \cdot [I_{1} \cdot n_{1} + I_{2} \cdot n_{2} + \ldots + I_{i} \cdot n_{i}] \cdot 3600 ,
где \rho_{\text{г}} — плотность водорода при расчетной температуре воздуха, кг·м-3; Ii — максимальный зарядный ток i-й батареи, А; ni — количество аккумуляторов i-й батареи.
Плотность водорода определяется по формуле
\rho_{\text{г}} = \frac{M}{V_{0} \cdot (1 + \alpha \cdot t_{\text{р}})} ,\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ,
где M — масса одного киломоля водорода, равная 2 кг·кмоль-1; V0 — объем киломоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м3·кмоль-1; \alpha = 0,00367\text{град}^{- 1} — коэффициент температурного расширения газа; tр — расчетная температура воздуха, °C.
Максимальная сила зарядного тока принимается по ГОСТ 825-73 «Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок».
1.5 Стехиометрическая концентрация водорода Cст рассчитывается по формуле А.3 [1]:
C_{\text{ст}} = \frac{100}{1 + 4,84 \cdot 0,5} = 29,24\%(\text{об}.) ;
\beta = 0 + \frac{2 - 0}{4} - \frac{0}{2} = 0,5 .
1.6 Плотность водорода при расчетной температуре воздуха будет равна:
\rho_{\text{г}} = \frac{2}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 38)} = 0,0783\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
1.7 Объем водорода, поступающего в аккумуляторное помещение при зарядке двух батарей СК-4 и СК-1, составит:
V_{\text{н}} = \frac{1,036 \cdot 10^{- 8}}{0,0783} \cdot [4 \cdot 9 \cdot 13 + 4 \cdot 36 \cdot 12] \cdot 3600 = 1,046\text{м}^{3} .
1.8 Свободный объем аккумуляторного помещения составит:
Vсв = 0,8·Vп = 0,8·27,2 = 21,76 м3.
2. Избыточное давление взрыва \Delta P водорода в аккумуляторном помещении согласно формуле (2) Пособия будет равно:
\Delta P = 717 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{г}}} = 717 \cdot \frac{V_{\text{н}}}{V_{\text{св}}} = 717 \cdot \frac{1,046}{21,76} = 34,5\text{кПа} .
Так как расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа, то аккумуляторное помещение следует относить к категории А.
3. Расчет избыточного давления взрыва \Delta P водорода в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, отвечающей требованиям п. А.2.3 [1] (продолжительность поступления водорода в объем помещения T = 3600 с).
3.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 8 ч-1, объем водорода, поступающего в помещение, составит:
V_{\text{н}}^{*} = \frac{V_{\text{н}}}{(A/3600) \cdot T + 1} = \frac{1,046}{8 + 1} = 0,116\text{м}^{3} .
Избыточное давление взрыва \Delta P при этом будет равно:
\Delta P = 717 \cdot \frac{0,116}{21,76} = 3,8\text{кПа} .
3.2. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией или постоянно работающей вентиляцией с кратностью воздухообмена A = 8 ч-1, отвечающей требованиям п. А.2.3 [1], СП 7.13130.2009 [5] и ПУЭ [6], допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.
Согласно п. 5.2 и табл. 1 [1] при расчетном давлении взрыва, не превышающем 5 кПа, аккумуляторное помещение следует относить к категории В1 — В4 в зависимости от пожарной нагрузки, находящейся в аккумуляторном помещении.
Пример 2
1.1. Пост диагностики автотранспортного предприятия для грузовых автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Объем помещения Vп = 300 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·Vп = 0,8·300 = 240 м3. Объем баллона со сжатым природным газом V = 50 л = 0,05 м3. Давление в баллоне P1 = 2·104 кПа.
1.2. Основной компонент сжатого природного газа — метан (98% (об.). Молярная масса метана M = 16,04 кг·кмоль-1.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва \Delta 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 (г. Москва) согласно СНиП 23-01-99* [3] tр = 37 °C.
Плотность метана при tр = 37 °C составит:
\rho_{\text{г}} = \frac{16,04}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 0,6301\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии метана m определяется по формулам (А.6) и (А.7) [1]:
4. Избыточное давление взрыва \Delta P , определенное по формуле (9) Пособия, составит:
\Delta P = 2,36 \cdot 10^{3} \cdot \frac{6,301}{240} = 62\text{кПа} .
5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение поста диагностики относится к категории А.
Пример 3
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 P1 = 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 P2 = 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 °C. Время автоматического отключения по паспортным данным Tа = 3 с. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м3·с-1. Размеры помещения L x S x H = 15,81 x 15,81 x 6 м. Объем помещения Vп = 1500 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·1500 = 1200 м3. Площадь помещения F = 250 м2.
1.2. Молярная масса водорода M = 2,016 кг·кмоль-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени водорода CНКПР = 4,1% (об.). Стехиометрическая концентрация водорода Cст = 29,24% (об.). Максимальное давление взрыва водорода Pmax = 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 [3] tр = 41 °C. Плотность водорода при tр = 41 °C \rho_{\text{г}} = \frac{2,016}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 41)} = 0,0782\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Расчетное время отключения трубопровода по п. А.1.2 в) [1] Tа = 120 с.
3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии водорода m определяется по формулам (А.6) - (А.10) [1]:
V2т = 0,01·3,14·300·0,012·15 = 0,014 м3;
m = (0,18 + 7,214)·0,0782 = 0,5782 кг.
4. Коэффициент участия водорода во взрыве Z определяется в соответствии с приложением Д [1].
4.1 Средняя концентрация водорода Cср в помещении составит:
C_{\text{ср}} = \frac{100 \cdot 0,5782}{0,0782 \cdot 1200} = 0,62\%(\text{об}.) ;
Cср = 0,62% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·4,1 = 2,05% (об.).
Следовательно, можно определить значение коэффициента участия водорода во взрыве Z расчетным методом.
4.2 Значение предэкспоненциального множителя C0 составит:
C_{0} = 3,77 \cdot 10^{3} \cdot \frac{0,5782}{0,0782 \cdot 1200} = 23,23\%(\text{об}.) .
4.3 Расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР составят:
X_{\text{НКПР}} = Y_{\text{НКПР}} = 1,1314 \cdot 15,81 \cdot (ln \frac{1,38 \cdot 23,23}{4,1})^{0,5} = 25,65\text{м} ;
Z_{\text{НКПР}} = 0,0253 \cdot 6 \cdot (ln \frac{1,38 \cdot 23,23}{4,1})^{0,5} = 0,218\text{м} .
4.4 Расчетное значение коэффициента участия водорода во взрыве Z будет равно:
Z = \frac{5 \cdot 10^{- 3}}{0,5782} \cdot 0,0782 \cdot (23,23 + \frac{4,1}{1,38}) \cdot 250 \cdot 0,218 = 0,97 .
5. Избыточное давление взрыва \Delta P согласно формуле (А.1) [1] составит:
\Delta P = (730 - 101) \cdot \frac{0,5782 \cdot 0,97}{1200 \cdot 0,0782} \cdot \frac{100}{29,24} \cdot \frac{1}{3} = 4,29\text{кПа} .
6. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение участка наращивания кремния не относится к категории А. Согласно п. 5.2 и табл. 1 [1] при расчетном давлении взрыва, не превышающем 5 кПа, данное помещение следует относить к категории В1 — В4 в зависимости от пожарной нагрузки, находящейся в помещении участка наращивания кремния.
5.2. Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями
Пример 4
1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с объемом ацетона в каждой по Vа = 80 л = 0,08 м3. Размеры помещения L x S x H = 12 x 6 x 6 м. Объем помещения Vп = 432 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·432 = 345,6 м3. Площадь помещения F = 72 м2.
1.2. Молярная масса ацетона M = 58,08 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана: A = 6,37551; B = 1281,721; Cа = 237,088. Химическая формула ацетона C3H6O. Плотность ацетона (жидкости) \rho_{\text{ж}} = 790,8\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Температура вспышки ацетона tвсп = -18 °C.
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 условия, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 пола помещения. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Мурманск) согласно [3] tр = 32 °C.
3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим в соответствии с требованиями [1] и данного Пособия.
3.1. По формуле (А.2) [1] определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре tр = 32 °C:
\rho_{\text{п}} = \frac{58,08}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 32)} = 2,3190\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
3.2. Согласно Пособию определяется значение давления насыщенных паров ацетона Pн = 40,95·кПа ( lgP_{\text{н}} = 6,37551 - \frac{1281,721}{32 + 237,088} = 1,612306 , откуда расчетное значение Pн = 40,95 кПа).
3.3 По формуле (А.13) [1] определяется значение интенсивности испарения ацетона
W = 10^{- 6} \cdot \sqrt{58,08} \cdot 40,95 = 3,1208 \cdot 10^{- 4}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет:
Поскольку площадь помещения F = 72 м2 меньше рассчитанной площади разлива ацетона Fи = 80 м2, то окончательно принимаем Fи = F = 72 м2.
5. Масса паров ацетона, поступивших в помещение, m рассчитывается по формуле (А.12) [1]:
m = 3,1208·10-4·72·3600 = 80,891 кг.
В этом случае испарится только масса разлившегося из бочки ацетона и m = m_{\text{п}} = V_{\text{а}} \cdot \rho_{\text{ж}} = 0,08 \cdot 790,8 = 63,264\text{кг} .
6. Избыточное давление взрыва \Delta P согласно формуле (20) Пособия будет равно:
\Delta P = 959,3 \cdot \frac{63,264}{345,6 \cdot 2,3190} = 75,7\text{кПа} .
7. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение складирования ацетона относится к категории А.
Пример 5
1.1. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки. В помещении находится топливный бак с объемом дизельного топлива марки «З» (ГОСТ 305-82) Vа = 6,3 м3. Размеры помещения L x S x H = 4,0 x 4,0 x 3,6 м. Объем помещения Vп = 57,6 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·57,6 = 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·с-1 = 0,0015 м3·с-1.
1.2. Молярная масса дизельного топлива марки «З» M = 172,3 кг·кмоль-1. Брутто-формула C12,343 H23,889. Плотность жидкости при температуре t = 25 °C \rho_{\text{ж}} = 804\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Константы уравнения Антуана: A = 5,07828; B = 1255,73; Cа = 199,523. Температура вспышки tвсп > 40 °C. Теплота сгорания H_{\text{т}} = Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 4,359 \cdot 10^{7}\text{Дж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 43,59\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} . Нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР = 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 в данном районе (г. Благовещенск) согласно [3] tр = 41 °C. Плотность паров дизельного топлива при tр = 41 °C \rho_{\text{п}} = \frac{172,3}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 41)} = 6,6820\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Расчетное время отключения трубопроводов по п. А.1.2 [1] Tа = 300 с, длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] T = 3600 с.
3. Объем Vж и площадь разлива Fи поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п. А.1.2 [1]:
Поскольку площадь помещения F = 16 м2 меньше рассчитанной площади разлива дизельного топлива Fи = 6776 м2, то окончательно принимаем Fи = F = 16 м2.
4. Определяем давление насыщенных паров дизельного топлива Pн при расчетной температуре tр = 41 °C:
lgP_{\text{н}} = 5,07828 - \frac{1255,73}{199,523 + 41} = - 0,142551 ;
5. Интенсивность испарения W дизельного топлива составит:
W = 10^{- 6} \cdot 1,0 \cdot \sqrt{172,3} \cdot 0,72 = 9,45 \cdot 10^{- 6}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
6. Масса паров дизельного топлива, поступивших в помещение, m будет равна:
m = 9,45·10-6·16·3600 = 0,5443 кг.
7. Определение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z проводим в соответствии с приложением Д [1].
7.1 Средняя концентрация паров дизельного топлива Cср в помещении составит:
C_{\text{ср}} = \frac{100 \cdot 0,5443}{6,682 \cdot 46,08} = 0,18\%(\text{об}.) ;
Cср = 0,18% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·0,6 = 0,3% (об.).
Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z расчетным методом.
7.2 Значение Cн будет равно:
C_{\text{н}} = 100 \cdot \frac{0,72}{101} = 0,71\%(\text{об}.) .
7.3. Значение стехиометрической концентрации паров дизельного топлива Cст согласно формуле (А.3) [1], исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива, составит:
\beta = 12,343 + \frac{23,889}{4} = 18,32 ;
C_{\text{ст}} = \frac{100}{1 + 4,84 \cdot 18,32} = 1,12\%(\text{об}.) .
7.4 Значение параметра C* будет равно:
7.5 Поскольку Cн = 0,71% < C* = 2,13% (об.), то рассчитываем значение параметра X:
X = \frac{C_{\text{н}}}{C^{*}} = \frac{0,71}{2,13} = 0,33 .
7.6. Согласно рис. Д.1 приложения Д [1] при значении X = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z = 0.
8. Избыточное давление взрыва \Delta P согласно формуле (А.1) [1] составит:
\Delta P = (900 - 101) \cdot \frac{0,5443 \cdot 0}{46,08 \cdot 6,682} \cdot \frac{100}{1,12} \cdot \frac{1}{3} = 0\text{кПа} .
9. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 — В4.
10. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G = V_{\text{ж}} \cdot \rho_{\text{ж}} = 6,776 \cdot 804 = 5448\text{кг} ;
Q = G \cdot Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 5448 \cdot 43,59 = 237478\text{МДж} ;
g = \frac{Q}{S} = \frac{237478}{16} = 14842\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
11. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж·м-2. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.
Пример 6
1.1. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находятся два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения L x S x H = 32 x 10 x 8 м. Объем помещения Vп = 2560 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·2560 = 2048 м3. Площадь помещения F = 320 м2. Объем каждого бака Vап = 0,5 м3. Степень заполнения бака лаком \epsilon = 0,9 . Объем лака в баке V_{\text{а}} = \epsilon \cdot V_{\text{ап}} = 0,9 \cdot 0,5 = 0,45\text{м}^{3} . 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 = 6,5·10-5 м3·с-1. Время отключения насоса Tа = 300 с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 шт. полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака Fемк = 1,54 м2. Общая поверхность 10 шт. свежеокрашенных полюсных катушек Fсв.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 \phi_{1} = 95,83%(\text{масс}.) ксилола и \phi_{2} = 4,17%(\text{масс}.) уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 \rho_{\text{ж}} = 953\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Молярная масса ксилола M = 106,17 кг·кмоль-1, уайт-спирита M = 147,3 кг·кмоль-1. Химическая формула ксилола C8H10, уайт-спирита C10,5H21,0. Плотность жидкости ксилола \rho_{\text{ж}} = 855\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} , уайт-спирита \rho_{\text{ж}} = 760\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Температура вспышки ксилола tвсп = 29 °C, уайт-спирита tвсп = 33 °C. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола CНКПР = 1,1% (об.), уайт-спирита CНКПР = 0,7% (об.). Теплота сгорания ксилола H_{\text{т}} = Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 43154\text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 43,15\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} , уайт-спирита H_{\text{т}} = Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 43966\text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 43,97\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} . Константы уравнения Антуана для ксилола A = 6,17972; B = 1 478,16; Cа = 220,535; для уайт-спирита A = 7,13623; B = 2218,3; Cа = 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 (г. Москва) согласно [3] tр = 37 °C. Плотность паров при tр = 37 °C:
\text{ксилола }\rho_{\text{п}} = \frac{106,17}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 4,1706\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
\text{уайт} - \text{спирита }\rho_{\text{п}} = \frac{147,3}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 5,7864\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
Расчетное время отключения трубопроводов и насоса по п. А.1.2 в) [1] Tа = 300 с, длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] T = 3600 с.
3. Объем Vж, площадь разлива Fр поступившего в помещение при расчетной аварии лака и площадь испарения Fи определяются в соответствии с положениями п. А.1.2 [1]:
Fи = Fр + Fемк + Fсв.окр = 243,5 + 1,54 + 6,28 = 251,3 м2.
4. Определяем давление насыщенных паров Pн ксилола и уайт-спирита при расчетной температуре tр = 37 °C:
lgP_{\text{н}} = 6,17972 - \frac{1478,16}{(220,535 + 37)} = 0,440073 ;
lgP_{\text{н}} = 7,13623 - \frac{2218,3}{(273,15 + 37)} = - 0,016116 ;
5. Интенсивность испарения W растворителя составит:
W = 10^{- 6} \cdot 1,0 \cdot \sqrt{106,17} \cdot 2,755 = 2,8387 \cdot 10^{- 5}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} ;
W = 10^{- 6} \cdot 1,0 \cdot \sqrt{147,3} \cdot 0,964 = 1,1700 \cdot 10^{- 5}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
6. В соответствии с положениями п. А.2.5 [1] определяем массу паров, поступивших в помещение, m по наиболее опасному компоненту — ксилолу:
m = 2,8387·10-5·251,3·3600 = 25,6812 кг.
7. Определение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z проводим в соответствии с приложением Д [1], принимая значения расчетных параметров по ксилолу либо уайт-спириту, наиболее опасные в отношении последствий взрыва.
7.1 Средняя концентрация Cср паров растворителя в помещении составит:
C_{\text{ср}} = \frac{100 \cdot 25,6812}{4,1706 \cdot 2048} = 0,30\%(\text{об}.) ;
Cср = 0,30% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·0,7 = 0,35% (об.).
Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.
7.2 Значение Cн будет равно:
C_{\text{н}} = 100 \cdot \frac{2,755}{101} = 2,73\%(\text{об}.) .
7.3 Значение C0 будет равно:
C_{0} = 2,73 \cdot (\frac{25,6812 \cdot 100}{2,73 \cdot 4,1706 \cdot 2048})^{0,41} = 1,105\%(\text{об}.) .
7.4 Расстояния XНКПР, YНКПР, ZНКПР составят:
X_{\text{НКПР}} = 1,1958 \cdot 32 \cdot (1,0 \cdot ln \frac{1,25 \cdot 1,105}{0,7})^{0,5} = 31,55\text{м} ;
Y_{\text{НКПР}} = 1,1958 \cdot 10 \cdot (1,0 \cdot ln \frac{1,25 \cdot 1,105}{0,7})^{0,5} = 9,86\text{м} ;
Z_{\text{НКПР}} = 0,04714 \cdot 8 \cdot (1,0 \cdot ln \frac{1,25 \cdot 1,105}{0,7})^{0,5} = 0,31\text{мм} .
7.5. Коэффициент участия паров растворителя во взрыве Z согласно формуле (Д.2) приложения Д [1] составит:
Z = \frac{5 \cdot 10^{- 3}}{25,6812} \cdot 5,7864 \cdot (1,105 + \frac{1,1}{1,25}) \cdot 320 \cdot 0,31 = 0,222 .
8. Значение стехиометрической концентрации Cст согласно формуле (А.3) [1] составит:
\beta = 8 + \frac{10}{4} = 10,5 ;
C_{\text{ст}} = \frac{100}{1 + 4,84 \cdot 10,5} = 1,93\%(\text{об}.) ;
\beta = 10,5 + \frac{21}{4} = 15,75 ;
C_{\text{ст}} = \frac{100}{1 + 4,84 \cdot 15,75} = 1,29\%(\text{об}.) .
9. Избыточное давление взрыва \Delta P согласно формуле (А.1) [1] составит:
\Delta P = (900 - 101) \cdot \frac{25,6812 \cdot 0,222}{2048 \cdot 4,1706} \cdot \frac{100}{1,29} \cdot \frac{1}{3} = 13,8\text{кПа} .
10. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха относится к категории Б.
11. Расчет избыточного давления взрыва \Delta P в помещении сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха с учетом работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1]. Рассматривается случай при кратности обмена аварийной вентиляции A = 6 ч-1.
11.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной A = 6 ч-1 = 1,6667·10-3·с-1, согласно п. 3.4 Пособия скорость движения воздуха в помещении составит:
U = A·L = 1,6667·10-3·32 = 0,05 м·с-1.
11.2. Интенсивность испарения W растворителя (по ксилолу) при скорости воздушного потока в помещении U = 0,05 м·с-1 (с некоторым запасом коэффициент \eta = 1,6 в соответствии с табл. А.2 [1]) будет равна:
W = 10^{- 6} \cdot 1,6 \cdot \sqrt{106,17} \cdot 2,755 = 4,5420 \cdot 10^{- 5}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
11.3 Масса поступивших в помещение паров растворителя (по ксилолу) mи составит:
mи = 4,5420·10-5·251,3·3600 = 41,0906 кг.
11.4. Масса находящихся в помещении паров растворителя m при учете работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], будет равна:
m = \frac{m_{\text{и}}}{A \cdot T + 1} = \frac{41,0906}{1,6667 \cdot 10^{- 3} \cdot 3600 + 1} = 5,8700\text{кг} .
11.5 Средняя концентрация Cср паров растворителя в помещении составит:
C_{\text{ср}} = \frac{100 \cdot 5,8700}{4,1706 \cdot 2048} \approx 0,07\%(\text{об}.) ;
Cср = 0,07% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·0,7 = 0,35% (об.).
Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.
11.6 Значение C0 будет равно:
C_{0} = 2,73 \cdot (\frac{5,8700 \cdot 100}{2,73 \cdot 4,1706 \cdot 2048})^{0,46} = 0,502\%(\text{об}.) .
11.7 Расстояния XНКПР, YНКПР, ZНКПР составят:
X_{\text{НКПР}} = 1,1958 \cdot 32 \cdot (1,0 \cdot ln \frac{1,27 \cdot 0,502}{0,7})^{0,5} = 0\text{м} ;
Y_{\text{НКПР}} = 1,1958 \cdot 10 \cdot (1,0 \cdot ln \frac{1,27 \cdot 0,502}{0,7})^{0,5} = 0\text{м} ;
Z_{\text{НКПР}} = 0,3536 \cdot 8 \cdot (1,0 \cdot ln \frac{1,27 \cdot 0,502}{0,7})^{0,5} = 0\text{м} .
Значения XНКПР, YНКПР, ZНКПР согласно приложению Д [1] принимаются равными 0, поскольку логарифмы указанных в формулах сомножителей дают отрицательные значения. Следовательно, согласно формуле (Д.1) приложения Д [1] коэффициент участия паров растворителя также равен Z = 0. Подставляя в формулу (А.1) [1] значение коэффициента Z = 0, получим избыточное давление взрыва \Delta P = 0\text{кПа} .
11.8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена A = 6 ч-1 не относится к категории А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 — В4.
11.9. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G = 2 \cdot V_{\text{а}} \cdot \rho_{\text{ж}} = 2 \cdot 0,45 \cdot 855 = 769,5\text{кг} ;
Q = G \cdot Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 769,5 \cdot 43,97 = 33835\text{МДж} ;
S = 2·Fемк = 1,54·2 = 3,08 м2 (согласно п. Б.2 [1] принимаем S = 10 м2);
g = \frac{Q}{S} = \frac{33835}{10} = 3383,5\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
11.10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж·м-2. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена A = 6 ч-1 согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.
5.3. Помещения с нагретыми легковоспламеняющимися и горючими жидкостями
Пример 7
1.1. Помещение приемной емкости охлажденного гексана установки экстракции пропиточного масла. В помещении расположена емкость с объемом гексана Vа = 40 л = 0,04 м3, насосы горячей воды. Размеры помещения L x S x H = 12 x 6 x 6 м. Объем помещения Vп = 432 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·432 = 345,6 м3. Площадь помещения F = 72 м2. Температура гексана в емкости охлажденного гексана Tа = 50 °C = 323,2 К. Суммарный объем гексана, истекающего из подводящих и отводящих трубопроводов при аварийной ситуации, составляет Vтр = 1 л = 0,001 м3.
1.2. Молярная масса гексана M = 86,177 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана: A = 5,99517; B = 1166,274; Cа = 223,661. Химическая формула гексана C6H14. Плотность гексана (жидкости) при температуре жидкости tж = 50 °C \rho_{\text{ж}} = 631,8\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Средняя теплоемкость гексана в интервале температур 0 \div 100°C Cж = 2514 Дж·кг-1·К-1. Температура вспышки гексана tвсп = -23 °C. Температура кипения гексана tк = 68,74 °C.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация приемной емкости и выход из нее и подводящих и отводящих трубопроводов гексана в объем помещения. За расчетную температуру принимается температура нагрева гексана в приемной емкости tр,2 = 50 °C. Максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Москва) согласно [3] tр,1 = 37 °C.
3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием [1] и данного Пособия.
3.1 Плотность паров гексана (формула А.2 [1]) составит:
\text{при }t_{\text{р},1} = 37°C\rho_{\text{п}} = \frac{86,177}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 3,3852\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
\text{при }t_{\text{р},2} = 50°C\rho_{\text{п}} = \frac{86,177}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 50)} = 3,2488\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
3.2. Давление насыщенных паров гексана при температурах tр,1 = 37 °C и tр,2 = 50 °C составит соответственно (п. 3.2 Пособия):
lgP_{\text{н},1} = 5,99517 - \frac{1166,274}{37 + 223,661} = 1,520876 ;
lgP_{\text{н},2} = 5,99517 - \frac{1166,274}{50 + 223,661} = 1,733423 ;
3.3. Удельная теплота испарения гексана Lисп (Дж·кг-1) при температуре tр,2 = 50 °C рассчитывается по формуле (А.15) [1]:
3.4 Объем гексана, вышедшего в помещение, Vг (м3) составит:
Vг = Vа + Vтр = 0,04 + 0,001 = 0,041 м3.
3.5 Масса вышедшего в помещение гексана mп (кг) составит:
m_{\text{п}} = V_{\text{г}} \cdot \rho_{\text{ж}} = 0,041 \cdot 631,8 = 25,904\text{кг} .
3.6 Расчетная площадь разлившегося гексана Fи (м2) составит:
4. Для определения массы m1 (кг) паров гексана, испарившихся при охлаждении разлившейся жидкости от tр,2 = 50 °C до tр,1 = 37 °C, воспользуемся формулой (А.14) [1]:
m_{1} = 0,02 \cdot \sqrt{M} \cdot P_{\text{н},2} \cdot \frac{C_{\text{ж}} \cdot m_{\text{п}}}{L_{\text{исп}}} = 0,02 \cdot \sqrt{86,177} \cdot 54,13 \cdot \frac{2514 \cdot 25,904}{361923} = 1,808\text{кг} .
5. Интенсивность испарения W (кг·м-2·с-1) гексана при расчетной температуре tр,1 = 37 °C определяем согласно формуле (А.13) [1]:
W = 10^{- 6} \cdot \eta \cdot \sqrt{M} \cdot P_{\text{н},1} = 10^{- 6} \cdot 1,0 \cdot \sqrt{86,177} \cdot 33,18 = 3,0802 \cdot 10^{- 4}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
6. Масса m2 (кг) паров гексана, испарившихся с поверхности разлива при расчетной температуре tр,1 = 37 °C, согласно формуле (А.12) [1] составит:
m2 = 3,0802·10-4·41·3600 = 45,464 кг.
7. Суммарная масса испарившегося гексана составит:
m = m1 + m2 = 1,808 + 45,464 = 47,272 кг.
Поскольку mп = 25,904 < m = 47,272 кг, то принимаем, что масса вышедшего при аварийной разгерметизации приемной емкости гексана испаряется полностью, т.е. m = mп = 25,904 кг.
8. Избыточное давление взрыва \Delta P согласно формуле (16) Пособия будет равно:
\Delta P = 3,507 \cdot 10^{3} \cdot \frac{25,904}{345,6 \cdot 3,2488} = 80,91\text{кПа} .
9. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение приемной емкости охлажденного гексана относится к категории А.
Пример 8
1.1. Помещение насосной диметилформамида (ДМФА). В помещении расположены три насоса, откачивающих ДМФА из расположенного вне пределов помещения сборника, в который ДМФА отбирается из отгонного куба низа ректификационной колонны при температуре T1 = 130 °C = 403,2 К. Температура нагретого ДМФА в сборнике Tа = 110 °C = 383,2 К. Производительность одного насоса q = 1 м3·ч-1 = 2,78 x 10-4 м3·с-1 = 0,278 л·с-1. На подводящих и отводящих трубопроводах насосов за пределами помещения установлены автоматические задвижки (время отключения \tau = 120\text{с} ). Объем ДМФА в отводящих и подводящих трубопроводах с учетом объема ДМФА в насосе для одного насоса составляет Vтр = 0,02 м3 = 20 л. Размеры помещения L x S x H = 18 x 6 x 6 м. Площадь помещения F = 108 м2. Объем помещения Vп = 648 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·648 = 518,4 м3.
1.2. Молярная масса ДМФА M = 73,1 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана: A = 6,15939; B = 1482,985; Cа = 204,342. Химическая формула ДМФА C3H7ON. Стехиометрическая концентрация ДМФА Cст = 4,64% (об.). Плотность жидкости ДМФА при t = 25 °C \rho_{\text{ж}} = 950\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} (с запасом для t = 110 °C при расчетах). Теплоемкость ДМФА принимаем с запасом для расчетов по гексану Cж = 2514 Дж·кг-1·К-1 (пример 7 Пособия). Температура вспышки ДМФА tвсп = 53 °C. Температура кипения ДМФА tк = 153 °C. Теплоту сгорания Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 45,105\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} принимаем с запасом для расчетов по гексану (приложение 1 Пособия).
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного насоса и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов ДМФА в объем помещения. За расчетную температуру принимается температура нагрева ДМФА в сборнике tр,2 = 110 °C. Максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Москва) согласно [3] tр,1 = 37 °C.
3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим в соответствии с требованиями [1] и данного Пособия.
3.1 Плотность паров ДМФА при tр,1 = 37 °C составит:
\rho_{\text{п}} = \frac{73,1}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 2,8716\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
\rho_{\text{п}} = \frac{73,1}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 110)} = 2,3235\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
3.2. Давление насыщенных паров ДМФА при температуре tр,2 = 110 °C составит соответственно (п. 3.2 Пособия):
lgP_{\text{н}} = 6,15939 - \frac{1482,985}{110 + 204,342} = 1,441646 ;
3.3. Удельная теплота испарения Lисп (Дж·кг-1) ДМФА при температуре tр,2 = 110 °C рассчитывается по формуле (А.15) [1]:
3.4 Объем Vд (м3) ДМФА, вышедшего в помещение, и площадь разлива жидкости Fр (м2) составит:
V_{\text{д}} = q \cdot \tau + V_{\text{тр}} = 2,78 \cdot 10^{- 4} \cdot 120 + 0,02 = 0,0334 + 0,02 = 0,0534\text{м}^{3} = 53,4\text{л} ;
Fр = 1,0·Vд = 1,0·53,4 = 53,4 м2.
3.5 Масса вышедшего в помещение ДМФА mп (кг) составит:
m_{\text{п}} = V_{\text{д}} \cdot \rho_{\text{ж}} = 0,0534 \cdot 950 = 50,73\text{кг} .
4. Масса m (кг) паров ДМФА, образующихся при испарении нагретой жидкости ДМФА, определяется по формуле (А.14) [1]:
m = 0,02 \cdot \sqrt{M} \cdot P_{\text{н}} \cdot \frac{C_{\text{ж}} \cdot m_{\text{п}}}{L_{\text{исп}}} = 0,02 \cdot \sqrt{73,1} \cdot 27,65 \cdot \frac{2514 \cdot 50,73}{578037} = 1,043\text{кг} .
5. Избыточное давление взрыва \Delta P согласно формуле (13) Пособия составит:
\Delta P = 7,99 \cdot 10^{3} \cdot \frac{1,043}{518,4 \cdot 2,3235 \cdot 4,64} = 1,49\text{кПа} .
6. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение насосной диметилформамида не относится к категориям А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 — В4.
7. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
Q = G \cdot Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 152,2 \cdot 45,105 = 6865\text{МДж} ;
G = 3·mп = 3·50,73 = 152,2 кг;
g = \frac{Q}{S} = \frac{6865}{108} = 63,6\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} ;
Поскольку F < Fр, принимаем S = F = 108 м2.
8. Удельная пожарная нагрузка менее 180 МДж·м-2, но площадь размещения пожарной нагрузки более 10 м2. В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение насосной диметилформамида относится к категории В3.
5.4. Помещения с горючими пылями
Пример 9
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 Vсв = 0,8·8·30·10 = 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 mап = 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 по сахарной пыли, которая представлена в подавляющем количестве по отношению к другим компонентам сухого напитка. Теплота сгорания пыли Hт = 16477 кДж·кг-1 = 1,65·107 Дж·кг-1. Распределение пыли по дисперсности представлено в таблице.
| Фракция пыли, мкм | <= 100 мкм | <= 200 мкм | <= 500 мкм | <= 1 000 мкм |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля, % (масс.) | 5 | 10 | 40 | 100 |
Критический размер частиц взрывоопасной взвеси сахарной пыли d* = 200 мкм.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
Поскольку в помещении не обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, а также вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, данное помещение не относится к категории А.
В соответствии с п. 5.2 [1] следует рассмотреть возможность отнесения данного помещения к категории Б. Поскольку в помещении обращаются только горючие пыли, для проверки возможности отнесения данного помещения к категории Б следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли, и произвести расчет избыточного давления взрыва.
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 \Delta P производится по формуле (А.4) [1], где коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (А.16) [1] (для d* <= 200 мкм F = 10% = 0,1) и составляет:
\Delta P = \frac{m \cdot H_{\text{т}} \cdot P_{0} \cdot Z}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{в}} \cdot C_{\text{р}} \cdot T_{0}} \cdot \frac{1}{K_{\text{н}}} = \frac{300 \cdot 1,65 \cdot 10^{7} \cdot 101 \cdot 0,05}{1920 \cdot 1,2 \cdot 1010 \cdot 300 \cdot 3} = 11,9\text{кПа} .
4. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение фасовки пакетов с сухим растворимым напитком относится к категории Б.
Пример 10
1.1. Складское помещение мукомольного комбината для хранения муки в мешках по 50 кг. Свободный объем помещения Vсв = 1000 м3. Ежесменная пылеуборка в помещении позволяет пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях (mвз = 0). Размещение мешков производится вручную складскими работниками. Максимальная высота подъема мешка не превышает 2 м.
1.2. Единственным взрывопожароопасным веществом в помещении является мука: мелкодисперсный продукт (размер частиц менее 100 мкм). Теплота сгорания Hт = 1,8·107 Дж·кг-1. Критический размер частиц взрывоопасной взвеси мучной пыли d* = 250 мкм.
1.3. Сведения, необходимые для определения стехиометрической концентрации мучной пыли \rho_{\text{ст}} в воздухе при нормальных условиях (атмосферное давление 101,3 кПа, температура 20 °C), могут задаваться одним из трех способов:
-
прямым указанием величины: \rho_{\text{ст}} = 0,25\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
-
указанием сведений о брутто-формуле химического состава вещества, например, в виде CУHВOКNА. В таком случае расчет \rho_{\text{ст}} производится на основе химического уравнения окисления данного вещества воздухом до соответствующих продуктов взаимодействия (CO2, H2O и N2) — по формуле
\rho_{\text{ст}} = 0,0087 \cdot (12 \cdot \text{У } + \text{В } + 16 \cdot \text{К } + 14 \cdot \text{А })/(\text{У } + \text{В}/4 - \text{К}/2) .
При наличии в брутто-формуле вещества других атомов, например S, P, Al, и т.д., в расчете должны учитываться дополнительные продукты окисления: SO3, P2O5, Al2O3 и т.д.;
- результатами экспериментального измерения убыли массы кислорода \Delta m_{O} в камере, где произведено выжигание пробной массы исследуемого вещества \Delta m_{X} в атмосфере кислорода (например, в установке для определения теплоты сгорания вещества по ГОСТ 21261-91).
В этом случае расчет \rho_{\text{ст}} производится по формуле
\rho_{\text{ст}} = (\Delta m_{X}/\Delta m_{O}) \cdot M_{O} ,
где MO — масса кислорода в 1 м3 воздуха; допускается принимать MO = 0,24 кг·м-3.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
Поскольку в помещении не обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, а также вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, данное помещение не относится к категории А.
В соответствии с п. 5.2 [1] следует рассмотреть возможность отнесения данного помещения к категории Б. Поскольку в нем обращаются только горючие пыли, для проверки возможности отнесения данного помещения к категории Б следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли, и произвести расчет избыточного давления взрыва.
Аварийная ситуация с образованием пылевоздушного облака может быть связана с разрывом тары (одного из мешков с мукой), в результате которого его содержимое (mав = 50 кг), поступая в помещение с максимально возможной высоты (H = 2 м), образует взрывоопасную взвесь. С определенным запасом надежности примем объем образующегося при этом пылевоздушного облака равным объему конуса, имеющего высоту H и радиус основания также равный H. В этом случае объем аварийного облака составит:
V_{\text{ав}} = (1/3) \cdot H \cdot \pi \cdot H^{2} = (1/3) \cdot 2 \cdot 3,14 \cdot 2^{2} = 8,4\text{м}^{3} .
3. Коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (А.16) [1] и составляет:
4. Расчетную массу взвешенной в объеме помещения пыли m (кг), образовавшейся в результате аварийной ситуации, определяют по формуле (А.17) [1]:
.Поскольку mвз + mав = 0 + 50 = 50 кг; \rho_{\text{ст}} \cdot V_{\text{ав}}/Z = 0,25 \cdot 8,4/0,5 = 4,2\text{кг} , следует принять m = 4,2 кг.
Для надежного выполнения расчета \Delta P целесообразно объяснить физический смысл использованной здесь формулы (А.17) [1]. Избыточное давление воздуха в помещении при горении взвеси объясняется тепловыделением реакции окисления дисперсного горючего кислородом воздуха. Поэтому в окончательном расчете давления взрыва присутствует общая масса сгоревшей в пылевоздушном облаке пыли m и теплотворная характеристика выгорания единичного количества пыли Hт. Понятно, что масса m не может превысить общую массу пыли в этом облаке (mвз + mав), которая записана в верхней строке формулы (А.17) [1]. Но масса m может быть меньше (mвз + mав). Последнее происходит в случае горения пылевоздушных облаков, обогащенных горючим, когда для полного выгорания пыли в таком облаке не хватает кислорода воздуха. Для подобных «богатых» смесей масса выгорающей пыли будет ограничена содержанием кислорода в облаке, а потому не должна превосходить величину \rho_{\text{ст}} \cdot V_{\text{ав}} , представленную в нижней строке формулы (А.17) [1]. Добавим, что поправка (1/Z) к указанной величине обусловлена спецификой расчета \Delta P , куда масса сгоревшей пыли фактически входит в виде комплекса m·Z.
5. Определение избыточного давления взрыва \Delta P производится по формуле (А.4) [1]:
\Delta P = \frac{m \cdot H_{\text{т}} \cdot P_{0} \cdot Z}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{в}} \cdot C_{\text{р}} \cdot T_{0} \cdot K_{\text{н}}} = \frac{4,2 \cdot 1,8 \cdot 10^{7} \cdot 101,3 \cdot 0,5}{1000 \cdot 1,2 \cdot 1010 \cdot 300 \cdot 3} = 3,51\text{кПа} .
6. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, рассматриваемое помещение мукомольного комбината для хранения муки не относится к категории Б и его следует относить к категории В1 — В4 в зависимости от пожарной нагрузки, находящейся в этом помещении.
5.5. Помещения с горючими жидкостями
При определении категории помещений в нижеприведенных примерах учитываются следующие положения [1]:
- в качестве расчетного выбирается наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором участвует аппарат, имеющий наибольшую пожарную нагрузку (пп. А.1.1, Б.1 [1]);
- площадь пожарной нагрузки определяется с учетом особенностей технологии, под площадью пожарной нагрузки понимается площадь поверхности зеркала ГЖ в аппарате, площадь разлива ГЖ из аппарата, ограниченная бортиками, поддонами, площадь, занимаемая оборудованием, сливными емкостями и т.п.
Пример 11
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 °C), которые обращаются в центробежных и поршневых компрессорах. Количество масла в компрессоре составляет 15 кг. Количество компрессоров 5. Температура нагрева масел в компрессорах менее температур их вспышек.
Определим категорию помещения для случая, когда количество масла в каждом из компрессоров составляет 15 кг, а другая пожарная нагрузка отсутствует.
В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка определяется из соотношения
Q = \sum_{i = 1}^{n} G_{i} \cdot Q_{\text{н}i}^{\text{р}} ,
где Gi — количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; Q_{\text{н}i}^{\text{р}} — низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж·кг-1.
Низшая теплота сгорания для турбинного масла составляет 41,87 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:
Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 6 — 8 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:
g = \frac{Q}{S} = \frac{628}{10} = 62,8\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
В соответствии с табл. Б.1 [1] помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В4 (g <= 180 МДж·м-2) при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в приложении Б [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 lпр должно удовлетворять неравенству
lпр >= 26 — H или при H = 9 м lпр >= 17 м.
Поскольку данное условие для машинного отделения не выполняется (расстояния между агрегатами не более 6 м), то помещение машинного отделения согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В3.
Пример 12
Определим категорию помещения для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.
В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка будет равна:
Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки будет составлять 30 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 30 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:
g = \frac{Q}{S} = \frac{50244}{30} = 1674,8\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
В соответствии с табл. Б.1 [1] помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В2 при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в приложении Б [1].
В данном помещении минимальное расстояние H от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет около 6,5 м.
Определим, выполняется ли условие
После подстановки численных значений получим:
0,64·g·H2 = 0,64·2200·6,52 = 59488 МДж.
Так как Q = 50244 МДж и условие Q >= 59488 МДж не выполняется, то помещение машинного отделения согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В2.
Пример 13
Определим категорию помещения, приведенного в примере 11, для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.
В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка будет равна:
Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 26 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 26 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:
g = \frac{Q}{S} = \frac{50244}{26} = 1932,5\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
В соответствии с табл. Б.1 [1] помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В2 при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в приложении Б [1].
В данном помещении минимальное расстояние H от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет около 9 м.
Определим, выполняется ли условие
После подстановки численных значений получим:
0,64·g·H2 = 0,64·2200·92 = 114048 МДж.
Так как Q = 50244 МДж и условие Q >= 114048 МДж не выполняется, то согласно табл. Б.1 [1] помещение машинного отделения относится к категории В2.
Пример 14
Определим категорию того же помещения (пример 13) для случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 7000 кг.
В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка будет равна:
Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 130 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 130 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:
g = \frac{Q}{S} = \frac{293090}{130} = 2254,5\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение машинного отделения с данной удельной пожарной нагрузкой относится к категории В1.
5.6. Помещения с твердыми горючими веществами и материалами
Пример 15
Складское здание. Представляет собой многостеллажный склад, в котором предусмотрено хранение на металлических стеллажах негорючих материалов в картонных коробках. В каждом из десяти рядов стеллажей имеется десять ярусов, шестнадцать отсеков, в которых хранятся по три картонных 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 x 16 отсеков x 3 коробки x 1 кг = 480 кг.
Низшая теплота сгорания для картона составляет 13,4 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:
Удельная пожарная нагрузка составит:
g = \frac{Q}{S} = \frac{6432}{57,6} = 111,7\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
Это значение удельной пожарной нагрузки соответствует категории В4. Однако площадь размещения пожарной нагрузки превышает 10 м2. Поэтому к категории В4 данное помещение не относится. В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение складского здания относится к категории В3.
Пример 16
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, изготовленные из дерева. Общая масса древесины на этом участке составляет около 47 кг.
Низшая теплота сгорания для древесины составляет 13,8 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:
Площадь размещения пожарной нагрузки составляет 2,5 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:
g = \frac{Q}{S} = \frac{648,6}{10} = 64,9\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение производственной лаборатории с данной удельной пожарной нагрузкой относится к категории В4.
Поскольку в помещении лаборатории нет других участков с пожарной нагрузкой, то согласно табл. Б.1 и п. Б.2 [1] проверка помещения производственной лаборатории на принадлежность к категории В3 не производится.
Пример 17
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 \Delta P = 0 , т.е. помещение не относится к категории А или Б.
Низшая теплота сгорания составляет: смазочное масло — 41,87 МДж·кг-1, резина — 33,52 МДж·кг-1, дизельное топливо — 43,59 МДж·кг-1, пенополиуретан — 24,3 МДж·кг-1, полиэтилен — 47,14 МДж·кг-1, полихлорвинил — 14,31 МДж·кг-1, картон — 13,4 МДж·кг-1, искусственная кожа — 17,76 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:
Q = 18·41,87 + 118,4·33,52 + 120·43,59 + 4·24,3 + 1,8 x x 47,14 + 2,5·13,4 + 9·17,76 + 2,6·14,31 = 10365,8 МДж.
Минимальное расстояние H от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет 6 м. Площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:
g = \frac{Q}{S} = \frac{10365,8}{10} = 1036,6 \cdot \text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
В соответствии с табл. Б.2 [1] помещение с данной удельной пожарной нагрузкой относится к категории В3.
Определим, выполняется ли условие п. Б.2 [1]
После подстановки численных значений получим:
0,64·g·H2 = 0,64·1400·62 = 32256 МДж.
Так как Q = 10365,8 МДж и условие Q >= 32256 МДж не выполняется, помещение гаража относится к категории В3.
5.7. Помещения с горючими газами, легковоспламеняющимися жидкостями, горючими жидкостями, пылями, твердыми веществами и материалами
Пример 18
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 [2].
- в помещении tп = 39 [3];
- в сушильной камере tк = 80.
Плотность газов и паров, кг·м-3:
- метана \rho_{CH_{4}}^{39°C} = \frac{M}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot t_{\text{р}})} = 0,6260 ;
- сольвента \rho_{C_{8,5}H_{11}}^{39°C} = 4,4182 (\rho_{\text{с}}) ; \rho_{C_{8,5}H_{11}}^{80°C} = 3,9043 .
Парциальное давление насыщенных паров при температуре 39 °C [2], кПа:
P_{\text{н},C_{8,5}H_{11}} = 3,0 .
Интенсивность испарения при 39 °C, кг·м-2·с-1:
1.4 Пожароопасные свойства [2].
Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), % (об.):
- метана C_{\text{НКПР},\text{СН}_{4}} = 5,28 ;
- сольвента C_{\text{НКПР},\text{С}_{8,5}\text{Н}_{11}} = 1,0 .
Стехиометрическая концентрация, % (об.):
- метана C_{\text{ст},\text{СН}_{4}} = 9,36 ;
- сольвента C_{\text{ст},\text{С}_{8,5}\text{Н}_{11}} = 1,80 (Cст,с).
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 Vп = 264,7·30,54·15,75 = 127322,0 м3.
1.5.2. Площадь окрасочного пролета со встроенными помещениями на отметке 0,00: Fобщ = 264,7·30,54 = 8083,94 м2.
1.5.3 Площади встроенных помещений:
- тамбур (ось В/1) F1,встр = 1,75·3,49 = 6,11 м2;
- ПСУ (оси К-К/1) F2,встр = 1,97·6,61 = 13,02 м2;
- помещения (оси Л/3-Р/1) F3,встр = 82,76·6,55 = 542,08 м2;
- помещения (оси У-Х1) F4,встр = 50,04·6,55 = 327,76 м2;
- суммарная площадь встроенных помещений:
Fвстр = F1,встр + F2,встр + F3,встр + F4,встр = = 6,11 + 13,02 + 542,08 + 327,76 = 888,97 м2.
1.5.4 Площадь окрасочного пролета без встроенных помещений:
Fоп = Fобщ — Fвстр = 8083,94 — 888,97 = 7194,97 м2.
1.5.5 Объем окрасочного пролета с площадью Fоп и высотой H:
Vбвп = 7194,97·15,75 = 113320,78 м3.
1.5.6 Объемы встроенных помещений на отметке 6,500:
V1,встр = 1,95·27,05·9,25 = 487,91 м3;
V2,встр = 5,47·23,99·9,25 = 1213,83 м3;
V3,встр = 23,92·7,27·9,25 — 13,02·9,25 = 1488,12 м3;
V4,встр = 5,43·6,55·9,25 = 328,99 м3;
V5,встр = 0,72·27,0·9,25 = 179,82 м3;
V1-5,встр = V1,встр + V2,встр + V3,встр +
- V4,встр + V5,встр = 3698,67 м3.
1.5.7 Объем окрасочного пролета без объема V1-5,встр:
V1 = Vбвп — V1-5,встр = 113320,78 — 3698,67 = 109622,11 м3.
1.5.8 Объемы над встроенными помещениями на отметке 12,030:
V1,пер = 10,5·6,55·3,72 = 255,84 м3;
V2,пер = 6,5·6,55·9,25 = 393,82 м3;
V3,пер = 5,08·6,55·3,72 = 123,78 м3;
V4,пер = 23,1·6,55·7,95 — 5,82·2,72·2,82 = 1158,23 м3;
V5,пер = 1,75·3,49·2,26 = 13,80 м3;
V6,пер = 1,97·6,61·2,96 = 38,54 м3;
V1-6,пер = V1,пер + V2,пер + V3,пер + V4,пер +
- V5,пер + V6,пер = 1984,01 м3.
1.5.9. Объем бассейна коагуляции на отметке -2,500 и 0,00 (L = 80,5 м, S = 3,60 \div 6,40\text{м} , H = 2,10 \div 2,20\text{м} ):
Vб = (1,90·6,40 + 2,40·5,00 + 1,40·4,00 + 6,40·3,10 + 66,4 x x 2,60 + 2,0·2,50)·2,20 + 76,20·1,00·2,10 = 659,95 м3.
1.5.10 Объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:
Vп = V1 + V1-6,пер + Vб = 109622,11 + 1984,01 + 659,95 = = 112266,07 м3.
1.5.11 Свободный объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:
Vсв = 0,8·Vп = 0,8·112266,07 = 89812,86 м3 ~= 89813 м3.
1.5.12 Толщина слоя лакокрасочных материалов:
1.5.13 Расход лакокрасочных материалов:
1.5.14 Содержание горючих растворителей в лакокрасочных материалах:
- грунт ФЛ-03К \phi_{\text{г},\text{фл}} = 67%(\text{масс}.) ;
- эмаль МЛ-152 \phi_{\text{э}} = 78%(\text{масс}.) .
1.5.15 Расход растворителя на единицу площади окрашиваемых поверхностей тракторов:
1.5.16 Производительность конвейера по площади нанесения лакокрасочных материалов:
nк,с = 407,3 м2·ч-1 = 6,79 м2·мин-1 = 0,1131 м2·с-1;
nк,э = 101,8 м2·ч-1 = 1,70 м2·мин-1 = 0,0283 м2·с-1.
1.5.17 Производительность конвейера по массе растворителя, содержащегося в нанесенных лакокрасочных материалах:
nр,фл = 101,8·15·2,66·10-3 = 4,0618 кг·ч-1 = = 0,001128 кг·с-1;
nр,э = 101,8·20·3,276·10-3 = 6,6699 кг·ч-1 = = 0,001853 кг·с-1;
nр,эс = 407,3·20·3,276·10-3 = 26,6863 кг·ч-1 = = 0,007413 кг·с-1.
2. Обоснование расчетных вариантов аварии.
2.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере.
2.1.1 Расход метана в подводящем трубопроводе при давлении P_{CH_{4}} = 178,4\text{кПа} :
G_{CH_{4}} = 714\text{кг} \cdot \text{ч}^{- 1} = 0,19844\text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} .
2.1.2. Масса газа m_{CH_{4}} , поступающего из трубопроводов диаметром dг = 0,219 м и общей длиной участков трубопроводов Lг = 1152 м, согласно пп. А.1.2 в) и А.2.4 [1] составит:
m_{CH_{4}} = 0,19844 \cdot 300 + 0,01 \cdot 3,14 \cdot 178,4 \cdot \frac{0,219^{2}}{4} \cdot 1152 \cdot 0,626 = 107,97\text{кг} .
2.1.3. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных изделий, при работающем конвейере за время аварийной ситуации Tа = 3600 с = 1 ч [1] с учетом коэффициента избытка лакокрасочных материалов Kи = 2 составит:
mэс = 2·nр,эс·Tа = 2·26,6863·1 = 53,3726 кг;
mгэ = 2·nр,фл·Tа = 2·4,0618·1 = 8,1236 кг;
mээ = 2·nр,э·Tа = 2·6,6699·1 = 13,3398 кг.
2.1.4. Масса растворителя mрб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции Fбк = 226,84 м2 за время аварийной ситуации Tа = 3600 с [1], составит:
mрб = Wс·Fбк·Tа = 3,1919·10-5·226,84·3600 = 26,0658 кг.
2.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере.
2.2.1. Масса растворителя, поступающего в помещение при аварийной ситуации из красконагнетательного бака Vбк = 60 л = 0,06 м3 и трубопроводов диаметром dбко = dбкп = 0,04 м и длиной (Lбко + Lбкп) = 312 м, составит:
2.2.2. Площадь испарения Fи,бк (м2) с поверхности разлившейся из бака и трубопровода эмали МЛ-152 будет равна:
F_{\text{и},\text{бк}} = \frac{m_{\text{бк}} \cdot 100}{\phi_{\text{э}} \cdot \rho_{C_{8,5}H_{11}}^{\text{ж}}} = \frac{304,04 \cdot 100}{0,78 \cdot 850} = 458,6\text{м}^{2} .
2.2.3. Масса растворителя mрбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака, будет равна:
mрбб = mрб + Wс·Fи,бк·Tа = 26,0658 + 3,1919·10-5·458,6 x x 3600 = 78,7628 кг.
2.2.4. Масса растворителя mрк (кг), испаряющегося с окрашенных изделий при работающем конвейере (п. 2.1.3), составит:
mрк = mэс + mгэ + mээ = 53,3726 + 8,1236 + 13,3398 = = 74,836 кг.
2.2.5 Масса паров растворителя mп,р (кг), поступившая в объем помещения при аварийной ситуации, будет равна:
mп,р = mрбб + mрк = 78,7628 + 74,836 = 153,5988 кг.
2.3 Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера.
2.3.1. Масса растворителя mрбб (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:
m_{\text{гэо}} = K_{\text{и}} \cdot G_{\text{рфл}} \cdot F_{\text{го}} \cdot \delta_{\text{г}} = 2 \cdot 2,66 \cdot 10^{- 3} \cdot 260 \cdot 15 = 20,7480\text{кг} ;
m_{\text{гэс}} = G_{\text{рфл}} \cdot F_{\text{гс}} \cdot \delta_{\text{г}} = 2,66 \cdot 10^{- 3} \cdot 227,5 \cdot 15 = 9,0772\text{кг} ;
m_{\text{эоэ}} = K_{\text{и}} \cdot G_{\text{рэ}} \cdot F_{\text{эо}} \cdot \delta_{\text{э}} = 2 \cdot 3,276 \cdot 10^{- 3} \cdot 305,5 \cdot 20 = 40,0327\text{кг} ;
m_{\text{эсэ}} = G_{\text{рэ}} \cdot F_{\text{эсэ}} \cdot \delta_{\text{э}} = 3,276 \cdot 10^{- 3} \cdot 500,5 \cdot 20 = 32,7928\text{кг} ;
m_{\text{эос}} = K_{\text{и}} \cdot G_{\text{рэ}} \cdot F_{\text{эос}} \cdot \delta_{\text{э}} = 2 \cdot 3,276 \cdot 10^{- 3} \cdot 533 \cdot 20 = 69,8443\text{кг} ;
m_{\text{эсс}} = G_{\text{рэ}} \cdot F_{\text{эсс}} \cdot \delta_{\text{э}} = 3,276 \cdot 10^{- 3} \cdot 1092 \cdot 20 = 71,5478\text{кг} .
2.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера.
2.4.1. Масса газа m_{CH_{4}} , 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 \Delta P для различных вариантов аварийных ситуаций проводится согласно формуле (А.1) [1].
3.1 Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере:
Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категории А или Б.
3.2 Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере:
Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категории А или Б.
3.3 Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:
Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категории А или Б.
3.4 Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера:
Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха относится к категории А.
Пример 19
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 Vп = 8229,6 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·8229,6 = 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 L1 x S1 x H1 = 1,5 x 1,0 x 1,0 м (F1 = 1,5 м2). Отдельные детали станков обезжириваются в вытяжном шкафу размером L2 x S2 x H2 = 1,2 x 0,8 x 2,85 м (F2 = 0,96 м2) уайт-спиритом, который хранится в шкафу в емкости объемом Vа = 3 л = 0,003 м3 (суточная норма). Обработка поверхностей станков производится в ванне с индустриальным маслом И-50 размером L3 x S3 x H3 = 1,15 x 0,9 x 0,72 м (F3 = 1,035 м2, V3 = 0,7452 м3) при температуре t = 140 °C. Масса индустриального масла И-50 в ванне m3 = 538 кг. Рядом с ванной для промасливания станков расположено место для упаковки станков размером L4 x 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 C10,5H21,0. Молярная масса уайт-спирита M = 147,3 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана для уайт-спирита: A = 7,13623; B = 2218,3; Cа = 273,15. Температура вспышки уайт-спирита tвсп > 33 °C, индустриального масла И-50 tвсп = 200 °C, синтанола ДС-10 tвсп = 247 °C. Плотность жидкости при температуре t = 25 °C: уайт-спирита \rho_{\text{ж}} = 790\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} , индустриального масла И-50 \rho_{\text{ж}} = 903\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} , синтанола ДС-10 \rho_{\text{ж}} = 980\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Теплота сгорания уайт-спирита H_{\text{т}} = Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 43,966\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 4,397 \cdot 10^{7}\text{Дж } \cdot \text{кг}^{- 1} , индустриального масла И-50 по формуле Басса Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 50460 - 8,545 \cdot \rho_{\text{ж}} = 50460 - 8,545 \cdot 903 = 42744\text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 42,744\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} , упаковочной бумаги Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 13,272\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} , древесины обшивочных досок Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 20,853\text{МДж } \cdot \text{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 [3] tр = 35 °C. Плотность паров уайт-спирита при tр = 35 °C \rho_{\text{п}} = \frac{147,3}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 35)} = 5,8240\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] T = 3600 с.
3. Объем Vж и площадь разлива Fи поступившего в помещение при расчетной аварии уайт-спирита согласно п. А.1.2. [1] составят:
4. Определяем давление Pн насыщенных паров уайт-спирита при расчетной температуре tр = 35 °C:
lgP_{\text{н}} = 7,13623 - \frac{2218,3}{273,15 + 35} = - 0,062537 ;
5. Интенсивность испарения W уайт-спирита составит:
W = 10^{- 6} \cdot 1,0 \cdot \sqrt{147,3} \cdot 0,87 = 1,056 \cdot 10^{- 5}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
6. Масса паров уайт-спирита m, поступивших в помещение, будет равна:
m = 1,056·10-5·3·3600 = 0,114 кг.
7. Избыточное давление взрыва \Delta P согласно формуле (22) Пособия составит:
\Delta P = 2,831 \cdot 10^{- 5} \cdot \frac{0,114 \cdot 4,397 \cdot 10^{7}}{6584} = 0,02\text{кПа} .
8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение отделения консервации и упаковки станков не относится к категории А или Б, Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 — В4.
9. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G3 = m3 = 538 кг, G4 = m4 = 24 кг, G5 = m5 = 1650 кг;
Q = 538·42,744 + 24·13,272 + 1650·20,583 = 57277 МДж;
S = F3 + F4 = 1,035 + 24,0 = 25,035 м2;
g = \frac{Q}{S} = \frac{57277}{25,035} = 2288\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
10. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж·м-2. Помещение отделения консервации и упаковки станков согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.
Пример 20
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 Vа = 10 м3 каждый, из которых каждые два заполнены битумом, а один пустой; 2 смесителя объемом Vа = 15 м3 каждый. Все смесители обогреваются диатермическим маслом (аллотерм-1), подаваемым из помещения котельной и имеющим температуру t = 210 °C. Температура битума и смеси в смесителях t = 190 °C. Смесь состоит из битума БНК 45/190 — 8 т, полипропилена — 1 т, талька — 1 т. Полипропилен подается в единичной таре в виде гранул массой m1 = 250 кг. В 1 т гранулированного полипропилена содержится до 0,3 кг пыли. Полипропилен загружается из тары в бункер смесителя объемом Vа = 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 °C могут выделять в воздух летучие продукты термоокислительной деструкции, содержащие органические кислоты, карбонильные соединения, оксид углерода. При этом на 1 т 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 Vп = 10368 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·10368 = 8294,4 м3. Площадь помещения F = 864 м2.
Производительность насоса с диатермическим маслом (аллотерм-1) n1 = 170 м3·ч-1 = 0,0472 м3·с-1 = 71,5 кг·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 = 0,15 м. Производительность насоса, подающего смесь в пропиточную ванну, n2 = 10 м3·ч-1 = 0,00278 м3·с-1 = 2,78 кг·с-1 (по битуму с полипропиленом 2,5 кг·с-1), а отводящего смесь в смесители из ванн n3 = 5 м3·ч-1 = 0,00139 м3·с-1 = 1,39 кг·с-1 (по битуму с полипропиленом 1,25 кг·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-1 = 0,007 м3·с-1 = 7 кг·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 т 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-1. Доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях, соответственно \beta_{1} = 0,2 и \beta_{2} = 0,8 .
1.2. Тальк — негорючее вещество. Температура вспышки битума БНК 45/190 tвсп = 212 °C, аллотерма-1 tвсп = 214 °C. Плотность жидкости битума \rho_{\text{ж}} = 1000\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} , аллотерма-1 \rho_{\text{ж}} = 1514\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Теплота сгорания битума по формуле Басса H_{\text{т}} = Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 50460 - 8,545 \cdot \rho_{\text{ж}} = 41915\text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 41,92\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} , аллотерма-1 H_{\text{т}} = Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 50460 - 8,545 \cdot 1514 = 37523\text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 37,52\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} , полипропилена H_{\text{т}} = Q_{\text{н}}^{\text{р}} = 44000\text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} = 44,0\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} .
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного из двух вариантов аварии принимается наиболее неблагоприятный по последствиям взрыва. 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. А.3.2 - А.3.6.
2.1.1. Интенсивность пылеотложений n6 в помещении при загрузке в бункера смесителей полипропилена из тары по исходным данным составит:
n6 = 0,03·1,65 = 0,0495 кг·ч-1.
2.1.2. Масса пыли M1, выделяющейся в объем помещения за период (30 дней = 720 ч) между генеральными пылеуборками ( \beta_{1} = 0,2 ; \alpha = 0 ), будет равна:
m1 = 0,0495·720·0,2 = 7,128 кг.
2.1.3. Масса пыли M2, выделяющейся в объем помещения за время (8 ч) между текущими пылеуборками ( \beta_{2} = 0,8 ; \alpha = 0 ), будет равна:
2.1.4. Масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии mп (Kг = 1,0; Kу = 0,7) и масса взвихрившейся пыли mвз (Kвз = 0,9) составят:
m_{\text{п}} = \frac{1}{0,7} \cdot (7,128 + 0,317) = 10,636\text{кг} ;
2.1.5 Масса пыли mав, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, будет равна:
2.1.6 Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли m, образовавшейся в результате аварийной ситуации, составит:
2.2. Разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель. Расчет проводим в соответствии с п. А.1.2 [1] и исходными данными.
2.2.1. Масса вышедшей из смесителя (Vа = 15 м3) и трубопровода смеси при работающем насосе mсм будет равна (q = n3; Tа = 300 с):
2.2.2 Масса полипропилена mпр в массе mсм составит, при соотношении битума, полипропилена и талька 8:1:1:
m_{\text{пр}} = \frac{1}{10} \cdot m_{\text{см}} = \frac{1}{10} \cdot 15682 = 1568,2\text{кг} .
2.2.3. Масса летучих углеводородов m, выделяющихся при термоокислительной деструкции из полипропилена, входящего в состав разлившейся смеси (из 1 т полипропилена выделяется 1,7 кг газообразных продуктов), будет равна:
m = 0,0017·mпр = 0,0017·1568,2 = 2,7 кг.
3. Избыточное давление взрыва \Delta P для двух расчетных вариантов аварии определяем по формулам (22) и (43) Пособия.
3.1. Избыточное давление взрыва \Delta P при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией бункера при загрузке полипропилена в смеситель, составит:
\Delta P = 47,18 \cdot \frac{9,692 \cdot 44,0}{8294,4} = 2,42\text{кПа} .
3.2. Избыточное давление взрыва \Delta P при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель, составит:
\Delta P = 2,831 \cdot 10^{- 5} \cdot \frac{2,7 \cdot 44,0 \cdot 10^{6}}{8294,4} = 0,4\text{кПа} .
4. Расчетное избыточное давление взрыва для каждого из вариантов аварии не превышает 5 кПа. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров не относится к категории А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б1 [1] 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 Vа = 10 м3 каждый и в двух смесителях объемом Vа = 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_{\text{н}}^{\text{р}} = 41,92\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} .
6. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:
G = 4·10·1000 + 2·15·0,9·1000 = 67000 кг;
Q = 67000·41,92 = 2808640 МДж;
g = \frac{2808640}{864} = 3251\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .
7. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж·м-2. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.
5.8. Примеры расчетов категорий зданий по взрывопожарной и пожарной опасности
5.8.1. Здания категории А
Пример 21
1. Исходные данные. Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 9000 м2. В здании находятся помещения категории А суммарной площадью FА = 400 м2.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категории А составляет 4,44% и не превышает 5% площади всех помещений здания, но более 200 м2. Согласно п. 6.2 [1] здание относится к категории А.
Пример 22
1. Исходные данные. Производственное трехэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 20000 м2. В здании находятся помещения категории А суммарной площадью FА = 2000 м2. Эти помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категории А, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 10% и не превышает 25% площади всех помещений здания, но более 1000 м2. Согласно п. 6.2 [1] здание относится к категории А.
5.8.2. Здания категории Б
Пример 23
Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 32000 м2. Площадь помещений категории А составляет FА = 150 м2, категории Б — FБ = 400 м2, суммарная категорий А и Б — FА,Б = 550 м2.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категории А составляет 0,47% и не превышает 5% площади всех помещений здания и 200 м2. Согласно п. 6.2 [1] здание не относится к категории А. Суммарная площадь помещений категорий А и Б составляет 1,72% и не превышает 5% площади всех помещений здания, но более 200 м2. Согласно п. 6.4 [1] здание относится к категории Б.
Пример 24
Производственное двухэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 15000 м2. Площадь помещений категории А составляет FА = 800 м2, категории Б — FБ = 600 м2, суммарная категорий А и Б — FА,Б = 1400 м2. Помещения категорий А и Б оборудованы установками автоматического пожаротушения.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категории А, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 5,33% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно п. 6.3 [1] здание не относится к категории А. Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 9,33% и не превышает 25% площади всех помещений здания, но более 1000 м2. Согласно пп. 6.4 и 6.5 [1] здание относится к категории Б.
5.8.3. Здания категории В
Пример 25
Производственное восьмиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 40000 м2. В здании отсутствуют помещения категорий А и Б. Площадь помещений категорий В1 — В3 составляет FВ = 8000 м2.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категорий В1 — В3 составляет 20% площади всех помещений здания, что более 10%. Согласно п. 6.6 [1] здание относится к категории В.
Пример 26
Производственное трехэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 12000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 180 м2, категорий В1 — В3 — FВ = 5000 м2, суммарная категорий А, Б, В1 — В3 — FА,Б,В = 5180 м2.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категорий А и Б составляет 1,5% площади всех помещений здания и не превышает 200 м2. Согласно пп. 6.2 и 6.4 здание не относится к категории А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 — В3 составляет 43,17% площади всех помещений здания, что более 5%. Согласно п. 6.6 [1] здание относится к категории В.
Пример 27
Производственное двухэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 20000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 900 м2, категорий В1 — В3 — FВ = 4000 м2, суммарная категорий А, Б, В1 — В3 — FА,Б,В = 4900 м2. Помещения категории А, Б, В1 — В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 4,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно пп. 6.3 и 6.5 [1] здание не относится к категориям А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 — В3 составляет 24,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания, но более 3500 м2. Согласно п. 6.7 [1] здание относится к категории В.
5.8.4. Здания категории Г
Пример 28
Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 30000 м2. Помещения категорий А и Б в здании отсутствуют. Площадь помещений категорий В1 — В3 составляет FВ = 1800 м2, категории Г — FГ = 2000 м2, суммарная площадь помещений категорий В1 — В3, Г — FВ,Г = 3800 м2.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категорий В1 — В3 составляет 6% и не превышает 10% площади всех помещений здания. Согласно п. 6.6 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий В1 — В3, Г составляет 12,67% площади всех помещений здания, что превышает 5%. Согласно пп. 6.6 и 6.8 [1] здание относится к категории Г.
Пример 29
Производственное четырехэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 16000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 800 м2, помещений категорий В1 — В3 — FВ = 1500 м2, помещений категории Г — FГ = 3000 м2, суммарная категорий А, Б, В1 — В3 — FА,Б,В = 2300 м2, суммарная категорий А, Б, В1 — В3, Г — FА,Б,В,Г = 5300 м2. Помещения категорий А, Б, В1 — В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно пп. 6.3 и 6.5 [1] здание не относится к категории А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 — В3, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 14,38% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 3500 м2. Согласно п. 6.7 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 — В3, Г, где помещения категорий А, Б, В1 — В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения, составляет 31,12% площади всех помещений здания, что более 25% и 5000 м2. Согласно пп. 6.7, 6.8 и 6.9 [1] здание относится к категории Г.
5.8.5. Здания категории Д
Пример 30
Производственное одноэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 8000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 600 м2, категорий В1 — В3 — FВ = 1000 м2, категории Г — FГ = 200 м2, категорий В4 и Д — FВ4,Д = 6200 м2, суммарная категорий А, Б, В1 — В3 — FА,Б,В = 1600 м2, суммарная категорий А, Б, В1 — В3, Г — FА,Б,В,Г = 1800 м2. Помещения категорий А, Б, В1 — В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 7,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно пп. 6.3 и 6.5 [1] здание не относится к категории А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 — В3, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 20% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 3500 м2. Согласно п. 6.7 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 — В3, Г, где помещения категорий А, Б, В1 — В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения, составляет 22,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 5000 м2. Согласно пп. 6.9 и 6.10 [1] здание не относится к категориям А, Б, В и Г. Следовательно, оно относится к категории Д.
Пример 31
Производственное пятиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 25000 м2. Помещения категорий А и Б в здании отсутствуют. Площадь помещений категорий В1 — В3 составляет FВ = 1000 м2, категории Г — FГ = 200 м2, категорий В4 и Д — FВ4,Д = 23800 м2, суммарная категорий В1 — В3, Г — FВ,Г = 1200 м2.
2. Определение категории здания.
Суммарная площадь помещений категорий В1 — В3 составляет 4% и не превышает 10% площади всех помещений здания. Согласно п. 6.6 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий В1 — В3, Г составляет 4,8% и не превышает 5% площади всех помещений здания. Согласно пп. 6.8 и 6.10 [1] здание не относится к категориям А, Б, В и Г. Следовательно, оно относится к категории Д.
Пример 32
Производственное двухэтажное здание. Общая площадь помещений F = 10000 м2. Помещения категорий А, Б, В1 — В3 и Г отсутствуют. Площадь помещений категории В4 составляет FВ4 = 2000 м2, категории Д — FД = 8000 м2.
2. Определение категории здания.
Согласно п. 6.10 [1] здание относится к категории Д.
6. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
6.1. Наружные установки с горючими газами
Пример 33
1.1. Наружная установка. Емкость-сепаратор, расположенная на открытой площадке и предназначенная для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги. Емкость-сепаратор размещается за ограждением факельной установки на расстоянии L2 = 75 м (длина отводящего трубопровода) от факела и L1 = 700 м (длина подводящего трубопровода) от наружной установки пропиленового холодильного цикла. На участках начала и конца подводящих и отводящих трубопроводов установлены автоматические задвижки (время срабатывания задвижек \tau = 120\text{с} ). Диаметр подводящего и отводящего трубопроводов dтр1 = dтр2 = 500 мм = 0,5 м. Объем емкости-сепаратора Vа = 50 м3. Давление газа P = P1 = P2 = 2500 кПа, расход газа G = 40000 кг·ч-1 = 11,1111 кг·с-1, температура газа tг = 60 °C.
1.2. Молярная масса пропилена M = 42,08 кг·кмоль-1. Химическая формула C3H6. Удельная теплота сгорания пропилена Qсг = 45604 кДж·кг-1 = 45,604·106 Дж·кг-1. Плотность пропилена при tг = 60 °C составит:
\rho_{\text{г}} = \frac{42,08}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 60)} = 1,5387\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва \Delta P при сгорании смеси горючего газа с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация трубопроводов или емкости-сепаратора, при которой масса поступившего газа в открытое пространство будет максимальной.
3. Масса m пропилена, поступившего в открытое пространство при расчетной аварии из трубопроводов (m1, m2) или емкости-сепаратора (m3), определяется с учетом формул п. В.1.4 [1]:
Максимальная масса поступившего в открытое пространство при расчетной аварии пропилена составляет m = m1 = 6617,8 кг.
4. Избыточное давление \Delta P (кПа) взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-сепаратора согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:
m_{\text{пр}} = \frac{Q_{\text{сг}}}{Q_{\text{о}}} \cdot m \cdot Z = \frac{45,604 \cdot 10^{6}}{4,52 \cdot 10^{6}} \cdot 6617,8 \cdot 0,1 = 6677\text{кг} .
5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка емкости-сепаратора для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги относится к категории АН.
Пример 34
1.1. Наружная установка. Изотермическое хранилище этилена (ИХЭ). Изотермический резервуар хранения этилена (ИРЭ) представляет собой двустенный металлический резервуар. Пространство между внутренней и наружной стеной заполнено теплоизоляцией — пористым слоем перлита. Объем резервуара Vр = 10000 м3. Максимальный коэффициент заполнения резервуара \alpha = 0,95 . Температура сжиженного этилена Tж = -103 °C = 170,2 К. Давление паров этилена в резервуаре Pр = 103,8 кПа. Резервуар размещен в бетонном обваловании площадью F = 5184 м2 (L = S = 72 м, H = 2,2 м).
При аварийной ситуации в обвалование поступает весь объем сжиженного этилена из резервуара, составляющий с учетом поступившего этилена из подводящих и отводящих трубопроводов до отсечных клапанов Vж = 9850 м3 с массой mж = 5,5948·106 кг.
1.2. Молярная масса этилена M = 28,05 кг·кмоль-1 = 0,02805 кг·моль-1. Удельная теплота сгорания этилена Qсг = 46988 кДж·кг-1 = 46,988·106 Дж·кг-1. Плотность сжиженного этилена при температуре его кипения Tк = -103,7 °C = 169,5 К равна C_{\text{ж}} = 568\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Максимальная абсолютная температура воздуха и средняя скорость ветра (воздушного потока) в летний период в данном районе (г. Томск) согласно [3] составляют tр = T0 = 36 °C = 309,2 К и U = 3 м·с-1 соответственно. Мольная теплота испарения сжиженного этилена Lисп = 481,62 кДж·кг-1 = 4,8162·105 Дж·кг-1 = 13509,4 Дж·моль-1. Коэффициент теплопроводности бетона \lambda_{\text{тв}} = 1,3\text{Вт} \cdot \text{м}^{- 1} \cdot \text{К}^{- 1} , воздуха \lambda_{\text{в}} = 0,0155\text{Вт} \cdot \text{м}^{- 1} \cdot \text{К}^{- 1} . Теплоемкость бетона Cтв = 840 Дж·кг-1·К-1. Плотность бетона \rho_{\text{тв}} = 2000\text{кг} \cdot \text{м}^{- 1} . Кинематическая вязкость воздуха \nu_{\text{в}} = 18,5 \cdot 10^{- 6}\text{Па} \cdot \text{с} = 1,62 \cdot 10^{- 5}\text{м}^{2} \cdot \text{с}^{- 1} . Плотность воздуха при tр = 36 °C составит:
\rho_{\text{в}} = \frac{28,96}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 36)} = 1,14134\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
Плотность газообразного этилена при Tж = -103 °C составит:
\rho_{\text{г}} = \frac{28,05}{22,413 \cdot [1 + 0,00367 \cdot (- 103)]} = 2,021\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва \Delta P при сгорании смеси горючего газа с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация трубопровода между изотермическим резервуаром хранения этилена и установленными в обваловании отсечными клапанами на подводящих и отводящих трубопроводах и выход сжиженного и газообразного этилена в окружающее пространство с разливом сжиженного этилена внутри обвалования.
3. Масса m1 газообразного этилена, поступившего в открытое пространство при расчетной аварии из ИРЭ, определяется согласно формулам (В.2), (В.3) [1]:
m_{1} = 0,01 \cdot P_{\text{р}} \cdot (1 - \alpha) \cdot V_{\text{р}} \cdot \rho_{\text{г}} = 0,01 \cdot 103,8 \cdot 0,05 \cdot 10000 \cdot 2,0121 = 1044\text{кг} .
4. Удельная масса mуд испарившегося сжиженного этилена за время t = 3600 с из обвалования в соответствии с формулой (В.11) [1] составит:
a = \frac{\lambda_{\text{тв}}}{C_{\text{тв}} \cdot \rho_{\text{гв}}} = \frac{1,3}{840 \cdot 2000} = 7,74 \cdot 10^{- 7}\text{м}^{2} \cdot \text{с}^{- 1} ;
d = \sqrt{\frac{4 \cdot F_{\text{и}}}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \cdot 5184}{3,14}} = 81,3\text{м} ;
Re = \frac{U \cdot d}{\nu_{\text{в}}} = \frac{3 \cdot 81,3}{1,62 \cdot 10^{- 5}} = 1,51 \cdot 10^{7} .
5. Масса m паров (газов) этилена, поступивших при расчетной аварии в окружающее пространство, будет равна:
m = m1 + mуд·Fи = 1044 + 32,95·5184 = = 1044 + 170813 = 171857 кг.
6. Избыточное давление \Delta P взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки ИРЭ согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:
m_{\text{пр}} = \frac{46,988 \cdot 10^{6}}{4,52 \cdot 10^{6}} \cdot 171857 \cdot 0,1 = 178655\text{кг} .
7. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка изотермического резервуара этилена относится к категории АН.
Пример 35
Исходные данные аналогичны данным примера 33. Частота разгерметизации емкости под давлением с последующим истечением газа для всех размеров утечек представлена в табл. П.1.1 [7]. Для упрощенного расчета частоту реализации в течение года рассматриваемого сценария аварии для всех размеров утечек принимаем равной Q = 6,2 x 10-5 год-1.
2. В соответствии с расчетами из примера 33 величина избыточного давления взрыва \Delta P на расстоянии r = 30 м от наружной установки равна 287 кПа.
3. Импульс волны давления i (Па·с) вычисляется по формуле (В.23) [1]:
i = \frac{123 \cdot m_{\text{пр}}^{0,66}}{r} = \frac{123 \cdot 6677^{0,66}}{30} = 1371\text{Па} \cdot \text{с} .
4. Вычисляем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:
Pr = 5 — 0,26·ln(V) = 5 — 0,26·ln(5,32·10-7) = = 5 + 3,76 = 8,76;
5. По табл. Г.1 [1] для полученного значения пробит-функции определяем условную вероятность поражения человека Qd > 0,999. Принимаем Qd = 1,0.
6. Пожарный риск P(a) (год-1) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, определяют с помощью соотношения (1) [1]:
P(a) = Qd·Q = 1,0·6,2·10-5 = 6,2·10-5 год-1.
7. Величина пожарного риска при возможном сгорании пропилена с образованием волн давления превышает одну миллионную (10-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка емкости-сепаратора для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги относится к категории АН.
Пример 36
Исходные данные аналогичны данным примера 33. Частота разгерметизации Q (год-1) емкости под давлением с последующим истечением для всех размеров утечек при различных диаметрах d (м) истечения представлена в табл. П.1.1 [7] и соответственно составляет:
d1 = 5·10-3 м, Q1 = 4,0·10-5 год-1;
d2 = 12,5·10-3 м, Q2 = 1,0·10-5 год-1;
d3 = 25·10-3 м, Q3 = 6,2·10-6 год-1;
d4 = 50·10-3 м, Q4 = 3,8·10-6 год-1;
d5 = 100·10-3 м, Q5 = 1,7·10-6 год-1;
полное разрушение, Q6 = 3,0·10-7 год-1.
2. Интенсивность истечения пропилена Gист (кг·м-2·с-1) в соответствии с исходными данными составляет:
G_{\text{ист}} = \frac{G}{0,785 \cdot d_{\text{тр}1}^{2}} = \frac{11,1111}{0,785 \cdot 0,5^{2}} = 56,6170\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
3. Расход пропилена G (кг·с-1) через различные диаметры истечения составляет:
G_{1} = 0,785 \cdot d_{1}^{2} \cdot G_{\text{ист}} = 0,785 \cdot 0,005^{2} \cdot 56,617 = 1,1111 \cdot 10^{- 3}\text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} ;
G_{2} = 0,785 \cdot d_{2}^{2} \cdot G_{\text{ист}} = 0,785 \cdot 0,0125^{2} \cdot 56,617 = 6,9444 \cdot 10^{- 3}\text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} ;
G_{3} = 0,785 \cdot d_{3}^{2} \cdot G_{\text{ист}} = 0,785 \cdot 0,0025^{2} \cdot 56,617 = 0,0278\text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} ;
G_{4} = 0,785 \cdot d_{4}^{2} \cdot G_{\text{ист}} = 0,785 \cdot 0,05^{2} \cdot 56,617 = 0,1111\text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} ;
G_{5} = 0,785 \cdot d_{5}^{2} \cdot G_{\text{ист}} = 0,785 \cdot 0,1^{2} \cdot 56,617 = 0,4444\text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} ;
G_{6} = 0,785 \cdot d_{\text{тр}1}^{2} \cdot G_{\text{ист}} = 0,785 \cdot 0,5^{2} \cdot 56,617 = 11,1111\text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} .
4. Масса пропилена m, поступившего в открытое пространство при разгерметизации емкости через различные диаметры истечения, составляет:
m2 = 6,9444·10-3·120 + 1923,4 = 1924,2 кг;
m3 = 0,0278·120 + 1923,4 = 1926,7 кг;
m4 = 0,1111·120 + 1923,4 = 1976,7 кг;
m5 = 0,4444·120 + 1923,4 = 1976,7 кг;
m6 = 11,1111·120 + 1923,4 = 3256,7 кг.
5. Избыточное давление взрыва \Delta P на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-сепаратора при ее разгерметизации через различные диаметры истечения согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:
m_{\text{пр}1} = \frac{Q_{\text{сг}}}{Q_{0}} \cdot m_{1} \cdot Z = \frac{45,604 \cdot 10^{6}}{4,52 \cdot 10^{6}} \cdot 1923,5 \cdot 0,1 = 1940,7\text{кг} ;
\Delta P_{2} = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 1941,4^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 1941,4^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 1941,4}{30^{3}}) = 118,9\text{кПа} ;
mпр2 = 1,009·1924,2 = 1941,4 кг;
\Delta P_{3} = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 1944^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 1944^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 1944}{30^{3}}) = 119\text{кПа} ;
mпр3 = 1,009·1926,7 = 1944 кг;
\Delta P_{4} = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 1954^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 1954^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 1954}{30^{3}}) = 119,4\text{кПа} ;
mпр4 = 1,009·1936,7 = 1954 кг;
\Delta P_{5} = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 1944^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 1994^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 1994}{30^{3}}) = 121\text{кПа} ;
mпр5 = 1,009·1976,7 = 1994 кг;
\Delta P_{6} = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 3286^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 3286^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 3286}{30^{3}}) = 171\text{кПа} ;
mпр6 = 1,009·3256,7 = 3286 кг.
6. Импульс волны давления i вычисляется по формуле (В.23) [1]:
i_{1} = \frac{123 \cdot m_{\text{пр}1}^{0,66}}{r} = \frac{123 \cdot 1940,7^{0,66}}{30} = 606,5\text{Па} \cdot \text{с} ;
i_{2} = \frac{123 \cdot 1941,4^{0,66}}{30} = 606,6\text{Па} \cdot \text{с} ;
i_{3} = \frac{123 \cdot 1944^{0,66}}{30} = 607,2\text{Па} \cdot \text{с} ;
i_{4} = \frac{123 \cdot 1954^{0,66}}{30} = 609,2\text{Па} \cdot \text{с} ;
i_{5} = \frac{123 \cdot 1994^{0,66}}{30} = 617,4\text{Па} \cdot \text{с} ;
i_{6} = \frac{123 \cdot 3286^{0,66}}{30} = 858,6\text{Па} \cdot \text{с} .
7. Определяем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:
Pr1 = 5 — 0,26·ln(V1) = 5 — 0,26·ln(1,047·10-3) = 6,78;
V_{1} = (\frac{17500}{\Delta P_{1}})^{8,4} + (\frac{290}{i})^{9,3} = (\frac{17500}{118800})^{8,4} + (\frac{290}{606,5})^{9,3} = 1,047 \cdot 10^{- 3} ;
Pr2 = 5 — 0,26·ln(1,046·10-3) = 6,78;
V_{2} = (\frac{17500}{118900})^{8,4} + (\frac{290}{606,6})^{9,3} = 1,046 \cdot 10^{- 3} ;
Pr3 = 5 — 0,26·ln(1,036·10-3) = 6,79;
V_{3} = (\frac{17500}{119000})^{8,4} + (\frac{290}{607,2})^{9,3} = 1,036 \cdot 10^{- 3} ;
Pr4 = 5 — 0,26·ln(1,0005·10-3) = 6,79;
V_{4} = (\frac{17500}{119400})^{8,4} + (\frac{290}{609,2})^{9,3} = 1,005 \cdot 10^{- 3} ;
Pr5 = 5 — 0,26·ln(8,873·10-4) = 6,83;
V_{5} = (\frac{17500}{121000})^{8,4} + (\frac{290}{617,4})^{9,3} = 8,873 \cdot 10^{- 4} ;
Pr6 = 5 — 0,26·ln(4,131·10-5) = 7,62;
V_{6} = (\frac{17500}{171000})^{8,4} + (\frac{290}{858,6})^{9,3} = 4,131 \cdot 10^{- 5} .
8. По табл. Г.1 [1] для полученных значений пробит-функции определяем условные вероятности поражения человека Qd:
Qd1 = 0,962, Qd2 = 0,962, Qd3 = 0,963, Qd4 = 0,963, Qd5 = 0,966, Qd6 = 0,996.
9. Пожарный риск P(a) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, вычисляют с помощью соотношения (1) [1]:
P(a) = Qd1·Q1 + Qd2·Q2 + Qd3·Q3 + Qd4·Q4 + Qd5·Q5 +
- Qd6·Q6 = 0,962·4,0·10-5 + 0,962·1,0·10-5·0,963·6,2·10-6 +
- 0,963·3,8·10-6 + 0,966·1,7·10-6 + 0,996·3,0·10-7 = = 3,848·10-5 + 0,962·10-5 + 5,971·10-6 +
- 3,659·10-6 + 1,642·10-6 + 2,988·10-7 = 5,967·10-5.
10. Величина пожарного риска при возможном сгорании пропилена с образованием волн давления превышает одну миллионную (10-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка емкости-сепаратора для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги относится к категории АН.
6.2. Наружные установки с легковоспламеняющимися жидкостями
Пример 37
1.1. Наружная установка. Склад ацетона. Представляет собой группу из 8 горизонтальных резервуаров объемом 10 м3 каждый (коэффициент заполнения резервуаров \alpha = 0,9 ). Ацетон поступает из ж.-д. цистерны по подводящему трубопроводу через коллектор налива ацетона в резервуары склада. Раздача ацетона в отдельные емкости производится по отводящему трубопроводу через коллектор слива ацетона. Резервуары склада ацетона соединены между собой трубопроводами. На всех трубопроводах и коллекторах установлены ручные задвижки. Склад имеет грунтовое обвалование площадью Fоб = Fи = 14·17,6 = 246,4 м2 (Fи — площадь испарения, м2). Высота обвалования Hоб = 1,5 м.
1.2. Молярная масса ацетона M = 58,08 кг·кмоль-1. Химическая формула C3H6O. Температура вспышки tвсп = -18 °C. Удельная теплота сгорания ацетона Qсг = 31360 кДж·кг-1 = 31,36·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости \rho_{\text{ж}} = 790,8\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Пермь) [3] составляет tр = 37 °C. Плотность паров ацетона при tр = 37 °C составляет \rho_{\text{п}} = \frac{58,08}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 2,815\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Константы уравнения Антуана A = 6,37551, B = 1281,721, Cа = 237,088.
1.3 Давление насыщенных паров ацетона Pн (кПа) при расчетной температуре tр = 37 °C составит:
lgP_{\text{н}} = A - \frac{B}{t_{\text{р}} + C_{\text{а}}} = 6,37551 - \frac{1281,721}{37 + 237,088} = 1,6992 ;
1.4. Вычисляется интенсивность испарения W (кг·м-2·с-1) ацетона в соответствии с формулой (В.10) [1]:
W = 10^{- 6} \cdot \sqrt{M} \cdot P_{\text{н}} = 10^{- 6} \cdot \sqrt{58,08} \cdot 50,03 = 3,8128 \cdot 10^{- 4}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва \Delta P при сгорании смеси горючих паров ацетона с воздухом в открытом пространстве принимается для упрощения расчетов разгерметизация одного резервуара с ацетоном, разлив поступившего из резервуара ацетона в обвалование, испарение ацетона с поверхности разлива и поступление паров ацетона в окружающее пространство.
3. Масса паров ацетона m (кг), поступивших в окружающее пространство, согласно формуле (В.8) [1] определяется из выражения:
m = W·Fи·T = 3,8128·10-4·246,4·3600 = 338,2 кг.
4. Избыточное давление \Delta P (кПа) взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки склада ацетона согласно формулам (В.14) и (В.15) составит:
m_{\text{пр}} = \frac{Q_{\text{сг}}}{Q_{0}} \cdot m \cdot Z = \frac{31,36 \cdot 10^{6}}{4,52 \cdot 10^{6}} \cdot 338,2 \cdot 0,1 = 234,6\text{кг} .
5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка склада ацетона относится к категории АН.
Пример 38
1.1. Наружная установка. Открытая площадка для автоцистерны (АЦ), используемой для заполнения подземных резервуаров дизельным топливом. Объем дизельного топлива в АЦ Vж = 6 м3. Площадка не имеет ограждения.
1.2. Молярная масса дизельного топлива M = 172,3 кг·кмоль-1. Химическая формула C12,343H23,889. Температура вспышки tвсп > 35 °C. Удельная теплота сгорания дизельного топлива Qсг = 43590 кДж·кг-1 = 43,59·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости \rho_{\text{ж}} = 815\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Тула) [3] составляет tр = 38 °C. Плотность паров дизельного топлива при tр = 38 °C составляет:
\rho_{\text{п}} = \frac{172,3}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 38)} = 6,7466\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
Константы уравнения Антуана A = 5,07818, B = 1255,73, Cа = 199,523. Нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР = 0,61% (об.).
1.3 Давление насыщенных паров дизельного топлива Pн при расчетной температуре tр = 38 °C составит:
lgP_{\text{н}} = 5,07818 - \frac{1255,73}{38 + 199,523} = - 0,20859 ;
1.4. Вычисляется интенсивность испарения W дизельного топлива в соответствии с формулой (В.10) [1]:
W = 10^{- 6} \cdot \sqrt{M} \cdot P_{\text{н}} = 10^{- 6} \cdot \sqrt{172,3} \cdot 0,62 = 8,14 \cdot 10^{- 6}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва \Delta P при сгорании смеси горючих паров дизельного топлива с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация резервуара АЦ, разлив поступившего из резервуара АЦ дизельного топлива на горизонтальную поверхность, испарение дизельного топлива с поверхности разлива и поступление паров дизельного топлива в окружающее пространство.
3. Масса паров дизельного топлива m, поступивших в окружающее пространство с поверхности испарения Fи, определяется согласно п. В.1.3 г) и формуле (В.8) [1] из выражений:
m = W·Fи·T = 8,14·10-6·900·3600 = 26,374 кг;
Fи = 0,15·Vж·1000 = 0,15·6000 = 900 м2.
4. Горизонтальный размер зоны RНКПР, ограничивающий область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР, согласно формуле (В.13) [1] составит:
R_{\text{НКПР}} = 3,1501 \cdot \sqrt{\frac{3600}{3600}} \cdot (\frac{0,62}{0,61})^{0,813} \cdot (\frac{26,374}{6,7466 \cdot 0,62})^{0,333} = 5,9\text{м} .
5. Избыточное давление взрыва \Delta P в на расстоянии r = 30 м от наружной установки площадки для АЦ согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:
\Delta P = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 25,4^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 25,4^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 25,4}{30^{3}}) = 11,2\text{кПа} ;
m_{\text{пр}} = \frac{43,59 \cdot 10^{6}}{4,52 \cdot 10^{6}} \cdot 26,374 \cdot 0,1 = 25,4\text{кг} .
6. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка площадки для автоцистерны с дизельным топливом относится к категории БН.
Пример 39
Исходные данные аналогичны данным примера 38. Частота разгерметизации резервуаров с ЛВЖ при давлении, близком к атмосферному, с последующим истечением жидкости для всех размеров утечки представлена в табл. П.1.1 [7] и соответственно составляет:
d1 = 0,025 м, Q1 = 8,8·10-5·год-1;
d2 = 0,1 м, Q2 = 1,2·10-5·год-1;
полное разрушение, Q3 = 5,0·10-6·год-1.
Частота реализации в течение года рассматриваемого сценария аварии для всех размеров утечек составляет Q = 1,05·10-4 год-1.
2. В соответствии с расчетами из примера 38 величина избыточного давления взрыва \Delta P на расстоянии r = 30 м от наружной установки равна 11,2 кПа.
3. Импульс волны давления i вычисляется по формуле (В.23) [1]:
i = \frac{123 \cdot m_{\text{пр}1}^{0,66}}{r} = \frac{123 \cdot 25,4^{0,66}}{30} = 34,7\text{Па} \cdot \text{с} .
4. Определяем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:
Pr = 5 — 0,26·ln(V) = 5 — 0,26·ln(3,76·108) = -0,134;
5. По табл. П.4.2 и формуле (П.4.2) [6] для получения значения пробит-функции определяем условную вероятность поражения человека Qd = 1,42·10-7.
6. Пожарный риск P(a) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, рассчитывают с помощью соотношения (1) [1]:
P(a) = Qd·Q = 1,42·10-7·1,05·10-4 = 1,49·10-11 год-1.
7. Величина пожарного риска при возможном сгорании паров дизельного топлива с образованием волн давления не превышает одну миллионную (10-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для автоцистерны не относится к категории БН.
8. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.
9. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:
d = \sqrt{\frac{4 \cdot F}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \cdot 900}{3,14}} = 33,86\text{м} ;
H = 42 \cdot d \cdot (\frac{M}{\rho_{\text{в}} \cdot \sqrt{g \cdot d}})^{0,61} = 42 \cdot 33,86 \cdot (\frac{0,04}{1,34 \cdot \sqrt{9,81 \cdot 33,86}})^{0,61} = 31,5\text{м} ;
M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);
\rho_{\text{в}} = \frac{28,96}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 38)} = 1,134\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
h = \frac{2 \cdot H}{d} = \frac{2 \cdot 31,5}{33,86} = 1,86 ;
S = \frac{2 \cdot r}{d} = \frac{2 \cdot 30}{33,86} = 1,77 ;
B = \frac{1 + S^{2}}{2 \cdot S} = \frac{1 + 1,77^{2}}{2 \cdot 1,77} = 1,17 ;
A = \frac{h^{2} + S^{2} + 1}{2 \cdot S} = \frac{1,86^{2} + 1,77^{2} + 1}{2 \cdot 1,77} = 2,14 ;
F_{q} = \sqrt{F_{v}^{2} + F_{\text{н}}^{2}} = \sqrt{0,2727^{2} + 0,1529^{2}} = 0,3126 .
10. Определяем коэффициент пропускания атмосферы \tau по формуле (В.34) [1]:
11. Вычисляем интенсивность теплового излучения q (кВт·м-2) при горении пролива жидкости по формуле (В.24) [1]:
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau = 25 \cdot 0,3126 \cdot 0,9909 = 7,74\text{кВт} \cdot \text{м}^{- 2} ;
Ef = 25 кВт·м-2 (табл. В.1 [1]).
12. Расчетная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для автоцистерны с дизельным топливом относится к категории ВН.
6.3. Наружные установки с нагретыми горючими жидкостями
Пример 40
1.1. Наружная установка. Цех прядильных машин. Емкость-накопитель горячего масла-теплоносителя АМТ-300 расположена на открытой площадке. Объем масла-теплоносителя в емкости Vж = 30 м3. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем масла-теплоносителя АМТ-300, поступающего при аварийной разгерметизации емкости из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет Vтр = 5 м3. Площадка не имеет ограждения. Температура нагрева теплоносителя tж = 280 °C = 553,2 К (Tа).
1.2. Молярная масса масла-теплоносителя АМТ-300 составляет M = 312,9 кг·кмоль-1. Химическая формула C22,25H33,48S0,34N0,07. Температура вспышки tвсп > 170 °C. Удельная теплота сгорания масла-теплоносителя АМТ-300 равна Qсг = 42257 кДж·кг-1 = 42,257·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости при tж = 280 °C составляет \rho_{\text{ж}} = 794\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Теплоемкость теплоносителя при tж = 280 °C равна Cж = 2480 Дж·кг-1·К-1. Константы уравнения Антуана A = 6,12439, B = 2240,001, Cа = 167,85.
1.3. Давление насыщенных паров теплоносителя Pн при начальной температуре нагретого теплоносителя tж = 280 °C = 553,2 К (Tа) составляет:
lgP_{\text{н}} = 6,12439 - \frac{2240,001}{t_{\text{ж}} + 167,85} = 6,12439 - \frac{2240,001}{280 + 167,85} ;
1.4. Теплота испарения теплоносителя Lисп (Дж·кг-1) согласно формуле (А.15) [1] будет равна:
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва \Delta P при сгорании смеси горючих паров теплоносителя с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация емкости-накопителя горячего масла-теплоносителя АМТ-300, разлив поступившего из емкости теплоносителя на горизонтальную поверхность, испарение горячего теплоносителя с поверхности разлива и поступление паров теплоносителя в окружающее пространство.
3. Масса жидкости mп (кг), поступившей в окружающее пространство, составляет:
m_{\text{п}} = (V_{\text{ж}} + V_{\text{тр}}) \cdot \rho_{\text{ж}} = (30 + 5) \cdot 794 = 27790\text{кг} .
4. Масса паров m (кг), образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:
5. Избыточное давление взрыва \Delta P на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-накопителя масла-теплоносителя АМТ-300 согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:
\Delta P = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 1443,3^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 1443,3^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 1443,3}{30^{3}}) = 97,7\text{кПа} ;
m_{\text{пр}} = \frac{42,257 \cdot 10^{6}}{4,52 \cdot 10^{6}} \cdot 1543,8 \cdot 0,1 = 1443,3\text{кг} .
6. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка емкости-накопителя горячего масла-теплоносителя АМТ-300 относится к категории БН.
Пример 41
1.1. Наружная установка. Система водно-гликолевого обогрева. Резервуар хранения отработанного этиленгликоля расположен на открытой площадке. Объем этиленгликоля в емкости Vж = 3,0 м3. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем этиленгликоля, поступающего при аварийной разгерметизации резервуара из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет Vтр = 0,2 м3. Площадка не имеет ограждения. Температура поступающего в резервуар хранения этиленгликоля tж = 120 °C = 393,2 К (Tа).
1.2. Молярная масса этиленгликоля M = 62,068 кг·кмоль-1. Химическая формула C2H6O2. Температура вспышки tвсп = 111 °C. Удельная теплота сгорания этиленгликоля Qсг = 19329 кДж·кг-1 = 19329·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости при tж = 120 °C равна \rho_{\text{ж}} = 987\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Теплоемкость жидкости при tж = 120 °C составляет Cж = 2820 Дж·кг-1·К-1. Константы уравнения Антуана A = 8,13754, B = 2753,183, Cа = 252,009. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Ноглики, Сахалинская обл.) [3] составляет tр = 37 °C.
1.3. Давление насыщенных паров этиленгликоля Pн при начальной температуре жидкости tж = 120 °C = 393,2 К (Tа) составляет:
lgP_{\text{н}} = 8,13754 - \frac{2753,183}{120 + 252,009} ;
1.4 Теплота испарения этиленгликоля Lисп согласно формуле (А.15) [1] будет равна:
L_{\text{исп}} = \frac{19,173 \cdot 10^{3} \cdot 2753,183 \cdot 393,2^{2}}{(393,2 + 252,009 - 273,2)^{2} \cdot 62,068} = 950118\text{Дж } \cdot \text{кг}^{- 1} .
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва \Delta P при сгорании смеси горючих паров этиленгликоля с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация резервуара с нагретым этиленгликолем, разлив поступившего из резервуара этиленгликоля на горизонтальную поверхность, испарение нагретого этиленгликоля с поверхности разлива и поступление паров этиленгликоля в окружающее пространство.
3. Масса жидкости mп, поступившей в окружающее пространство, составляет:
m_{\text{п}} = (V_{\text{ж}} + V_{\text{тр}}) \cdot \rho_{\text{ж}} = (3,0 + 0,2) \cdot 987 = 3158,4\text{кг} .
4. Масса паров m, образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:
m = 0,02 \cdot \sqrt{62,068} \cdot 5,45 \cdot \frac{2820 \cdot 3158,4}{950118} = 8,05\text{кг} .
5. Избыточное давление взрыва \Delta P на расстоянии r = 30 м от наружной установки резервуара хранения отработанного этиленгликоля согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:
\Delta P = 101 \cdot (\frac{0,8 \cdot 3,44^{0,33}}{30} + \frac{3 \cdot 3,44^{0,66}}{30^{2}} + \frac{5 \cdot 3,44}{30^{3}}) = 4,87\text{кПа} ;
m_{\text{пр}} = \frac{19,329 \cdot 10^{6}}{4,52 \cdot 10^{6}} \cdot 8,05 \cdot 0,1 = 3,44\text{кг} .
6. Избыточное давление взрыва на расстоянии 30 м от наружной установки не превышает 5 кПа, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для резервуара хранения отработанного этиленгликоля не относится к категории БН.
7. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.
8. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:
d = \sqrt{\frac{4 \cdot F}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \cdot 480}{3,14}} = 24,73\text{м} ;
F = Fн = 0,15·1000·(Vж + Vтр) = = 0,15·1000·(3 + 0,2) = 480 м2;
H = 42 \cdot d \cdot (\frac{M}{\rho_{\text{в}} \cdot \sqrt{g \cdot d}})^{0,61} = 42 \cdot 24,73 \cdot (\frac{0,04}{1,138 \cdot \sqrt{9,81 \cdot 24,73}}) = 25,2\text{м} ;
M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);
\rho_{\text{в}} = \frac{28,96}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 1,138\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
h = \frac{2 \cdot H}{d} = \frac{2 \cdot 25,2}{24,73} = 2,04 ;
S = \frac{2 \cdot r}{d} = \frac{2 \cdot 30}{24,73} = 2,43 ;
B = \frac{1 + S^{2}}{2 \cdot S} = \frac{1 + 2,43^{2}}{2 \cdot 2,43} = 1,42 ;
A = \frac{h^{2} + S^{2} + 1}{2 \cdot S} = \frac{2,04^{2} + 2,43^{2} + 1}{2 \cdot 2,43} = 2,28 ;
F_{q} = \sqrt{F_{v}^{2} + F_{\text{н}}^{2}} = \sqrt{0,1830^{2} + 0,0848^{2}} = 0,2017 .
9. Определяем коэффициент пропускания атмосферы \tau по формуле (В.34) [1]:
10. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau = 19 \cdot 0,2017 \cdot 0,9877 = 3,78\text{кВт} \cdot \text{м}^{- 2} ;
Ef = 19 кВт·м-2 (табл. В.1 [1] по нефти).
11. Расчетная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка резервуара хранения отработанного этиленгликоля, расположенного на открытой площадке, не относится к категории ВН и относится к категории ДН.
6.4. Наружные установки с горючими пылями
Пример 42
1.1. Приемный бункер аспирационной системы цеха шлифовки изделий из древесины объемом 30 м3 выполнен из фильтрующей ткани и расположен под навесом на открытой территории предприятия.
1.2. В бункере накапливается мелкодисперсная древесная пыль (размер частиц менее 100 мкм) в количестве до 5000 кг. Теплота сгорания древесной пыли Hт = 1,5·107 Дж·кг-1. Критический размер частиц взрывоопасной взвеси древесной пыли d* = 250 мкм. Стехиометрическая концентрация принимается равной \rho_{\text{ст}} = 0,25\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . В объеме фильтра возможно образование взрывоопасного облака древесной пыли при взвихрении отложений пыли (сорвавшихся со стенок бункера) поступающим в бункер потоком запыленного воздуха.
1.3. Сведения, необходимые для определения стехиометрической концентрации мучной пыли \rho_{\text{ст}} в воздухе при нормальных условиях (атмосферное давление 101,3 кПа, температура 20 °C), могут задаваться одним из трех способов:
-
прямым указанием величины: \rho_{\text{ст}} = 0,25\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
-
указанием сведений о брутто-формуле химического состава вещества, например, в виде CУHВOКNА. В таком случае расчет \rho_{\text{ст}} производится на основе химического уравнения окисления данного вещества воздухом до соответствующих продуктов взаимодействия (CO2, H2O и N2) — по формуле
\rho_{\text{ст}} = 0,0087 \cdot (12 \cdot \text{У } + \text{В } + 16 \cdot \text{К } + 14 \cdot \text{А })/(\text{У } + \text{В}/4 - \text{К}/2) .
При наличии в брутто-формуле вещества других атомов, например S, P, Al, в расчете должны учитываться дополнительные продукты окисления SO3, P2O5, Al2O3;
- результатами экспериментального измерения убыли массы кислорода \Delta m_{O} в камере, где произведено выжигание пробной массы исследуемого вещества \Delta m_{X} в атмосфере кислорода (например, в установке для определения теплоты сгорания вещества по ГОСТ 21261-91).
В этом случае расчет \rho_{\text{ст}} производится по формуле
\rho_{\text{ст}} = (\Delta m_{X}/\Delta m_{O}) \cdot M_{O} ,
где MO — масса кислорода в 1 м3 воздуха; допускается принимать MO = 0,24 кг·м-3.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
Поскольку в рассматриваемой установке не присутствуют горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, вещества и (или) материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и (или) друг с другом, данная установка не относится к категории АН.
Поскольку в установке присутствуют горючие пыли, необходимо исследовать возможность отнесения данной установки к категории БН. Для этого следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли и произвести расчет избыточного давления взрыва.
Аварийная ситуация, приводящая к воспламенению горючего пылевоздушного облака в объеме фильтра, связана с появлением в объеме бункера источника зажигания в виде:
- тлеющих частиц, принесенных потоком запыленного воздуха;
- разрядов статического электричества с энергией, превышающей минимальную энергию зажигания пылевоздушного облака.
Частота возникновения подобных аварийных ситуаций неизвестна.
Объем сгорающей в аварийном режиме аэровзвеси совпадает с объемом бункера Vав = 30 м3.
3. Ввиду отсутствия сведений о частоте возникновения рассмотренной аварийной ситуации оказывается невозможным оценить величину пожарного риска. В соответствии с п. 7.3 [1] в этом случае допускается использовать критерии отнесения установки к категории БН по величине расчетного избыточного давления \Delta P при сгорании пылевоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки.
Ниже приводится расчет \Delta P .
4. Коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (А.16) [1] и составляет:
5. Расчетную массу взвешенной пыли m (кг), участвующей в развитии аварийной ситуации, определяют по формуле (В.17) [1]:
.Поскольку mвз + mав = 0 + 5000 = 5000 кг; \rho_{\text{ст}} \cdot V_{\text{ав}}/Z = 0,25 \cdot 30/0,5 = 15\text{кг} , следует принять m = 15 кг.
Для надежного выполнения расчета \Delta P целесообразно объяснить физический смысл использованной здесь формулы (А.17) [1]. Избыточное давление воздуха в помещении при горении взвеси объясняется тепловыделением реакции окисления дисперсного горючего кислородом воздуха. Поэтому в окончательном расчете давления взрыва присутствует общая масса сгоревшей в пылевоздушном облаке пыли m и теплотворная характеристика выгорания единичного количества пыли Hт. Понятно, что масса m не может превысить общую массу пыли в этом облаке (mвз + mав), которая записана в верхней строке формулы (А.17) [1]. Но масса m может быть меньше (mвз + mав). Последнее происходит в случае горения пылевоздушных облаков, обогащенных горючим, когда для полного выгорания пыли в таком облаке не хватает кислорода воздуха. Для подобных «богатых» смесей масса выгорающей пыли будет ограничена содержанием кислорода в облаке, а потому она не должна превосходить величину \rho_{\text{ст}} \cdot V_{\text{ав}} , фигурирующую в нижней строке формулы (А.17) [1]. Добавим, что поправка (1/Z) к указанной величине обусловлена спецификой расчета \Delta P , куда масса сгоревшей пыли фактически входит в виде комплекса m·Z.
6. Приведенную массу горючей пыли mпр, кг, определяют по формуле (В.21) [1]:
mпр = m·Z·Hт/Hт0 = 15·0,1·1,5·107/4,52·106 = 4,9 кг.
7. Определение избыточного давления взрыва \Delta P на расстоянии r = 30 м от наружной установки производится по формуле (В.22) [1]:
8. Поскольку \Delta P превышает 5 кПа, в соответствии с критерием п. 7.3 [1] рассматриваемую наружную установку следует отнести к категории БН.
Пример 43
Исходные данные аналогичны данным примера 42 с тем различием, что известна частота реализации в течение года рассматриваемого сценария развития аварии: Q = 10-3 год-1. Дополнительная информация: насыпная плотность древесной пыли составляет \rho_{\text{н}} = 300\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} , угол естественного откоса для отложения древесной пыли составляет \alpha = 45^{\circ} , массовая скорость выгорания отложения древесной пыли составляет 0,01 кг·м-2·с-1; плотность воздуха \rho_{\text{в}} = 1,2\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .
В рассматриваемой установке не присутствуют горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, вещества и (или) материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и (или) друг с другом. По этой причине данная установка не относится к категории АН.
В установке присутствуют горючие пыли. По этой причине необходимо исследовать возможность отнесения данной установки к категории БН. Для этого следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли и произвести расчет избыточного давления взрыва.
2. В соответствии с расчетами из предыдущего примера величина избыточного давления взрыва \Delta P на расстоянии r = 30 м от наружной установки составляет 5,6 кПа.
3. Импульс волны давления i, Па·с, вычисляем по формуле (В.23) [1]:
i = 123 \cdot m_{\text{пр}}^{0,66}/r = 123 \cdot 4,9^{0,66}/30 = 11,7\text{Па} \cdot \text{с} .
4. Вычисляем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:
Pr = 5 — 0,26·ln·(V) = 5 — 7,7 = -2,7,
где V = (17500/\Delta P)^{8,4} + (290/i)^{9,3} = (17500/5600)^{8,4} + (290/11,7)^{9,3} = 9,3 \cdot 10^{12} .
5. По табл. Г.1 [1] для полученного значения пробит-функции определяем условную вероятность поражения человека: Qd < 0,001.
6. Пожарный риск P(a) (год-1) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, определяют с помощью соотношения (1) [1]:
7. Поскольку P(a) < 10-6 год-1, рассматриваемая наружная установка не относится в категории БН.
8. Таким образом, рассматриваемая наружная установка не относится к категориям АН и БН. В соответствии с требованиями п. 7.2 [1] рассмотрим возможность отнесения данной наружной установки к категории ВН. В установке присутствует только горючая пыль, и ответ на вопрос о принадлежности установки к категории ВН в соответствии с критерием п. 7.3 [1] зависит от расчетного значения интенсивности теплового излучения от очага пожара, вызванного загоранием просыпавшейся из установки пыли, на расстоянии r = 30 м от установки.
9. В соответствии с требованием п. В.4.1 следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором в горении участвует наибольшее количество пыли, что отвечает полному заполнению емкости бункера, то есть объему пыли, равному Vп = 30 м3. Такое количество пыли при просыпании на землю образует объект в виде конуса (угол откоса равен \alpha = 45°C ) с высотой H, равной радиусу основания R.
Приравнивая объем конуса к начальному объему пыли, получим:
(1/3) \cdot \pi \cdot R^{2} \cdot H = V_{\text{п}} ,
откуда следует: H = R = (3 \cdot V_{\text{п}}/\pi)^{1/3} = (3 \cdot 30/3,14)^{1/3} = 3\text{м} .
10. В соответствии с формулой (В.24) [1] интенсивность теплового излучения q, кВт·м-2, при горении твердых материалов рассчитывают по формуле
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau ,
где Ef — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт·м-2; Fq — угловой коэффициент облученности; \tau — коэффициент пропускания атмосферы.
В соответствии с примечанием к табл. В.1 допускается принимать Ef = 40 кВт·м-2.
Из общих соображений следует, что величина углового коэффициента облученности подчиняется соотношению
где Smax — максимально возможная площадь проекции тела, имеющего форму пламени вокруг горящего объекта; rmin — минимальное расстояние от пламени до точки, удаленной на расстояние r = 30 м от наружной установки.
Согласно п. В.5.1 [1] при горении тонкого цилиндрического слоя древесной пыли, лежащего на поверхности земли и имеющего диаметр d = 2R = 6 м, форму пламени можно представить цилиндром с основанием того же диаметра и высотой H, равной
H = 42 \cdot d \cdot [M/(\rho_{\text{в}} \cdot g^{0,5} \cdot d^{0,5})]^{0,61} = 42 \cdot 6 \cdot [0,01/1,2 \cdot 9,8^{0,5} \cdot 6^{0,5}] = 3,84\text{м} .
Поскольку форма просыпавшейся пыли представляет конус меньшей высоты (3 м), с достаточным запасом надежности будем аппроксимировать форму пламени вертикальным цилиндром диаметром 6 м и высотой, равной сумме высоты цилиндра и полученной ранее высоты пламени, то есть 6,84 м.
Для пламени рассматриваемой формы S_{max} = \pi \cdot R^{2} ; rmin = r — R. Таким образом,
Fq <= 3,14·32/(30 — 3)2 = 0,04.
Согласно формуле (В.34) [1]
\tau = exp[ - 7 \cdot 10^{- 4} \cdot (r - R)] = exp[ - 7 \cdot 10^{- 4} \cdot (30 - 3)] = 0,98 .
Объединяя результаты оценок, получим:
q <= 40·0,04·0,98 = 1,6 кВт·м-2.
11. Поскольку q < 4 кВт·м-2, в соответствии с критерием п. 7.3 [1] рассматриваемая наружная установка не относится к категории ВН.
12. В соответствии с требованиями п. 7.2 [1] рассмотрим возможность отнесения данной наружной установки к категории ГН. Поскольку в установке не присутствуют негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном и (или) расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и (или) пламени, а также не присутствуют горючие газы, жидкости и (или) твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива, данная установка не относится к категории ГН.
13. Поскольку рассматриваемая наружная установка не относится к категориям АН, БН, ВН и ГН, данную установку в соответствии с требованиями п. 7.2 [1] и табл. 2 следует отнести к категории ДН.
6.5. Наружные установки с горючими жидкостями
Пример 44
1.1. Наружная установка. Открытая площадка хранения индустриального масла И-5А в металлических бочках. Объем жидкости в 40 бочках Vж = 7,2 м3. Площадка не имеет ограждения.
1.2. Индустриальное масло И-5А — горючая жидкость. Температура вспышки tвсп > 118 °C. Плотность жидкости при tж = 20 °C равна \rho_{\text{ж}} = 888\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Владимир) [3] составляет tр = 37 °C.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При расчете интенсивности теплового излучения при горении металлических бочек с индустриальным маслом И-5А принимается его разлив из бочек на горизонтальную поверхность и горение на поверхности разлива. Площадь разлива жидкости F = 1080 м2.
3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.
4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:
d = \sqrt{\frac{4 \cdot F}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \cdot 1080}{3,14}} = 37,1\text{м} ;
H = 42 \cdot d \cdot (\frac{M}{\rho_{\text{в}} \cdot \sqrt{g \cdot d}})^{0,61} = 42 \cdot 37,1 \cdot (\frac{0,04}{1,138 \cdot \sqrt{9,81 \cdot 37,1}})^{0,61} = 33,4\text{м} ;
M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);
\rho_{\text{в}} = \frac{28,96}{22,413(1 + 0,00367 \cdot 37)} = 1,138\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
h = \frac{2 \cdot H}{d} = \frac{2 \cdot 33,4}{37,1} = 1,80 ;
S = \frac{2 \cdot r}{d} = \frac{2 \cdot 30}{37,1} = 1,62 ;
B = \frac{1 + S^{2}}{2 \cdot S} = \frac{1 + 1,62^{2}}{2 \cdot 1,62} = 1,12 ;
A = \frac{h^{2} + S^{2} + 1}{2 \cdot S} = \frac{1,8^{2} + 1,62^{2} + 1}{2 \cdot 1,62} = 2,12 ;
F_{q} = \sqrt{F_{v}^{2} + F_{\text{н}}^{2}} = \sqrt{0,2893^{2} + 0,1797^{2}} = 0,3406 .
5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы \tau по формуле (В.34) [1]:
\tau = exp[ - 7,0 \cdot 10^{- 4} \cdot (r - 0,5 \cdot d)] = exp[ - 7,0 \cdot 10^{- 4} \cdot (30 - 0,5 \cdot 37,1)] = 0,9920 .
6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau = 13 \cdot 0,3406 \cdot 0,9920 = 4,39\text{кВт} \cdot \text{м}^{- 2} ;
Ef = 13 кВт·м-2 (табл. В.1 [1] по нефти).
7. Расчетная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки хранения индустриального масла в металлических бочках относится к категории ВН.
Пример 45
1.1. Наружная установка. Трансформатор, расположенный на открытой площадке. Объем трансформаторного масла в трансформаторе Vж = 1,0 м3. Под трансформатором размещен поддон-маслосборник объемом Vм = 1,2 м3. Площадь поддона F = 20 м2.
1.2. Трансформаторное масло — горючая жидкость. Температура вспышки tвсп > 135 °C. Плотность жидкости \rho_{\text{ж}} = 880\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Ростов-на-Дону) [3] составляет tр = 40 °C.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При расчете интенсивности теплового излучения при горении трансформатора с трансформаторным маслом принимается разлив трансформаторного масла в поддон-маслосборник и горение на поверхности жидкости в поддоне-маслосборнике площадью F = 20 м2.
3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.
4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:
d = \sqrt{\frac{4 \cdot 20}{3,14}} = 5,05\text{м} ;
H = 42 \cdot 5,05 \cdot (\frac{0,04}{1,127 \cdot \sqrt{9,81 \cdot 5,05}})^{0,61} = 8,4\text{м} ;
M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);
\rho_{\text{в}} = \frac{28,96}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 40)} = 1,127\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
h = \frac{2 \cdot 8,4}{5,05} = 3,33 ;
S = \frac{2 \cdot 30}{5,05} = 11,88 ;
B = \frac{1 + 11,88^{2}}{2 \cdot 11,88} = 5,98 ;
A = \frac{3,33^{2} + 11,88^{2} + 1}{2 \cdot 11,88} = 6,45 ;
F_{q} = \sqrt{0,0152^{2} + 0,002325^{2}} = 0,0154 .
5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы \tau по формуле (В.34) [1]:
\tau = exp[ - 7,0 \cdot 10^{- 4} \cdot (30 - 0,5 \cdot 5,05)] = 0,9810 .
6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau = 25 \cdot 0,054 \cdot 0,9810 = 0,38\text{кВт} \cdot \text{м}^{- 2} ;
Ef = 25 кВт·м-2 (табл. В.1 [1] по нефти).
7. Рассчитанная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка трансформатора с трансформаторным маслом, расположенного на открытой площадке, не относится к категории ВН и относится к категории ДН.
6.6. Наружные установки с твердыми горючими веществами и материалами
Пример 46
1.1. Наружная установка. Склад для хранения пиломатериалов в штабелях на открытой площадке. Площадь хранения (размещения) пиломатериалов F = 1000 м2.
1.2. Пиломатериалы — горючий материал. Удельная массовая скорость выгорания пиломатериалов M = 0,04 кг·м-2·с-1. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Архангельск) [3] составляет tр = 34 °C.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При расчете интенсивности теплового излучения при горении пиломатериалов на складе принимается горение на площади их размещения F = 1000 м2.
3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.
4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:
d = \sqrt{\frac{4 \cdot 1000}{3,14}} = 35,7\text{м} ;
H = 42 \cdot 35,7 \cdot (\frac{0,04}{1,1488 \cdot \sqrt{9,81 \cdot 35,7}})^{0,61} = 32,4\text{м} ;
\rho_{\text{в}} = \frac{28,96}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 34)} = 1,1488\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
h = \frac{2 \cdot 32,4}{35,7} = 1,82 ;
S = \frac{2 \cdot 30}{35,7} = 1,68 ;
B = \frac{1 + 1,68^{2}}{2 \cdot 1,68} = 1,14 ;
A = \frac{1,82^{2} + 1,68^{2} + 1}{2 \cdot 1,68} = 2,12 ;
F_{q} = \sqrt{F_{v}^{2} + F_{\text{н}}^{2}} = \sqrt{0,2892^{2} + 0,1671^{2}} = 0,3340 .
5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы \tau по формуле (В.34) [1]:
\tau = exp[ - 7,0 \cdot 10^{- 4} \cdot (30 - 0,5 \cdot 35,7)] = 0,9915 .
6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении твердых горючих материалов согласно формуле (В.24) [1]:
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau = 40 \cdot 0,3340 \cdot 0,9915 = 13,25\text{кВт} \cdot \text{м}^{- 2} ;
Ef = 40 кВт·м-2 (примечание к табл. В.1 [1]).
7. Рассчитанная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка склада хранения пиломатериалов на открытой площадке относится к категории ВН.
Пример 47
1.1. Наружная установка. Открытая площадка складирования пластиковых поддонов. Площадь хранения (размещения) пластиковых поддонов F = 200 м2.
1.2. Пластик — полимерный горючий материал. Удельная массовая скорость выгорания пластика M = 0,04 кг·м-2·с-1. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Санкт-Петербург) [3] составляет tр = 33 °C.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При расчете интенсивности теплового излучения при горении пластиковых поддонов на складе принимается горение на площади их размещения F = 200 м2.
3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.
4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:
d = \sqrt{\frac{4 \cdot 200}{3,14}} = 16\text{м} ;
H = 42 \cdot 16 \cdot (\frac{0,04}{1,1525 \cdot \sqrt{9,81 \cdot 16}})^{0,61} = 18,5\text{м} ;
\rho_{\text{в}} = \frac{28,96}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 33)} = 1,1525\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;
h = \frac{2 \cdot 18,5}{16} = 2,31 ;
S = \frac{2 \cdot 30}{16} = 3,75 ;
B = \frac{1 + 3,75^{2}}{2 \cdot 3,75} = 2,01 ;
A = \frac{2,31^{2} + 3,75^{2} + 1}{2 \cdot 3,75} = 2,72 ;
F_{q} = \sqrt{0,1498^{2} + 0,0332^{2}} = 0,1534 .
5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы \tau по формуле (В.34) [1]:
\tau = exp[ - 7,0 \cdot 10^{- 4} \cdot (30 - 0,5 \cdot 16)] = 0,9847 .
6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении твердых горючих материалов согласно формуле (В.24) [1]:
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau = 40 \cdot 0,1534 \cdot 0,9847 = 6,04\text{кВт} \cdot \text{м}^{- 2} ;
Ef = 40 кВт·м-2 (примечание к табл. В.1 [1]).
7. Рассчитанная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки складирования пластиковых поддонов относится к категории ВН.
Пример 48
1. Исходные данные и обоснование расчетного варианта аварии аналогичны примеру 47. Площадь размещения пластиковых поддонов F = 50 м2.
2. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:
d = \sqrt{\frac{4 \cdot 50}{3,14}} = 8\text{м} ;
H = 42 \cdot 8 \cdot (\frac{0,04}{1,1525 \cdot \sqrt{9,81 \cdot 8}})^{0,61} = 11,4\text{м} ;
h = \frac{2 \cdot 11,4}{8} = 2,85 ;
S = \frac{2 \cdot 30}{8} = 7,50 ;
B = \frac{1 + 7,5^{2}}{2 \cdot 7,5} = 3,82 ;
A = \frac{2,85^{2} + 7,5^{2} + 1}{2 \cdot 7,5} = 4,36 ;
F_{q} = \sqrt{0,0323^{2} + 0,0066^{2}} = 0,033 .
3. Определяем коэффициент пропускания атмосферы \tau по формуле (В.34) [1]:
\tau = exp[ - 7,0 \cdot 10^{- 4} \cdot (30 - 0,5 \cdot 8)] = 0,9820 .
4. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении твердых горючих материалов согласно формуле (В.24) [1]:
q = E_{f} \cdot F_{q} \cdot \tau = 40 \cdot 0,033 \cdot 0,9820 = 1,3\text{кВт} \cdot \text{м}^{- 2} ;
Ef = 40 кВт·м-2 (примечание к табл. В.1 [1]).
5. Рассчитанная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки складирования пластиковых поддонов относится к категории ДН.
ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ НЕКОТОРЫХ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ НЕКОТОРЫХ СМЕСЕЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ
ЗНАЧЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ПЛОТНОСТЕЙ ПАДАЮЩИХ ЛУЧИСТЫХ ПОТОКОВ
| Материалы | qкр, кВт·м-2 |
| Древесина (сосна влажность 12%) | 13,9 |
| Древесно-стружечные плиты плотностью 417 кг·м-3 | 8,3 |
| Торф брикетный | 13,2 |
| Торф кусковый | 9,8 |
| Хлопок волокно | 7,5 |
| Слоистый пластик | 15,4 |
| Стеклопластик | 15,3 |
| Пергамин | 17,4 |
| Резина | 14,8 |
| Уголь | 35,0 |
| Рулонная кровля | 17,4 |
| Картон серый | 10,8 |
| Декоративный бумажно-слоистый пластик, ГОСТ 9590-76 | 19,0 |
| Декоративный бумажно-слоистый пластик, ТУ 400-1-18-64 | 24,0 |
| Металлопласт, ТУ 14-1-4003-85 | 24,0 |
| Металлопласт, ТУ 14-1-4210-86 | 27,0 |
| Плитка древесно-волокнистая, ГОСТ 8904-81 | 13,0 |
| Плитка древесно-стружечная, ГОСТ 10632-77 12,0 | |
| Плитка древесно-стружечная с отделкой «Полиплен», ГОСТ 21-29-94-81 | 12,0 |
| Плитка древесно-волокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева, ГОСТ 8904-81 | 12,0 |
| Плитка древесно-волокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева, ТУ 400-1-199-80 | 16,0 |
| Винилискожа обивочная пониженной горючести, ТУ 17-21-488-84 | 30,0 |
| Винилискожа, ТУ 17-21-473-84 | 32,0 |
| Кожа искусственная «Теза», ТУ 17-21-488-84 | 17,9 |
| Кожа искусственная «ВИК-ТР», ТУ 17-21-256-78 | 20,0 |
| Кожа искусственная «ВИК-Т» на ткани 4ЛХ, ТУ 17-21-328-80 | 20,0 |
| Стеклопластик на полиэфирной основе, ТУ 6-55-15-88 | 14,0 |
| Лакокрасочные покрытия РХО, ТУ 400-1-120-85 | 25,0 |
| Обои моющиеся ПВХ на бумажной основе, ТУ 21-29-11-72 | 12,0 |
| Линолеум ПВХ однослойный, ГОСТ 14632-79 | 10,0 |
| Линолеум алкидный, ГОСТ 19247-73 | 10,0 |
| Линолеум ПВХ марки ТТН-2, ТУ 21-29-5-69 | 12,0 |
| Линолеум ПВХ на тканевой основе, ТУ 21-29-107-83 | 12,0 |
| Линолеум рулонный на тканевой основе | 12,0 |
| Линолеум ПВХ, ТУ 480-1-237-86: | |
| с применением полотна, ТУ 17-14-148-81 | 7,2 |
| с применением полотна, ТУ 17-РСФСР-18-17-003-83 | 6,0 |
| на подоснове «Неткол» | 9,0 |
| Дорожка прутковая чистошерстяная, ТУ 17-Таджикская ССР-463-84 | 9,0 |
| Покрытие ковровое, прошивное, ОСТ 17-50-83, арт. 5867 | 22,0 |
| Покрытие ковровое для полов рулонное «Ворсолон», ТУ 21-29-12-72 | 5,0 |
| Покрытие ковровое иглопробивное «Мистра-1», ТУ 17-Эстонская ССР-266-80 | 6,0 |
| Покрытие ковровое иглопробивное «Мистра-2», ТУ 17-Эстонская ССР-266-80 | 5,0 |
| Покрытие ковровое иглопробивное «Авистра» | 12,0 |
| Покрытие ковровое иглопробивное «Вестра», ТУ 17-Эстонская ССР-551-86 | 5,0 |
| Покрытие ковровое типа А, ТУ 21-29-35 арт. 10505 | 4,0 |
| Сено, солома (при минимальной влажности до 8%) | 7,0 |
| Легковоспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости при температуре самовоспламенения, °C: | |
| 300 | 12,1 |
| 350 | 15,5 |
| 400 | 19,9 |
| 500 и выше | 28,0 |
ЛИТЕРАТУРА
1. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. М.: ВНИИПО, 2009. 27 с. Изменение № 1 к СП 12.13130.2009, утвержденное приказом МЧС России от 09.12.2010 г. № 643 и введенное в действие 01.02.2011 г.
2. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 кн./А.Н. Баратов [и др.]. М.: Химия, 1990. 496 с., 384 с.
3. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. М: ОАО «ЦПП», 2010. 70 с.
4. Монахов В.П. Методы исследования пожарной опасности веществ. М.: Химия, 1980.
5. СП 7.13130.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования, М.: ВНИИПО, 2009. 29 с.
6. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: Омега-Л, 2009. 268 с.
7. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах, утвержденная приказом МЧС России от 10.07.2009 г. № 404. М.: ВНИИПО, 2009. 76 с.
(Изменения к методике утверждены приказом МЧС России от 14.12.2010 г. № 649).