ВНТП 05-97. Ведомственные нормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданий предприятий и объектов железнодорожного транспорта по взрывопожарной и пожарной опасности

(приняты Указанием МПС РФ от 19.03.1997 № Г-348 у)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ВНТП 05-89"]:::rst
  n1["ВНТП 05-97"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/vntp-05-97" "ВНТП 05-97. Ведомственные нормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданий предприятий и объектов железнодорожного транспорта по взрывопожарной и пож"
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

от 19 марта 1997 г. № Г-348 у

ВЕДОМСТВЕННЫЕ НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ И ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

Настоящие нормы разработаны в соответствии с требованиями НПБ 105-95, с учетом специфики объектов отрасли. Нормы распространяются на проектируемые новые, расширяемые, реконструируемые, технически перевооружаемые и действующие производственные и складские помещения и здания (или части зданий, выделенные противопожарными стенами, — пожарные отсеки).

1. Разработаны Государственным институтом технико-экономических изысканий и проектирования железнодорожного транспорта МПС России (Гипротранстэи МПС РФ).

Внесены и подготовлены к утверждению Управлением военизированной охраны МПС России.

2. Приняты Указанием МПС России от 19.03.97 № Г-348 у.

3. Согласованы с Главным управлением Государственной противопожарной службы МВД России (Письмо от 03.03.97 № 20/2.2/373).

4. Взамен ВНТП 05-89/МПС СССР.

1.1. Настоящие нормы разработаны в соответствии с требованиями норм Государственной противопожарной службы МВД России (НПБ 105-95): «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности», с учетом специфики объектов отрасли.

Нормы распространяются на проектируемые новые, расширяемые, реконструируемые, технически перевооружаемые и действующие производственные и складские помещения и здания (или части зданий, выделенные противопожарными стенами, — пожарные отсеки).

1.2. Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности предприятий и объектов железнодорожного транспорта определяются на стадии проектирования зданий и сооружений в соответствии с НПБ 105-95, настоящими нормами и перечнем (Приложение 2).

1.3. Категории помещений и зданий следует применять для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных помещений и зданий в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, размещения помещений, конструктивных решений, инженерного оборудования. Мероприятия по обеспечению безопасности людей должны назначаться в зависимости от пожароопасных свойств и количеств веществ и материалов в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.044-89. Термины и определения приняты в соответствии со СТ СЭВ 447-77, СТ СЭВ 383-87, ГОСТ 12.1.033-81 и ГОСТ 12.1.044-89.

1.4. По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1 — В4, Г, Д в зависимости от количества и свойств находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов, с учетом особенностей технологических процессов размещаемых в них производств.

1.5. Методы расчета критериев взрывопожарной и пожарной опасности помещений приведены в разделах 3 и 4 НПБ 105-95. Отдельные положения указанных разделов более подробно излагаются в настоящих нормах, с учетом специфики отрасли (см. разделы 3, 4 и Приложения 1, 2, 3, 4).

1.6. Категорию здания по взрывопожарной и пожарной опасности следует определять в соответствии с разделом 5 настоящих норм.

2.1. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с табл. 1.

Таблица 1

Примечание. Разделение помещений на категории В1 — В4 регламентируется положениями, изложенными в табл. 4.

2.2. Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в табл. 1, от высшей (А) к низшей (Д).

3.1. Расчет критериев и показателей взрывопожарной опасности для определения категорий помещений А, Б проводится в следующем порядке.

3.1.1. В качестве расчетной температуры t_{p} принимается максимально возможная температура воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможная температура по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °C.

3.1.2. Анализируется взрывопожароопасность технологического процесса производства в рассматриваемом помещении для обоснования расчетного варианта в соответствии с требованиями раздела 3 НПБ 105-95, с учетом п. 3.2 настоящих норм.

3.1.3. По справочным данным определяется температура вспышки, t_{\text{всп}} , жидкости (смеси горючих жидкостей), обращающихся в производстве. При отсутствии данных о температуре вспышки смеси принимается температура вспышки наиболее опасного компонента. Если расчетная температура меньше температуры вспышки ( t_{p}<t_{\text{всп}} ) и отсутствует возможность образования аэрозоля, то расчет на этом прекращается и помещение относят к категориям В1 — В4 по расчету, согласно разделу 4 настоящих ВНТП.

3.1.4. Проводится расчет средней концентрации паров ЛВЖ в помещении по формулам, приведенным в п. 3.5. Если значение средней концентрации будет равно или превысит 50% от нижнего концентрационного предела распространения пламени, то коэффициент участия паров ЛВЖ во взрыве принимается равным 0,3 (Z = 0,3). Если средняя концентрация паров ненагретых ЛВЖ в помещении меньше 50% от нижнего концентрационного предела распространения пламени, то проводится расчет коэффициента Z участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве в соответствии с требованиями п. 3.5 настоящих ВНТП.

3.1.5 Устанавливаются основные исходные данные для расчета избыточного давления взрыва в помещении:

m_{\text{ж}} — масса жидкости, кг;

\rho_{\text{ж}} — плотность при расчетной температуре, \text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;

• состав горючей смеси жидкостей, % (масс);

M — молекулярная масса индивидуального вещества, \text{кг} \cdot \text{кмоль}^{- 1} ;

M_{\text{см}} — молекулярная масса смеси, \text{кг} \cdot \text{кмоль}^{- 1} ;

• химическая формула индивидуального вещества;
• суммарная химическая формула смеси;

\overline{\text{С}_{\text{нкпр}}} — среднее значение нижнего концентрационного предела распространения пламени горючей смеси, % (об.);

H_{\text{т}} — теплота сгорания индивидуального вещества или горючей смеси, \text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} .

Перечисленные исходные данные могут быть получены из справочных данных (Приложения 5 и 6) и справочной литературы или рассчитаны. Примеры определения перечисленных параметров приведены в рекомендуемом Приложении 4.

3.1.6 Подготавливаются данные о характеристике помещения:

L — длина помещения, м;

B — ширина помещения, м;

H — высота помещения, м;

A — кратность воздухообмена аварийной вентиляции, \text{ч}^{- 1} ;

U = \frac{A}{3600} \cdot L — скорость движения воздуха в помещении, \text{м } \cdot \text{с}^{- 1} ;

V_{CB} = 0,8(L \cdot B \cdot H) — свободный объем помещения, м3.

3.1.7. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании данных расчета массы паров ЛВЖ m, поступивших в помещение, и избыточного давления взрыва \Delta P . Если \Delta P \leq 5\text{кПа} , то помещение относят к категориям В1 — В4 по расчету, согласно разделу 4 настоящих ВНТП.

3.2 Расчетное количество поступивших в помещение паров ЛВЖ определяется из следующих предпосылок:

3.2.1. Происходит расчетная авария одного из аппаратов (емкостей) или трубопровода, при которой в помещение может поступить максимальное количество наиболее опасных ЛВЖ в отношении последствий взрыва; все содержимое в аппарате (емкости) поступает в помещение. Происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

• времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;
• 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
• 300 с при ручном отключении.

Не допускается использование технических средств для отключения трубопроводов, для которых времена отключения превышают приведенные выше значения.

Под «временем срабатывания» и «временем отключения» следует понимать промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и т.п.) до полного прекращения поступления жидкости в помещение. Быстродействующие клапаны-отсекатели должны автоматически перекрывать подачу жидкости при нарушении электроснабжения. В исключительных случаях, в установленном порядке, допускается превышение приведенных выше значений времени отключения трубопроводов специальным решением МПС по согласованию с Госгортехнадзором России на подконтрольных ему производствах и МВД России.

Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; происходит испарение из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, со свежеокрашенных и обработанных растворителями поверхностей изделий (вагонов, локомотивов, узлов и деталей различного назначения и т.п.); длительность испарения принимается равной времени ее полного испарения, но не более одного часа.

3.2.2. Количество ЛВЖ или ГЖ, поступившее в помещение из аппарата (емкости) и трубопроводов при аварии, определяется в кг по формуле:

где: V_{\text{ап}} — объем аппарата (емкости), м3;

\epsilon — степень наполнения аппарата (емкости);

L_{\text{н}i} , L_{\text{от}i} — длина i-го напорного и отводящего трубопроводов, м;

d_{\text{н}i} , d_{\text{от}i} — диаметр i-го напорного и отводящего трубопроводов, м;

q_{i} — производительность i-го насоса, \text{м}^{3} \cdot \text{с}^{- 1} ;

\tau_{\text{з}i} — время отключения i-го насоса (закрытия задвижек), с.

3.2.3 Расчет массы испарившейся жидкости, m, в результате расчетной ситуации, определяется в кг по формуле:

где: m_{p} — масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

m_{\text{расп}} — масса жидкости, поступившей из распыляющих устройств, принимается полностью перешедшей в пар, исходя из продолжительности работы этих устройств, кг;

m_{\text{емк}} — масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей (аппаратов), кг;

m_{\text{обр}} — масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав (растворители, свеженанесенные грунты, эмали, лаки при окрасочных работах), кг.

Под свеженанесенным составом следует понимать состав, соответствующий первоначальной консистенции лакокрасочных материалов по технологическому регламенту.

Каждое из слагаемых в формуле (3.2), кроме m_{\text{расп}} определяется по формуле:

При поступлении жидкости в распыленном состоянии по формуле:

где: W — интенсивность испарения, \text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} \cdot \text{м}^{- 2} ;

F_{\text{и}} — площадь испарения, определяемая в соответствии с п. 3.2.5, м2;

T — расчетное время испарения, с;

q_{\text{расп}i} — расход жидкости из i-го распыляющего устройства, \text{кг} \cdot \text{с}^{- 1} ;

\tau_{pi} — время работы i-го устройства, с.

3.2.4. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W при температуре воздуха не более 35 °C по формуле:

где: \eta — коэффициент, принимаемый по табл. 2, в зависимости от скорости воздушного потока, определяемой в п. 3.1.6, и температуры воздуха в помещении;

M — молекулярная масса, \text{кг} \cdot \text{кмоль}^{- 1} (для смесей принимается наибольшее значение молекулярной массы соответствующего компонента);

P_{\text{н}} — давление насыщенного пара при расчетной температуре (для смесей принимается по компоненту с наибольшим давлением насыщенного пара), определяемое по формуле:

где: A, B, C_{A} — константы уравнения Антуана, определяемые по справочным Приложениям 5 и 6.

Примечание. Давление насыщенного пара индивидуальных веществ, приведенных в справочном Приложении 5 под номерами: 20, 21, 26 — 28, 30, 34, 35, рассчитывается по формуле (3.6) без учета коэффициента размерности, равного 0,133:

P_{\text{н}} = 10(A - \frac{B}{C_{A} + t_{p}}) , кПа. (3.6)

Таблица 2

3.2.5. Площадь испарения F_{\text{и}} определяется по исходным данным о геометрических размерах поверхностей ЛВЖ или ГЖ, ограниченных местными преградами или находящихся в различных емкостях, а также расчетом максимальной площади разлива жидкости на пол, исходя из условия, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей — на 1 м2 пола помещения. Площадь испарения свежеокрашенных (покрытых грунтом) поверхностей вагонов, локомотивов и других единиц подвижного состава определяется суммированием площадей отдельных конструкций (продольных стен, крыши, торцевых стен, тележек, подвагонного оборудования и т.п.). За расчетную площадь испарения принимается максимальная суммарная площадь поверхностей при наружной окраске (грунтовании) конструкций подвижного состава безвоздушным распылением, вручную и в электрополе.

3.2.6. Расчетное время испарения T при определении массы паров ЛВЖ, поступивших в помещение, для каждого из слагаемых в формуле (3.3) принимается равным времени полного испарения жидкости с рассматриваемой поверхности, но не более 3600 с, по формуле:

Примечание. Масса ЛВЖ, m_{\text{ж}} , в кг, нанесенной на поверхности конструкций подвижного состава, определяется по данным карт типового технологического процесса нанесения лакокрасочных покрытий (растворителей).

3.2.7. В процессе испарения часть паров ЛВЖ удаляется из помещения под действием аварийной вентиляции. Массу паров жидкости, которая остается в помещении, определяют по формуле:

Работа аварийной вентиляции учитывается, если она обеспечена резервными вентиляторами с автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ), при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной расчетной аварии.

3.3. Расчет избыточного давления взрыва в помещении определяют на основании исходных данных, полученных в п.п. 3.1 и 3.2 настоящих ВНТП по формулам, проводимым ниже.

3.3.1. Определение избыточного давления взрыва в помещении для индивидуальных веществ и смесей ЛВЖ (ГЖ), состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, производится по формуле:

при условии Z = 0,3 допускается пользоваться упрощенной формулой:

где: P_{max} — максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси, определенное по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать P_{max} = 900\text{кПа} ;

P_{0} — начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m — масса паров ЛВЖ (ГЖ), поступивших в помещение в результате расчетной аварии, вычисляемая по формулам (3.2), (3.3). При работе аварийной вентиляции в формулы (3.9), (3.10) и (3.13) подставляется значение m_{a} из формулы (3.8);

Z — коэффициент участия горючего во взрыве определяется в соответствии с п. 3.5 ВНТП, если выполняются условия, изложенные в указанном пункте.

Допускается принимать значения Z по табл. 3;

V_{\text{св}} — свободный объем помещения, м3, определяется в соответствии с п. 3.1.6 настоящих ВНТП;

\rho_{\text{п}} = \frac{M}{V_{0} \cdot (1 + \alpha \cdot t_{p})} , (3.11)

где: V_{0} — объем кмоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 \text{м}^{3} \cdot \text{кмоль}^{- 1} ;

t_{p} — расчетная температура, определяемая согласно п. 3.1.1, °C;

\alpha — коэффициент температурного расширения пара, равный 0,00367 1/град. (°C);

\text{С}_{\text{ст}} — стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, % (об.), вычисляется по формуле:

где: \beta = n_{c} + \frac{n_{\text{н}} - n_{x}}{4} - \frac{n_{\text{о}}}{2} — остехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_{c} , n_{\text{н}} , n_{\text{о}} , n_{x} — число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле индивидуального горючего вещества (смеси);

K_{\text{н}} — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, принимается равным 3;

\eta — коэффициент полноты сгорания, принимается равным 1.

Примечания. 1. Плотность паров многокомпонентной смеси определяется по формуле (3.11), в которую подставляется значение молекулярной массы смеси, расчет которой приведен в Прил. 4 (пример 3).

2. Стехиометрическая концентрация паров многокомпонентной смеси определяется по числу атомов C, H, O и галоидов в молекуле смеси, согласно ее суммарной химической формуле. Расчет проводится по формуле (3.12).

Таблица 3

\Delta P = \frac{m \cdot H_{\text{т}} \cdot P_{0} \cdot Z \cdot \eta}{V_{\text{св}} \cdot \rho_{\text{в}} \cdot \text{С}_{p} \cdot T_{0} \cdot K_{\text{н}}} , кПа, (3.13)

где: H_{\text{т}} — теплота сгорания индивидуального вещества или смеси, \text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} (для смесей углеводородов допускается принимать равной 42 \cdot 10^{3} \text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} );

\rho_{\text{в}} = \frac{353}{273 + t_{p}} — плотность воздуха до взрыва, \text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;

\text{С}_{p} — теплоемкость воздуха, принимается равной 1,01\text{кДж } \cdot \text{кг}^{- 1} \cdot K^{- 1} ;

T_{0} = (273 + t_{p}) — начальная температура воздуха, К;

\eta — коэффициент полноты сгорания, принимается равным 1.

\Delta P = 1189,8 \cdot \frac{m}{V_{\text{св}}} , (3.14)

\Delta P = 0,02833 \cdot \frac{\text{Н}_{\text{т}} \cdot m}{V_{\text{св}}} . (3.15)

3.4. Заключение о категории помещения дается в зависимости от расчетной величины избыточного давления взрыва и класса обращающихся веществ:

если избыточное давление взрыва превышает 5 кПа и в помещении находятся (обращаются) жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, то его относят к категории А, при температуре вспышки более 28 °C — к категории Б;

если избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, то помещение относят к категориям В1 — В4 по расчету, согласно разделу 4 ВНТП.

Примеры определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности приведены в рекомендуемом Приложении 4.

\text{С}_{\text{ср}} = 100 \cdot m/(\rho_{\text{п}} \cdot V_{\text{св}})<0,5 \cdot C_{\text{нкпр}} .

3.5.1 Коэффициент Z участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве рассчитывается по формулам:

Z = \frac{5 \cdot 10^{- 3} \cdot \pi}{m} \cdot \rho_{\text{п}} \cdot (C_{0} + \frac{C_{\text{нкпр}}}{\delta}) \cdot X_{\text{нкпр}} \cdot Y_{\text{нкпр}} \cdot Z_{\text{нкпр}} , (3.16)

Z = \frac{5 \cdot 10^{- 3} \cdot \pi}{m} \cdot \rho_{\text{п}} \cdot (C_{0} + \frac{C_{\text{нкпр}}}{\delta}) \cdot S_{\text{п}} \cdot Z_{\text{нкпр}} . (3.17)

Z_{\text{нкпр}} = K_{3} \cdot H \cdot (K_{2} \cdot ln \frac{\delta \cdot C_{0}}{C_{\text{нкпр}}})0,5 ; (3.20)

где: K_{1} — коэффициент, принимаемый равным 1,1958;

K_{2} = T/3600 ;

K_{3} — коэффициент, принимаемый равным 0,04714 при отсутствии подвижности воздушной среды и 0,3536 при подвижности воздушной среды;

C_{\text{нкпр}} — нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об.);

L, B, H — длина, ширина и высота помещения, м;

S_{\text{п}} — площадь пола помещения, м2;

\delta — допустимые отклонения концентраций, принимаемые при отсутствии подвижности воздушной среды 1,25 и при подвижности воздушной среды 1,27 (при допускаемом уровне значимости Q(C>\overline{C}) равным 0,05);

C_{0} — предэкспоненциальный множитель, % (об.), равный:

C_{0} = C_{\text{н}} \cdot (\frac{100 \cdot m}{C_{\text{н}} \cdot \rho_{\text{п}} \cdot V_{\text{св}}})0,41 , (3.21)

C_{0} = C_{\text{н}} \cdot (\frac{100 \cdot m}{C_{\text{н}} \cdot \rho_{\text{п}} \cdot V_{\text{св}}})0,46 , (3.22)

где C_{\text{н}} = 100 \cdot P_{\text{н}}/P_{0} — концентрация насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре t_{p}(^{\circ}C) воздуха в помещении, % (об.).

При отрицательных значениях логарифмов в формулах (3.18 - 3.20) расстояния X_{\text{нкпр}} , Y_{\text{нкпр}} , Z_{\text{нкпр}} принимаются равными 0. В этом случае коэффициент Z участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве в соответствии с формулами (3.16) и (3.17) будет равен 0.

Рис. 1

, (3.23)

где \text{С}^{*} — величина, задаваемая соотношением \text{С}^{*} = \varphi \cdot C_{\text{ст}} ;

\varphi — эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9.

Если Z = 0, то расчет на этом прекращают и помещение относят к категориям В1 — В4 по расчету, согласно разделу 4 ВНТП.

Если 0 < Z < 0,3, то проводится дополнительный расчет величины Z по формулам (3.16) или (3.17). Результат этого расчета является окончательным.

Пример определения коэффициента Z приведен в рекомендуемом Приложении 4.

3.6. Максимально допустимую массу паров ЛВЖ, поступивших в помещение, при воспламенении которой давление не превысит 5 кПа, определяют по формулам:

m_{\text{м}.\text{д}.} = 6,258 \cdot 10^{- 4} \cdot \rho_{\text{п}} \cdot \text{С}_{\text{ст}} \cdot V_{\text{св}} ; (3.24)

m_{\text{м}.\text{д}.} = 176,5 \cdot \frac{V_{\text{св}}}{\text{Н}_{\text{т}}} ; (3.25)

m_{\text{м}.\text{д}.} = 4,202 \cdot 10^{- 3} \cdot V_{\text{св}} . (3.26)

F_{\text{м}.\text{д}.} = \frac{m_{\text{м}.\text{д}.} - m_{\text{емк}} - m_{\text{обр}} - m_{\text{расп}}}{W \cdot 3600} . (3.27)

F_{\text{м}.\text{д}.\text{а}} = \frac{m_{\text{м}.\text{д}.} \cdot (A + 1) - m_{\text{емк}} - m_{\text{обр}} - m_{\text{расп}}}{W \cdot 3600} . (3.28)

4. Методика определения пожароопасных категорий В1 — В4 помещений объектов железнодорожного транспорта

Таблица 4

в зависимости от величины критической плотности падающих лучистых потоков (q_{\text{кр}})

Критические плотности падающих лучистых потоков q_{\text{кр}}

Если пожарная нагрузка состоит из различных материалов, то значение q_{\text{кр}} определяется по материалу с минимальным значением q_{\text{кр}} .

Для материалов пожарной нагрузки с неизвестными значениями q_{\text{кр}} значения предельных расстояний принимаются l_{\text{пр}} \geq 12\text{м} .

l_{\text{пр}} \geq 26 - H\text{при }H<11 . (4.4)

Q \geq 0,64 \cdot g \cdot H^{2} ,

то помещение будет относиться к категориям В1 или В2 соответственно.

4.1.1. Участком размещения удельной ПН, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов (ТГМ), является часть площади пола помещения, на которой расположены одно или несколько мест складирования ТГМ и изделий из них, рабочие места, столы, ремонтные позиции и т.п. при наличии между ними проходов (промежутков) технологического назначения шириной не более 1,5 м. Проходы и проезды шириной более 1,5 м являются границами участка. Площадь участка принимается равной суммарной площади, занятой ПН без учета проходов (промежутков) технологического назначения.

4.1.2. Участком размещения удельной ПН, состоящей из горючих и трудногорючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ), является площадь разлива жидкости на пол в результате аварии агрегата (емкости) или площадь, ограниченная местными противопожарными преградами (поддонами, приямками, бортиками), вмещающими объем находящейся в аварийном агрегате (емкости) жидкости, а также емкость при нормальной эксплуатации с открытой поверхностью находящейся в ней жидкости. Площадь разлива ЛВЖ или ГЖ принимается как площадь круга с радиусом R = \sqrt{S/\pi} , где S — площадь разлива, принятая в соответствии с НПБ 105-95, м2.

4.1.3. В помещениях, в которых проводится разборка, сборка, ремонт, испытание и техническое обслуживание всех видов подвижного состава, участком размещения удельной ПН является площадь одной единицы или секции подвижного состава.

Q = \sum_{i = 1}^{n} G_{i} \cdot Q_{\text{н}i}^{p} , (4.1)

где G_{i} — количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;

Q_{\text{н}i}^{p} — низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, \text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} .

g = \frac{Q}{S} , (4.2)

где S — площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).

4.3. При попадании в зону разлива горючей жидкости других агрегатов (емкостей), включая аварийный, в формулы (4.1) и (4.2) подставляются значения массы и низшей теплоты сгорания жидкостей, находящихся в этих агрегатах.

4.4. Значения низшей теплоты сгорания ТГМ, ЛВЖ, и ГЖ, обращающихся в помещениях объектов железнодорожного транспорта, а также средние значения этого параметра и порядок расчета удельной ПН для основных видов подвижного состава приведены в Приложении 1.

4.5. В помещениях категории В4 предельные расстояния между участками площадью 10 м2 для ЛВЖ и ГЖ определяются от границы разлива жидкости или местной преграды до ближайшего агрегата или емкости с ЛВЖ или ГЖ, а при наличии в помещении ТГМ — до границы участка размещения ТГМ. В последнем случае предельное расстояние принимается по таблице 5 с учетом поправки на высоту помещения. Если условия, приведенные в табл. 4 и примечании 1, не выполняются, то помещение не относится к категории В4. В этом случае помещение относят к категории В3 с последующей проверкой неравенства Q \geq 0,64 \cdot g \cdot H^{2} в соответствии с требованиями примечания 2 к табл. 4.

Рис. 2

5. Категории зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

5.1. Здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5% площади всех помещений или 200 м2.

Допускается не относить здание к категории А, если суммарная площадь помещений категории А в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.2 Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены два условия:

а) здание не относится к категории А;

б) суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5% суммарной площади всех помещений или 200 м2.

Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.3 Здание относится к категориям В1 — В3, если одновременно выполнены два условия:

а) здание не относится к категориям А или Б;

б) суммарная площадь помещений категорий А, Б и В1 — В3 превышает 5% (10%, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.

Допускается не относить здание к категориям В1 — В3, если суммарная площадь помещений категории А, Б и В1 — В3 в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 3500 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.4 Здание относится к категории Г, если одновременно выполнены два условия:

а) здание не относится к категориям А, Б или В1 — В3;

б) суммарная площадь помещений категории А, Б, В1 — В3 и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений.

Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 — В3 и Г в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2) и помещения категорий А, Б и В1 — В3 оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.5. Здание относится к категории В4, если оно не относится к категориям А, Б, В1 — В3 или Г.

5.6. Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В1 — В4, Г.

обращающихся в помещениях объектов железнодорожного транспорта

Технические характеристики основных видов подвижного состава (средние значения)

Примечания. 1. Среднее значение низшей теплоты сгорания рассчитывается по формуле:

Q_{\text{нср}}^{p} = \frac{\sum_{i = 1}^{n} G_{i} \cdot Q_{\text{н}i}^{p}}{\sum_{i = 1}^{n} G_{i}} , (1)

где: G_{i} , Q_{\text{н}i}^{p} — масса, кг, и низшая теплота сгорания, \text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} i-го горючего или трудногорючего материала, входящего в пожарную нагрузку одной единицы (секции) подвижного состава.

2. Пожарная нагрузка Q (МДж) определяется по формуле:

Удельная ПН g ( \text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} ) — по формуле:

g = \frac{Q}{S_{\text{пс}}} , (3)

где: S_{\text{пс}} — площадь в плане одной единицы (секции) подвижного состава, м2.

3. Значение G_{i} и Q_{\text{н}i}^{p} пассажирских вагонов принимались по данным Тверского вагоностроительного завода и завода Аммендорф (ФРГ). Для остальных видов подвижного состава по данным института Гипрозаводтранс (по нормам технологического проектирования, нормам расхода материалов и конструктивным данным подвижного состава).

Примечание. Характеристики веществ и материалов, не вошедшие в табл. 1, могут быть получены из справочников [15, 16], а также по данным, опубликованным научно-исследовательскими организациями в области пожарной безопасности или выданным Государственной службой стандартных справочных данных.

ОБЩИХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ И ПРЕДПРИЯТИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ПО КАТЕГОРИЯМ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ А, Б, В1 — В4 <*>

<*> В перечень не включены помещения, которые можно отнести к категориям Г и Д согласно табл. 1 настоящих ВНТП.

Примечания. 1. Перечень разработан в соответствии с требованиями НПБ 105-95 ГУГПС МВД РФ и методики определения пожароопасных категорий В1 - В4 помещений объектов железнодорожного транспорта с учетом специфики отрасли, разработанной Гипротранстэи.

2. В графе 2 для каждого помещения приводится перечень веществ и материалов, входящих в состав пожарной нагрузки (ПН) в обобщенном виде: ЛВЖ - легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C; ЛВЖ* - легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки свыше 28 °C до 61 °C; ГЖ - горючие и трудногорючие жидкости; ТГМ - твердые горючие и трудногорючие материалы. При наличии в помещении однородной ПН или возможности поступления в объем помещения горючих газов или пылей указывается конкретное наименование горючей жидкости, твердого горючего материала, горючего газа или пыли.

3. При обращении в помещении ЛВЖ категории помещений определяются с учетом климатической зоны размещения объекта. Абсолютная максимальная температура наружного воздуха определяется по СНиП 2.01.01-82.

4. В графе 3 представлены ожидаемые категории помещений, которые должны уточняться расчетом, а также категории помещений, однозначно назначаемые без расчета. Условия определения категории помещения (расчетом или без расчета) приведены в пп. 6 - 10 настоящего примечания.

5. Цех, отделение и участок являются административными единицами. Отделения и участки входят в состав цеха. Отделение может состоять из нескольких участков, а цех из нескольких отделений или участков. Отделения и участки могут размещаться в отдельных помещениях, выгороженных противопожарными преградами или в общем технологическом потоке цеха в пределах здания или пожарного отсека.

6. Категории взрывопожарной и пожарной опасности в Перечне определены при условии размещения отделения или участка, указанного в графе 1, в изолированном противопожарными преградами помещении. При размещении в общем технологическом потоке одного изолированного помещения двух или более отделений (участков), указанных в графе 1, с различными по взрывопожарной и пожарной опасности технологическими процессами, категорию помещения следует определять по НПБ 105-95 с учетом специфики отрасли, Методических указаний и рекомендаций, изложенных в разделах 2, 3 и Приложении 4 настоящих ВНТП. При расчетном избыточном давлении взрыва в объеме помещения, не превышающем 5 кПа, проводят расчет по определению категорий В1 - В4 для рассматриваемого помещения.

7. Помещения, в которых обращаются (хранятся) ЛВЖ, отнесены к высшей категории А или Б. В зависимости от конкретных объемно-планировочных характеристик помещения (свободного объема), а также при наличии аварийной вентиляции и местных противопожарных преград, ограничивающих площадь разлива ЛВЖ, на стадии проектирования или при пересмотре категории помещения действующего объекта, могут вноситься изменения в определение его категории в сторону снижения в соответствии с разделом 3 и Приложением 4 настоящих ВНТП.

8. Помещения, в которых обращаются (хранятся) горючие газы или может образоваться взвешенная в объеме горючая пыль в результате аварийной ситуации, отнесены соответственно к категориям А и Б и могут быть пересчитаны в сторону снижения при соответствующем обосновании.

9. Помещения, в которых обращаются (хранятся) ГЖ и ТГМ, отнесены однозначно к одной из пожароопасных категорий В1 - В4 при условии, что она не зависит от расстояния от поверхности ПН до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия); способ размещения, площадь и величина максимальной удельной пожарной нагрузки являются стабильными для рассматриваемой группы идентичных производственных участков или отделений.

10. Категории пожароопасных помещений, в которых указанные в п. 9 условия не выполняются, определяются расчетом в зависимости от величины перечисленных в п. 9 параметров, в соответствии с разделом 4 и Приложением 4 настоящих ВНТП. Для этих помещений в графе 3 Перечня показаны ожидаемые возможные пределы изменения пожароопасных категорий В1 - В4.

Приложение 3 Рекомендуемое

РАСЧЕТ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ВЗРЫВА ВОДОРОДА В АККУМУЛЯТОРНЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

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

1.2. Происходит заряд аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью, \text{А } \cdot \text{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 равным 1 ч (T = 3600 с).

1.3. За расчетную температуру принимается максимальная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне), согласно СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".

2. Расчет поступающего в помещение водорода при заряде аккумуляторных батарей.

2.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа:

\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 \cdot 10^{4}\text{А } \cdot \text{с} \cdot \text{моль}^{- 1} - постоянная Фарадея;

Z = 1 - валентность водорода;

I - сила зарядного тока, А;

T - расчетное время заряда, с.

2.2 Объем водорода, поступающего в помещение при заряде нескольких батарей, м3

V_{\text{н}} = \frac{1,036 \cdot 10^{- 8}}{\rho_{r}} \cdot 4 \cdot [I_{1} \cdot n_{1} + I_{2} \cdot n_{2} + ... + I_{i} \cdot n_{i}] \cdot 3600 ,

где \rho_{r} - плотность водорода при расчетной температуре воздуха, \text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ;

I_{i} - максимальный зарядный ток i-ой батареи, А;

n_{i} - количество аккумуляторов i-ой батареи.

Плотность водорода определяется по формуле:

\rho_{r} = \frac{M}{V_{0} \cdot (1 + \alpha t_{\text{в}})} ,\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} ,

где M - масса одного кмоля водорода, равная 2\text{кг} \cdot \text{кмоль}^{- 1} ;

V_{0} - объем кмоля газа при НУ, равный 22,413\text{м}^{3} \cdot \text{кмоль}^{- 1} ;

t_{\text{в}} - расчетная температура воздуха, °C.

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

3. Расчет избыточного давления взрыва водорода в аккумуляторном помещении, в соответствии с п. 3.5 НПБ 105-95.

3.1 Расчетная формула:

C_{\text{ст}} = \frac{100}{1 + 4,84 \cdot 0,5} = 29,24\%(\text{об}.) ,

V_{\text{св}} = 0,8 \cdot (L \cdot B \cdot H)\text{м}^{3},K_{\text{н}} = 3 .

3.2. При расчете избыточного давления взрыва с учетом работы аварийной вентиляции, в соответствии с п. 3.2.7 необходимо расчетный объем водорода, V_{\text{н}} , поступивший в помещение, разделить на коэффициент К, определяемый по формуле:

T - 3600 с, продолжительность поступления водорода в объем помещения.

Система аварийной вентиляции должна быть обеспечена автоматическим пуском.

Пример определения категории аккумуляторного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

1.1. Аккумуляторное помещение проектируемого дома связи объемом V_{\text{пом}} = 27,2 м3 оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.

1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 в районе строительства 38 °C.

1.3. За расчетный вариант принимается одновременный заряд всех батарей, находящихся в аккумуляторном помещении, с наибольшим значением зарядного тока, превышающим в четыре раза максимально допустимый.

1.4 Плотность водорода при расчетной температуре воздуха:

\rho_{r} = \frac{2}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 38)} = 0,0783\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .

1.5 Объем водорода, поступающего в аккумуляторное помещение при заряде двух батарей СК-4 и СК-1:

V_{\text{н}} = \frac{1,036 \cdot 10^{- 8}}{0,0783} [4 \cdot 9 \cdot 13 + 4 \cdot 36 \cdot 12] \cdot 3600 = 1,046\text{м}^{3} .

1.6 Свободный объем аккумуляторного помещения:

V_{\text{св}} = 0,8 \cdot V_{\text{пом}} = 0,8 \cdot 27,2 = 21,76\text{м}^{3} .

2. Избыточное давление взрыва водорода в аккумуляторном помещении:

Так как расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа, то в соответствии с табл. 1 ВНТП аккумуляторное помещение следует относить к категории А.

3. Избыточное давление взрыва водорода в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции.

V_{\text{н}}^{*} = \frac{V_{\text{н}}}{A/3600 \cdot T + 1} = \frac{1,046}{8 + 1} = 0,116\text{м}^{3} .

\Delta P = (900 - 101) \cdot \frac{0,116 \cdot 1,0 \cdot 100 \cdot 1}{21,76 \cdot 29,24 \cdot 3} = 4,86\text{кПа} .

3.2. При кратности воздухообмена \text{А } = 8\text{ч}^{- 1} в помещении со свободным объемом V_{\text{св}} = 21,76\text{м}^{3} достаточно удаление воздуха аварийной вентиляцией:

V_{a\text{в}} = A \cdot V_{\text{св}} = 8 \cdot 21,76 = 174 \approx 180\text{м}^{3}/\text{ч} ,

с учетом требований СНиП 2.04.05-91.

3.3. Заключение. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена \text{А } = 8\text{ч}^{- 1} , отвечающей требованиям п. 3.2.7, ВНТП, СНиП 2.04.05-91 и ПУЭ, допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.

Приложение 4 Рекомендуемое

1. Примеры определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности (без учета работы аварийной вентиляции)

1. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха ВРЗ

1.1 Исходные данные.

1.1.1 Характеристика помещения.

    Длина L, м                                         20
    Ширина B, м                                         6
    Отношение длины к ширине помещения L/B              3,33

    Высота H, м                                         5,2

Площадь S_{\text{п}} , м2 120

Объем свободный V_{\text{св}} , м3 500(0,8 \cdot 120 \cdot 5,2)

Температура воздуха t_{\text{в}} , °C 37 (район строительства — Москва) <*>

<*> Расчетная температура воздуха принята максимальная, согласно главе СНиП 2.01.01-82.

1.1.2 Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация емкости, а также напорного и отводящего трубопроводов с последующим разливом наиболее опасного в отношении последствий взрыва ксилола. За расчетную температуру принимается температура воздуха в помещении:

t_{p} = 37^{\circ}C>t_{\text{всп}} = 24^{\circ}C .

1.1.3 Характеристика технологического блока.

Объем мерника V_{\text{ап}},\text{м}^{3} 0,075

Степень заполнения \epsilon 0,9

Напорный трубопровод:

длина L_{\text{н}} , м 10

диаметр d_{\text{н}} , мм 25

Отводящий трубопровод:

длина L_{\text{от}} , м 10

диаметр d_{\text{от}} , мм 40

Производительность насоса 6,5 \cdot 10^{- 5} q,\text{м}^{3} \cdot \text{с}^{- 1}

Время отключения насоса \tau_{3} , с 300

1.1.4 Характеристика вещества.

Наименование: ксилол (ГОСТ 9949-76)

Химическая формула \text{С}_{7,99}H_{9,98}

Плотность жидкости \rho_{\text{ж}} , кг/м3 860

    Молекулярная масса M, кг/моль                106
    Константы уравнения Антуана                  А - 7,05479;

                                             В - 1478,16;

                                             СА - 220,53

Нижний концентрационный предел 1,0

распространения пламени C_{\text{нкпр}} , % (об.).

1.2 Расчет массы ЛВЖ, поступившей в помещение, по формуле (3.1):

m_{\text{ж}} = [0,9 \cdot 0,075 + 0,785 \cdot (10 \cdot 0,025^{2} + 10 \cdot 0,04^{2}) + 6,5 \cdot 10^{- 5} \cdot 300] \cdot 860 = 93,955\text{кг} .

1.3 Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

1.3.1 Максимальная площадь разлива, согласно п. 3.2.5 <*>:

F_{p} = 1000 \cdot \frac{93,955}{860} = 109,25\text{м}^{2} .

1.3.2 Давление насыщенных паров по формуле (3.6):

P_{\text{н}} = 0,133 \cdot 10(^{7,05479 -}^{\frac{1478,16}{220,53 + 37}}) = 0,133 \cdot 10^{1,315} = 2,747\text{кПа} .

1.3.3 Интенсивность испарения по формуле (3.5):

W = 10^{- 6} \cdot 1 \cdot \sqrt{106} \cdot 2,747 = 0,283 \cdot 10^{- 4}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .

1.3.4 Время полного испарения разлившейся ЛВЖ по формуле (3.7):

T = \frac{93,955}{0,283 \cdot 10^{- 4} \cdot 109,25} = 30308 = 505,13\text{мин } = 8,4\text{ч} .

За расчетное время испарения принимаем T = 3600 с.

1.3.5 Масса испарившейся жидкости с поверхности разлива по формуле (3.3):

m = 0,283 \cdot 10^{- 4} \cdot 109,25 \cdot 3600 = 11,13\text{кг} .

1.4. Определение средней концентрации паров ЛВЖ в помещении, согласно п. 3.5.

1.4.1 Расчет плотности пара по формуле (3.11):

\rho_{\text{п}} = \frac{106}{22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37)} = 4,164\text{кг}/\text{м}^{3} .

1.4.2 Средняя концентрация паров ксилола в помещении

Значение средней концентрации паров ЛВЖ в объеме помещения превышает 50% от нижнего концентрационного предела распространения пламени ксилола, поэтому значение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве допускается принимать равным 0,3 (Z = 0,3).

1.5 Расчет избыточного давления взрыва.

\beta = 7,99 - \frac{9,98 - 0}{4} - \frac{0}{2} = 10,485 .

1.5.2 Стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ по формуле (3.12)

\text{С}_{\text{ст}} = \frac{100}{1 + 4,84 \cdot 10,485} = 1,932\%(\text{об}.) .

1.5.3 Избыточное давление взрыва по формуле (3.9)

\Delta P = (900 - 101) \cdot \frac{11,13 \cdot 0,3 \cdot 100 \cdot 1}{500 \cdot 4,164 \cdot 1,932 \cdot 3} = 22,1\text{кПа} .

1.6 Заключение о категории помещения.

1.6.1. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ с t_{\text{всп}} = 24 °C. Категория помещения краскоприготовительного отделения — А, взрывопожароопасная.

2. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха ВРЗ с увеличенным объемом помещения (2-ой вариант)

2.1 Исходные данные.

2.1.1 Характеристика помещения

    Длина L, м                                                  30
    Ширина B, м                                                  6
    Отношение длины к ширине помещения L/B                       5
    Высота H, м                                                  7

Площадь S_{\text{п}} , м2 180

Остальные данные остаются те же, что и в примере 1 (см. пп. 1.1.2 - 1.1.4; 1.2; 1.3 настоящего Приложения).

2.2. Определение средней концентрации паров ЛВЖ (ксилола) в помещении (согласно п. 3.5 ВНТП).

2.2.1. Плотность пара определена в примере 1 (см. п. 1.4.1), \rho_{\text{п}} = 4,164\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .

2.2.2 Средняя концентрация паров ксилола в помещении

Средняя концентрация паров ксилола в помещении меньше 50% от нижнего концентрационного предела распространения пламени. В этом случае проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5.

2.3. Определение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5.3.

2.3.1 Концентрация насыщенных паров ксилола

\text{С}_{\text{н}} = 100 \cdot P_{\text{н}}/P_{0} = \frac{100 \cdot 2,747}{101} = 2,719\%(\text{об}.) .

2.3.2 Определение величины C^{*} по формуле C^{*} = \varphi \cdot C_{\text{ст}} :

C_{\text{ст}} = 1,932 — определена в примере 1 (см. п. 1.5.2).

Значение функции X по формуле (3.23) при \text{С}_{\text{н}} \leq C^{*} :

X = \frac{\text{С}_{\text{н}}}{C^{*}} = \frac{2,719}{3,67} = 0,74 .

В этом случае проводится расчет коэффициента Z по формулам (3.16) или (3.17).

2.4 Расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве.

2.4.1.1 Предэкспоненциальный множитель \text{С}_{0} в соответствии с п. 3.5.2:

\text{С}_{0} = 2,719 \cdot (\frac{100 \cdot 11,13}{2,719 \cdot 4,164 \cdot 1008})^{0,41} = 1,0467\%(\text{об}.)

Y_{\text{нкпр}} = 1,1958 \cdot 6 \cdot (1 \cdot ln \frac{1,25 \cdot 1,0467}{1})^{0,5} = 3,72\text{м} ;

Z_{\text{нкпр}} = 0,04714 \cdot 7 \cdot (1 \cdot ln \frac{1,25 \cdot 1,0467}{1})^{0,5} = 0,171\text{м} .

2.4.2 Расчет коэффициента Z при X_{\text{нкпр}}>0,5L и Y_{\text{нкпр}}>0,5L

Z = \frac{5 \cdot 10^{- 3}}{11,13} \cdot 4,164 \cdot (1,0467 + \frac{1}{1,25}) \cdot 180 \cdot 0,171 = 0,106 .

Принимаем окончательно Z = 0,106.

2.5 Расчет избыточного давления взрыва по формуле (3.9):

\Delta P = (900 - 101) \cdot \frac{11,13 \cdot 0,106 \cdot 100 \cdot 1}{1008 \cdot 4,164 \cdot 1,932 \cdot 3} = 3,87\text{кПа} .

2.6 Заключение о категории помещения.

2.6.1. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно требованиям п. 2.2 и табл. 1, а также примечания 2 и табл. 4 ВНТП помещение краскоприготовительного отделения следует отнести к категории В3 по следующему расчету: площадь разлива принимается равной не менее 10 м2 с ограничением бортиками и приямком, вмещающим 93,955 кг жидкости; теплота сгорания ксилола равна 40,8 \text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} ; пожарная нагрузка Q = 93,955 \cdot 40,8 = 3833\text{МДж} ; удельная ПН составит: g = \frac{3833}{10} = 383,3\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} ; расчетная ПН равна 0,64 \cdot 383,3 \cdot 7^{2} = 12020\text{МДж} . Пожарная нагрузка, определяемая по формуле (4.1), не превышает расчетную: Q = 3833 < 12020 МДж. Следовательно, помещение краскоприготовительного отделения относится к категории В3.

3. Определение категории помещения сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха ЛРЗ

3.1 Исходные данные.

3.1.1 Характеристика помещения

    Длина L, м                                        32
    Ширина B, м                                       10
    Отношение длины к ширине помещения L/B             3,2
    Высота H, м                                        8

Площадь S_{\text{п}} , м2 320

Объем свободный V_{\text{св}} , м3 2048(0,8 \cdot 320 \cdot 8)

Температура воздуха t_{\text{в}} , °C 37 (район строительства — Москва)

3.1.2 Обоснование расчетного варианта аварии.

Для расчета избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается перфорация наибольшего по объему бака для окраски полюсных катушек способом окунания и разгерметизация питающих трубопроводов по прямому и обратному потоку, с последующим разливом наиболее опасного в отношении последствий взрыва лака БТ-99. Одновременно происходит испарение с открытой поверхности второго бака при выгрузке окрашенных полюсных катушек, размещенных в корзине (до 10 штук) для воздушной сушки в помещении.

За расчетную температуру принимается температура воздуха в помещении t_{p} = 37°C>t_{\text{всп}} = 24°C .

3.1.3 Характеристика технологического блока, участвующего во взрыве

Объем бака V_{\text{ап}},\text{м}^{3} 0,5

Степень заполнения \epsilon 0,9

Напорный трубопровод:

длина L_{\text{н}} , м 10

диаметр d_{\text{н}} , мм 25

Отводящий трубопровод:

длина L_{\text{от}} , м 10

диаметр d_{\text{от}} , мм 40

Производительность насоса 6,5 \cdot 10^{- 5} q,\text{м}^{3} \cdot \text{с}^{- 1}

Время отключения насоса \tau_{3} , с 300

Открытое зеркало испарения

второго бака F_{\text{емк}} , м2 1,54(3,14 \cdot 0,7^{2})

Общая поверхность свежеокрашенных 6,28 полюсных катушек F_{\text{обр}} , м2

3.1.4 Характеристика вещества

Наименование лак БТ-99 (ГОСТ 8017-74)

Содержание растворителей, %:

ксилол 46

уайт-спирит 2

Химическая формула:

ксилола \text{С}_{7,99}H_{9,98}

уайт-спирита \text{С}_{10,5}H_{21}

Содержание в растворе, %:

ксилол 95,83

    ксилол                                            106
    уайт-спирит                                       147,3

Константы уравнения Антуана для ксилола см. пример 1

3.1.4.1 Суммарная химическая формула смеси растворителей, входящих в состав лака БТ-99, \text{С}_{8,1}H_{10,43}

\sum_{i = 1}^{k} (n_{ci} \cdot \varphi_{i}) = (10,5 \cdot 4,17 + 7,99 \cdot 95,83) \cdot 10^{- 2} = 81 ;

3.1.4.2 Молекулярная масса смеси

M_{\text{см}} = 8,1 \cdot 12 + 10,43 \cdot 1 = 107,63\text{кг} \cdot \text{кмоль}^{- 1} .

3.2 Расчет массы лака БТ-99, поступившей в помещение при расчетной аварии, по формуле (3.1):

m_{\text{ж}} = [0,9 \cdot 0,5 + 0,785 \cdot (10 \cdot 0,025^{2} + 10 \cdot 0,04^{2}) + 6,5 \cdot 10^{- 5} \cdot 300] \cdot 953 = 468,64\text{кг} .

Содержание смеси растворителей: 468,64 \cdot 0,48 = 225\text{кг} .

3.3 Расчет массы испарившейся жидкости.

3.3.1 Максимальная площадь разлива, согласно п. 3.2.5.

F_{p} = 1000 \cdot \frac{468,64}{953} \cdot 0,5 = 245,8\text{м}^{2} .

Открытое зеркало испарения бака F_{\text{емк}} = 1,54 м.

3.3.2. Давление насыщенных паров ксилола при расчетной температуре t = 37 °C, P_{\text{н}} = 2,747 кПа (см. пример 1).

3.3.3 Интенсивность испарения смеси растворителей, входящих в состав лака БТ-99, согласно п. 3.2.4

3.3.4 Время полного испарения смеси с поверхности разлива.

T = \frac{225}{3,334 \cdot 10^{- 5} \cdot 245,8} = 27439\text{с}>3600c ,

с открытой поверхности второго бака m_{\text{ж}} = 0,5 \cdot 0,9 \cdot 953 \cdot 0,48 = 205,8\text{кг} ;

T = \frac{205,8}{3,334 \cdot 10^{- 5} \cdot 1,54} = 4001088\text{с}>3600c .

3.3.5 Масса испарившейся смеси со всех поверхностей, при T = 3600 с, по формуле (3.3)

m = 3,334 \cdot 10^{- 5} \cdot 3600 \cdot (245,8 + 1,54 + 6,28) = 30,495\text{кг} .

3.4. Определение средней концентрации паров смеси ЛВЖ в помещении, согласно п. 3.5.

3.4.1 Плотность паров смеси ЛВЖ по формуле (3.11)

\rho_{\text{п}} = 107,63/22,413 \cdot (1 + 0,00367 \cdot 37) = 4,228\text{кг}/\text{м}^{- 3} .

3.4.2 Средняя концентрация паров смеси

Среднее значение концентрационного предела распространения пламени смеси:

ксилол — 95,8%, \text{С}_{\text{НКПР}} = 1,0% (об.)

уайт-спирит — 4,17%, \text{С}_{\text{НКПР}} = 0,7% (об.)

\text{С}_{cp} = 0,352\%(\text{об})<0,5 \cdot 0,982 = 0,491\%(\text{об}.) .

Средняя концентрация паров смеси в помещении меньше 50% от нижнего концентрационного предела распространения пламени. В этом случае проводится расчетное определение коэффициента Z в соответствии с п. 3.5.

3.5.1 Концентрация насыщенных паров наиболее опасного компонента смеси — ксилола:

\text{С}_{\text{н}} = 100 \cdot \frac{2,747}{101} = 2,719\%(\text{об}.) .

3.5.2 Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания смеси

3.5.3 Стехиометрическая концентрация паров смеси

\text{С}_{\text{ст}} = \frac{100}{1 + 4,84 \cdot 10,707} = 1,893\%(\text{об}.) .

3.5.4 Определение величины C^{*}

C^{*} = 1,9 \cdot 1,893 = 3,567(C_{\text{н}}<C^{*}) ;

X = 2,719/3,567 = 0,762.

3.5.5 По номограмме (рис. 1) находим значение коэффициента Z = 0,28 при X = 0,762

3.6.1.2 Расстояния по осям X, Y, Z:

Y_{\text{нкпр}} = 1,1958 \cdot 10 \cdot (1 \cdot ln \frac{1,25 \cdot 1,176}{0,982})^{0,5} = 7,6\text{м} ;

Z_{\text{нкпр}} = 0,04714 \cdot 8 \cdot (1 \cdot ln \frac{1,25 \cdot 1,176}{0,982})^{0,5} = 0,24 .

3.6.2 Расчет коэффициента Z при X_{\text{нкпр}}>0,5L и Y_{\text{нкпр}}>0,5B

Z = \frac{5 \cdot 10^{- 3}}{30,495} \cdot 4,228 \cdot (1,176 + \frac{0,982}{1,25}) \cdot 320 \cdot 0,234 = 0,102 .

Принимаем окончательно Z = 0,102.

3.7 Расчет избыточного давления взрыва по формуле (3.9):

\Delta P = (900 - 101) \cdot \frac{0,102 \cdot 30,495 \cdot 100 \cdot 1}{4,228 \cdot 2048 \cdot 1,893 \cdot 3} = 5,054\text{кПа} .

3.8 Заключение о категории помещения.

4. Определение категории помещения сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха ЛРЗ при ограничении площади разлива ЛВЖ (2-ой вариант)

4.1 Исходные данные.

Исходные данные о характеристиках помещения и обращающихся в них ЛВЖ сохраняются такие же, что и в примере 3. С целью ограничения площади разлива ЛВЖ проектом реконструкции цеха предусматривается разместить автоклавы и баки для пропитки и окраски якорей и полюсных катушек в отдельном приямке, рассчитанном на аварийный пролив максимального количества ЛВЖ при расчетной аварии. Питающие трубопроводы для подачи ЛВЖ подвести из лакоприготовительного отделения через стену непосредственно к приямку.

m_{\text{м}.\text{д}.} = 6,258 \cdot 10^{- 4} \cdot 4,228 \cdot 2048 \cdot 1,893 = 10,26\text{кг} .

m_{\text{емк}} = 3600 \cdot 3,334 \cdot 10^{- 5} \cdot 1,54 = 0,185\text{кг} ;

m_{\text{обр}} = 3600 \cdot 3,334 \cdot 10^{- 5} \cdot 6,28 = 0,755\text{кг} .

4.2.3 Максимально допустимая площадь разлива ЛВЖ по формуле (3.27)

4.2.4. В технологической части проекта предусматривается для аварийного слива ЛВЖ приямок объемом V_{\text{пр}} = 26\text{м}^{2} \cdot 1,2\text{м } = 31,2\text{м}^{3} , который обеспечивает прием максимального количества ЛВЖ при аварийной ситуации. Приямок заглублен на 1,2 м ниже уровня пола, перекрытие приямка не герметично. Принимаем открытое зеркало испарения ЛВЖ площадью F_{\text{пр}} = 26 м2 < 77,74 м2, то есть условие соблюдения максимально допустимой площади разлива выполняется.

4.3. Расчет массы испарившейся жидкости при условии, что все содержимое из бака для окраски полюсных катушек и из трубопроводов, согласно принятому в примере 3 расчетному варианту аварии, поступает в приямок емкостью V_{\text{пр}} = 31,2 м3 и поверхностью испарения F_{\text{пр}} = 26 м2. Площади испарения, с открытой поверхности бака F_{\text{емк}} = 1,54 м2 и свежеокрашенных поверхностей полюсных катушек F_{\text{обр}} = 6,28 м2, остаются такими же, что и в примере 3.

4.3.1 Время полного испарения с поверхности приямка:

( m_{\text{ж}.\text{пр}} = 225\text{кг} )

T_{\text{пр}} = \frac{225}{26 \cdot 3,334 \cdot 10^{- 5}} = 72\text{ч}>3600c .

Принимаем расчетное время испарения T = 3600 с. Время испарения с открытой поверхности бака и св. окрашенных катушек остается без изменения, T = 3600 с.

4.3.2 Масса испарившейся смеси со всех поверхностей при T = 3600 с по формуле (3.3)

m = 3,334 \cdot 10^{- 5} \cdot 3600 \cdot (26 + 1,54 + 6,28) = 4,054\text{кг} .

\text{С}_{cp} = \frac{100 \cdot 4,054}{4,228 \cdot 2048} = 0,0468\%(\text{об}.)<\text{С}_{\text{НКПР}} = 0,491\%(\text{об}.) .

4.5. Расчет коэффициента Z и параметров \text{С}_{\text{н}} , \text{С}_{\text{ст}} , C^{*} приводится в примере 3, где Z = 0,23. Поэтому проводим расчет коэффициента Z по формулам (3.16) или (3.17).

4.5.1. Расстояние по осям X, Y, Z от источника поступления паров смеси по формулам (3.18 - 3.20).

4.5.1.1. Предэкспоненциальный множитель \text{С}_{0} в соответствии с п. 3.5.2.

\text{С}_{0} = 2,719(\frac{100 \cdot 4,054}{2,719 \cdot 4,228 \cdot 2048})^{0,41} = 0,514\%(\text{об}.) .

4.5.1.2. Расстояния по осям X, Y, Z будут равны 0, так как согласно п. 3.5.2 значения логарифмов ln \frac{\sigma \cdot \text{С}_{0}}{\text{С}_{\text{НКПР}}} = ln \frac{1,25 \cdot 0,514}{0,982} = - 0,424 являются отрицательными.

Принимаем окончательно Z = 0.

4.6 Заключение о категории помещения.

4.6.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно 0. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно требованиям п. 2.2 и табл. 1, а также табл. 4 и примечания 2 ВНТП помещение сушильно-пропиточного отделения со свободным объемом V_{\text{св}} = 2048 м3 следует отнести к категории В3 при условии ограничения площади разлива жидкости до 26 м2 и оборудования аварийной емкостью. Содержание растворителя в приямке составляет 225 кг, высота помещения H = 8 м. Используя данные табл. 1 приложения 3 находим низшую теплоту сгорания Q_{\text{н}}^{p} = 42\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} ; определяем максимальную пожарную нагрузку в помещении Q = 225 \cdot 42 = 9450\text{МДж} ; удельную ПН g = 9450/26 = 363,5\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} . Расчетная ПН равна 0,64 \cdot g \cdot H^{2} = 0,64 \cdot 363,5 \cdot 8^{2} = 14889\text{МДж} . Пожарная нагрузка, определяемая по формуле (4.1), не превышает расчетную: Q = 9450 < 14889 МДж. Следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения относится к категории В3.

5. Определение категории помещения при размещении двух и более различных технологических процессов (цех разборки и подготовки вагонов ЭВРЗ)

5.1 Исходные данные.

5.1.1 Характеристика помещения цеха.

Цех разборки и подготовки вагонов размещается в одноэтажном здании II степени огнестойкости. Площадь цеха между противопожарными стенами 3500 м2, высота до нижнего пояса ферм покрытия H = 10,8 м. Проектом предусматривается разместить в помещении цеха:

2. В изолированном помещении — окрасочную камеру для грунтования поверхности кузова и окраски низа вагона и универсальную сушильную камеру.

Расчетная температура принята 30 °C.

5.1.2. Анализ взрывопожароопасности технологических процессов производства цеха.

5.1.2.2. На участках разборки и очистки вагонов одновременно находится в ремонте 10 пассажирских некупейных вагонов. Пожарная нагрузка в одном вагоне площадью 70,8 м2 по данным табл. 2 приложения 1 составляет 8834 кг, низшая теплота сгорания горючих и трудногорючих материалов вагонных конструкций в среднем составляет Q_{\text{н}}^{p} = 20,4\text{МДж } \cdot \text{кг}^{- 1} .

Максимальное расстояние между вагонами составляет Li = 5 м. Согласно п. 4.1.3 ВНТП участком размещения удельной ПН является площадь вагона. Используя справочные данные Приложения 1, определяем пожарную нагрузку по формуле (2):

Q = \sum_{i = 1}^{n} G_{i} \cdot Q_{\text{нср}}^{p} = 8834 \cdot 20,4 = 180214\text{МДж}

и удельную ПН по формуле (3):

g = \frac{Q}{S_{nc}} = \frac{180214}{70,8} = 2545\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .

По табл. 4 ВНТП помещение разборки вагонов и очистки поверхности кузова следует отнести к категории В1.

5.1.2.3. Учитывая, что на участке очистки поверхности кузовов вагонов проводятся операции по снятию краски с применением смывки СП-6 и обезжириванию очищенных поверхностей с применением уайт-спирита, необходимо определить категорию помещения по данным о взрывопожароопасных свойствах обращающихся на участке веществ и массе поступающих паров ЛВЖ в объем помещения.

5.1.2.4. Согласно технологическому регламенту первоначально проводится очистка поверхности кузова с применением смывки СП-6. Снятая с поверхности старая краска, пропитанная смывкой, удаляется.

Очищенные поверхности подвергаются обезжириванию уайт-спиритом.

Расчетная температура принимается равной t_{p} = 30 °C. Поэтому, учитывая, что температура вспышки уайт-спирита, равная t_{\text{всп}} = 33 °C, больше расчетной, коэффициент участия паров Z во взрыве равен нулю. В этом случае избыточное давление взрыва \Delta P = 0 и помещение можно отнести к категории В1. Однако на стадии очистки поверхности вагонов с применением СП-6, являющейся многокомпонентной смесью, в состав которой входит несколько различных видов ЛВЖ и ГЖ, для определения категории помещения цеха необходим расчет параметров пожарной опасности этой смеси.

Ниже приводятся состав смеси СП-6 и характеристика входящих в нее компонентов.

Плотность жидкости \rho_{\text{ж}} = 1251\text{кг}/\text{м}^{3} .

Содержание растворителей, %: метиленхлорид — 70,56; диоксолан — 1,3 — 9,21; ксилол (ГОСТ 9949-76) — 5,62; уксусная кислота — 2,25.

Содержание нелетучих компонентов, %: смола ПСХ-С — 11,24, парафин — 1,12. Химическая формула, молекулярная масса растворителей и содержание компонентов летучей части, %:

метиленхлорид — CH_{2}Cl_{2} ; M = 89,94; 80,5 (ТГЖ, t_{\text{всп}} = -14 °C);

диоксолан-1,3 — C_{3}H_{6}O_{2} ; M = 74; 10,51 (ГЖ, t_{\text{всп}} = 82 °C);

\sum_{i = 1}^{k} (n_{Ci} \cdot \varphi_{i}) = (80,5 \cdot 1 + 10,51 \cdot 3 + 6,42 \cdot 7,99 + 2,57 \cdot 3,7) \cdot 10^{- 2} = 1,728 ;

\sum_{i = 1}^{k} (n_{Oi} \cdot \varphi_{i}) = (10,51 \cdot 2 + 2,57 \cdot 3,7) \cdot 10^{- 2} = 0,305 ;

\sum_{i = 1}^{k} (n_{\text{С}i} \cdot \varphi_{i}) = (80,5 \cdot 2) \cdot 10^{- 2} = 1,61 .

Молекулярная масса смеси растворителей

5.2 Обоснование расчетного варианта аварии.

Для расчета избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный период в технологическом процессе расчистки поверхностей 4-х вагонов ЦМВ с применением смывки СП-6.

5.2.1. Расчет массы смеси СП-6, обращающейся в процессе очистки поверхностей вагонов.

По данным карты типового технологического процесса подготовки вагонов к нанесению лакокрасочных покрытий на каждый вагон расход смывки СП-6 составляет 4,2 кг, а площадь очистки, в среднем, — 75 м2. Смывка находится в герметически закрытых емкостях и наносится на поверхность кузова с помощью кисти.

m_{\text{ж}} = 4 \cdot 4,2 \cdot 87,64 \cdot 10^{- 2} = 14,72\text{кг} .

5.3 Расчет избыточного давления взрыва.

5.3.1. Выполнить расчет массы испарившейся жидкости не представляется возможным из-за отсутствия данных о константах уравнения Антуана для метиленхлорида, входящего в состав смеси растворителей смывки СП-6. Поэтому принимается, что масса смеси растворителей, нанесенная на поверхность кузовов вагонов общей площадью 300 м2, полностью испарится. Следовательно, масса паров ЛВЖ, поступивших в объем помещения разборки вагонов и очистки поверхности кузовов, составит m = 14,72 кг.

5.3.2 Расчет избыточного давления взрыва смеси ЛВЖ в этом случае выполняется по формуле (3.14):

\Delta P = 1189,8 \frac{14,72}{27458} = 0,638\text{кПа} .

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Следовательно, помещение разборки вагонов и очистки поверхности кузовов следует отнести к категории В1.

6. Определение категории помещения цеха окраски пассажирских вагонов (ЦМВ) ВРЗ

6.1 Исходные данные.

6.1.1 Характеристика помещения цеха

    Длина L, м                                        96
    Ширина B, м                                       24
    Отношение длины к ширине помещения L/B            4
    Высота H, м                                       10,8

Площадь S_{\text{п}} , м2 2304

Объем свободный V_{\text{св}} , м3 19907(0,8 \cdot 2304 \cdot 10,8)

Температура воздуха t_{\text{в}} , °C 31

6.1.2 Обоснование расчетного варианта аварии.

Для расчета избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный период в технологическом процессе — естественная сушка 4-х окрашенных в окрасочной камере вагонов ЦМВ, в том числе 2-х в стадии окраски торцевых стен кузова вторым слоем безвоздушным распылением в общем помещении цеха. За расчетную температуру принимается температура воздуха в помещении t = 31 °C.

6.1.3. Характеристика лакокрасочных материалов и растворителей, расход ЛКМ и поверхность окраски в расчете на один вагон.

Окраска продольных стен вагона (146 м2). Расход ЛКМ: эмаль ПФ-115 темно-зеленая — 15,76 кг (сухой остаток 66%); летучая часть: уайт-спирит — 3,429 кг; ксилол — 1,929 кг, разбавитель РЭ-4В — 4,68 кг.

Окраска крыши вагона (104 м2).

Расход ЛКМ: эмаль ПФ-115 серая — 10,3 кг (сухой остаток — 63%); летучая часть: уайт-спирит — 2,439 кг; ксилол — 1,371 кг, разбавитель РЭ-4В — 3,1 кг.

Окраска торцевых стен кузова безвоздушным распылением (20 м2).

Расход ЛКМ: эмаль ПФ-115 темно-зеленая — 3,76 кг (сухой остаток — 60%); летучая часть: уайт-спирит — 0,818 кг; ксилол — 0,46 кг, разбавитель уайт-спирит — 0,2 кг.

Полная поверхность окраски кузова вагона составляет F_{u} = 370 м2.

Суммарная масса растворителей (с учетом состава разбавителя РЭ-4В: сольвент нефтяной для лакокрасочной промышленности ГОСТ 10214-78 — 30%, этилцеллозольв — 70%):

    уайт-спирит            - 6,886 кг
    ксилол                 - 3,761 кг
    сольвент               - 2,334 кг
    этилцеллозольв         - 5,446 кг

      ___________________________

Итого — 18,427 кг.

6.1.4. Исходные параметры для расчета избыточного давления взрыва смеси.

6.2 Расчет массы испарившейся смеси ЛВЖ.

6.2.1. Площадь испарения равна полной поверхности окраски кузова вагона F_{u} = 370 м2.

6.2.2. Давление насыщенного пара растворителей, входящих в состав смеси при t_{p} = 31 °C, рассчитанное по формуле (3.6): уайт-спирит — P_{\text{н}} = 0,69 кПа; ксилол — P_{\text{н}} = 2,0 кПа; этилцеллозольв — P_{\text{н}} = 0,997 кПа; сольвент нефтяной — P_{\text{н}} = 1,96 кПа.

6.2.3. Интенсивность испарения смеси определяется в соответствии с п. 3.2.4 по компонентам с наибольшим значением давления насыщенного пара и молярной массы (ксилол и уайт-спирит):

W = 10^{- 6} \cdot 1 \cdot \sqrt{147,3} \cdot 2,0 = 2,427 \cdot 10^{- 5}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .

6.2.4 Время полного испарения с поверхности одного вагона.

Следовательно, за время испарения с поверхности четырех вагонов в помещение поступит вся масса паров растворителя

6.3 Расчет избыточного давления взрыва смеси.

\Delta P = 1189,8 \cdot 73,708/19907 = 4,4\text{кПа}<5\text{кПа} .

Избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, помещение цеха следует относить к категориям В1 — В3 расчетом по методике раздела 4 настоящих ВНТП.

2. Примеры определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности (с учетом работы аварийной вентиляции)

1. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха ВРЗ

1.1. Исходные данные и обоснование расчетного варианта аварии приведены в примере 1 раздела 1 настоящего Приложения (п.п. 1.1.1 - 1.1.4).

1.3 Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

1.3.1. Масса ксилола, поступившего в помещение, максимальная площадь разлива жидкости и давление насыщенных паров ксилола принимаются без изменения по данным примера 1 раздела 1 настоящего приложения (п.п. 1.2, 1.3.1, 1.3.2).

1.3.2. Интенсивность испарения разлившейся ЛВЖ рассчитывается по формуле (3.6), в которой, согласно таблице 2, при скорости движения воздуха 0<U \leq 0,1 и температуре воздуха t_{\text{в}} = 37 °C коэффициент \eta = 1,6 .

W = 10^{- 6} \cdot 1,6 \cdot \sqrt{106} \cdot 2,747 = 4,525 \cdot 10^{- 5}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .

1.3.3 Время полного испарения разлившейся ЛВЖ по формуле (3.7)

T = \frac{93,955}{4,525 \cdot 10^{- 5} \cdot 109,25} = 201500\text{с }<3600c .

За расчетное время испарения принимается T = 3600 с.

1.3.4 Масса испарившейся жидкости с поверхности разлива по формуле (3.3)

1.4. Средняя концентрация паров ксилола в помещении определяется в соответствии с п. 3.5 ВНТП.

1.4.1. Плотность паров ксилола принимается по данным примера 1, \rho_{\text{п}} = 4,164\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .

1.4.2 Масса паров, остающаяся в помещении при работе аварийной вентиляции, по формуле (3.8)

1.4.3 Средняя концентрация паров, остающихся в помещении при работе аварийной вентиляции:

Средняя концентрация паров ксилола в помещении при работе аварийной вентиляции меньше 50% от нижнего концентрационного предела распространения пламени. Поэтому проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5 ВНТП.

1.5. Определение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5.3.

1.5.1 Концентрация насыщенных паров ксилола

\text{С}_{\text{н}} = 100 \cdot P_{\text{н}}/P_{0} = \frac{100 \cdot 2,747}{101} = 2,719\%(\text{об}.) .

1.5.2 Определение величины C^{*} по формуле C^{*} = \varphi \cdot C_{\text{ст}} :

C^{*} = 1,9 \cdot 1,932 = 3,67 ,

Значение функции X по формуле (3.23) при \text{С}_{\text{н}} \leq C^{*}

X = \frac{2,719}{3,67} = 0,74 .

Коэффициент Z по номограмме (рис. 1), при X = 0,74, Z = 0,24 < 0,3.

1.6. Расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве по формулам (3.16) или (3.17).

1.6.1. Расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров ЛВЖ, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, по формулам (3.18), (3.19), (3.20).

1.6.1.1 Предэкспоненциальный множитель в соответствии с п. 3.5.2 (при подвижности воздушной среды)

\text{С}_{0} = 2,719 \cdot (\frac{100 \cdot 1,975}{2,719 \cdot 4,164 \cdot 500})^{0,46} = 0,578\%(\text{об}.) .

1.6.1.2. Расстояния по осям X, Y, Z равны нулю, так как значения логарифмов в формулах (3.18), (3.19), (3.20) являются отрицательными:

ln \frac{1,27 \cdot 0,578}{1} = - 0,309 .

Принимаем окончательно Z = 0.

1.7 Заключение о категории помещения.

1.7.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно нулю. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно п. 2.2 и табл. 1, а также примечанию 2 и табл. 4 ВНТП помещение краскоприготовительного отделения следует отнести к категории В3 при условии оборудования помещения вытяжной аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена \text{А } = 8\text{ч}^{- 1} , отвечающей требованиям п. 3.2.7 настоящих ВНТП и п.п. 4.61 - 4.67 СНиП 2.04.05-91. Расчеты по определению категории В3 помещения краскоприготовительного отделения приведены в примере 2 раздела 1 настоящего Приложения.

2. Определение категории помещения сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха ЛРЗ

2.2. Согласно п. 4.62 СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» расход воздуха для аварийной вытяжной вентиляции принимается по количеству удаляемых газов из расчета 50\text{м}^{3} \cdot \text{ч}^{- 1} на 1 м2 площади пола помещения.

Производительность вентилятора при площади пола сушильно-пропиточного отделения 320 м2 составит: V_{\text{ав}} = 50 \cdot 320 = 16000\text{м}^{3} \cdot \text{ч}^{- 1} .

Кратность воздухообмена при этом будет равна:

\text{А } = \frac{16000}{2048} = 7,8 \approx 8\text{ч}^{- 1} ,

где: 2048 м3 — свободный объем помещения.

Скорость движения воздуха в помещении при L = 32 м составит:

U = \frac{8}{3600} \cdot 32 = 0,071\text{м } \cdot \text{с}^{- 1} .

2.3 Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

2.3.1. Масса лака БТ-99, поступившего в помещение, максимальная площадь разлива жидкости, открытое зеркало испарения и поверхность испарения свежеокрашенных полюсных катушек, а также давление насыщенных паров ксилола принимаются без изменений по данным примера 3 (п.п. 3.2, 3.3.1, 3.3.2).

2.3.2. Интенсивность испарения смеси растворителей, входящих в состав лака БТ-99, определяется по формуле (3.6), в которой, согласно таблице 2, при скорости движения воздуха 0<U \leq 0,071\text{м}/\text{с} и температуре воздуха t_{\text{в}} = 37 °C коэффициент \eta = 1,6 :

W = 10^{- 6} \cdot 1,6 \cdot \sqrt{147,3} \cdot 2,747 = 5,334 \cdot 10^{- 5}\text{кг} \cdot \text{м}^{- 2} \cdot \text{с}^{- 1} .

2.3.3. Время полного испарения смеси со всех поверхностей превышает максимальное нормативное. Поэтому за расчетное время испарения принимается T = 3600 с.

2.3.4 Масса испарившейся смеси со всех поверхностей по формуле (3.3)

2.4. Средняя концентрация паров смеси ЛВЖ в помещении определяется в соответствии с п. 3.5 ВНТП.

2.4.1. Плотность паров смеси ЛВЖ принимается по данным примера 3, \rho_{\text{п}} = 4,228\text{кг} \cdot \text{м}^{- 3} .

2.4.2 Масса паров смеси, остающаяся в помещении при работе аварийной вентиляции, по формуле (3.8)

m_{A} = \frac{48,66}{8 + 1} = 5,407\text{кг} .

2.4.3 Средняя концентрация паров смеси, остающихся в помещении при работе аварийной вентиляции:

где 0,491% (об.) — 50% среднего значения нижнего концентрационного предела распространения пламени смеси ксилола и уайт-спирита (см. п. 3.4.2 примера 3).

В этом случае проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве.

2.5.1. Определение коэффициента Z по номограмме (рис.1) дает такой же результат, что и в примере 3, так как параметры, необходимые для расчета, принимаются по данным примера 3 без изменений (п.п. 3.5.1 - 3.5.5), Z = 0,23 < 0,3.

2.6. Определение коэффициента Z расчетом по формулам (3.16) или (3.17).

2.6.1. Определение расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров смеси по формулам (3.18 - 3.20).

2.6.2. Предэкспоненциальный множитель \text{С}_{0} определяется согласно п. 3.5.2 (при подвижности воздушной среды)

\text{С}_{0} = 2,719 \cdot (\frac{100 \cdot 5,407}{2,719 \cdot 4,228 \cdot 2048})^{0,46} = 0,479\%(\text{об}.) .

2.6.3. Расстояния по осям X, Y, Z равны нулю, так как значение логарифмов в формулах (3.18 - 3.20) являются отрицательными

2.7 Заключение о категории помещения.

2.7.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно нулю. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно требованиям п. 2.2 и табл. 1, а также примечанию 2 и табл. 4 ВНТП помещение сушильно-пропиточного отделения следует отнести к категории В3 при условии оборудования помещения вытяжной аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена \text{А } = 8\text{ч}^{- 1} , отвечающей требованиям п. 3.2.7 настоящих ВНТП и п.п. 4.6.1 - 4.6.7 СНиП 2.04.05-91. Расчеты по определению категории В3 помещения приведены в примере 4 раздела 1 настоящего Приложения.

2.8. Предварительная оценка целесообразности и экономической эффективности мероприятий, направленных на снижение категории помещения во взрывопожарной и пожарной опасности.

2.8.1. Отнесение сушильно-пропиточного отделения к категории В3 может быть достигнуто как за счет ограничения площади разлива ЛВЖ до 26 м2 и оборудования аварийной емкостью (пример 4), так и за счет оборудования помещения аварийной вентиляцией (пример 2).

Оба решения с точки зрения взрывобезопасности помещения дают практически одинаковый результат, в частности, отпадает необходимость предусматривать в проекте устройство тамбур-шлюзов, в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91 и СНиП 2.01.02-85.

3. Примеры определения пожароопасных категорий В1 — В4 помещений объектов железнодорожного транспорта

Согласно п. 4.1.2 ВНТП за участок размещения удельной ПН принимается площадь поддона, равная 12,5 м2. Используя справочные данные табл. 1 Приложения 3, определяем массу турбинного масла:

G = 0,25 \cdot 900 = 225\text{кг} пожарную нагрузку по формуле (4.1);

Q = 225 \cdot 41,87 = 9420\text{МДж} и удельную ПН по формуле (4.2)

g = \frac{9420}{12,5} = 754\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .

По табл. 4 ВНТП определяем категорию помещения В3.

По примечанию 2 ВНТП определяем расчетную ПН:

Количество ПН по формуле (4.1) Q = 9420 МДж не превышает расчетную ПН

9420 < 75400 МДж,

2. Определить категорию помещения разборочно-моечного отделения тепловозоремонтного завода, в котором на разборке находится 12 секций тепловозов 2ТЭ10. Максимальное расстояние между ними составляет L_{i} = 5 м; расстояние до нижнего пояса ферм, с учетом высоты секции тепловоза от уровня головок рельсов, H = 16,2 — 4,5 = 11,7 м, площадь секции в плане S_{\text{пс}} = 57 м2.

Согласно п. 4.1.3 ВНТП участком размещения удельной ПН является площадь секции тепловоза. Используя справочные данные табл. 2 Приложения 1, определяем пожарную нагрузку по формуле (2):

Q = \sum_{i = 1}^{n} G_{i} \cdot Q_{\text{нср}}^{p} = 1680 \cdot 16,0 = 26880\text{МДж}

По табл. 4 ВНТП определяем категорию помещения В3.

По примечанию 2 ВНТП вычисляем расчетную ПН:

0,64 \cdot g \cdot H^{2} = 0,64 \cdot 472 \cdot 11,72^{2} = 41352\text{МДж} .

Количество ПН, рассчитанное по формуле (2) Q = 26880, не превышает расчетную: 26880 < 41352 МДж, следовательно, категория помещения разборочно-моечного отделения принимается В3.

3. Определить категорию помещения комплектовочной кладовой площадью 18 x 3 м и высотой до перекрытия H = 3 м. В кладовой хранится 90 кг резинотехнических изделий и 30 кг деталей древесины на площади 10 м2.

Определяем пожарную нагрузку по формуле (4.2) ВНТП, используя данные табл. 1 Приложения 1:

Согласно табл. 4 ВНТП помещение относится к категории В3.

По примечанию 2 определяем расчетную ПН:

Количество ПН по формуле (4.1) составляет Q = 3431 МДж и превышает расчетную ПН:

следовательно, категория помещения комплектовочной кладовой принимается В2.

4. Определить категорию помещения деревообделочного отделения ВРЗ площадью 1728 м2. Высота помещения до междуэтажного перекрытия H = 7,2 м. Максимальное расстояние между участками размещения ПН из деревянных деталей, заготовок и пиломатериалов составляет L_{i} = 6 м.

Максимальная пожарная нагрузка — на участке размещения готовых деталей площадью S = 17,5 м2. На участке складируется 10,5 м3 деталей сосновых пород. Используя справочные данные табл. 1 Приложения 1, определяем массу древесины G = 10,5 \cdot 500 = 5250\text{кг} и пожарную нагрузку Q = 5250 \cdot 13,8 = 72450\text{МДж} ; удельная ПН по формуле (4.2):

g = \frac{72450}{17,5} = 4140\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .

По табл. 4 ВНТП определяем категорию помещения деревообделочного отделения В1.

Q = 68 \cdot 13,8 + 14 \cdot 18,7 = 1200\text{МДж}

удельную ПН по формуле (4.2):

g = \frac{1200}{10} = 120\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .

Q = 36 \cdot 42 = 1512\text{МДж} .

Удельная ПН g = \frac{1512}{10} = 151,2\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .

Предельное расстояние по табл. 5 L = 6,5 м. С учетом минимального расстояния от поверхности ПН до нижнего пояса ферм, при высоте складирования ТГМ h = 0,5 м, предельное расстояние между участками, согласно п. 4.5 ВНТП, составит Lпр = 6,5 + (11 — 7,9) = 9,6 м < 20 м. Согласно табл. 4 и примечанию 1 ВНТП категория помещения столярно-комплектовочного отделения принимается В4.

6. Определить категорию помещения колесного цеха при разливе турбинного масла с максимальной пожарной нагрузкой на участке размещения четырех колесно-накатных станков, не оборудованных местными противопожарными преградами. Площадь участка 100 м2. Остальные исходные данные приведены в примере 1 настоящего Приложения.

Площадь разлива турбинного масла в количестве 250 л из аварийного станка в центре участка составит 250 м2. Принимая площадь разлива в форме круга, определяем радиус разлива жидкости:

R = (\frac{S}{\pi})^{0,5} = (\frac{250}{3,14})^{0,5} \approx 9\text{м} .

Следовательно, все станки, находящиеся на участке площадью 100 м2, попадают в зону разлива.

\sum G_{\text{м}} = 0,25 \cdot 4 \cdot 900 = 900\text{кг} .

Определяем величину ПН в зоне разлива по формуле 4.1:

Q = 900 \cdot 41,87 = 37683\text{МДж} .

g = \frac{37683}{250} = 150,7\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} .

Согласно п. 4.5 помещение колесного цеха не может быть отнесено к категории В4. Поэтому его следует отнести к категории В3, несмотря на то, что максимальная удельная ПН в зоне разлива меньше указанной в табл. 4 ( 150,7<181\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} ).

По примечанию 2 ВНТП определяем расчетную ПН:

Пример 6 можно решить, используя график, представленный на рис. 2. При этом не нужно определять расчетную ПН по формуле примечания 2 и сравнивать с ПН, рассчитанной по формуле (4.1). Зная площадь размещения максимальной ПН, равную S_{max} = 250\text{м}^{2} , достаточно по графику определить, что этой площади соответствует \text{Н}_{\text{пр}} = 19,8\text{м} , а расстояние от поверхности ПН (разлива жидкости на площади пола) до нижнего пояса ферм, согласно данным примера 6, составляет H = 12,5 м. Следовательно: \text{Н }<\text{Н}_{\text{пр}} (12,5 < 19,8 м) и, в соответствии с п. 4.6, категория помещения колесного цеха должна быть повышена с В3 до В2.

Аналогичную задачу можно решить и для примера 2, согласно которому при удельной ПН g = 472\text{МДж } \cdot \text{м}^{- 2} категория помещения разборочно-моечного отделения по табл. 4 принимается В3. Минимальное расстояние от поверхности ПН до нижнего пояса ферм, с учетом высоты секции тепловоза, составляет H = 11,7 м. Площадь секции тепловоза равна S_{max} = 57\text{м}^{2} . Следовательно, указанной площади по графику соответствует \text{Н}_{\text{пр}} = 9,4\text{м} . Учитывая, что \text{Н }>\text{Н}_{\text{пр}} (11,7 > 9,4 м), категория помещения не изменится.

Приложение 5 Справочное

ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

Приложение 6 Справочное

ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СМЕСЕЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ

ПЕРЕЧЕНЬ РУКОВОДЯЩИХ И РЕКОМЕНДУЕМЫХ СПРАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1. СНиП 2.09.02-85*. Производственные здания.

2. ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.