 |
|
 |
||
|
|
|
|
|
|
|
НПБ 105-03 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности
НОРМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
DETERMINATION OF CATEGORIES OF ROOMS, BUILDINGS AND EXTERNAL INSTALLATIONS ON EXCPLOSION AND FIRE HAZARD
НПБ 105-03
Дата введения - 1 августа 2003 года
Разработаны Главным управлением Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (ГУГПС МЧС России) и Федеральным учреждением "Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (ФГУ ВНИИПО МЧС России). Внесены и подготовлены к утверждению нормативно-техническим отделом Главного управления Государственной противопожарной службы (ГУГПС МЧС России). Письмом Минюста России от 27.06.2003 N 07/6504-ЮД признаны не нуждающимися в государственной регистрации. Утверждены Приказом МЧС России от 18.06.2003 N 314. Дата введения в действие - с момента опубликования. Взамен НПБ 105-95, НПБ 107-97.
Настоящие нормы устанавливают методику определения категорий помещений и зданий (или частей зданий между противопожарными стенами - пожарных отсеков) <*> производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности в зависимости от количества и пожаровзрывоопасных свойств находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов размещенных в них производств, а также методику определения категорий наружных установок производственного и складского назначения <**> по пожарной опасности. -------------------------------- <*> Далее по тексту - помещения и здания. <**> Далее по тексту - наружные установки.
Методика определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности должна использоваться в проектно-сметной и эксплутационной документации на здания, помещения и наружные установки. Категории помещений и зданий предприятий и учреждений определяются на стадии проектирования зданий и сооружений в соответствии с настоящими нормами и ведомственными нормами технологического проектирования, утвержденными в установленном порядке. Требования норм к наружным установкам должны учитываться в проектах на строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение, при изменениях технологических процессов и при эксплуатации наружных установок. Наряду с настоящими нормами следует также руководствоваться положениями ведомственных норм технологического проектирования, касающихся категорирования наружных установок, утвержденных в установленном порядке. В области оценки взрывоопасности настоящие нормы выделяют категории взрывопожароопасных помещений и зданий, более детальная классификация которых по взрывоопасности и необходимые защитные мероприятия должны регламентироваться самостоятельными нормативными документами. Категории помещений и зданий, определенные в соответствии с настоящими нормами, 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. Настоящие нормы не распространяются: на помещения и здания для производства и хранения взрывчатых веществ (далее - ВВ), средств инициирования ВВ, здания и сооружения, проектируемые по специальным нормам и правилам, утвержденным в установленном порядке; на наружные установки для производства и хранения ВВ, средств инициирования ВВ, наружные установки, проектируемые по специальным нормам и правилам, утвержденным в установленном порядке, а также на оценку уровня взрывоопасности наружных установок. Термины и их определения приняты в соответствии с нормативными документами по пожарной безопасности. Под термином "Наружная установка" в настоящих нормах понимается комплекс аппаратов и технологического оборудования, расположенных вне зданий, с несущими и обслуживающими конструкциями.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1 - В4, Г и Д, а здания - на категории А, Б, В, Г и Д. По пожарной опасности наружные установки подразделяются на категории А , Б , В , Г и Д . н н н н н 2. Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий определяются для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов. Категории пожарной опасности наружных установок определяются исходя из вида находящихся в наружных установках горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов. 3. Определение пожароопасных свойств веществ и материалов производится на основании результатов испытаний или расчетов по стандартным методикам с учетом параметров состояния (давления, температуры и т.д.). Допускается использование справочных данных, опубликованных головными научно-исследовательскими организациями в области пожарной безопасности или выданных Государственной службой стандартных справочных данных. Допускается использование показателей пожарной опасности для смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.
2. КАТЕГОРИИ ПОМЕЩЕНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
4. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с табл. 1.
Таблица 1
+-----------+----------------------------------------------------+ ¦
Категория ¦ Характеристика веществ и материалов, находящихся ¦ ¦
1 ¦ 2 ¦ ¦А
¦Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с ¦ ¦Б
¦Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся ¦ ¦В1 -
В4 ¦Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и ¦ ¦Г
¦Негорючие вещества и материалы в горячем, ¦ ¦Д
¦Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии ¦
Примечание. Разделение помещений на категории В1 - В4 регламентируется положениями, изложенными в табл. 4.
5. Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в табл. 1, от высшей (А) к низшей (Д).
3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА КРИТЕРИЕВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ
Выбор и обоснование расчетного варианта
6. При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. В случае, если использование расчетных методов не представляется возможным, допускается определение значений критериев взрывопожарной опасности на основании результатов соответствующих научно-исследовательских работ, согласованных и утвержденных в установленном порядке. 7. Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать взрывоопасные газовоздушные или паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок: а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно п. 6; б) все содержимое аппарата поступает в помещение; в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат, по прямому и обратному потокам 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 время отключения превышает 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 газа или жидкости в помещение. Быстродействующие клапаны-отсекатели должны автоматически перекрывать подачу газа или жидкости при нарушении электроснабжения. В исключительных случаях в установленном порядке допускается превышение приведенных выше значений времени отключения трубопроводов специальным решением соответствующих федеральных министерств и других федеральных органов исполнительной власти по согласованию с Госгортехнадзором России на подконтрольных ему производствах и предприятиях и МЧС России; г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 кв. м, а остальных жидкостей - на 1 кв. м пола помещения; д) происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей; е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с. 8. Количество пыли, которое может образовать взрывоопасную смесь, определяется из следующих предпосылок: а) расчетной аварии предшествовало пыленакопление в производственном помещении, происходящее в условиях нормального режима работы (например, вследствие пылевыделения из негерметичного производственного оборудования); б) в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в помещение всей находившейся в аппарате пыли. 9. Свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно равным 80% геометрического объема помещения.
Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
10. Избыточное давление взрыва ДЕЛЬТА Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле:
m Z 100 1 ДЕЛЬТА Р = (Р - P ) --------- --- ---, (1) max 0 V ро C К св г,п ст н
где: Р - максимальное давление взрыва стехиометрической max газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями п. 3. При отсутствии данных допускается принимать Р равным 900 кПа; max Р - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 0 кПа); m - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (6), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (11), кг; Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно Приложению. Допускается принимать значение Z по табл. 2; V - свободный объем помещения, куб. м; св ро - плотность газа или пара при расчетной температуре t , г,п р -3 кг x м , вычисляемая по формуле:
M ро = ------------------, (2) г,п V (1 + 0,00367t ) 0 р
где: -1 M - молярная масса, кг x кмоль ; -1 V - мольный объем, равный 22,413 куб. м x кмоль ; 0 t - расчетная температура, °C. В качестве расчетной р температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t по р каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °C; C - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % ст (об.), вычисляемая по формуле:
100 С = -------------, (3) ст 1 + 4,84 бета
где: n - n n Н Х О бета = n + ------- - -- - стехиометрический коэффициент С 4 2 кислорода в реакции сгорания; n , n , n , n - число атомов С, Н, С Н О Х О и галоидов в молекуле горючего; К - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и н неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать К равным н 3.
Таблица 2
+----------------------------------------------+-----------------+
¦ Вид горючего вещества ¦ Значение Z ¦
¦Водород ¦ 1,0 ¦
¦Горючие газы (кроме водорода) ¦ 0,5 ¦
¦Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, ¦ 0,3 ¦
¦Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, ¦ 0,3 ¦
¦Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, ¦ 0 ¦
11. Расчет ДЕЛЬТА Р для индивидуальных веществ, кроме упомянутых в п. 10, а также для смесей может быть выполнен по формуле:
m H P Z т 0 1 ДЕЛЬТА P = ------------- --, (4) V ро C T K св в р 0 н
где: -1 H - теплота сгорания, Дж x кг ; т ро - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре в -3 T , кг x м ; 0 -1 -1 Cр - теплоемкость воздуха, Дж x кг x K (допускается 3 -1 -1 принимать равной 1,01 x 10 Дж x кг x K ); T - начальная температура воздуха, K. 0 12. В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении значения массы m, входящей в формулы (1) и (4), допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, 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 аварии. При этом массу m горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле:
К = А Т + 1, (5)
где: А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной -1 вентиляцией, с ; Т - продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения, с (принимается по п. 7). 13. Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле:
m = (V + V ) ро , (6) a т г
где: V - объем газа, вышедшего из аппарата, куб. м; а V - объем газа, вышедшего из трубопроводов, куб. м. т При этом:
V = 0,01Р V, (7) а 1
где: P - давление в аппарате, кПа; 1 V - объем аппарата, куб. м;
V = V + V , (8) т 1т 2т
где: V - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, 1т куб. м; V - объем газа, вышедшего из трубопровода после его 2т отключения, куб. м;
V = q T, (9) 1т
где: q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его -1 диаметра, температуры газовой среды и т.д., куб. м x с ; Т - время, определяемое по п. 7, с;
2 2 2 V = 0,01 пи Р (r L + r L + ... + r L ), (10) 2т 2 1 1 2 2 n n
где: P - максимальное давление в трубопроводе по технологическому 2 регламенту, кПа; r - внутренний радиус трубопроводов, м; L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м. 14. Масса паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения:
m = m + m + m , (11) р емк св.окр
где: m - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; р m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емк емкостей, кг; m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на св.окр которые нанесен применяемый состав, кг. При этом каждое из слагаемых в формуле (11) определяется по формуле:
m = W F T, (12) и
где: -1 -2 W - интенсивность испарения, кг x с x м ; F - площадь испарения, кв. м, определяемая в соответствии с и п. 7 в зависимости от массы жидкости m , вышедшей в помещение. п Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (11) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств исходя из продолжительности их работы. 15. Масса m , кг, вышедшей в помещение жидкости определяется в п соответствии с п. 7. 16. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W no формуле:
-6 _ W = 10 эта \/М P , (13) н
где: эта - коэффициент, принимаемый по табл. 3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; Р - давление насыщенного пара при расчетной температуре н жидкости t , определяемое по справочным данным в соответствии с р требованиями п. 3, кПа.
Таблица 3
+---------------------+------------------------------------------+ ¦
Скорость воздушного ¦Значение коэффициента эта при температуре ¦
¦ м x с ¦ 10 ¦ 15 ¦ 20 ¦ 30 ¦ 35 ¦
¦ 0 ¦ 1,0 ¦ 1,0 ¦ 1,0 ¦ 1,0 ¦ 1,0 ¦
Расчет избыточного давления взрыва для горючих пылей
17. Расчет избыточного давления взрыва ДЕЛЬТА Р, кПа, производится по формуле (4), где коэффициент Z участия взвешенной пыли во взрыве рассчитывается по формуле:
Z = 0,5F, (14)
где F - массовая доля частиц пыли размером менее критического, с превышением которого аэровзвесь становится взрывобезопасной, т.е. неспособной распространять пламя. В отсутствие возможности получения сведений для оценки величины Z допускается принимать Z = 0,5. 18. Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли m, кг, образовавшейся в результате аварийной ситуации, определяется по формуле:
m = m + m , (15) вз ав
где: m - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; вз m - расчетная масса пыли, поступившей в помещение в ав результате аварийной ситуации, кг. 19. Расчетная масса взвихрившейся пыли m определяется по вз формуле:
m = К m , (16) вз вз п
где: К - доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во вз взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. При отсутствии экспериментальных сведений о величине К допускается вз полагать К = 0,9; вз m - масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, кг. п 20. Расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, m , определяется по формуле: ав
m = (m + q Т) К , (17) ав ап п
где: m - масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из ап аппарата, кг; q - производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента -1 их отключения, кг x с ; Т - время отключения, определяемое по пункту 7 "в", с; К - коэффициент пыления, представляющий отношение массы п взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение. При отсутствии экспериментальных сведений о величине К допускается полагать: п для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм - К = 0,5; п для пылей с дисперсностью менее 350 мкм - К = 1,0. п Величина m принимается в соответствии с п. п. 6 и 8. ап 21. Масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии определяется по формуле:
K г m = -- (m + m ), (18) п K 1 2 у
где: К - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; г m - масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки 1 поверхностях в помещении за период времени между генеральными уборками, кг; m - масса пыли, оседающей на доступных для уборки 2 поверхностях в помещении за период времени между текущими уборками, кг; К - коэффициент эффективности пылеуборки. Принимается при у ручной пылеуборке: сухой - 0,6; влажной - 0,7. При механизированной вакуумной уборке: пол ровный - 0,9; пол с выбоинами (до 5% площади) - 0,7. Под труднодоступными для уборки площадями подразумевают такие поверхности в производственных помещениях, очистка которых осуществляется только при генеральных пылеуборках. Доступными для уборки местами являются поверхности, пыль с которых удаляется в процессе текущих пылеуборок (ежесменно, ежесуточно и т.п.). 22. Масса пыли m (i = 1, 2), оседающей на различных i поверхностях в помещении за межуборочный период, определяется по формуле:
m = М (1 - альфа) бета (i = 1, 2), (19) i i i
где: M = SUM M - масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за i j 1j период времени между генеральными пылеуборками, кг; M - масса пыли, выделяемая единицей пылящего оборудования за 1j указанный период, кг; M = SUM M - масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за 2 j 2j период времени между текущими пылеуборками, кг; M - масса пыли, выделяемая единицей пылящего оборудования за 2j указанный период, кг; альфа - доля выделяющейся в объем помещения пыли, которая удаляется вытяжными вентиляционными системами. При отсутствии экспериментальных сведений о величине альфа полагают альфа = 0; бета , бета - доли выделяющейся в объем помещения пыли, 1 2 оседающей соответственно на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения (бета + бета = 1). 1 2 При отсутствии сведений о величине коэффициентов бета и бета 1 2 допускается полагать бета = 1, бета = 0. 1 2 23. Величина М (i = 1, 2) может быть также определена i экспериментально (или по аналогии с действующими образцами производств) в период максимальной загрузки оборудования по формуле:
SUM (G F ) тау (i = 1, 2), (20) j 1j 1j i
где: G , G - интенсивность пылеотложений соответственно на 1j 2j труднодоступных F (кв. м) и доступных F (кв. м) площадях, 1j 2j -2 -1 кг x м x с ; тау , тау - промежуток времени соответственно между 1 2 генеральными и текущими пылеуборками, с.
Определение категорий В1 - В4 помещений
24. Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (далее по тексту - пожарная нагрузка) на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в табл. 4.
Таблица 4
+---------+------------------------+-----------------------------+
¦Категории¦ Удельная пожарная ¦ Способ размещения ¦
¦В1 ¦Более 2200 ¦Не нормируется ¦
¦В2 ¦1401 - 2200 ¦См. п. 25 ¦
¦В3 ¦181 - 1400 ¦То же ¦
¦В4 ¦1 - 180 ¦На любом участке пола помеще-¦
25. При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка, пожарная нагрузка Q, МДж, определяется по формуле:
n р Q = SUM G Q , (21) i=1 i нi
где: G - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; i р Q - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нi -1 нагрузки, МДж x кг . -2 Удельная пожарная нагрузка g, МДж x м , определяется из соотношения:
Q g = -, (22) S
где S - площадь размещения пожарной нагрузки, кв. м (но не менее 10 кв. м). В помещениях категорий В1 - В4 допускается наличие нескольких участков с пожарной нагрузкой, не превышающей значений, приведенных в табл. 4. В помещениях категории В4 расстояния между этими участками должны быть более предельных. В табл. 5 приведены рекомендуемые значения предельных расстояний l в зависимости от пр величины критической плотности падающих лучистых потоков q , кр -2 кВт x м , для пожарной нагрузки, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов. Значения l , приведенные в табл. 5, пр рекомендуются при условии, если Н > 11 м; если Н < 11 м, то предельное расстояние определяется как l = l + (11 - Н), где l пр пр определяется из таблицы 5, Н - минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия), м.
Таблица 5
+---------+------+------+-------+------+------+------+-----+-----+ ¦ q
, ¦ 5 ¦ 10 ¦ 15 ¦ 20 ¦ 25 ¦ 30 ¦ 40 ¦ 50 ¦ ¦l ,
м ¦ 12 ¦ 8 ¦ 6 ¦ 5 ¦ 4 ¦ 3,8¦ 3,2¦ 2,8¦
Значения q для некоторых материалов пожарной нагрузки кр приведены в табл. 6.
Таблица 6
+------------------------------------------------+---------------+
¦ ¦ -2 ¦
¦Древесина (сосна влажностью 12%) ¦ 13,9 ¦
¦Древесно-стружечные плиты ¦ 8,3 ¦ ¦Торф
брикетный ¦ 13,2 ¦ ¦Торф
кусковой ¦ 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 ¦ ¦Сено,
солома (при минимальной влажности до 8%) ¦ 7,0 ¦
Если пожарная нагрузка состоит из различных материалов, то значение q определяется по материалу с минимальным значением кр q . кр Для материалов пожарной нагрузки с неизвестными значениями q кр значения предельных расстояний принимаются l >= 12 м. пр Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ или ГЖ, рекомендуемое расстояние l между соседними участками размещения (разлива) пр пожарной нагрузки рассчитывается по формулам:
l >= 15 м при Н >= 11, (23) пр
l >= 26 - H при Н < 11. (24) пр
Если при определении категорий В2 или В3 количество пожарной нагрузки Q, определенное по формуле 21, отвечает неравенству:
2 Q >= 0,64g Н , т
то помещение будет относиться к категориям В1 или В2 соответственно. Здесь g = 2200 МДж/кв. м при т 1401 МДж/кв. м <= g <= 2200 МДж/кв. м и g = 1400 МДж/кв. м при т 181 МДж/кв. м <= g <= 1400 МДж/кв. м.
Определение избыточного давления взрыва для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом
26. Расчетное избыточное давление взрыва ДЕЛЬТА Р для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, определяется по приведенной выше методике, полагая Z = 1 и принимая в качестве величины Н энергию, выделяющуюся при взаимодействии (с учетом т сгорания продуктов взаимодействия до конечных соединений), или экспериментально в натурных испытаниях. В случае, когда определить ДЕЛЬТА Р не представляется возможным, следует принимать ее превышающей 5 кПа.
Определение избыточного давления взрыва для взрывоопасных смесей, содержащих горючие газы (пары) и пыли
27. Расчетное избыточное давление взрыва ДЕЛЬТА Р для гибридных взрывоопасных смесей, содержащих горючие газы (пары) и пыли, определяется по формуле:
ДЕЛЬТА P = ДЕЛЬТА P + ДЕЛЬТА P , (25) 1 2
где: ДЕЛЬТА Р - давление взрыва, вычисленное для горючего газа 1 (пара) в соответствии с п. п. 10 и 11; ДЕЛЬТА Р - давление взрыва, вычисленное для горючей пыли в 2 соответствии с п. 17.
4. КАТЕГОРИИ ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
28. Здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5% площади всех помещений или 200 кв. м. 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 кв. м) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения. 29. Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены два условия: здание не относится к категории А; суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5% суммарной площади всех помещений или 200 кв. м. 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 кв. м) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения. 30. Здание относится к категории В, если одновременно выполнены два условия: здание не относится к категориям А или Б; суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5% (10%, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. Допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 3500 кв. м) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения. 31. Здание относится к категории Г, если одновременно выполнены два условия: здание не относится к категориям А, Б или В; суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений. Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 кв. м) и помещения категорий А, Б, В оборудуются установками автоматического пожаротушения. 32. Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В или Г.
5. КАТЕГОРИИ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
33. Категории наружных установок по пожарной опасности принимаются в соответствии с табл. 7.
Таблица 7
+---------+------------------------------------------------------+
¦Категория¦ Категории отнесения наружной установки к той или ¦ ¦А
¦Установка относится к категории А , если в ней ¦ ¦Б
¦Установка относится к категории Б , если в ней ¦ ¦В
¦Установка относится к категории В , если в ней ¦ ¦Г
¦Установка относится к категории Г , если в ней ¦ ¦Д
¦Установка относится к категории Д , если в ней ¦
34. Определение категорий наружных установок следует осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к категориям, приведенным в табл. 7, от высшей (А ) к низшей (Д ). н н 35. В случае, если из-за отсутствия данных представляется невозможным оценить величину индивидуального риска, допускается использование вместо нее следующих критериев. Для категорий А и Б : н н горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), превышает 30 м (данный критерий применяется только для горючих газов и паров) и/или расчетное избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа. Для категории В : н интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и/или материалов, указанных для категории В , на расстоянии 30 м н -2 от наружной установки превышает 4 кВт x м .
6. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ КРИТЕРИЕВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК
Метод расчета значений критериев пожарной опасности для горючих газов и паров
Выбор и обоснование расчетного варианта
36. Выбор расчетного варианта следует осуществлять с учетом годовой частоты реализации и последствий тех или иных аварийных ситуаций. В качестве расчетного для вычисления критериев пожарной опасности для горючих газов и паров следует принимать вариант аварии, для которого произведение годовой частоты реализации этого варианта Q и расчетного избыточного давления ДЕЛЬТА Р при w сгорании газопаровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, то есть:
G = Q x ДЕЛЬТА P = max. (26) w
Расчет величины G производится следующим образом: а) рассматриваются различные варианты аварии и определяются из статистических данных или на основе годовой частоты аварий со сгоранием газопаровоздушных смесей Q для этих вариантов; wi б) для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления ДЕЛЬТА P ; i в) вычисляются величины G = Q x ДЕЛЬТА P для каждого из i wi i рассматриваемых вариантов аварии, среди которых выбирается вариант с наибольшим значением G ; i г) в качестве расчетного для определения критериев пожарной опасности принимается вариант, в котором величина G максимальна. i При этом количество горючих газов и паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом пунктов 38 - 43. 37. При невозможности реализации описанного выше метода в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газопаровоздушных смесей участвует наибольшее количество газов и паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей. В этом случае количество газов и паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается в соответствии с пунктами 38 - 43. 38. Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие газовоздушные или паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок: а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно п. 36 или п. 37 (в зависимости от того, какой из подходов к определению расчетного варианта аварии принят за основу); б) все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство; в) 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 систем автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 120 с); 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 время отключения превышает 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 газа или жидкости в окружающее пространство. Быстродействующие клапаны-отсекатели должны автоматически перекрывать подачу газа или жидкости при нарушении электроснабжения. В исключительных случаях в установленном порядке допускается превышение приведенных выше значений времени отключения трубопроводов специальным решением соответствующих министерств или ведомств по согласованию с Госгортехнадзором России на подконтрольных ему производствах и предприятиях и МЧС России; г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на горизонтальную поверхность определяется (при отсутствии справочных или иных экспериментальных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,10 кв. м, а остальных жидкостей - на 0,15 кв. м; д) происходит также испарение жидкостей из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей; е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с. 39. Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле:
m = (V + V ) ро , (27) а т г
где: V - объем газа, вышедшего из аппарата, куб. м; а V - объем газа, вышедшего из трубопровода, куб. м; т -3 ро - плотность газа, кг x м . г При этом:
V = 0,01Р x V, (28) а 1
где: Р - давление в аппарате, кПа; 1 V - объем аппарата, куб. м;
V = V + V , (29) т 1т 2т
где: V - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, 1т куб. м; V - объем газа, вышедшего из трубопровода после его 2т отключения, куб. м;
V = q x Т, (30) 1т
где: q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его -1 диаметра, температуры газовой среды и т.д., куб. м x с ; Т - время, определяемое по п. 38, с;
2 2 2 V = 0,01 пи x P x (r L + r L + ... + r L ), (31) 2т 2 1 1 2 2 n n
где: Р - максимальное давление в трубопроводе по технологическому 2 регламенту, кПа; r - внутренний радиус трубопроводов, м; L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м. 40. Масса паров жидкости m, кг, поступивших в окружающее пространство при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения:
m = m + m + m + m , (32) р емк св.окр пер
где: m - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; р m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емк емкостей, кг; m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на св.окр которые нанесен применяемый состав, кг; m - масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство пер в случае ее перегрева, кг. При этом каждое из слагаемых (m , m , m ) в формуле р емк св.окр (32) определяют из выражения:
m = W x F x Т, (33) и
где: -1 -2 W - интенсивность испарения, кг x с x м ; F - площадь испарения, кв. м, определяемая в соответствии с и п. 38 в зависимости от массы жидкости m , вышедшей в окружающее п пространство; T - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно п. 38, с. Величину m определяют по формуле (при Т > Т ): пер а кип
2C (T - T ) р а кип m = min {0,8m ; --------------- m }, (34) пер п L п исп
где: m - масса вышедшей перегретой жидкости, кг; п C - удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева р -1 -1 жидкости T , Дж x кг x К ; а T - температура перегретой жидкости в соответствии с а технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К; T - нормальная температура кипения жидкости, К; кип L - удельная теплота испарения жидкости при температуре исп -1 перегрева жидкости T , Дж x кг . а Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (32) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств исходя из продолжительности их работы. 41. Масса m вышедшей жидкости, кг, определяется в п соответствии с п. 38. 42. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле:
-6 _ W = 10 x \/M x P , (35) н
где: -1 М - молярная масса, г x моль ; Р - давление насыщенного пара при расчетной температуре н жидкости, определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями п. 3, кПа. 43. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ -2 m из пролива, кг x м , по формуле: суг
_____ M / t m = ---- x (T - T ) x (2 x лямбда x /------ + суг L 0 ж тв \/ пи x а исп
__ 5,1 x \/Re x лямбда x t в + ------------------------), (36) d
где: -1 M - молярная масса СУГ, кг x моль ; L - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре исп -1 СУГ T , Дж x моль ; ж T - начальная температура материала, на поверхность которого 0 разливается СУГ, К; T - начальная температура СУГ, К; ж лямбда - коэффициент теплопроводности материала, на тв -1 -1 поверхность которого разливается СУГ, Вт x м x К ; лямбда тв а = ---------- - коэффициент температуропроводности C x ро тв тв -1 материала, на поверхность которого разливается СУГ, кв. м x с ; C - теплоемкость материала, на поверхность которого тв -1 -1 разливается СУГ, Дж x кг x К ; ро - плотность материала, на поверхность которого тв -3 разливается СУГ, кг x м ; t - текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 с; U x d Re = ----- - число Рейнольдса; ню в -1 U - скорость воздушного потока, м x с ; ___ /4F / и d = / ---- - характерный размер пролива СУГ, м; \/ пи -1 ню - кинематическая вязкость воздуха, кв. м x с ; в лямбда - коэффициент теплопроводности воздуха, в -1 -1 Вт x м x К . Формула (36) справедлива для СУГ с температурой Т <= Т . ж кип При температуре СУГ Т > Т дополнительно рассчитывается масса ж кип перегретых СУГ m по формуле 34. пер
Расчет горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство
44. Горизонтальные размеры зоны, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (С ), вычисляют по формулам: нкпр для горючих газов (ГГ):
m г 0,333 R = 14,5632 x (-----------) ; (37) нкпр ро x C г нкпр
для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):
P m _ н 0,813 п 0,333 R = 3,1501 x \/K x (-----) x (--------) , (38) нкпр C ро x P нкпр п н
M ро = -----------------------, г,п V x (1 + 0,00367 x t ) 0 р
где: m - масса поступивших в открытое пространство ГГ при г аварийной ситуации, кг; ро - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном г -3 давлении, кг x м ; m - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за п время полного испарения, но не более 3600 с, кг; ро - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и п -3 атмосферном давлении, кг x м ; P - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, н кПа; K - коэффициент, принимаемый равным: K = T / 3600 для ЛВЖ; T - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с; C - нижний концентрационный предел распространения пламени нкпр ГГ или паров ЛВЖ, % (об.); -1 M - молярная масса, кг x кмоль ; -1 V - мольный объем, равный 22,413 куб. м x кмоль ; 0 t - расчетная температура, °C. р В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t по р каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °C. 45. За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п. Во всех случаях значение R должно быть не менее 0,3 м для нкпр ГГ и ЛВЖ.
Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве
46. Исходя из рассматриваемого сценария аварии определяется масса m, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата в соответствии с пунктами 38 - 43. 47. Величину избыточного давления ДЕЛЬТА Р, кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по формуле:
0,33 0,66 2 ДЕЛЬТА P = P x (0,8m / r + 3m / r + 0 пр пр
3 + 5m / r ), (39) пр
где: P - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 0 101 кПа); r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; m - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по пр формуле:
m = (Q / Q ) x m x Z, (40) пр сг 0
где: -1 Q - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж x кг ; сг Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; 6 -1 Q - константа, равная 4,52 x 10 Дж x кг ; 0 m - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг. 48. Величину импульса волны давления i, Па x с, вычисляют по формуле:
0,66 i = 123m / r. (41) пр
Метод расчета значений критериев пожарной опасности для горючих пылей
49. В качестве расчетного варианта аварии для определения критериев пожарной опасности для горючих пылей следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в горении пылевоздушной смеси участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий такого горения. 50. Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие пылевоздушные смеси, определяется исходя из предпосылки о том, что в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в окружающее пространство находившейся в аппарате пыли. 51. Расчетная масса пыли, поступившей в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле:
M = M + M , (42) вз ав
где: M - расчетная масса поступившей в окружающее пространство горючей пыли, кг; M - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; вз M - расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной ав ситуации, кг. 52. Величина M определяется по формуле: вз
M = K x K x M , (43) вз г вз п
где: K - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; г K - доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти вз во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине К допускается вз принимать K = 0,9; вз M - масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, п кг. 53. Величина M определяется по формуле: ав
M = (M + q x T) x K , (44) ав ап п
где: M - масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее ап пространство при разгерметизации технологического аппарата, кг; при отсутствии ограничивающих выброс пыли инженерных устройств следует полагать, что в момент расчетной аварии происходит аварийный выброс в окружающее пространство всей находившейся в аппарате пыли; q - производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента -1 их отключения, кг x с ; T - расчетное время отключения, с, определяемое в каждом конкретном случае исходя из реальной обстановки. Следует принимать равным времени срабатывания системы автоматики, если вероятность ее отказа не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 120 с); 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов; 300 с при ручном отключении; K - коэффициент пыления, представляющий отношение массы п взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение. В отсутствие экспериментальных данных о величине K допускается принимать: 0,5 - для пылей с дисперсностью п не менее 350 мкм; 1,0 - для пылей с дисперсностью менее 350 мкм. 54. Избыточное давление ДЕЛЬТА P для горючих пылей рассчитывается следующим образом: а) определяют приведенную массу горючей пыли m , кг, по пр формуле:
m = M x Z x H / H , (45) пр т то
где: M - масса горючей пыли, поступившей в результате аварии в окружающее пространство, кг; Z - коэффициент участия пыли в горении, значение которого допускается принимать равным 0,1. В отдельных обоснованных случаях величина Z может быть снижена, но не менее чем до 0,02; -1 H - теплота сгорания пыли, Дж x кг ; т 6 -1 H - константа, принимаемая равной 4,6 x 10 Дж x кг ; то б) вычисляют расчетное избыточное давление ДЕЛЬТА P, кПа, по формуле:
0,33 0,66 2 ДЕЛЬТА P = P x (0,8m / r + 3m / r + 0 пр пр
3 + 5m / r ), (46) пр
где: r - расстояние от центра пылевоздушного облака, м. Допускается отсчитывать величину r от геометрического центра технологической установки; P - атмосферное давление, кПа. 0 55. Величину импульса волны давления i, Па x с, вычисляют по формуле:
0,66 i = 123m / r. (47) пр
Метод расчета интенсивности теплового излучения
56. Интенсивность теплового излучения рассчитывают для двух случаев пожара (или для того из них, который может быть реализован в данной технологической установке): пожар проливов ЛВЖ, ГЖ или горение твердых горючих материалов (включая горение пыли); "огненный шар" - крупномасштабное диффузионное горение, реализуемое при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого резервуара. Если возможна реализация обоих случаев, то при оценке значений критерия пожарной опасности учитывается наибольшая из двух величин интенсивности теплового излучения. -2 57. Интенсивность теплового излучения q, кВт x м , для пожара пролива жидкости или при горении твердых материалов вычисляют по формуле:
q = E x F x тау, (48) f q
где: E - среднеповерхностная плотность теплового излучения f -2 пламени, кВт x м ; F - угловой коэффициент облученности; q тау - коэффициент пропускания атмосферы. Значение E принимается на основе имеющихся экспериментальных f данных. Для некоторых жидких углеводородных топлив указанные данные приведены в табл. 8.
Таблица 8
СРЕДНЕПОВЕРХНОСТНАЯ ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАМЕНИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИАМЕТРА ОЧАГА И УДЕЛЬНАЯ МАССОВАЯ СКОРОСТЬ ВЫГОРАНИЯ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ
+---------+--------------------------------------------+---------+
¦ ¦ -2 ¦ ¦ ¦СПГ
¦ 220 ¦ 180 ¦ 150 ¦ 130 ¦ 120 ¦ 0,08 ¦ ¦СУГ
¦ 80 ¦ 63 ¦ 50 ¦ 43 ¦ 40 ¦ 0,10 ¦
¦Бензин ¦ 60 ¦ 47 ¦ 35 ¦ 28 ¦ 25 ¦ 0,06 ¦
¦Дизельное¦ 40 ¦ 32 ¦ 25 ¦ 21 ¦ 18 ¦ 0,04 ¦
¦Нефть ¦ 25 ¦ 19 ¦ 15 ¦ 12 ¦ 10 ¦ 0,04 ¦
Примечание. Для диаметров очагов менее 10 м или более 50 м следует принимать величину E такой же, как и для очагов диаметром f 10 м и 50 м соответственно.
При отсутствии данных допускается принимать величину E f -2 -2 равной: 100 кВт x м для СУГ, 40 кВт x м для нефтепродуктов, 40 -2 кВт x м для твердых материалов. Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле:
______ /4 x F d = / -----, (49) \/ пи
где F - площадь пролива, кв. м. Вычисляют высоту пламени H, м, по формуле:
M 0,61 H = 42d (-------------) , (50) _____ ро x \/g x d в
где: M - удельная массовая скорость выгорания топлива, -2 -1 кг x м x с ; -3 ро - плотность окружающего воздуха, кг x м ; в -2 g = 9,81 м x с - ускорение свободного падения. Определяют угловой коэффициент облученности F по формулам: q
______ /2 2 F = \/F + F , (51) q v н
где F , F - факторы облученности для вертикальной и v н горизонтальной площадок соответственно, определяемые с помощью выражений:
_____ 1 1 h h /S - 1 F = -- [- x arctg(--------) - - {arctg( / -----) - v пи S _____ S \/ S + 1 /2 \/S - 1
_______________ A /(A + 1) (S - 1) - ------- arctg( / ---------------)}]; (52) ____ \/ (A - 1) (S + 1) /2 \/A - 1
_________________ 1 (B - 1 / S) /(B + 1) x (S - 1) F = -- [----------- x arctg( / -----------------) - Н пи _____ \/ (B - 1) x (S + 1) /2 \/B - 1
_________________ (A - 1 / S) /(A + 1) x (S - 1) - ----------- x arctg( / -----------------)]; (53) ____ \/ (A - 1) x (S + 1) /2 \/A - 1
2 2 A = (h + S + 1) / (2S); (54)
2 B = (1 + S ) / (2S); (55)
S = 2r / d; (56)
h = 2H / d, (57)
где r - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м. Определяют коэффициент пропускания атмосферы по формуле:
-4 тау = exp[-7,0 x 10 x (r - 0,5d)]. (58)
-2 58. Интенсивность теплового излучения q, кВт x м , для "огненного шара" вычисляют по формуле (48). Величину E определяют на основе имеющихся экспериментальных f -2 данных. Допускается принимать E равным 450 кВт x м . f Значение F вычисляют по формуле: q
H / D + 0,5 s F = ------------------------------------, (59) q 2 2 1,5 4 x [(H / D + 0,5) + (r / D ) ] s s
где: H - высота центра "огненного шара", м; D - эффективный диаметр "огненного шара", м; s r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром "огненного шара", м. Эффективный диаметр "огненного шара" D определяют по формуле: s
0,327 D = 5,33m , (60) s
где m - масса горючего вещества, кг. Величину H определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать величину H равной D / 2. s Время существования "огненного шара" t , с, определяют по s формуле:
0,303 t = 0,92m . (61) s
Коэффициент пропускания атмосферы тау рассчитывают по формуле:
______ -4 /2 2 тау = exp[-7,0 x 10 x (\/r + H - D / 2)]. (62) s
7. МЕТОД ОЦЕНКИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА
59. Настоящий метод применим для расчета величины индивидуального риска (далее по тексту - риска) на наружных установках при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей, и тепловое излучение при сгорании веществ и материалов. 60. Величину индивидуального риска R при сгорании газо-, в паро- или пылевоздушных смесей рассчитывают по формуле:
n R = SUM Q x Q , (63) в i=1 вi впi
где: Q - годовая частота возникновения i-й аварии с горением вi газо-, паро- или пылевоздушной смеси на рассматриваемой наружной установке, 1/год; Q - условная вероятность поражения человека, находящегося впi на заданном расстоянии от наружной установки, избыточным давлением при реализации указанной аварии i-го типа; n - количество типов рассматриваемых аварий. Значения Q определяют из статистических данных или на основе вi методик, изложенных в нормативных документах, утвержденных в установленном порядке. В формуле (63) допускается учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина Q для которой в принимается равной годовой частоте возникновения пожара с горением газо-, паро- или пылевоздушных смесей на наружной установке по нормативным документам, утвержденным в установленном порядке, а значение Q вычислять исходя из массы горючих веществ, вышедших в вп атмосферу, в соответствии с п. п. 37 - 43. 61. Величину индивидуального риска R при возможном сгорании п веществ и материалов, указанных в табл. 7 для категории В , н рассчитывают по формуле:
n R = SUM Q x Q , (64) п i=1 fi fпi
где: Q - годовая частота возникновения пожара на рассматриваемой fi наружной установке в случае аварии i-го типа, 1/год; Q - условная вероятность поражения человека, находящегося fпi на заданном расстоянии от наружной установки, тепловым излучением при реализации аварии i-го типа; n - количество типов рассматриваемых аварий. Значение Q определяют из статистических данных или на основе fi методик, изложенных в нормативных документах, утвержденных в установленном порядке. В формуле (64) допускается учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина Q для которой принимается равной f годовой частоте возникновения пожара на наружной установке по нормативным документам, утвержденным в установленном порядке, а значение Q вычислять исходя из массы горючих веществ, вышедших в fп атмосферу, в соответствии с пунктами 37 - 43. 62. Условную вероятность Q поражения человека избыточным впi давлением при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей на расстоянии r от эпицентра определяют следующим образом: вычисляют избыточное давление ДЕЛЬТА Р и импульс i по методам, описанным в разделе 6 (методы расчета значений критериев пожарной опасности для горючих газов и паров или метод расчета значений критериев пожарной опасности для горючих пылей); исходя из значений ДЕЛЬТА Р и i вычисляют величину "пробит"-функции Рr по формуле:
Pr = 5 - 0,26ln(V), (65)
где:
17500 8,4 290 9,3 V = (--------) + (---) , (66) ДЕЛЬТА P i
где: ДЕЛЬТА P - избыточное давление, Па; i - импульс волны давления, Па x с; с помощью таблицы 9 определяют условную вероятность поражения человека. Например, при значении Pr = 2,95 значение Q = 2% = 0,02, а при Pr = 8,09 значение Q = 99,9% = 0,999. вп вп
Таблица 9
ЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЕЛИЧИНЫ PR
+--------------+-------------------------------------------------+ ¦
Условная ¦ Величина Pr ¦ ¦
поражения, % ¦ 0 ¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦
¦ 0 ¦ - ¦2,67¦2,95¦3,12¦3,25¦3,36¦3,45¦3,52¦3,59¦3,66¦
¦ - ¦0,00¦0,10¦0,20¦0,30¦0,40¦0,50¦0,60¦0,70¦0,80¦0,90¦
¦ 99 ¦7,33¦7,37¦7,41¦7,46¦7,51¦7,58¦7,65¦7,75¦7,88¦8,09¦
63. Условную вероятность поражения человека тепловым излучением Q определяют следующим образом: fпi а) рассчитывают величину Pr по формуле:
1,33 Pr = -14,9 + 2,56ln(t x q ), (67)
где: t - эффективное время экспозиции, с; -2 q - интенсивность теплового излучения, кВт x м , определяемая в соответствии с методом расчета интенсивности теплового излучения (раздел 6). Величину t находят: 1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов:
t = t + x / u, (68) 0
где: t - характерное время обнаружения пожара, с (допускается 0 принимать t = 5 с); x - расстояние от места расположения человека до зоны, где -2 интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт x м , м; -1 u - скорость движения человека, м x с (допускается принимать -1 u = 5 м x с ); 2) для воздействия "огненного шара" - в соответствии с методом расчета интенсивности теплового излучения (раздел 6); б) с помощью табл. 9 определяют условную вероятность Q пi поражения человека тепловым излучением. 64. Если для рассматриваемой технологической установки возможен как пожар пролива, так и "огненный шар", в формуле (64) должны быть учтены оба указанных выше типа аварии.
Приложение (рекомендуемое)
РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА Z УЧАСТИЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ПАРОВ НЕНАГРЕТЫХ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ ВО ВЗРЫВЕ
Материалы настоящего Приложения применяются для случая 100m / (рог,п x V ) < 0,5C , где C - нижний св нкпр нкпр концентрационный предел распространения пламени газа или пара, % (об.), и для помещений в форме прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более 5. 1. Коэффициент Z участия горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей во взрыве при заданном уровне _ значимости Q (С > C) рассчитывается по формулам: 1 1 при X <= - L и Y <= - S: нкпр 2 нкпр 2
-3 C 5 x 10 пи нкпр Z = ----------- ро (C + ------) X Y Z ; (1) m г,п 0 дельта нкпр нкпр нкпр
1 1 при X > - L и Y > - S: нкпр 2 нкпр 2
-3 C 5 x 10 пи нкпр Z = ----------- ро (C + ------) F Z , (2) m г,п 0 дельта нкпр
где C - предэкспоненциальный множитель, % (об.), равный: 0 при отсутствии подвижности воздушной среды для горючих газов:
3 m C = 3,77 x 10 ---------; 0 ро x V г св
при подвижности воздушной среды для горючих газов:
2 m C = 3 x 10 ---------; (4) 0 ро V U г св
при отсутствии подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей:
m x 100 0,41 C = C (----------) ; (5) 0 н C ро V н п св
при подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей:
m x 100 0,46 C = C (----------) , (6) 0 н C ро V н п св
m - масса газа или паров ЛВЖ, поступающих в объем помещения в соответствии с разделом 3, кг; дельта - допустимые отклонения концентраций при задаваемом _ уровне значимости Q (C > C), приведенные в таблице П1; X , Y , Z - расстояния по осям X, Y и Z от источника нкпр нкпр нкпр поступления газа или пара, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, соответственно, м; рассчитываются по формулам (10 - 12) Приложения; L, S - длина и ширина помещения соответственно, м; F - площадь пола помещения, кв. м; -1 U - подвижность воздушной среды, м x с ; C - концентрация насыщенных паров при расчетной температуре н t , °C, воздуха в помещении, % (об.). р Концентрация C может быть найдена по формуле: н
P н C = 100 --, (7) н Р 0
где: P - давление насыщенных паров при расчетной температуре н (находится из справочной литературы), кПа; P - атмосферное давление, равное 101 кПа. 0
Таблица П1
+-------------------------------------+-------------+------------+
¦ ¦ _ ¦ ¦ ¦Для
горючих газов при отсутствии ¦ 0,1 ¦ 1,29 ¦ ¦Для
горючих газов при подвижности ¦ 0,1 ¦ 1,29 ¦ ¦Для
паров легковоспламеняющихся ¦ 0,1 ¦ 1,19 ¦ ¦Для
паров легковоспламеняющихся ¦ 0,1 ¦ 1,21 ¦
_ Величина уровня значимости Q (C > C) выбирается исходя из особенностей технологического процесса. Допускается принимать _ Q (C > C) равным 0,05. 2. Величина коэффициента Z участия паров легковоспламеняющихся жидкостей во взрыве может быть определена по графику, приведенному на рисунке <*>. -------------------------------- <*> Не приводится.
Значения X определяются по формуле:
* * C / C , если C <= C ; н н X = { * (8) 1, если C > C , н
* где C - величина, задаваемая соотношением:
* C = фи C , (9) ст
где фи - эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9. 3. Расстояния X , Y и Z рассчитываются по формулам: нкпр нкпр нкпр
дельта C 0 0,5 X = K L (K ln(---------)) ; (10) нкпр 1 2 C нкпр
дельта C 0 0,5 Y = K S (K ln(---------)) ; (11) нкпр 1 2 C нкпр
дельта C 0 0,5 Z = K H (K ln(---------)) ; (12) нкпр 3 2 C нкпр
где: K - коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для горючих газов 1 и 1,1958 для легковоспламеняющихся жидкостей; K - коэффициент, принимаемый равным 1 для горючих газов и 2 K = T / 3600 для легковоспламеняющихся жидкостей; 2 K - коэффициент, принимаемый равным 0,0253 для горючих газов 3 при отсутствии подвижности воздушной среды; 0,02828 для горючих газов при подвижности воздушной среды; 0,04714 для легковоспламеняющихся жидкостей при отсутствии подвижности воздушной среды и 0,3536 для легковоспламеняющихся жидкостей при подвижности воздушной среды; H - высота помещения, м. При отрицательных значениях логарифмов расстояния X , Y нкпр нкпр и Z принимаются равными 0. нкпр
Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности НПБ 105-03
|