Розрахунок критеріїв вибухопожежної небезпеки приміщень

1. При визначенні критеріїв вибухопожежної небезпеки як розрахунко­вий слід вибирати найбільш несприятливий варіант аварії або період нор­мальної роботи апаратів, при якому у вибуху бере участь найбільша кількість речовин чи матеріалів, які є найнебезпечнішими щодо наслідків такого ви­буху.

2. Кількість речовин, що надійшли у приміщення, які здатні утворю­вати вибухонебезпечні газоповітряні або пароповітряні суміші, визначається виходячи з таких передумов:

а) виникає розрахункова аварія одного з апаратів згідно з пунктом 1;

б) увесь вміст апарата надходить у приміщення;

в) виникає одночасно витік речовин з трубопроводів, які живлять апа­рат по прямому і зворотному потоках протягом часу, що необхідний для відключення трубопроводів.

Розрахунковий час відключення трубопроводів визначається у кожному конкретному випадку, виходячи з реальної обстановки, і повинен бути мінімальним з урахуванням паспортних даних на запірні пристрої, характе­ру технологічного процесу і виду розрахункової аварії. Розрахунковий час відключення трубопроводів слід приймати рівним:

- часу спрацювання системи автоматики відключення трубопроводів

- згідно з паспортними даними установки, якщо ймовірність відмови системи автоматики не перевищує 10^-6 на рік або забезпечено резервування її еле­ментів (але не більше 3 с);

- 120 с, якщо ймовірність відмови системи автоматики перевищує 10^-6 на рік і не забезпечено резервування її елементів;

- 300 с у разі ручного відключення.

Не допускається використання технічних засобів для відключення тру­бопроводів, для яких час відключення перевищує вищенаведені значення.

Під часом спрацювання і часом відключення слід розуміти проміжок часу від початку можливого надходження горючої речовини з трубопроводу (перфорація, розрив, зміна номінального тиску тощо) до повного припинення надходження газу або рідини у приміщення. Швидкодійні клапани-відсікачі повинні автоматично перекрити подачу газу чи рідини в разі порушення електропостачання.

У виняткових випадках у встановленому порядку допускається пере­вищення наведених значень часу відключення трубопроводів спеціальним рішенням відповідних міністерств та відомств при узгодженні з органами Держнаглядохоронпраці України.

г) виникає випаровування з поверхні рідини, що розлилася. Площа випаровування при розливі на підлогу визначається (в разі відсутності довідкових даних), виходячи з розрахунку, що 1 л сумішей і розчинів, які містять 70%, та менше (за масою) розчинників, розливається на площі 0,5 м², а решта рідин - на 1 м² підлоги приміщення;

д) виникає випаровування рідини з ємностей, які експлуатуються з відкритим дзеркалом рідини, та із свіжопофарбованих поверхонь;

е) тривалість випаровування рідини приймається рівною часу її повного випаровування, але не більше 3600 с.

3. Кількість пилу, який може утворювати вибухонебезпечну суміш, визначається з таких передумов:

а) розрахунковій аварії передувало пилонакопичення у виробничому приміщенні, що виникає в умовах нормального режиму роботи (наприклад, внаслідок пиловиділення з негерметичного виробничого обладнання);

б) під час розрахункової аварії виникла планова (ремонтні роботи) або раптова розгерметизація одного з технологічних апаратів, через що стався аварійний викид у приміщення усього пилу, що був в апараті.

4. Вільний об'єм приміщення визначається як різниця між об'ємом приміщення та об'ємом, що займає технологічне обладнання. Якщо вільний об'єм приміщення визначити неможливо, його допустимо умовно приймати 80% геометричного об'єму приміщення.

Розрахунок надмірного тиску вибуху для горючих газів, парів легкозаймистих та горючих рідин.

5. Надмірний тиск вибуху DР для індивідуальних горючих речовин, що складаються з атомівС, Н, О, N. СІ, Вг, І, Р, визначається за форму­лою:

(3)

Р_max - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної та пароповітряної суміші у замкнутому об'ємі, що визначається експериментально або за довідковими даними, в разі відсутності даних допускається приймати Р_max рівним 900 кПа;

P_o - початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

m - маса горючого газу (ГГ) або парів легкозаймистих (ЛЗР) і горючих рідин (ГР), кг, що вийшли у результаті розрахункової аварії у приміщення; яка обчислюється для ГГ за формулою (3), а для парів ЛЗР та ГР за формулою (5);

z - коефіцієнт участі пального у вибуху, який може бути розрахований за характером розподілення газів і парів в об'ємі приміщення. Допускається приймати значення z за таблицею 1;

V_в - вільний об'єм приміщення, м³;

r_г,п - густина пари чи газу, кг/м³;

С_ст - стехіометрична концентрація, ГГ або парів ЛЗР і ГР, % (об.), що розраховується за формулою

(4)

де - - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння;

n_с , n_н , n_o, n_x - кількість атомів С, Н, О і галоїдів у молекулі пального;

K_H - коефіцієнт, який враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння (допускається приймати К_H рівним 3).

Таблиця 1.

Значення коефіцієнта K_H, який враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння

Вид горючої речовини	Значення коефіціента z
Горючі гази. Легкозаймисті і горючі рідини, що нагріті до температури спалаху та вище. Легкозаймисті і горючі рідини, що нагріті нижче температури спалаху, за наявності можливості утворення аерозолю. Легкозаймисті і горючі рідини, що нагріті нижче температури спалаху, за відсутності можливості утворення аерозолю.	0,5 0,3   0,3

6. Розрахунок DР для індивідуальних речовин, крім тих, які складаються з атомів С, Н, О, N, СІ, Вг, І, Р, а також для сумішей визначається за формулою (5):

(5)

де Н_Т - теплота згоряння, Дж/кг;

r_п - густина повітря до вибуху при початковій температурі Т_о, кг/м³;

Сp - теплоємність повітря Дж/кг×К (допускається приймати рівною 1,01 ×10³ Дж/кг×К);

T_o - початкова температура повітря, К.

7. У випадку обертальності у приміщенні горючих газів, легкозаймистих або горючих рідин при визначенні значення маси m, що входить до форму­ли (3), допускається враховувати роботу аварійної вентиляції, якщо вона забезпечена резервними вентиляторами, автоматичним пуском у разі пере­вищення гранично допустимої вибухобезпечної концентрації та електропос­тачанням за першою категорією надійності за ПУЕ, за умови розташування пристроїв для видалення повітря з приміщення в безпосередній близькості від місця можливої розрахункової аварії.

При цьому масу m горючих газів або парів легкозаймистих або горю­чих рідин, нагрітих до температури спалаху і вище, що надійшли до об'єму приміщення, слід розділити на коефіцієнт К, що визначається за формулою

, (6)

де А - кратність повітрообміну, що створюється аварійною вентиля­цією, 1/с;

t - тривалість надходження горючих газів і парів легкозаймистих і горючих рідин до об'єму приміщення, с (приймається за пунктом 2).

8. Маса m (кг) газу, що надійшов в приміщення при розрахунковій аварії, визначається за формулою

, (7)

де V_ап - об'єм газу, що вийшов з апарата, м³;

V_т - об'єм газу, що вийшов з трубопроводів, м³.

При цьому

, (8)

де Р₁ - тиск в апараті, кПа;

V- об'єм апарата, м³.

(9)

V_1T - об'єм газу, що вийшов з трубопроводу до його відключення, м³;

V_2T -об'єм газу, що вийшов з трубопроводу після його відключення, м³;

(10)

де q - витрата газу, яка визначається залежно від тиску у трубопроводі, його діаметра, температури газового середовища тощо, м³/с;

t - час відключення трубопроводів за пунктом 2, с.

, (11)

де P₂ - максимальний тиск газу у трубопроводі відповідно до технологічного регламенту, кПа;

r - внутрішній радіус трубопроводів, м;

L - довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м.

9. Маса парів рідини m, що надійшли у приміщення за наявності декількох джерел випаровування (поверхня розлитої рідини, поверхня, на яку нанесли цю рідину, відкритий посуд чи ємності та ін.), визначається за виразом

(12)

де m_p - маса рідини, що випарилася з поверхні розливу, кг;

m_ємн. - маса рідини, що випарилася з поверхонь відкритих ємностей, кг:

m_св.п.- маса рідини, що випарилася з поверхонь, на яку нанесено склад, що застосовується, кг.

При цьому кожний з додатків у формулі (12) визначається за форму­лою

, (13)

де W - інтенсивність випаровування, кг/с×м²;

F_в - площа випаровування, м² , яка визначається згідно з пунктом 2 залежно від маси рідини m_п, що надійшла у приміщення.

Якщо аварійна ситуація пов'язана з можливим надходженням рідини у розпиленому стані, тоді вона повинна бути врахована у формулі (12) введенням додатку, що враховує загальну масу рідини, яка надійшла від розпилюючих пристроїв, виходячи з тривалості їх роботи.

10. Маса m_п (кг) рідини, що надійшла у приміщення, визначається за пунктом 2.

11. Інтенсивність випаровування W визначається за довідковими та експериментальними даними. Для ЛЗР за відсутності даних допускається розраховувати W за формулою

(14)

де h- коефіцієнт, що приймається за таблицею 7 Додатку, залежно від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування;

М - молекулярна маса;

Р_н - тиск насичених парів при розрахунковій температурі рідини, який визначається за довідковими даними, кПа .