ГлавнаяСправочная информацияНормы пожарной безопасностиНПБ 105-03 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок...
НПБ 105-03 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок...
-
- Огнетушители порошковые закачные ОП(з)
- Огнетушители углекислотные
- Огнетушители воздушно-пенные
- Огнетушители ранцевые
- Устройсва сигнально-пусковые
- Огнетушители самосрабатывающие, модули порошкового пожаротушения (МПП)
- Крепления к огнетушителям, транспортные тележки
- Раструбы, шланги, ЗПУ
- Заряды для огнетушителей
- Набор Автомобилиста
- Противопожарные муфты
-
- Специальная защитная одежда
- Защитные ботинки и сапоги для пожарных
- Профессиональные перчатки для пожарных
- Мобильные и стационарные тренинговые комплексы
- Газоизмерительные приборы и системы фирмы Drager
- Средства защиты головы
- Средства индивидуальной защиты
- Дыхательные аппараты и компрессора
- Средства защиты электрика
- Тестирующее оборудование
- Средства доврачебной помощи
- Средства защиты рук
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
Издание официальное
Дата введения 01.08.2003 г.
Настоящие нормы устанавливают методику определения категорий помещений и зданий (или частей зданий между противопожарными стенами - пожарных отсеков)[1] 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[2] по пожарной опасности.
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 Ан, Бн, Вн, Гн и Дн.
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 организа-циями 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.
5. Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в табл. 1, от высшей (А) к низшей (Д).
Т а б л и ц а 1
Категория помещения |
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении |
А взрывопожароопасная |
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопас-ные парогазовоздушные смеси, при воспламене-нии которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа |
Б взрывопожароопасная |
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более |
О к о н ч а н и е т а б л ц ы 1
Категория помещения |
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении |
давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа |
|
В1 - В4 пожароопасные |
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б |
Г |
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
Д |
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
П р и м е ч а н и е :
Разделение помещений на категории В1—В4 регламентируется положениями, изложенными в табл. 4.
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, согла-сованных 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 м2, а остальных жидкостей – на 1 м2 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 DР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле
(1)
где Рmax – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным в соответствии с требованиями п. 3. При отсутствии данных допускается принимать Рmax равным 900 кПа; Р0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); т – 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; Vсв – свободный объем помеще-ния, м3; rг,п – плотность газа или пара при расчетной температуре tp, кг×м-3, вычисляемая по формуле
(2)
где М – молярная масса, кг×кмоль-1; v0 – мольный объем, равный 22,413 м3×кмоль-1; tp — расчетная температура, °С. В качестве расчетной 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 tp по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61°С; Сст — стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле
(3)
где – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания; nC, nH, no, nX – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего; Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.
Т а б л и ц а 2
Вид горючего вещества |
Значение Z |
Водород |
1,0 |
Горючие газы (кроме водорода) |
0,5 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше |
0,3 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля |
0,3 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля |
0 |
11. Расчет DР для индивидуальных веществ, кроме упомянутых в п. 10, а также для смесей может быть выполнен по формуле
(4)
где Нт – теплота сгорания, Дж×кг-1; rв – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0, кг×м-3; Ср – теплоемкость воздуха, Дж×кг-1×К-1 (допускается принимать равной 1,01×103 Дж× кг-1×К-1); Т0 – начальная температура воздуха, К.
12. В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении значения массы т, 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 = АТ + 1, (5)
где А – кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-1; 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
т = (Va + Vт) rr, (6)
где Vа – объем газа, вышедшего из аппарата, м3; Vт – объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3.
При этом
Vа = 0,01Р1V, (7)
где P1 – давление в аппарате, кПа; V – объем аппарата, м3;
Vт = V1т + V2т, (8)
где V1т – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3; V2т – объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
V1т = qT, (9)
где q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3×с-1; Т – время, определяемое по п. 7, с;
V2т = 0,01 p Р2(r21L1 + r22L2 + ... + r2nLn), (10)
где P2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому 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
т = тр + темк + тсв.окр., (11)
где mр – масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; темк – масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг; тсв.окр – масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.
При этом каждое из слагаемых в формуле (11) определяется по формуле
m = W Fи T, (12)
где W – интенсивность испарения, кг×с-1×м-2; Fи – площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с п. 7 в зависимости от массы жидкости тп, вышедшей в помещение.
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 работ.
15. Масса тп, кг, вышедшей в помещение жидкости определяется в 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
W = 10-6 h Pн, (13)
где h – коэффициент, принимаемый по табл. 3 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; Рн – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tр, определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями п. 3, кПа.
Т а б л и ц а 3
Скорость воздушного потока в помещении, |
Значение коэффициента h при температуре t, °С, воздуха в помещении |
||||
м×с-1 |
10 |
15 |
20 |
30 |
35 |
0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,1 |
3,0 |
2,6 |
2,4 |
1,8 |
1,6 |
0,2 |
4,6 |
3,8 |
3,5 |
2,4 |
2,3 |
0,5 |
6,6 |
5,7 |
5,4 |
3,6 |
3,2 |
1,0 |
10,0 |
8,7 |
7,7 |
5,6 |
4,6 |
Расчет избыточного давления взрыва для горючих пылей
17. Расчет избыточного давления взрыва DР, кПа, производится по формуле (4), где коэффициент Z участия взвешенной пыли во взрыве рассчитывается по формуле
Z = 0,5 F, (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
т = твз + тав, (15)
где твз – расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; тав – расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, кг.
19. Расчетная масса взвихрившейся пыли mвз определяется по формуле
твз = Квз тп, (16)
где Квз – доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. При отсутствии экспериментальных сведений о величине Квз допускается полагать Квз = 0,9; тп – масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, кг.
20. Расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, тав, определяется по формуле
тав = (тап + qТ)Кп, (17)
где тап – масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата, кг; q – производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг×с-1; Т – время отключения, определяемое по п. 7в), с; Кп – коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение. При отсутствии экспериментальных сведений о величине Кп допускается полагать:
для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм – Кп = 0,5;
для пылей с дисперсностью менее 350 мкм – Кп = 1,0.
Величина тап принимается в соответствии с пп. 6 и 8.
21. Масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии определяется по формуле
(18)
где КГ – доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; т1 – масса пыли, оседающей на труднодоступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между генеральными уборками, кг; т2 – масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверхностях в помещении за период времени между текущими уборками, кг; Ку – коэффициент эффективности пылеуборки. Принимается при 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 mi (i = 1,2), оседающей на различных поверхностях в помещении за межуборочный период, определяется по формуле
mi = Мi (1 - a)bi, (i = 1,2) (19)
где Мi = – масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за период времени между генеральными пылеуборками, кг; М1j – масса пыли, выделяемая единицей пылящего оборудования за указанный период, кг; М2 = – масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за период времени между текущими пылеуборками, кг; М2j – масса пыли, выделяемая единицей пылящего оборудования за указанный период, кг; a – доля выделяющейся в объем помещения пыли, которая удаляется вытяжными вентиляционными системами. При отсутствии экспериментальных сведений о величине a полагают a = 0; b1, b2 – доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей соответственно на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения (b1 + b2 = 1).
При отсутствии сведений о величине коэффициентов b1 и b2 допускается полагать b1 = 1, b2 = 0.
23. Величина Мi (i = 1,2) может быть также определена экспериментально (или по аналогии с действующими образцами производств) в период максимальной загрузки оборудования по формуле
(i = 1,2) (20)
где G1j, G2j – интенсивность пылеотложений соответственно на труднодоступных F1j (м2) и доступных F2j (м2) площадях, кг×м-2с-1; t1, t2 – промежуток времени соответственно между 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.
Т а б л и ц а 4
Категория помещения |
Удельная пожарная нагрузка g на участке, МДж×м-2 |
Способ размещения |
В1 |
Более 2200 |
Не нормируется |
В2 |
1401 — 2200 |
См. п. 25 |
В3 |
181 ¾ 1400 |
То же |
В4 |
1 ¾ 180 |
На любом участке пола помещения площадью 10 м2. Способ размещения участков пожарной нагрузки определяется согласно п. 25 |
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
(21)
где Gi – количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; Qpнi – низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж×кг-1.
Удельная пожарная нагрузка g, МДж×м-2, определяется из соотношения
(22)
где S – площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2).
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 lпр в зависимости от величины критической плотности падающих лучистых потоков qкр, кВт×м-2, для пожарной нагрузки, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов. Значения lпр, приведенные в табл. 5, рекомендуются при условии, если Н > 11 м; если Н < 11 м, то предельное расстояние определяется как l = lпр + (11 - Н), где lпр – определяется из таблицы 5, Н – минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия), м.
Т а б л и ц а 5
qкр, кВт×м-2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
lпр, м |
12 |
8 |
6 |
5 |
4 |
3,8 |
3,2 |
2,8 |
Значения qкр для некоторых материалов пожарной нагрузки приведены в табл. 6.
Т а б л и ц а 6
Материал |
qкр, кВт×м-2 |
Древесина (сосна влажностью 12 %) |
13,9 |
Древесно-стружечные плиты (плотностью 417 кг×м-3) |
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 qкр определяется по материалу с минимальным значением qкр.
Для материалов пожарной нагрузки с неизвестными значениями qкр значения предельных расстояний принимаются lпр ³ 12 м.
Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ или ГЖ, рекомендуемое расстояние lпр между соседними участками размещения (разлива) пожарной нагрузки рассчитывается по формулам
lпр ³ 15 м при Н ³ 11, (23)
lпр ³ 26 - H при Н < 11. (24)
Если при определении категорий В2 или В3 количество пожарной нагрузки Q, определенное по формуле 21, отвечает неравенству
Q ³ 0,64 gтН2,
то помещение будет относиться к категориям В1 или В2 соответственно. Здесь gт=2200 МДж/м2 при 1401 МДж/м2£ g £ 2200 МДж/м2 и gт=1400 МДж/м2 при 181 МДж/м2£ g £1400 МДж/м2.
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 DР 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 Нт энергию, выделяющуюся при взаимодействии (с учетом сгорания продуктов взаимодействия до конечных соединений), или экспериментально в натурных испытаниях. В случае когда определить величину DР 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 DР для гибридных взрывоопасных смесей, содержащих горючие газы (пары) и пыли, определяется по формуле
DР = DР1 + DР2, (25)
где DР1 – давление взрыва, вычисленное для горючего газа (пара) в соответствии с пп. 10 и 11; DР2 – давление взрыва, вычисленное для горючей пыли в 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 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.
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 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.
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 м2) 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 м2) 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.
34. Определение категорий наружных установок следует осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к категориям, приведенным в табл. 7, от высшей (Ан) к низшей (Дн).
35. В случае, если из-за отсутствия данных представляется невозможным оценить величину индивидуального риска, допускается использование вместо нее следующих критериев.
Т а б л и ц а 7
Категория наружной установки |
Критерии отнесения наружной установки к той или иной категории по пожарной опасности |
Ан |
Установка относится к категории Ан, если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие газы; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 оС; вещества и/или материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и /или друг с другом; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании указанных веществ с образованием волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки |
Бн |
Установка относится к категории Бн , если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие пыли и/или волокна; легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 оС; горючие жидкости; при условии, что величина индивидуального риска при возможном сгорании пыле- и/или паровоздушных смесей с образо-ванием волн давления превышает 10-6 в год на расстоянии 30 м от наружной установки |
О к о н ч а н и е т а б л и ц ы 7
Категория наружной установки |
Критерии отнесения наружной установки к той или иной категории по пожарной опасности |
Вн |
Установка относится к категории Вн , если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) горючие и/или трудногорючие жидкости; твердые горючие и/или трудногорючие вещества и/или материалы |
Гн |
Установка относится к категории Гн, если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) негорючие вещества и/или материалы в горячем, раскаленном и/или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и/или пламени, а также горючие газы, жидкости и/или твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
Дн |
Установка относится к категории Дн, если в ней присутствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) в основном негорючие вещества и/или материалы в холодном состо-янии и по перечисленным выше критериям она не относится к категориям Ан, Бн, Вн, Гн |
Для категорий Ан и Бн:
горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопа-ровоздушные 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 Вн:
интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и/или материалов, указанных для категории Вн, на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 4 кВт×м2.
6. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ КРИТЕРИЕВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК
МетодЫ 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 вычи-сления критериев пожарной опасности для горючих газов и паров следует принимать вариант аварии, для которого произведение годовой частоты реализации этого варианта Qw и расчетного избыточного давления DР при сгорании газопаровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, то есть:
G=Qw×DP=max. (26)
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 Qwi для этих вариантов;
б) для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления DPi;
в) вычисляются величины Gi=Qwi·DPi для каждого из рассматриваемых вариантов аварии, среди которых выбирается вариант с наибольшим значением Gi;
г) в качестве расчетного для определения критериев пожарной опасности принимается вариант, в котором величина Gi максимальна. 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 м2, а остальных жидкостей – на 0,15 м2;
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 =(Va +Vт)·rг, (27)
где Va – объем газа, вышедшего из аппарата, м3; Vт – объем газа вышедшего из трубопровода, м3; rг - плотность газа, кг×м-3.
При этом
Va=0,01·Р1·V, (28)
где Р1 – давление в аппарате, кПа; V – объем аппарата, м3;
Vт=V1т+V2т, (29)
где V1т – объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3; V2т – объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
V1т = q×Т, (30)
где q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т. д., м3×с-1; Т – время, определяемое по п. 38, с;
(31)
где Р2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому 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=mр+mемк+mсв.окр+mпер, (32)
где mр – масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; mемк – масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг; mсв.окр – масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг; mпер – масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство в случае ее перегрева, кг.
При этом каждое из слагаемых (mр, mемк, mсв.окp) в формуле (32) определяют из выражения
m=W×Fи ×Т, (33)
где W – интенсивность испарения, кг×с-1×м-2; Fи – площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с п. 38 в зависимости от массы жидкости mп, вышедшей в окружающее пространство; Т – продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно п. 38, с.
Величину mпер определяют по формуле (при Та> Ткип)
(34)
где mП – масса вышедшей перегретой жидкости, кг; Ср –удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости Та, Дж×кг-1 К-1; Та – температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К; Ткип – нормальная температура кипения жидкости, К; Lисп – удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости Та , Дж×кг-1.
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 mП вышедшей жидкости, кг, определяется в 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
, (35)
где М – молярная масса, г×моль-1; РН – давление насыщенного пара при расчетной температуре 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 mсуг из пролива, кг×м-2, по формуле
(36)
где М – молярная масса СУГ, кг×моль-1; Lисп – мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Тж, Дж×моль-1; Т0 – начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К; Тж – начальная температура СУГ, К; lТВ – коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт×м-1×К-1; – коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м2×с-1; Ств – теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж×кг-1×К-1; rтв – плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг×м-3; t – текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 с; – число Рейнольдса; U – скорость воздушного потока, м×с-1; – характерный размер пролива СУГ, м; vв – кинематическая вязкость воздуха, м2×с-1; lв – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт×м-1×К-1.
Формула 36 справедлива для СУГ с температурой Тж £ Ткип. При температуре СУГ Тж > Ткип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ mпер по формуле 34.
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 (Снкпр), вычисляют по формулам:
для горючих газов (ГГ):
, (37)
для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):
, (38)
,
где mг – масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг; rг – плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг×м-3 ; mп – масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг; rп – плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг×м-3; Рн – давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа; К – коэффициент, принимаемый равным К=Т/3600 для ЛВЖ; Т – продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с; Снкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.); M – молярная масса, кг×кмоль-1; V0 – мольный объем, равный 22,413 м3×кмоль-1; tр – расчетная температура, оС. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимальную возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры tр по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 оС.
45. За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п. Во всех случаях значение Rнкпр должно быть не менее 0,3 м для 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 DР, кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по формуле
DР=Р0 ×(0,8mпр0,33/r+3mпр0,66/r 2+5mпр/r 3), (39)
где Р0 – атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); r – расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; mпр – приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле
mпр=(Qсг/Q0)×m×Z, (40)
где Qсг – удельная теплота сгорания газа или пара, Дж×кг-1; Z – коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; Q0 – константа, равная 4,52×106 Дж×кг-1; m – масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.
48. Величину импульса волны давления i, Па × с, вычисляют по формуле
i =123×mпр0,66/r . (41)
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
М=Мвз +Мав, (42)
где М – расчетная масса поступившей в окружающее пространство горючей пыли, кг, Мвз – расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; Мав – расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной ситуации, кг.
52. Величина Мвз определяется по формуле
Мвз=Кг ×Квз×Мп, (43)
где Кг – доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; Квз – доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине Квз допускается принимать Квз = 0,9; Мп – масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг.
53. Величина Мав определяется по формуле
Мав=(Мап +q×Т)×Кп, (44)
где Мап – масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее 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 их отключения, кг×с-1; Т – 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; Кп – коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. В отсутствие экспериментальных данных о величине Кп допускается принимать: 0,5 – для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм; 1,0 – для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.
54. Избыточное давление DР для горючих пылей рассчитывается следующим образом:
а) определяют приведенную массу горючей пыли mпр, кг, по формуле
mпр=M×Z×Hт/Hто, (45)
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; Hт – теплота сгорания пыли, Дж×кг-1; Hто – константа, принимаемая равной 4,6×106 Дж×кг-1;
б) вычисляют расчетное избыточное давление DР, кПа, по формуле
DР=Р0×(0,8mпр0,33/r+3mпр0,66/r2+5mпр/r3), (46)
где r – расстояние от центра пылевоздушного облака, м. Допускается отсчитывать величину r от геометрического центра технологической установки; Р0 – атмосферное давление, кПа.
55. Величину импульса волны давления i, Па×с, вычисляют по формуле
i=123mпр0,66/r. (47)
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.
57. Интенсивность теплового излучения q, кВт×м-2, для пожара пролива жидкости или при горении твердых материалов вычисляют по формуле
q=Еf Fq×t, (48)
где Еf – среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт×м-2; Fq – угловой коэффициент облученности; t – коэффициент пропускания атмосферы.
Значение Еf принимается на основе имеющихся экспериментальных данных. Для некоторых жидких углеводородных топлив указанные данные приведены в табл. 8.
При отсутствии данных допускается принимать величину Еf равной: 100кВт×м-2 для СУГ, 40 кВт×м-2 для нефтепродуктов, 40 кВт×м-2 для твердых материалов.
Т а б л и ц а 8
Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени
в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородных топлив
Топливо |
Еf , кВт×м-2 |
М, КГ×М-2×с-1 |
||||
d= 10 м |
d= 20 м |
d= 30 м |
d= 40 м |
d= 50 м |
||
CПГ (Метан) |
220 |
180 |
150 |
130 |
120 |
0,08 |
СУГ (Пропан-бутан) |
80 |
63 |
50 |
43 |
40 |
0,10 |
Бензин |
60 |
47 |
35 |
28 |
25 |
0,06 |
Дизельное топливо |
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 Еf такой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно
Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле
(49)
где F – площадь пролива, м2.
Вычисляют высоту пламени Н, м, по формуле
, (50)
где М – удельная массовая скорость выгорания топлива, кг×м-2×с-1; rВ – плотность окружающего воздуха, кг×м-3; g = 9,81 м×с-2 – ускорение свободного падения.
Определяют угловой коэффициент облученности Fq по формулам:
(51)
где Fv, Fн – факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок соответственно, определяемые с помощью выражений:
, (52)
, (53)
А=(h2+S2+1)/(2S); (54)
B=(1+S2)/(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
t=ехр [-7,0×10-4×(r-0,5d)]. (58)
58. Интенсивность теплового излучения q, кВт×м-2, для «огненного шара» вычисляют по формуле (48).
Величину Еf определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать Еf равным 450 кВт×м-2.
Значение Fq вычисляют по формуле
(59)
где Н – высота центра «огненного шара», м; Ds – эффективный диаметр «огненного шара», м; r – расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.
Эффективный диаметр «огненного шара» Ds определяют по формуле
Ds=5,33m0,327, (60)
где m – масса горючего вещества, кг.
Величину Н определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать величину Н равной Ds/2.
Время существования «огненного шара» ts , с, определяют по формуле
ts=0,92m0,303. (61)
Коэффициент пропускания атмосферы t рассчитывают по формуле
. (62)
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 RB при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей рассчитывают по формуле
(63)
где QBi – годовая частота возникновения i-й аварии с горением газо-, паро-или пылевоздушной смеси на рассматриваемой наружной установке, 1/год; QBПi – условная вероятность поражения человека, находящегося на заданном расстоянии от наружной установки, избыточным давлением при реализации указанной аварии i-го типа; п – количество типов рассматриваемых аварий.
Значения QBi определяют из статистических данных или на основе методик, изложенных в нормативных документах, утвержденных в установленном порядке. В формуле (63) допускается учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина QB для которой 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 QBП вычислять, исходя из массы горючих веществ, вышедших в атмосферу, в соответствии с пп. 37-43.
61. Величину индивидуального риска Rп при возможном сгорании веществ и материалов, указанных в табл.7 для категории Вн, рассчитывают по формуле
, (64)
где Qfi – годовая частота возникновения пожара на рассматриваемой наружной установке в случае аварии i-го типа, 1/год; QfПi – условная вероятность поражения человека, находящегося на заданном расстоянии от наружной установки, тепловым излучением при реализации аварии i-го типа; n- количество типов рассматриваемых аварий.
Значение Qfi определяют из статистических данных или на основе методик, изложенных в нормативных документах, утвержденных в установленном порядке.
В формуле (64) допускается учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина Qf для которой принимается равной годовой частоте возникновения пожара на наружной установке по нормативным документам, утвержденным в установленном порядке, а значение QfП вычислять, исходя из массы горючих веществ, вышедших в атмосферу, в соответствии с пунктами 37-43.
62. Условную вероятность QBПi поражения человека избыточным давлением при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей на расстоянии r от эпицентра определяют следующим образом:
вычисляют избыточное давление DР 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 DР и i, вычисляют величину «пробит»-функции Рr по формуле
Рr= 5 - 0,26ln(V), (65)
где (66)
где DР – избыточное давление, Па; i – импульс волны давления, Па×с;
С помощью таблицы 9 определяют условную вероятность поражения человека. Например, при значении Рr = 2,95 значение Qвп=2 %=0,02, а при Рr=8,09 значение Qвп=99,9 %=0,999.
63. Условную вероятность поражения человека тепловым излучением QfПi определяют следующим образом:
а) рассчитывают величину Рr по формуле
Рr =-14,9+2,56ln(t×q1,33), (67)
где t – эффективное время экспозиции, с; q – интенсивность теплового излучения, кВт×м-2, определяемая в соответствии с методом расчета интенсивности теплового излучения (раздел 6).
Величину t находят:
1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов
t=t0+х/u, (68)
где t0 – характерное время обнаружения пожара, с, (допускается принимать t=5 с); х – расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт×м-2, м; u – скорость движения человека, м×с-1 (допускается принимать u = 5 м×с-1);
2) для воздействия «огненного шара» – в соответствии с методом расчета интенсивности теплового излучения (раздел 6);
б) с помощью табл. 9 определяют условную вероятность QПi 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.
Т а б л и ц а 9
Значения условной вероятности поражения человека
в зависимости от величины Pr
Услов-ная вероят-ность поражения, |
Величина Pr |
|||||||||
% |
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 |
10 |
3,72 |
3,77 |
3,82 |
3,90 |
3,92 |
3,96 |
4,01 |
4,05 |
4,08 |
4,12 |
20 |
4,16 |
4,19 |
4,23 |
4,26 |
4,29 |
4,33 |
4,36 |
4,39 |
4,42 |
4,45 |
30 |
4,48 |
4,50 |
4,53 |
4,56 |
4,59 |
4,61 |
4,64 |
4,67 |
4,69 |
4,72 |
40 |
4,75 |
4,77 |
4,80 |
4,82 |
4,85 |
4,87 |
4,90 |
4,92 |
4,95 |
4,97 |
50 |
5,00 |
5,03 |
5,05 |
5,08 |
5,10 |
5,13 |
5,15 |
5,18 |
5,20 |
5,23 |
60 |
5,25 |
5,28 |
5,31 |
5,33 |
5,36 |
5,39 |
5,41 |
5,44 |
5,47 |
5,50 |
70 |
5,52 |
5,55 |
5,58 |
5,61 |
5,64 |
5,67 |
5,71 |
5,74 |
5,77 |
5,81 |
80 |
5,84 |
5,88 |
5,92 |
5,95 |
5,99 |
6,04 |
6,08 |
6,13 |
6,18 |
6,23 |
90 |
6,28 |
6,34 |
6,41 |
6,48 |
6,55 |
6,64 |
6,75 |
6,88 |
7,05 |
7,33 |
- |
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 |
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое
РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА Z УЧАСТИЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ПАРОВ НЕНАГРЕТЫХ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ ВО ВЗРЫВЕ
Материалы настоящего приложения применяются для случая 100т/(rг,п Vсв) < 0,5 СНКПР, где СНКПР – нижний 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 > ) рассчитывается по формулам:
при Хнкпр £ L и Yнкпр £ S
Z = Хнкпр Yнкпр Zнкпр, (1)
при Хнкпр > L и Yнкпр > S
Z = F Zнкпр, (2)
где С0 — предэкспоненциальный множитель, % (об.), равный:
при отсутствии подвижности воздушной среды для горючих газов
, (3)
при подвижности воздушной среды для горючих газов
, (4)
при отсутствии подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей
(5)
при подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей
(6)
т — масса газа или паров ЛВЖ, поступающих в объем помещения в соответствии с разделом 3, кг; d — допустимые отклонения концентрации при задаваемом уровне значимости Q (С > ), приведенные в таблице П1; Хнкпр, Yнкпр, Zнкпр ¾ расстояния по осям X, Y и Z от источника 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 соответственно, м2; U – подвижность воздушной среды, м×с-1; Сн – концентрация насыщенных паров при расчетной температуре tp, °С, воздуха в помещении, % (об.).
Концентрация Сн может быть найдена по формуле
Сн = 100 (7)
где Рн – давление насыщенных паров при расчетной температуре (находится из справочной литературы), кПа; Р0 – атмосферное давление, равное 101 кПа.
Т а б л и ц а П1
Характер распределения концентраций |
Q (С > |
d |
Для горючих газов при отсутствии подвижности воздушной среды |
0,1 |
1,29 |
0,05 |
1,38 |
|
0,01 |
1,53 |
|
0,003 |
1,63 |
|
0,001 |
1,70 |
|
0,000001 |
2,04 |
|
Для горючих газов при подвижности воздушной среды |
0,1 |
1,29 |
0,05 |
1,37 |
|
0,01 |
1,52 |
|
0,003 |
1,62 |
|
0,001 |
1,70 |
|
0,000001 |
2,03 |
|
Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при отсутствии подвижности воздушной среды |
0,1 |
1,19 |
0,05 |
1,25 |
|
0,01 |
1,35 |
|
0,003 |
1,41 |
|
0,001 |
1,46 |
|
0,000001 |
1,68 |
|
Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при подвижности воздушной среды |
0,1 |
1,21 |
0,05 |
1,27 |
|
0,01 |
1,38 |
|
0,003 |
1,45 |
|
0,001 |
1,51 |
|
0,000001 |
1,75 |
Величина уровня значимости Q (С > ) выбирается, исходя из особенностей технологического процесса. Допускается принимать Q (С > ) равным 0,05.
2. Величина коэффициента Z участия паров легковоспламеняющихся жидкостей во взрыве может быть определена по графику, приведенному на рисунке.
X
Значения Х определяются по формуле
(8)
где С* – величина, задаваемая соотношением
С* = j Сст, (9)
где j – эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9.
3. Расстояния Хнкпр, Yнкпр и Zнкпр рассчитываются по формулам:
Хнкпр = K1 L ; (10)
Yнкпр = K1 S ; (11)
Zнкпр = K3 H , (12)
где K1 – коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для горючих газов и 1,1958 для легковоспламеняющихся жидкостей; K2 – коэффициент, принимаемый равным 1 для горючих газов и K2 = T/3600 для легковоспламеняющихся жидкостей; K3 – коэффициент, принимаемый равным 0,0253 для горючих газов 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; Н – высота помещения, м.
При отрицательных значениях логарифмов расстояния Хнкпр, Yнкпр и Zнкпр принимаются равными 0.