НПБ 105-95 Пособие по применению
МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА”
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ
ПОСОБИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ НПБ 105-95
“ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ” ПРИ РАССМОТРЕНИИ ПРОЕКТНО-СМЕТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
УДК 614.841.33:614.83.833.075.5
Авторы: Ю.Н. Шебеко, И.М. Смолин, И.С. Молчадский, Н.Л. Полетаев, С.В. Зотов, В.А. Колосов, В.Л. Малкин, Е.В. Смирнов, Д.М. Гордиенко.
Приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах наиболее распространенных горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных производственных объектов.
Пособие предназначено для практического использования сотрудниками (работниками) органов государственного пожарного надзора, проектных организаций, преподавателями и слушателями пожарно-технических учебных заведений.
Пособие разработано и утверждено Всероссийским научно-исследовательским институтом противопожарной обороны (ВНИИПО) МВД России и согласовано Главным управлением Государственной противопожарной службы (ГУГПС) МВД России письмом № 20/2.2/1161 от 18 мая 1998 г.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
С 1 января 1996 г. введены в действие НПБ 105-95 ГУГПС МВД России " Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" (приказ N 32 от 31.10.95 г.). Этот документ устанавливает методику определения, категорий помещений и зданий 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.
При разработке НПБ 105-95 проект документа был разослан в региональные управления ГПС и заинтересованные научно-исследовательские и проектные организации. В результате анализа поступивших предложений и замечаний по проекту документа определен круг вопросов, касающихся практического использования содержащихся в документе методов расчета категорий помещений и зданий.
Значительная часть предложений и замечаний относилась к пожеланиям включить в документ порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных и физико-химических свойствах наиболее распространенных и широко применяемых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), горючих жидкостей (ГЖ), горючих газов (ГГ). горючих пылей и твердых горючих веществ и материалов, а также примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных объектов. Вместе с тем такого рода материалы являются предметом методических пособий, разрабатываемых после утверждения нормативных документов, в частности НПБ 105-95.
Как следует из изложенного выше, в связи с введением в действие НПБ 105-95 возникла настоятельная необходимость разработки методического документа (пособия), содержащего подробные разъяснения по практическому использованию расчетных методов определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, что и является целью настоящего Пособия. Актуальность работы определялась значительным числом отзывов, поступивших из региональных управлений ГПС, научно-исследовательских и проектных организаций и содержащих многочисленные предложения и заключения по проекту НПБ 105-95.
Настоящее Пособие предназначено для практического использования сотрудниками (работниками) органов государственного пожарного надзора, проектных организаций, а также преподавателями учебных заведений пожарно-технического профиля при рассмотрении проектно-сметной документации.
В Пособии приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах наиболее распространенных горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных объектов.
Пособие рассматривает расчетные методы определения категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности (А, Б, В1 В4, Г, Д), в которых обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, горючие пыли и твердые горючие вещества и материалы.
Последовательность и порядок проведения расчетов, определение исходных данных для расчета, выбор и обоснование расчетного варианта с учетом особенностей технологических процессов производства отражены в типовых примерах расчетов категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.
2. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ
2.1. В соответствии с положениями разд. 3 НПБ 105-95 [2] определяется масса горючего газа (ГГ) т (кг), вышедшего в результате расчетной аварии в помещение.
2.2. Согласно химической формуле ГГ [5; приложение 2] определяется значение стехиометрического коэффициента кислорода в реакции сгорания b по формуле (3) НПБ 105-95.
2.3. Стехиометрическая концентрация ГГ С ст (% (об.)) рассчитывается по формуле (3) НПБ 105-95 или определяется исходя из значения коэффициента b по номограмме (рис. 1).
2.4. По нормам [1] определяется абсолютная максимальная температура воздуха для данной климатической зоны, соответствующая расчетной температуре t p (°C) в рассматриваемом помещении. Рассчитывается параметр х t = 1/(1 + 0,00367 · t p ) или определяется по номограмме (рис. 2).
2.5. Из справочных данных [5; приложение 2] определяется молярная масса М (кг · кмоль-1 ) ГГ и удельная теплота сгорания Н т (Дж · кг -1 ).
2.6. Плотность ГГ r г (кг · м-3 ) рассчитывается по формуле (2) НПБ 105-95 или определяется по номограммам (рис. 3-6) для конкретных значений М (кг · кмоль-1 ) и t p (°С).
2.7. Согласно п. 3.4 НПБ 105-95 определяется свободный объем помещения V св (м3 ).
2.8. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ГГ, указанных в п. 3.5 НПБ 105-95, кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 16) или по формуле
(1)
2.9. Для водорода, метана, пропана и бутана избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 может быть определено по номограмме (рис. 17) или по формулам:
- для водорода (Z = 1,0)
;
(2)
- для метана (Z = 0,5)
;
(3)
- для этана (Z = 0,5)
;
(4)
- для пропана (Z = 0,5)
;
(5)
- для бутана (Z = 0,5)
;
(6)
2.10. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ГГ, указанных в п. 3.6 НПБ 105-95, кроме водорода, призначении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 18) или по формуле
.
(7)
2.11. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 может быть определено по номограмме (рис. 19) или по формулам:
- для водорода (Z = 1,0)
;
(8)
- для метана (Z = 0,5)
;
(9)
-для этана (Z = 0,5)
;
(10)
- для пропана (Z = 0,5)
;
(11)
- для бутана (Z = 0,5)
;
(12)
2.12. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D Р (кПа). Если D Р > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории А. Если D Р £ 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.
3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ
3.1. Согласно пп. 2.1 - 2.7 разд. 2 настоящих материалов определяются значения соответствующих параметров для легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ).
3.2. Из справочной литературы [5] находятся значения констант Антуана А, В и СА и расчетным путем по формуле
Параметры данной формулы могут быть определены по номограммам (рис. 7-10).
3.3.
Рассчитывается значение параметра хв
=
B/(t
p
+ С
A
)
или определяется по номограмме (рис. 7). При значениях
B
y
,
полученных из справочных данных,
отличающихся от значений кривых Вх
(х = 1
¸
7)
номограммы (рис. 7), выбирается кривая для меньшего по сравнению с
B
y
значения В
х
и
графически определяется значение параметра. При этом искомое значение
будет равно
.
3.4. Из
номограммы (рис. 8) определяется значение параметра
IgP
н
.
При значениях А
у
,
отличающихся от
соответствующих прямых для А
х
(х = 1
¸
6)
номограммы (рис. 8), графически проводится прямая, параллельная
прямым (х = 1
¸
6), через точку хв
= А
у
и по этой
прямой для определенного значения
находится искомое значение параметра
IgP
н
.
3.5. Исходя из значения IgP н по номограммам (рис. 9, 10) определяется значение параметра давления насыщенного пара ЛВЖ или ГЖ P н (кПа).
3.6. Интенсивность испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг · с-1 · м-2 ), указанная в п. 3.11 НПБ 105-95, может быть рассчитана по формуле (13) НПБ 105-95 либо определена по номограммам (рис. 11-15).
3.7. По номограмме (рис. 11) определяется значение параметра.
3.8. Исходя из
значения параметра хр
=
· Р
н
по номограммам (рис. 12, 13) находится
значение параметра хрн
= 10-3
·
· Р
н
.
3.9. По табл. 3 НПБ 105-95 выбирается значение коэффициента h . При отсутствии аварийной вентиляции в помещении значение коэффициента h принимается равным 1,0. При наличии в помещении аварийной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. 3.7 НПБ 105-95, определяется скорость движения воздуха в помещении U = А · L, где А - кратность воздухообмена аварийной вентиляции (с-1 ) и L - длина помещения, м. Исходя из значений U и t p определяется значение коэффициента h .
3.10.
Определяется значение параметра х
h
= 103
·
h
·
·
Р
н
.
По номограммам
(рис. 14, 15) по значению параметра х
h
,
определяется значение интенсивности испарения ЛВЖ и ГЖ W
(кг
·
с
-1
· м
-2
).
3.11. По п. 3.9 НПБ 105-95 рассчитывается масса паров ЛВЖ и ГЖ т (кг), поступивших в помещение.
3.12. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. 3.5 НПБ 105-95, при значении Z = 0,3 определяется по номограмме (рис. 20) или по формуле
.
(13)
3.13. Для дизельного топлива зимнего, бензина АИ-93 зимнего, гексана, м-ксилола, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 при значении Z = 0,3 может быть определено по номограммам (рис. 21, 22) или по следующим формулам:
- для дизельного топлива зимнего
;
(14)
- для бензина АИ-93 зимнего
;
(15)
- для гексана
;
(16)
- для м-ксилола
;
(17)
- для толуола
;
(18)
- для диэтилового эфира (при t p < t кип = 34,5 °С - температура кипения диэтилового эфира)
;
(19)
- для ацетона
;
(20)
- для этилового спирта
;
(21)
3.14. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. 3.6 НПБ 105-95, при значении Z = 0,3 определяется по номограмме (рис. 23) или по формуле
;
(22)
3.15. Для м-ксилола, гексана, бензина АИ-93 зимнего, дизельного топлива зимнего, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 при значении Z = 0,3 может быть определено по номограммам (рис. 24, 25) или по формулам:
- для м-ксилола
D Р = 1,496 · 103 · (m/V св ) ; (23)
- для гексана
D Р = 1,277 · 103 · (m/V св ) ; (24)
- для бензина АИ-93 зимнего
D Р = 1,251 · 103 · (m/V св ) ; (25)
- для дизельного топлива зимнего
D Р = 1,234 · 103 · (m/V св ) ; (26)
- для толуола
D Р = 1,159 · 103 · (m/V св ) ; (27)
- для диэтилового эфира (при t p < t кип = 34,5 °С - температура кипения диэтилового эфира)
D Р = 966 ,8 · (m/V св ) ; (28)
- для ацетона
D Р = 887, 8 · (m/V св ) ; (29)
- для этилового спирта
D Р = 865 ,2 · (m/V св ) ; (30)
3.16 Для ацетона и бензина АИ-93 зимнего избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 в зависимости от параметра m ж /Vc в (т ж - масса поступившей в помещение ЛВЖ) при значении Z = 0,3, при условии полного испарения с поверхности разлива (менее площади помещения), температуре t p = 45 °С и отсутствии подвижности воздуха в помещении может быть определено по номограмме (рис. 26) или рассчитано при указанных условиях и для различных значений гемпературы t p по следующим формулам:
- для ацетона
при t p = 20 °С D Р = 338,4 · (m ж /Vc в ) ; (31)
при t p = 25 °С D Р = 404,1 · (m ж /Vc в ) ; (32)
при t p = 30 °С D Р = 410,9 · (m ж /Vc в ) ; (33)
при t p = 35 °С D Р = 417,7 · (m ж /Vc в ) ; (34)
при t p = 40 °С D Р = 424,5 · (m ж /Vc в ) ; (35)
при t p = 45 °С D Р = 431,3 · (m ж /Vc в ) ; (36)
- для бензина АИ-93 зимнего
при t p = 20 °С D Р = 993,6 · (m ж /Vc в ) ; (37)
при t p = 25 °С D Р = 1010,6 · (m ж /Vc в ) ; (38)
при t p = 30 ° С D Р = 1027,6 · (m ж /Vc в ) ; (39)
при t p = 35 ° С D Р = 1044,6 · (m ж /Vc в ) ; (40)
при t p = 40 ° С D Р = 1061,6 · (m ж /Vc в ) ; (41)
при t p = 45 °С D Р = 1078,6 · (m ж /Vc в ) ; (42)
3.17. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D Р (кПа). Если D Р > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории А (Б). Если D Р £ 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А (Б) и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.
4. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ПЫЛЕЙ
4.1. В соответствии с положениями разд. 3 НПБ 105-95 [2] определяется масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли т (кг), образовавшейся в результате аварийной ситуации.
4.2. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для горючих пылей согласно п. 3.6 НПБ 105-95 при значении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 27) или по формуле
,
(43)
где Н т - теплота сгорания вещества. МДж · кг-1 .
4.3. Для горючих пылей полиэтилена, алюминия и пшеничной муки избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 в зависимости от параметра m/Vc в (г · м-3 ) может быть определено по номограмме (рис. 28).
4.4. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D Р (кПа). Если D Р > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории Б. Если D Р £ 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории Б и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.
5. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
5.1. Если в
помещении присутствуют различные горючие вещества и материалы, то
оценку пожарной опасности (категории В1 - В4) допускается проводить
по веществу, имеющему наибольшую низшую теплоту сгорания
,
принимая массу этого вещества равной полной массе горючих веществ,
присутствующих в помещении, а площадь размещения - полной площади,
занятой горючими веществами.
5.2. Для приближенной оценки категории используются номограммы вида G = f (S), где G - количество вещества или материала данного вида, S - площадь, на которой размещено данное вещество или материал (рис. 29). Прямые I, II, III являются графиками следующих функций:
I:
G
=
2200
S
/;
II:
G
=
1400
S
/
;
(44)
III:
G
=
180
S
/
;
где
G
выражено в кг, S
- в м2
,
- в МДж · кг
-1
.
5.3. На этой номограмме проводится вертикальная линия, отвечающая предельной площади размещения пожарной нагрузки S пред = 0,64 · Н2 (Н - величина, определенная в п. 1 примечания к табл. 4 НПБ 105-95).
5.4. Если точка, отвечающая реальным для помещения величинам G и S, лежит ниже прямой III (точка 1), то проверяется принадлежность помещения к категории В4 по п. 1 примечания к табл. 4 НПБ 105-95. Если сформулированные там условия выполняются, помещение относится к категории В4, в противном случае - к категории В3.
5.5. Если точка лежит между прямыми II и III (I и II соответственно) - точка 2 (3) и левее прямой S = Sпpeд , то помещение относится к категории В3 (В2). Если указанные точки лежат правее прямой S = Sпpeд (точки 2 и 3 соответственно), то помещение относится к категории В2 (В1).
5.6. Если точка лежит выше прямой I (точка 4), помещение относится к категории В1.
5.7. Значения
берутся по справочным данным [5; приложения 2 - 4].
5.8. Номограммы вида (1) для конкретных материалов, составляющих пожарную нагрузку помещений, приведены на рис. 29 - 39. Определение по ним пожароопасных категорий производится согласно процедуре, изложенной в пп. 5.1 - 5.6.
6. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
6.1. Помещения с горючими газами
Пример 1
1. Исходные данные.
1.1. Аккумуляторное помещение объемом V п = 27,2 м3 оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.
1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [1] в районе строительства 38 °С (г. Екатеринбург).
1.3. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.
1.3.1. При расчете избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный в отношении взрыва период, связанный с формовкой и зарядкой полностью разряженных батарей с напряжением более 2,3 В на элемент и наибольшим значением зарядного тока, превышающим в четыре раза максимальный зарядный ток.
1.3.2. Происходит зарядка аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью (А · ч). Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Продолжительность поступления водорода в помещение соответствует конечному периоду зарядки при обильном газовыделении и принимается равным 1 ч (Т = 3600 с).
1.3.3. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне) согласно СНиП 2.01.01-82 [1].
1.4. Расчет поступающего в помещение водорода при зарядке аккумуляторных батарей.
1.4.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа, составляет
кг
· А-1
· с-1
,
где F = 9,65 · 104 А · с · моль-1 - постоянная Фарадея; А - атомная единица массы водорода, равная 1 а.е.м = 1 · 10-3 кг - моль-1 ; Z = 1-валентность водорода; I - сила зарядного тока, А; Т - расчетное время зарядки, с.
1.4.2. Объем водорода, поступающего в помещение при зарядке нескольких батарей, м3 , можно определить из выражения
,
где r г - плотность водорода при расчетной температуре воздуха, кг · м -3 ; Ii - максимальный зарядный ток i -й батареи, А; ni - количество аккумуляторов i -й батареи.
Плотность водорода определяется по формуле
,
кг · м-3
,
где М - масса одного киломоля водорода, равная 2 кг · кмоль-1 ; V0 - объем киломоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м3 · кмоль -1 ; a = 0,00367 град -1 - коэффициент температурного расширения газа; t p - расчетная температура воздуха, °С.
Максимальная сила зарядного тока принимается по ГОСТ 825-73 "Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок".
1.5. Стехиометрическая концентрация водорода С ст рассчитывается по формуле (3) НПБ 105-95
(об.);
.
1.6. Плотность водорода при расчетной температуре воздуха будет равна
кг
· м-3
.
1.7. Объем водорода, поступающего в аккумуляторное помещение при зарядке двух батарей СК-4 и СК-1, составит
кг · м-3
.
1.6. Свободный объем аккумуляторного помещения составит
Vcв = 0,8 · V п = 0,8 · 27,2 = 21,76 м3
2. Избыточное давление взрыва D Р водорода в аккумуляторном помещении согласно формуле (2) Пособия (V н = т/ r г ) будет равно
кПа
Так как расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа, то аккумуляторное помещение следует относить к категории А.
3. Расчет избыточного давления взрыва водорода D Р в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции (по п. 3.7 НПБ 105-95 [2], продолжительность поступления водорода з объем помещения Т= 3600 с).
3.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 8 ч-1 , объем водорода, поступающего в помещение, составит
м3
.
Избыточное давление взрыва D P при этом будет равно
кПа
3.2. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена А = в ч-1 , отвечающей требованиям п. 3.7 НПБ 105-95, СНиП 2.04.05-91 * [3] и ПУЭ [4], допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.
Согласно п. 2.2 и табл.1 НПБ 105-95 при расчетном давлении взрыва менее 5 кПа аккумуляторное помещение следует относить к категории В4.
Пример 2
1. Исходные данные.
1.1. Пост диагностики автотранспортного предприятия для грузовых автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Объем помещения V п = 300 м3 Свободный объем помещения V св = 0,8 · V п = 0,8 · 300 = 240 м3 . Объем баллона со сжатым природным газом V = 50 л = 0,05 м3 . Давление в баллоне P 1 = 2 · 104 кПа.
1.2. Основной компонент сжатого природного газа - метан (98 % (об.)). Молярная масса метана М = 16,04 кг · кмоль-1 .
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва D Р в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного баллона со сжатым природным газом и поступление его в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 2.01.01-82 t р = 37 °С.
Плотность метана при t p = 37 °С
кг
· м-3
.
3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии метана т определяется по формулам (6) и (7) НПБ 105-95:
V a = 0,01 · 2 · 1 04 · 0,05 = 10м3 ;
m =10 · 0,6301 = 6,301 кг.
4. Избыточное давление взрыва D Р, определенное по формуле (9) или номограмме (рис. 19) Пособия, составит
D Р = 2,36 · 103 · 6,301/240 = 62 кПа.
По номограмме при m/Vcв · 104 = 6,301/240 · 104 = 262,5
D Р > 12кПа.
5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение поста диагностики относится к категории А.
Пример 3
1. Исходные данные.
1.1. Помещение участка наращивания кремния. Наращивание поликристалла кремния осуществляется методом восстановления тетрахлорида кремния в атмосфере водорода на двух установках с давлением в их реакторах P 1 = 200 кПа. Водород подается к установкам от коллектора, расположенного за пределами участка, по трубопроводу из нержавеющей стали диаметром d = 0,02 м (радиусом r = 0,01 м) под давлением Р 2 = 300 кПа. Суммарная длина трубопровода от автоматической задвижки с электроприводом, расположенной за пределами участка, до установок составляет L 1 = 15 м. Объем реактора V = 0,09 м3 Температура раскаленных поверхностей реактора t = 1200 °С. Время автоматического отключения по паспортным данным Та = 3 с. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м3 · с -1 . Размеры помещения L xS xH = 15,81 х 15,81 х 6 м. Объем помещения V п = 1500 м3 . Свободный объем помещения Vcв =0,8 · 1500 = 1200 м3 . Площадь помещения F = 250 м2 .
1.2. Молярная масса водорода М = 2,016 кг · кмоль-1 . Нижний концентрационный предел распространения пламени водорода С НКПР = 4,1 % (об.). Стехиометрическая концентрация водорода С ст = 29,24 % (об.). Максимальное давление взрыва водорода Р m ах = 730 кПа. Тетрахлорид кремния - негорючее вещество. Образующиеся в результате химической реакции вещества - негорючие.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного реактора и выход из него и подводящего трубопровода водорода в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Воронеж) согласно СНиП 2.01.01-82 t p =41 °С. Плотность водорода при t p = 41 °С
кг
· м-3
.
Расчетное время отключения трубопровода по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Та = 120 с.
3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии водорода т определяется по формулам (6) - (10) НПБ 105-95:
V a = 0,01 · 200 · 0,09 = 0,18 м3 ;
V 1т = 0,06 · 120 = 7,2 м3 ;
V 2т = 0,01 · 3,14 · 300 · 0,012 · 15 = 0,014 м3 ;
V т = 7,2 + 0,014 = 7,214 м3 ;
m = (0,18+7,214) · 0,0782 = 0,5782 кг.
4. Определение коэффициента участия водорода во взрыве Z проводим в соответствии с приложением НПБ 105-95.
4.1. Средняя концентрация водорода в помещении C ср составит
(об.).
С ср = 0,62 % (об.) < 0,5 · С НКПР = 0,5 · 4,1 = 2,05 % (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента участия водорода во взрыве Z расчетным методом.
4.2. Значение предэкспоненциального множителя С 0 составит
(об.).
4.3. Расстояния Х НКПР , уНКПР и Z НКПР составят:
м;
м.
4.4. Расчетное значение коэффициента Z будет равно
.
5. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит
кПа.
6. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение участка наращивания кремния не относится к категории А. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 при расчетном давлении взрыва менее 5 кПа данное помещение следует относить к категории В4.
6.2. Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями
Пример 4
1. Исходные данные.
1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с ацетоном, каждая объемом по V а = 80 л = 0,08 м3 . Размеры помещения L xS xH = 12 х 6 х 6 м. Объем помещения V п = 432 м3 . Свободный объем помещения Vc в = 0,8 · 432 = 345,6 м3 . Площадь помещения F = 72 м2
1.2. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг · кмоль-1 . Константы уравнения Антуана: А =6,37551; В = 1281,721; С А = 237,088. Химическая формула ацетона С3 Н6 О. Плотность ацетона (жидкости) r ж = 790,8 кг · м-3 . Температура вспышки ацетона t всп = -18 °С.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.
При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения, исходя из расчета, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 пола помещения. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Мурманск) согласно СНиП 2.01.01-82 t p = 32 °С.
3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием номограмм Пособия.
3.1. В соответствии с рис. 2 Пособия для t p = 32 °С определяется значение параметра х t =0,896.
3.2. Рассчитывается значение параметра М · х t = 58,08 · 0,896 = 52 , 0.
3.3. Согласно рис. 6 Пособия для значения параметра М · x t = 52,0 определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре r п = 2,32 кг · м-3
(расчетное
кг
· м-3
)
3.4. Рассчитывается значение параметра t p + С А = 32 + 237,088 » 270 (269,088).
3.5. Согласно
рис. 7 Пособия для значения параметров t
p
+
С
А
= 270 и В
х
= 1000
определяется значение параметра
= 3,7.
Искомое значение параметра
хв = (1281,721/1000) · 3,7 » 4,7 (4,724).
3.6. Согласно рис. 8 Пособия для значения параметров хв = 4,7 и А = 6,4 (6,37551) определяется значение параметра Ig РН = 1,68.
3.7. Согласно рис. 9 Пособия для значения параметра Ig РН = 1,68 определяется значение давления насыщенных паров ацетона РН ш 47 кПа ( Ig РН = 6,37551 - 1281,7217(32 + 237,088) = = 1,612306, откуда расчетное значение РН = 40,95 кПа). Следовательно, графическое определение при больших значениях давления насыщенных паров ацетона РН дает довольно завышенные значения с определенным запасом по сравнению с расчетом по формуле Антуана.
3.8. Согласно
рис. 11 Пособия для значения молярной массы ацетона М
= 58
(58,08) определяем значение параметра
= 7,62. Далее рассчитываем значение параметра
х
h
= 10-3
·
h
·
· РН
= 10-3
·
· РН
(при
h
= 1,0) = 10-3
· 7,62 · 47
»
0,36 (0,358).
3.9. Согласно рис. 15 Пособия для значения параметра х h = 0,36 определяем значение интенсивности испарения ацетона W = 3,6 · 10-4 кг · м-2 · с-1
(расчетное
значение
W
=
10-6
·
·
40,95 =
3,1208 ·
10-4
кг · м-2
· с-1
).
4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочкг. ацетона составляет
F и = 1,0 · V a = 1,0 · 80 = 80 м2 .
Поскольку площадь помещения F = 72 м2 меньше рассчитанной площади разлива ацетона F и = 30 м2 , то окончательнопринимаем F и = F = 72 м2 .
5. Масса паров ацетона, поступивших в помещение, т рассчитывается по формуле (12) НПБ 105-95
m = 3,6 · 10-4 · 72 · 3600 = 93,312 кг.
Масса разлившегося ацетона m п составляет
т п = V a · r ж = 0,08 · 790,8 = 63,264 кг.
Поэтому принимаем, что при расчетной аварийной ситуации испаряется вся масса разлившегося из бочки ацетона, т. е. m = т п = 63,264 кг.
Для расчетного значения W = 3,1208 · 10 -4 кг · м -2 · с -1 масса паров ацетона, поступивших в помещение, составит
m = 3,1208 · 10 -4 · 72 · 3600 = 80,89 1 кг.
В этом случае также испарится только масса разлившегося ацетона и m = m п = 63,264 кг.
6. Рассчитаем параметр:
.
7. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (20) или номограмме (рис, 21) Пособия будет равно
D Р = 959,3 · 63,264/(345,6 · 2,3190) = 75,7 кПа.
По номограмме
при
D
Р
> 12
кПа.
8. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение складирования ацетона относится к категории А.
подождите, идет загрузка...
