Категорирование помещения химического цеха по взрывопожарной и пожарной опасности

Для категорирования помещения по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с программой НПБ 105−95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» [4] строится модель аварийной ситуации, рассчитывается масса материала, который может принять участие во взрыве, рассчитывается масса материала, который может принять участие во взрыве, рассчитывается прирост давления при взрыве в помещении и определяется категория помещений.

Модель аварийной ситуации: В помещении химического цеха длиной 20 м, шириной 6 м, высотой 6 м находятся три горизонтальные емкости длиной 3,0 м, диаметром 1,5 м, содержащие по 500 кг ацетона. Плотность жидкости 1070 кг/м3.

Категорирование- установление категорий помещений и зданий производственного и складского назначения в соответствии с номенклатурой категорий и методикой их определения, в зависимости от количества и характеристик пожаровзрывоопасности находящихся в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов, размещенных в них производств.

Категории помещений определяются в соответствии с СП 12.13 130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

Таблица 1 — Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Таблица 2. — Избыточное давление во фронте ударной волны ДРф (кПа), при котором происходит разрушение объектов.

Примечание:

Слабые разрушения — повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб — 10 — 15% от стоимости здания.

Средние разрушения — разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб — 30 — 40%.

Сильные разрушения — разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб — 50%. Ремонт нецелесообразен.

Полное разрушение — обрушение зданий.

Избыточное давление взрыва ДPф (кПа) для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов углерода, водорода, кислорода, хлора, брома и фтора, определяется по формуле.

где: Аав — кратность воздухообмена аварийной вентиляции, ч-1;

— время работы аварийной вентиляции, ч;

Рmaxмаксимальное давление взрыва стехиометрической газоили паро-воздушной смеси в замкнутом объеме, определяемой по справочным данным (при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа);

P0 — начальное давление, принимаемое равным 101,3 кПа;

m — масса ГГ или паров ЛВЖ в помещении, кг;

Z — коэффициент участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5 — для других горючих газов, 0,3 — для паров ЛВЖ и ГЖ;

Vсв — свободный объем омещения, м3 (можно принять равным 80% помещения); сг — плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м3;

Кн — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатность процессов горения, принимаемый равным 3;

Сстх — стехиометрическая концентрация горючего, % об., вычисляемая по формуле.

.

где — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения (nС, nH, nX, nO— число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего).

Плотность газа (пара) можно определить по формуле.

где V0 — молекулярный объем, равный 22,4 м3/кмоль;tр — расчетная температура, оС.

Избыточное давление на фронте ударной волны при взрыве горючих порошков и пылей производится по формуле.

где НТ — теплота сгорания материала, кДж/кг;

— плотность воздуха, кг/м3;

ср — теплоемкость воздуха, равная 1,3 кДж/(кг*К);

Z — коэффициент участия взвешенной пыли во взрыве, принимаемый для порошков металлов и сплавов равным 1.0, для остальных — 0,5. Остальные обозначения как в формуле (5.7).

Масса газа mг (кг), поступившего в окружающее пространство при аварии аппарата, равна.

.

где — объем газа, вышедшего из аппарата, м3;

Р1 — давление в аппарате, кПа;

V1 — объем аппарата, м3;

• — объем газа, вышедшего из трубопровода, м3;
• — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;

Q — расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газа и т. п., м3/с;

— время, определяемое по табл.1.7;

Результаты расчета избыточного давления и массы вещества, которая может принять участие во взрыве, при помощи программы директории «PROEKT» представлены ниже (Рис.1).

Рисунок 1 Результаты расчета избыточного давления взрыва в химическом цехе в соответствии с НПБ 105−95.

Анализируя расчеты, избыточное давление взрыва в производственном помещении химического цеха равна 30,7 кПа. Следовательно, помещение выше 5 кПа и относится к категории «Б» — взывопожароопасная зона. Это означает, что необходимо уделить особое внимание разработке мероприятий по взрывопредупреждению и взрывозащите оборудования.