Зачетная работа к лабораторному практикуму по курсу бжд

Цель работы: закрепление знаний, полученных по курсу БЖД, на примере оценки конкретной аварийной ситуации и разработки мероприятий по ее предотвращению.

Задание: оценить степень опасности аварийной ситуации в производственном помещении, в котором в воздух помещения объемом V (м³) поступило G (кг) токсичного вещества N (см. табл. 7.1).

• 1. Оценить уровень загрязнения воздуха рабочей зоны при аварии и величину риска отравления людей токсичным веществом
• 1.1. Описать физико-химические и токсикологические свойства вещества: формулу, агрегатное состояние, характер воздействия вещества на человека, класс токсичности и т. д. 15,7,11].
• 1.2. Привести количественные показатели, характеризующие степень токсичности вещества: ПДК_р.з, концентрации, вызывающие острые отравления, ЛК₅₀, ЛД₅₀ и т. д. [15,7,11].
• 1.3. Рассчитать концентрацию вещества в воздухе помещения на момент аварии (см. прил. 7.1).
• 1.4. Сравнить расчетную концентрацию с ПДК_р.з, концентрацией, вызывающей острые отравления, ЛК₅₀ и оценить величину риска отравления людей, находящихся на момент аварии в помещении.
• 2. Оценить степень опасности возникновения пожара (взрыва) при аварии
• 2.1. Установить группу горючести вещества [21].
• 2.2. Для горючего вещества привести показатели, характеризующие степень его горючести [22].
• 2.3. Оценить степень взрывопожароопасности вещества с учетом показателей взрывопожароопасности и агрегатного состояния (см. прил.7.2).
• 2.4. Найти объемную концентрацию вещества в воздухе рабочего помещения для газов и паров, а для пылей — весовую (см. прил.7.3).
• 2.5. Сравнить полученную концентрацию с нижним концентрационным пределом распространения пламени и оценить возможность взрыва или пожара при наличии источника зажигания.
• 2.6. Указать, что может воспламенить взрывоопасную смесь.
• 3. Разработать комплекс профилактических мероприятий для снижения вероятности реализации аналогичных ситуаций

С этой целью необходимо:

• 3.1. Указать мероприятия, с помощью которых сводится к минимуму вероятность поступления токсичного вещества в воздух помещения [15,8,10].
• 3.2. Привести методы контроля содержания веществ в воздухе помещений и периодичность контроля [15,6,32].
• 3.3. Указать вид и (или) марку противогаза (респиратора), окраску фильтрующей коробки [15, 33].
• 3.4. Назначить класс зоны взрывопожароопасности по ПУЭ.
• 3.5. Установить категорию и группу смеси вещества N с воздухом по взрывопожароопасности.
• 3.6. Указать требования к выбору электрооборудования, которое эксплуатируется в этой зоне. Привести пример маркировки взрывозащищенного электрооборудования.
• 3.7. Установить категорию помещения по взрывопожароопасности по НПБ 105−95 [27]. Указания по установлению категории даны в разделе 5.7.
• 3.8. На основании установленной категории помещения назначить конструктивные решения, предупреждающие распространения пламени при его возникновении, указать требования к путям эвакуации людей при пожаре.
• 3.9. Определить безопасное суточное количество вещества, которое можно использовать в данном помещении, не опасаясь образования взрывоопасной смеси при аварии (см. прил. 7.4).
• 3.10. Установить группу вещества N по условиям хранения и указать, с веществами какой группы не допускается совместное хранение этого вещества [10].
• 3.11. Указать, какие средства пожаротушения следует предусматривать при работе с веществом [22].

Таблица 7.1.

Варианты заданий к зачетной работе.

ПРИЛОЖЕНИЕ

к зачетной работе

Расчет концентрации токсичного вещества в воздухе помещения при аварии

Для газообразных веществ концентрацию (С_г) находят по формуле:

С_г = [V_aP_a М (273+t)10⁶]/(V_св 22,4 273К_н) мг/м³, (7.1).

где V_a и P_a — соответственно объем (м³) и давление (атм) в аппарате, где находилось газообразное вещество до аварии;

t — температура воздуха в помещении, ^оС;

V_св — свободный объем помещения, м³. Рассчитывается по формуле:

V_св = 0,8V_геом.

М — молекулярная масса вещества;

К_н — коэффициент негерметичности помещения, К_н 3.

Для жидкостей концентрацию (С_ж) находят по формуле:

С_ж = (G_ж10³)/(V_свК_н) мг/м³, (7.2).

где G_ж — количество паров жидкости, которое поступило в воздух помещения при аварии в течение часа (г/час):

G_ж = L_жF, (7.3).

где L_ж — скорость испарения жидкости, г/м²с;

F — площадь разлива, м² (1л жидкости при разливе занимает площадь 1 м²);

— время испарения. Так как последствия аварии обычно ликвидируются в течение часа, то 1 час.

Для жидкостей, для которых отсутствуют сведения о скорости испарения, и для аэрозолей (пылей) концентрацию рассчитывают по формуле:

С_{аэр (жидк)} = (G_а10⁶)/(V_свК_н) мг/м³, (7.4).

где G_а — количество пыли (жидкости), попавшее в воздух помещения при аварии, кг/час.

Оценка степени взрывопожароопасности горючих веществ и материалов

Степень взрывопожароопасности зависит от природы вещества и агрегатного состояния.

Все смеси горючих газов с воздухом взрывопожароопасны, но смеси с нижним концентрационным пределом распространения пламени менее 10 об.% - особо опасны, а более 10 об.% - опасны.

Жидкости с температурой вспышки (t_всп) менее 61^оС (ЛВЖ) — взрывопожароопасны, причем ЛВЖ:

с t_всп -18^оС — особо опасные;

• -18 t_всп 23^оС — постоянно опасные;
• 23 t_всп 61^оС — опасные при повышенной температуре окружающей среды.

Горючие жидкости (ГЖ) с t_всп 61^оС — пожароопасны.

Аэрозоли (смесь пыли с воздухом) с нижним концентрационным распространения пламени _н менее 15 г/м³ — особо взрывоопасны;

15 _н 65 г/м³ — взрывопожароопасны;

_н 65 г/м³ — пожароопасны.

Твердые горючие вещества, не образующие аэрозолей, пожароопасны.

Вещества, для которых отсутствуют количественные показатели взрывопожароопасности в литературе [22] относятся к негорючим веществам.

Определение взрывопожароопасной концентрации вещества в воздухе при аварии

Определение взрывопожароопасной концентрации вещества в воздухе помещений на момент аварии находят по формуле:

для горючего газа С_гг = (V_aP_a100)/(V_свК_н) об.%, (7.5).

для ЛВЖ С_лвж = [G_лвж10^-322,4(273+t)100]/(M273V_свК_н) об.%, (7.6).

для взрывопожароопасных аэрозолей:

С_гп = (G_а10³)/(V_свК_н) г/м³. (7.7).

Для пожароопасных и негорючих веществ расчеты концентраций по взрывопожароопасности не проводят.

Для взрывопожароопасных веществ (горючих газов, ЛВЖ и аэрозолей с _н 65 г/м³) для определения категории помещения по взрывопожароопасности находят избыточное давление взрыва (Р_изб, кПа), которое может возникнуть в результате взрыва смеси вышеуказанных веществ с воздухом при аварии. Расчет Р_изб для горючих газов и паров ЛВЖ проводят по формуле:

DP_изб = [(P_max — Р_о)G Z100]/(V_своб r_{г, п} C_ст K_н) (7.8).

а для горючих пылей по формуле:

DP_изб = (GH_TP_oZ)/(V_своб r_вс_рТ_оК_н) (7.9).

где P_max — максимальное давление взрыва стехиометрической газоили паровоздушной смеси [22]. При отсутствии в литературе [22] значений P_max допускается принимать P_max= 800 кПа;

• — Р_о — начальное давление = 101 кПа;
• — G — масса горючего газа, паров ЛВЖ или взрывоопасной пыли, попавших в воздух помещения в результате аварии, кг;

H_T — теплота сгорания пыли, Дж/кг;

— Z — коэффициент участия во взрыве, который рассчитывается на основе характеристик распределения газа в помещении или принимается по таблице 7.2;

V_своб — свободный объем помещения, м³ (принимают равным 80% от геометрического объема);

• — r_в — плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т_о, кг/м³;
• — r_{г, п} — плотность горючего газа или пара при расчетной температуре (t_р 61^оС), кг/м³, может быть рассчитана по формуле:

r_{г, п} = М / 22,4 (1 + 0,367 t_р), (7.10).

где М — молекулярная масса, кг/кмоль;

t_р — температура реакции горения, ^оС.

Т_о — начальная температура воздуха, К;

с_р — теплоемкость воздуха, Дж/кгК (допускается принимать равной 1,0110³ Дж/кгК);

— C_ст — стехиометрическая концентрация горючего газа или паров ЛВЖ, об.%, принимается по справочным данным или вычисляется по формуле:

С_ст = 100 / (4,84 b + 1), (7.11).

где b — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, рассчитывается по формуле:

b = m_c + m_s + 0,25(m_H — m_x) + 0,5 m_o + 2,5 m_p, (7.12).

где m_c, m_s, m_H, m_x, m_o, m_p — число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галогена, кислорода и фосфора в молекуле горючего вещества.

К_н — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, допускается принимать = 3.

Таблица 7.2.

Значения коэффициента Z от вида горючего вещества.

В результате расчета возможны два варианта:

Если DP_изб 5 кПа, то категорию назначают по взрывопожароопасным показателям вещества, по которому проводили расчет (см. табл.5.10 в разделе «Пожарная безопасность»).

Для вышеуказанных веществ (при условии DP_изб 5 кПа), а также ля горючих жидкостей (t_всп 61^оС), аэрозолей (_н 65 г/м³) и для твердых горючих веществ помещение, где они используются, будет пожароопасным — категории В1-В4 (см. табл 7.3).

Для оценки степени пожароопасности необходимо рассчитать удельную пожарную нагрузку (q, МДж/м²) по формуле:

q = Q / S, (7.13).

где Q — пожарная нагрузка на участке, МДж;

S — площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

Пожарную нагрузку рассчитывают по формуле:

Q = G Q^P_H, (7.14).

где G — количество горючего материала, кг;

Q^P_H — низшая теплота сгорания горючего материала, МДж/кг.

Таблица 7.3.

Удельная пожарная нагрузка на участке.

Безопасное количество взрывопожароопасных веществ, которое может находиться в помещении рассчитывается по формуле:

G _мах = (DP_допС_стV_свобr_{г, п})/(P_max Z100) кг. (7.15).

Показатели, входящие в формулу (7.15), приведены в формуле (7.8).

Из нее находят безопасное количество взрывопожароопасного вещества, при условии DP_доп=5 кПа.

Для негорючих веществ назначается категория «Г», если процесс идет с нагреванием вещества, и «Д» — при отсутствии нагрева вещества.