Т. 6 Формулы для расчета безопасной площади разгерметизации оборудования и помещений, в которых обращается горючая пыль

Т.6.1 Расчет безопасной площади разгерметизации низкопрочных замкнутых оболочек, не выдерживающих избыточное давление свыше 10 кПа, производится по формуле

(Т.10)

где F — безопасная площадь разгерметизации (суммарная площадь легкосбрасываемых покрытий), м²;

С — константа, определяемая по таблицеТ.3;

F_s — площадь внутренней поверхности замкнутой оболочки, м²;

Ртах и — максимально допустимое избыточное давление взрыва пыли в защищаемом объеме при наличии истечения через сбросные отверстия, кПа.

Уровень взрывопожароопасности пыли зависит от индекса взрывопожароопасности K_st и определяется по таблице Т.4.

 

Таблица Т.3	Таблица Т.4
	Уровень взрывопожароопасности пыли	С, кПа^0,5	Диапазон значений индекса взрывопожароопасности пыли, МПа · м/с	Уровень взрывопожароопасности пыли
		0,26 0,30 0,51	0 < Кst £ 20 20 < Кst£ 30 30 < Кst

 

Удельная масса легкосбрасываемого покрытия, как правило, не должна превышать 4,0 кг/м².

Т.6.2 Расчет безопасной площади разгерметизации высокопрочных замкнутых оболочек, находящихся под давлением, близким к атмосферному, выдерживающих избыточное давление свыше 10кПа, производится по формуле

,

где a = 0,000571 exp(0,0197 P_s,u);

b = 0,978 exp(-0,001037 P_s,u);

с = -0,687 exp(0,00223 P_s,u);

К_st — индекс взрывопожароопасности пыли, МПа · м/с;

P_s,u — избыточное давление вскрытия сбросного сечения, кПа;

V — объем защищаемой емкости, м³.

Область применения расчета по формуле (Т.11)

L / D < 5;

1 < V < -1000;

10 < Ртах и < 200;

5 < К_st < 60;

P_s,u > 5;

Ртах и - P_s,u > 5

95 < Р_i < 120,

где L, D — соответственно линейный и поперечный размеры оболочки, м;

P_i — абсолютное начальное давление горючей смеси в аппарате, при котором происходит инициирование горения, кПа.

Удельная масса запорного элемента, как правило, не должна превосходить 12,0 кг/м². При необходимости установки сбросных каналов их диаметр должен быть не менее диаметра сбросного отверстия при минимальной длине и количестве изгибов. Установка сбросного канала приводит к существенному росту требуемой величины Ртах и.

Т.7 Формулы для расчета безопасной площади разгерметизации оборудования и помещений, в которых обращаются гибридные смеси

Для гибридной взрывоопасной смеси (горючего газа с горючей пылью) расчет ведут по более опасной компоненте (обычно газу).

Пример

Данные для расчета

Технологический аппарат объемом 12 м³ рассчитан на максимальное избыточное давление 0,2 МПа (абсолютное давление 0,3 МПа) и предназначен для работы при атмосферном давлении с содержащей ацетон реакционной массой. Аппарат имеет рубашку обогрева (80 °С). Необходимо определить безопасную площадь разгерметизации. Нормальная скорость распространения пламени наиболее опасной стехиометричсской ацетоно-воздушной смеси при атмосферном давлении и температуре (298 К) составляет 0,32 м/с. Следовательно, при температуре в аппарате 80 °С (353 К) максимальная нормальная скорость распространения пламени в соответствии с (Т.6)

S_u = 0,32 (353/298)² м · c^-l» 0,45 м/с.

Для стехиометрической ацетоно-воздушной смеси p_e = 9,28; Е_i = 7,96; М_i = 58 · 0,05 + 28 · 0,95 = 29,5 кг/моль. Так как p_m = 0,3/0,1 = 3 превышает значение 2, то для вычисления безопасной площади разгерметизации воспользуемся критериальным соотношением (Т.2). Выражение для комплекса подобия W всоответствии с (Т.3) и определенными значениями и М_i может быть записано в виде

,

где F— площадь разгерметизации, м².

Следовательно, критериальное соотношение (Т.2) относительно F можно записать в виде

м²_.

С увеличением степени негерметичности сосуда объемом около 10 м³ F/V ^0,667 от 0,025 до 0,25 значение фактора турбулентности возрастает от 2,5 до 5. Предположим, что c⁼ 2,5 при m = 1. При этом минимальная площадь разгерметизации F = 0,175 м², а значит F/V ^0,667 = 0,03. Последнее подтверждает, что значение фактора турбулентности выбрано правильно. Действительно, если бы мы предположили, что c = 5, то получили бы слишком низкое для такой степени турбулентности значение F/V ^0,667 = 0,06 (вместо 0,25). Итак, безопасная площадь разгерметизации составляет в данном случае 0,175 м², что равнозначно сбросному отверстию диаметром 0,47 м.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ У

(рекомендуемое)

 

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОТИВОПОЖАРНЫМ ПРЕГРАДАМ

 

У.1 К противопожарным преградам относят противопожарные стены, перегородки, перекрытия, зоны. тамбуры-шлюзы, двери, окна, люки, клапаны.

Область применения противопожарных преград установлена в СНиП 2.01.02 части 2 [I]. У.2 Типы противопожарных преград и их минимальные пределы огнестойкости следует принимать по таблице У.1. Противопожарные стены, перегородки, перекрытия, конструкции противопожарных зон и тамбуров-шлюзов, а также заполнение световых проемов в противопожарных преградах должны выполняться из негорючих материалов.

 

Таблица У.1

 

Противопожарные преграды	Тип противопожарных преград или их элементов	Минимальный предел огнестойкости противопожарных преград или их элементов, ч
Противопожарные стены		2,50 0,75
Противопожарные перегородки		0,75 0,25
Противопожарные перекрытия		2,50 1,00 0,75
Противопожарные двери и окна		1,20 0,60 0,25
Противопожарные ворота, люки, клапаны		1,20 0,60
Тамбуры-шлюзы Элементы тамбуров-шлюзов:
противопожарные перегородки противопожарные перекрытия противопожарные двери		0,75 0,75 0,60
Противопожарные зоны (см. 3.13) Элементы противопожарных зон:		-
противопожарные стены, отделяющие зону от помещений пожарных отсеков		0,75
противопожарные перегородки внутри зоны		0,25
колонны	-	2,50
противопожарные перекрытия		0,75
элементы покрытия	-	0,75
наружные стены	-	0,75

 

Допускается в противопожарных дверях и люках первого и второго типов применять древесину, защищенную со всех сторон негорючими материалами толщиной не менее 4 мм или подвергнутую глубокой пропитке антипиренами или другой огнезащитной обработке, обеспечивающей ее соответствие требованиям, предъявляемым к трудногорючим материалам.

Допускается в качестве противопожарных применять перегородки из гипсокартонных листов с каркасом из негорючих материалов, с пределом огнестойкости не менее 1,25 ч для перегородок первого типа и 0,75 ч — для перегородок второго типа. Узлы сопряжения этих перегородок с другими конструкциями должны иметь предел огнестойкости не менее 1,25 и 0,75 ч соответственно.

У.3 Предел огнестойкости противопожарных дверей и ворот следует определять по ГОСТ 30247.2, а противопожарных окон, люков и клапанов по ГОСТ 30247.0 и ГОСТ 30247.1. При этом предельные состояния по огнестойкости для окон характеризуются только обрушением и потерей плотности, а для противопожарных дверей лифтовых шахт — только теплоизолирующей способностью и потерей плотности дверного полотна.

У.4 В противопожарных стенах первого и второго типов следует предусматривать противопожарные двери, ворота, окна и клапаны соответственно первого и второго типов.

В противопожарных перегородках первого типа следует предусматривать противопожарные двери, ворота, окна и клапаны второго типа, а в противопожарных перегородках второго типа — противопожарные двери и окна третьего типа.

В противопожарных перекрытиях первого типа следует применять противопожарные люки и клапаны первого типа, а в противопожарных перекрытиях второго и третьего типов — противопожарные люки и клапаны второго типа.

У.5 Противопожарные стены должны опираться на фундаменты или фундаментные балки, возводиться на всю высоту здания, пересекать все конструкции и этажи.

Противопожарные стены допускается устанавливать непосредственно на конструкции каркаса здания или сооружения, выполненные из негорючих материалов. При этом предел огнестойкости каркаса вместе с его заполнением и узлами креплений должен быть не менее требуемого предела огнестойкости соответствующего типа противопожарной стены.

У.6 Противопожарные стены должны возвышаться над кровлей: не менее чем на 60 см, если хотя бы один из элементов чердачного или бесчердачного покрытия, за исключением кровли, выполнен из горючих материалов; не менее чем на 30 см, если элементы чердачного или бесчердачного покрытия, за исключением кровли, выполнены из трудногорючих материалов.

Противопожарные стены могут не возвышаться над кровлей, если все элементы чердачного или бесчердачною покрытия, за исключением кровли, выполнены из негорючих материалов.

У.7 Противопожарные стены в зданиях с наружными стенами, выполненными с применением горючих или трудногорючих материалов, должны пересекать эти стены и выступать за наружную плоскость стены не менее чем на 30 см.

При устройстве наружных стен из негорючих материалов с ленточным остеклением противопожарные стены должны разделять остекление. При этом допускается, чтобы противопожарная стена не выступала за наружную плоскость стены.

У.8 При разделении здания на пожарные отсеки противопожарной должна быть стена более высокого и более широкого отсека. Допускается в наружной части противопожарной стены размещать окна, двери и ворота с ненормируемыми пределами огнестойкости на расстоянии над кровлей примыкающего отсека не менее 8 м по вертикали и не менее 4 м от стен по горизонтали.

У.9 В противопожарных стенах допускается устраивать вентиляционные и дымовые каналы так, чтобы в местах их размещения предел огнестойкости противопожарной стены с каждой стороны канала был не менее 2,5 ч.

У. 10 Противопожарные перегородки в помещениях с подвесными потолками должны разделять пространство над ними.

У.11 При размещении противопожарных стен или противопожарных перегородок в местах примыкания одной части здания к другой под углом необходимо, чтобы расстояние по горизонтали между ближайшими гранями проемов, расположенных в наружных стенах, было не менее 4 м, а участки стен, карнизов и свесов крыш, примыкающие к противопожарной стене или перегородке под углом, на длине не менее 4 м были выполнены из негорючих материалов. При расстоянии между указанными проемами менее 4 м они должны быть заполнены противопожарными дверями или окнами второго типа.

У. 12 Противопожарные перекрытия должны примыкать к наружным стенам, выполненным из негорючих материалов, без зазоров. Противопожарные перекрытия в зданиях с наружными стенами, распространяющими огонь, или с остеклением, расположенным в уровне перекрытия, должны пересекать эти стены и остекление.

У. 13 Допускается в случаях, предусмотренных в СНиП 2.01.02 части 2 [1], для разделения здания на пожарные отсеки вместо противопожарных стен предусматривать противопожарные зоны первого типа.

Противопожарная зона первого типа выполняется в виде вставки, разделяющей здание по всей ширине (длине) и высоте. Вставка представляет собой часть здания, образованную противопожарными стенами второго типа, которые отделяют вставку от пожарных отсеков. Ширина зоны должна быть не менее 12 м.

У.14 В помещениях, расположенных в пределах противопожарной зоны, не допускается применять или хранить горючие газы, жидкости и материалы, а также предусматривать процессы, связанные с образованием горючих пылей.

Допускается в покрытии противопожарной зоны применять утеплитель из трудногорючих материалов и кровлю из горючих материалов с учетом требований У.6.

В противопожарных стенах зоны допускается устройство проемов при условии их заполнения в соответствии с У. 17.

У. 15 Конструктивные решения противопожарных зон в сооружениях следует принимать по СНиП 2.09.03 [2].

У. 16 Противопожарные стены и зоны должны сохранять свои функции при одностороннем обрушении примыкающих к ним конструкций.

У. 17 В противопожарных преградах допускается предусматривать проемы при условии их заполнения противопожарными дверями, окнами, воротами, люками и клапанами или при устройстве в них тамбуровшлюзов. Общая площадь проемов в противопожарных преградах, за исключением ограждений лифтовых шахт, не должна превышать 25 % их площади. Противопожарные двери и ворота в противопожарных преградах должны иметь уплотнения в притворах и приспособления для самозакрывания. Противопожарные окна должны быть неоткрывающимися.

У. 18 Двери тамбуров-шлюзов со стороны помещений, в которых не применяют и не хранят горючие газы, жидкости и материалы, а также отсутствуют процессы, связанные с образованием горючих пылей, допускается выполнять из горючих материалов толщиной не менее 4 см и без пустот. В тамбурах-шлюзах следует предусматривать подпор воздуха в соответствии со СНиП 2.04.05 [З].

У. 19 Противопожарные стены, зоны, а также противопожарные перекрытия первого типа не допускается пересекать каналами, шахтами и трубопроводами для транспортирования горючих газо- и пылевоздушных смесей, горючих жидкостей, веществ и материалов.

У.20 В местах пересечения противопожарных стен, противопожарных зон, а также противопожарных перекрытии первого типа каналами, шахтами и трубопроводами (за исключением трубопроводов водоснабжения, канализации, парового и водяного отопления) для транспортирования сред, отличных от указанных в У. 19, следует предусматривать автоматические устройства, предотвращающие распространение продуктов горения по каналам, шахтам и трубопроводам при пожаре.

У.21 Ограждающие конструкции лифтовых шахт, помещения машинных отделений лифтов, каналов, шахт и ниш для прокладки коммуникаций должны соответствовать требованиям, предъявляемым к противопожарным перегородкам первого типа и перекрытиям третьего типа.

При невозможности устройства в ограждениях лифтовых шахт противопожарных дверей следует предусматривать тамбуры или холлы с противопожарными перегородками первого типа и перекрытиями третьего типа.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Ф

(рекомендуемое)

 

ТРЕБОВАНИЯ К ОГНЕЗАЩИТЕ ОГРАЖДЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

Ф.1 Огнезащита предназначена для повышения фактического предела огнестойкости экранов, механических устройств защиты технологических проемов, футляров, резервуаров, трубопроводов, этажерок, рам, электропроводок и т. д. Эта задача выполняется конструктивными методами (штукатуриванием, применением облицовок) и использованием теплозащитных экранов из облегченных составов (покрытия, вспучивающиеся краски и лаки).

Ф.2 Выбор адекватного метода огнезащиты конструкций, конкретного огнезащитного материала или состава следует проводить с учетом конструктивных, эксплуатационных, технологических и технико-экономических факторов, допустимой вероятности отказов огнезащиты.

Ф.3 В технических условиях на использование огнезащитных покрытий должны быть установлены следующие характеристики:

- тип защищаемой конструкции и ее расположение в пространстве;

- требуемый предел огнестойкости защищаемого элемента, отвечающего расчетной аварии;

- требуемый срок эксплуатации огнезащиты, принимаемый равным сроку эксплуатации оборудования (до капитального ремонта) или устанавливаемый заказчиком с учетом конкретных условий функционирования оборудования;

- виды нагрузок, действующих на защищаемый элемент (статические, динамические, сейсмические);

- температурно-влажностные условия эксплуатации и производства работ по огнезащите, влаго- и атмосферостойкость огнезащитного состава и материала;

- степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции, а также степени агрессивности материала огнезащиты по отношению к конструкции;

- допустимое увеличение нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты;

- экологические и эстетические требования к огнезащите.

Выбор оптимального состава огнезащиты следует проводить с учетом требования экономической эффективности системы пожарной безопасности согласно ГОСТ 12.1.004 (1.4) или из условия нормирования предельной вероятности возникновения развитых пожаров, устанавливаемой нормативными документами на соответствующие технологические процессы.

Ф.4 Для огнезащиты технологического оборудования эффективны вспучивающиеся покрытия, сочетающие теплопоглощающие и теплоизолирующие свойства, требования к которым изложены ниже.

Ф.4.1 Требования к эксплуатационным характеристикам

Ф.4.1.1 Покрытие должно разрабатываться и соответствовать температурно-влажностным условиям одного из вариантов, приведенных в таблице Ф. 1.

 

Таблица Ф.1

 

Вариант эксплуатации	Температурно-влажностные условия
Универсальный	Температура ± 50 °С. Относительная влажность воздуха до 98 %
Сооружение с искусственным климатом	Температура от 5 до 35 °С. Относительная влажность воздуха до 80 % Допускается кратковременное понижение температуры (в течение четырех часов) до 0 °С и повышение влажности до 98 %

 

Ф.4.1.2 Физико-механические свойства огнезащитного вспучивающегося покрытия должны обеспечивать сохранение его работоспособности в условиях воздействия:

- вибрации с амплитудой виброускорений до 30 м/с² в диапазоне частот от 0,5 до 100 Гц, механических ударов с максимальной амплитудой импульса до 150 м/с² (однократное воздействие). Форма импульса— треугольная. Длительность импульса от 5 до 10 мс. Длительность нарастания импульса — 1 мс.

Ф.4.1.3. Огнезащитное покрытие должно обеспечивать транспортирование в укупорке всеми видами транспорта без ограничения скорости и расстояния.

Ф.4.2 Технические требования

Ф.4.2.1 Покрытие должно обеспечивать требуемые огнестойкость защищаемых конструкций и пределы распространения огня по ним в соответствии со СНиП 2.01.02 [1] и другими нормативными документами.

Ф.4.2.2 Покрытие должно отвечать требованиям, приведенным в таблице Ф.2.

 

Таблица Ф.2

 

Основной показатель	Значение	Метод испытаний
1 Прочность пленки при ударе по прибору У-1А, см, не менее		ГОСТ 4765
2 Адгезия по методу решетчатых надрезов, балл, не менее		ГОСТ 15140
3 Твердость пленки по маятниковому прибору М-3, усл. ед., не менее	0,15	ГОСТ 5233
4 Коэффициент вспучивания, раз, не менее		Согласно Ф.4.4

 

Ф.4.2.3 Покрытие должно быть грибостойким и фунгицидным по ГОСТ 9.049 и ГОСТ 9.050.

Ф.4.3 Гарантийный срок

Ф.4.3.1 Гарантийный срок хранения покрытия — не менее 6 мес (в компонентах, в укупорке).

Ф.4.3.2 Гарантийный срок службы покрытия, нанесенного на конструкцию, должен быть равен расчетному сроку эксплуатации оборудования (до капитального ремонта), но не менее 10 лет.

Гарантийный срок подтверждается методом ускоренных климатических испытаний.

Ф.4.4 Метод проверки коэффициента вспучивания огнезащитного покрытия

Ф.4.4.1 Коэффициент вспучивания определяют путем вспучивания покрытия, нанесенного толщиной 1 мм на металлическую пластину размером 100 х 100 мм.

Ф.4.4.2 Вспучивание покрытия проводят в термошкафу с выдержкой образца при температуре 600 °С в течение 5 мин.

Ф.4.4.3 Коэффициент вспучивания К _вс определяют как отношение толщины вспученного слоя h к исходной толщине покрытия h ₀:

К _вс = h / h ₀.

измерение толщины слоя h ₀ проводят штангенциркулем в трех сечениях образца. Коэффициенты вспучивания определяют как среднеарифметическое трех измерений.

Ф.4.4.4 Требования приложения не распространяются на оборудование специального назначения: оборудование для производства и хранения взрывчатых веществ, хранения горючих продуктов специального назначения, защитных сооружений гражданской обороны и т. д.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Х

(рекомендуемое)