Методы расчета критериев взрывопожарной опасности помещений

 

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.

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;

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.

Для отнесения помещений к категориям А и Б (взрывопожароопасным) осуществляется:

1. Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей;

2. Расчет избыточного давления взрыва для горючих пылей

Определение пожароопасной категории помещения (В1 - В4) 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 таблице 6.2.

 

Таблица 6.2

Категорирование пожароопасных помещений по пожарной нагрузке

Категория	Удельная пожарная нагрузка q на участке, МДж/м^2	Способ размещения
В1	Более 2200	Не нормируется
В2	1401-2200	Допускается несколько участков с пожарной нагрузкой, не превышающей указанных значений
В3	181-1400	То же
В4	1-180	На любом участке площадью 10 м^2, расстояния между участками должны быть более Lпр

 

Установление категории взрывопожароопасности помещения

Расчетным методом

(Пример)

 

На участке длиной 60 м, шириной 20 м и высотой 18 м в результате аварии произошла разгерметизация баллона с ацетиленом С₂Н₂ и в атмосферу поступило 18 м³ ацетилена (№ варианта Приложение 6.1).

 

Требуется определить:

1. Давление взрыва паровоздушной смеси;

2. Категорию пожароопасности участка

 

Решение

 

Давление взрыва паровоздушной смеси определяется по формуле:

 

где Р_max - максимальное давление взрыва смеси в замкнутом объеме (см табл. 6.4);

Р₀ - давление воздуха до взрыва, кПа, допускается принимать 101 кПа;

z - коэффициент участия горючего во взрыве (см. табл. 6.3);

Н_т - теплота сгорания, Дж ∙кг^-1 (см табл. 6.4);

V_СВ - свободный объем помещения, за вычетом объема, занимаемого оборудованием (м³) допускается принимать условно равным 80 % геометрического объема помещения;

-плотность пара или газа, кг∙м^-3;

К_Н - коэффициент учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса, допускается принимать равным 3;

С_СТ - стехиометрическая концентрация горючего в воздухе, % по объему.

1. По табл. 6.3, 6.4 принимаем:

 

P_max=1009 кПа; P₀=101кПа; z=0,5; =1,079 кг/м³; K_н=3; H_т=49960кДж/кг

 

2. Масса поступившего газа, кг:

 

 

3. Стехиометрическая концентрация, %:

 

где - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения;

n_c, n_н, n₀, n_х - число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего.

4. Свободный объем помещения, м³:

 

 

5. Избыточное давление взрыва, кПа:

 

 

Так как давление взрыва меньше 5 кПа, помещение не относится к категории А. Рассматриваемый участок не может быть отнесен к категории Б, так как в помещении этой категории обращаются взрывоопасные волокна, пыли и ЛЖВ с температурой вспышки паров более 28 ⁰С (см. табл. 6.1).

Чтобы проверить отнесение участка к категории В, определим пожарную нагрузку на 1 м² площади помещения, МДж/м²:

 

где Q – общая пожарная нагрузка материалов, МДж;

S- площадь размещения пожарной нагрузки, не менее 10 м².

 

где

 

Вывод: Поскольку q находится в пределах от 1 до 180 МДж/м², то участок относится к категории В4 – пожароопасной (см. табл. 6.2).

Таблица 6.3

Коэффициент участия горючего во взрыве, z

Вид горючего вещества	z
Горючие газы	0,5
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше	0,3
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при возможности образования аэровзвеси	0,3
Указанные выше жидкости и условия без возможности образования аэрозоля

Таблица 6.4

Показатели взрывобезопасности некоторых веществ и материалов

Вещество	Пожароопасность	Формула	М	tвсп; ^0С	tс.в., C	НКПР, %	ВКПР,%	Wmin, мДж	Рmax, кПа	Нт, МДж/кг	п.г., кг/м^3	Рн, кПа
Аммиак	ГГ	NH3	17,03	-		15,0	28,0			18,29	0,706	-
Ацетилен	ВГ	C2H2	26,04	-		2,5	81,0	0,011		49,96	1,079	-
Ацетон	ЛВЖ	C2H6O	58,08	-18		1,43	13,0	0,41		31,36	2,408	24,35
Бутан	ГГ	C4H10	58,12	-69		1,80	8,5	0,25		44,17	2,410	-
Водород	ГГ	H2		-		4,09	75,0	0,017		120,8	0,083	-
Метан	ГГ	CH4	16,04	-181		5,28	14,1	0,28		50,0	0,665	-
Метил.спирт	ЛВЖ	CH4O	32,04			6,70	35,5	0,14		23,84	1,382	12,69
Окись углерода	ГГ	CO	28,01	-		12,5	74,0	8,0		10,10	1,161,	-
Пропан	ГГ	C3H8	44,1	-		2,31	9,4	0,25		46,35	1,828	-
Сероуглерод	ЛВЖ	CS2	76,13	-43		1,33	50,0	0,09		14,02	3,156	39,49
Толуол	ЛВЖ	C7H8	92,14			1,25	6,8	0,26		40,94	3,820	2,9
Этиловый спирт	ЛВЖ	C2H6O	46,07			3,61	17,8	0,246		30,56	1,910	5,76
Уайт - спирит	ЛВЖ	C10,5H21	147,3	33-36		0,7	5,6	0,33		43,97	6,140	0,37

Обозначения: М – молекулярная масса; t_всп- температура вспышки; t_с.в.- температура самовоспламенения; ГГ – горючий газ; ВГ – взрывчатый газ; ЛЖВ – легковоспламеняющаяся жидкость; W_min – минимальная энергия зажигания; Р_max – максимальное давление взрыва; Н_т- теплота сгорания; _п.г.- плотность пара или газа при Р =101 кПа и; t = 20 ⁰С; Р_н- давление насыщенного пара при t = 20 ⁰С.