В.4 Метод оценки индивидуального риска

В.4.1 Настоящий метод применим для расчета величины индивидуального риска (далее – риска) на наружных установках при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей, и тепловое излучение при сгорании веществ и материалов.

В.4.2 Величину индивидуального риска R_в при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей рассчитывают по формуле

R_в = Q_{в i} Q_{вп i}, (В.33)

где Q_{в i} — вероятность возникновения i-й аварии с горением газо-, паро- или пылевоздушной смеси на рассматриваемой наружной установке, год^-1;

Q_{вп i} — условная вероятность поражения человека, находящегося на заданном расстоянии от наружной установки, избыточным давлением при реализации указанной аварии i-го типа;

n — количество типов рассматриваемых аварий.

Значения Q_{в i} определяют из статистических данных или на основе ГОСТ 12.1.004.

В формуле (В.32) допускается учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина Q_в для которой принимается равной вероятности возникновения пожара с горением газо-, паро- или пылевоздушных смесей на наружной установке по ГОСТ 12.1.004, а значение Q_вп вычислять исходя из массы горючих веществ, вышедших в атмосферу, в соответствии
с пунктами В.1.2–В.1.7.

В.4.3 Величину индивидуального риска R_n при возможном сгорании веществ и материалов, указанных в таблице 1 для категории В_н, рассчитывают по формуле

R_n = Q_{f i} Q_{fn i}, (В.34)

где Q_{f i} — вероятность возникновения пожара на рассматриваемой наружной установке в случае аварии i-го типа, год^-1;

Q_{fn i} — условная вероятность поражения человека, находящегося на заданном расстоянии от наружной установки, тепловым излучением при реализации аварии i-го типа;

n — количество типов рассматриваемых аварий.

Значения Q_{f i} определяют из статистических данных или на основе ГОСТ 12.1.004.

В формуле (В.33) допускается учитывать только одну наиболее неблагоприятную аварию, величина Q_f для которой принимается равной вероятности возникновения пожара на наружной установке по ГОСТ 12.1.004, а значение Q_fn вычислять исходя из массы горючих веществ, вышедших в атмосферу, в соответствии с пунктами В.1.2–В.1.7.

В.4.4 Условную вероятность Q_{вп i} поражения человека избыточным давлением при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей на расстоянии r от эпицентра определяют следующим образом:

вычисляют избыточное давление DР и импульс i по методам, описанным в разделе В.1 или В.2;

исходя из значений DР и i, вычисляют величину «пробит»-функции Р_г.

«Пробит»-функцию Р_г допускается вычислять по формуле

Р_г = 5 – 0,26 ln(V), (В.35)

, (В.36)

где DР — избыточное давление, Па;

i — импульс волны давления, Па×с.

С помощью табл. В2 определяют условную вероятность поражения человека. Например, при значении Р_г = 2,95 значение Q_вп = 2 % = 0,02, а при Р_г = 8,09 значение Q_вп = 99,9 % = 0,999.

В.4.5. Условную вероятность поражения человека тепловым излучением Q_fni определяют следующим образом:

а) рассчитывают величину Р_г по формуле

P_г = – 14,9 + 2,56 ln (t q^1,33), (В.37)

где t — эффективное время экспозиции, с;

q —интенсивность теплового излучения, кВт·м^-2, определяемая в соответствии с пунктом В.3.

Величину t находят:

1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов:

t = t_о + х/v, (В.38)

где t_o — характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать t = 5 с);

х — расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт×м^-2, м;

v — скорость движения человека, м×с^-1 (допускается принимать v = 5 м×с^-1);

2) для воздействия «огненного шара» — в соответствии с пунктом В.3.3;

б) с помощью табл. В2 определяют условную вероятность Q_пi поражения человека тепловым излучением.

Таблица В.2 – Условная вероятность Qпi поражения человека тепловым излучением

Окончание таблицы В.2

В.4.6. Если для рассматриваемой технологической установки возможен как пожар пролива, так и «огненный шар», то в формуле (В.34) должны быть учтены оба указанных выше типа аварии.

Приложение Г
(обязательное)

Структура расчета категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

Г.1 Структура расчета категории помещения с ГГ, ЛВЖ и ГЖ:

1. Исходные данные.

2. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

3. Расчет массы ГГ, ЛВЖ и ГЖ, которые могут образовывать взрывоопасные газо- и паровоздушные смеси в помещении.

4. Определение коэффициента участия горючего во взрыве Z.

5. Расчет избыточного давление взрыва ΔP в помещении.

6. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Г.2 Структура расчета категории помещения с горючей пылью:

1. Исходные данные.

2. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

3. Расчет массы горючей пыли, которая может образовывать взрывоопасную пылевоздушную смесь в помещении.

4. Расчет избыточного давление взрыва ΔP в помещении.

5. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Г.3 Структура расчета категории помещения с ГЖ и ТГМ:

1. Исходные данные.

2. Схема размещения пожарной нагрузки в помещении.

3. Расчет пожарной нагрузки и удельной пожарной нагрузки на участках.

4. Проверка условий размещения пожарной нагрузки в помещении.

5. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Г.4 Структура расчета категории здания по взрывопожарной и пожарной опасности:

1. Исходные данные.

2. Таблица с указанием категорий помещений, их площади, наличии установок автоматического пожаротушения.

3. Определение процентного соотношения площадей помещений соответствующих категорий.

4. Проверка ограничений по максимальной площади помещений соответствующих категорий с учетом их оборудования автоматическими установками пожаротушения.

5. Вывод о категории здания по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Г.5 Структура расчета категории наружных установок с ГГ, горючий пылью, ЛВЖ и ГЖ:

1. Исходные данные.

2. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

3. Расчет массы ГГ, горючей пыли, ЛВЖ и ГЖ, вышедших в атмосферу при расчетной аварии.

4..Расчет горизонтальных размеров зоны, м, ограничивающие газо- , пыле- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР.

5. Расчет избыточного давление взрыва ΔP в открытом пространстве.

6. Определение величины индивидуального риска.

7. Определение интенсивности теплового излучения от очага пожара на расстоянии 30 м.

6. Вывод о категории наружной установки по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Приложение Д
(справочное)

Примеры определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

Пример 1

1. Исходные данные.

Пост диагностики автотранспортного предприятия для грузовых автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Объем помещения V_п равный 300 м³ (10×10×3 м). Свободный объем помещения V_св составляет 240 м³. Объем баллона V со сжатым природным газом составляет 50 л (0,05 м³). Давление в баллоне Р₁ принимаем равным 208 кПа.

Основной компонент сжатого природного газа – метан (98 % (об.)). Молярная масса метана М составляет 16,04 кг ·кмоль^-1. Максимальное давления взрыва принимается равным 706 кПа.

За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Брест) согласно [3] t_р = 37 ºС.

Аварийная вентиляция в помещении не предусмотрена.

2. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного выбираем наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. В качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного баллона со сжатым природным газом и поступление его в объем помещения.

3. Расчет массы ГГ, которые могут образовывать взрывоопасные газовоздушные смеси в помещении

Плотность метана при t_р равной 37 ºС составит

кг/м³,

Определяем объем газа, вышедшего из аппарата

м³,

кг.

4. Определение коэффициента участия горючего газа во взрыве Z проводим в соответствии с приложением Б.

Средняя концентрация метана в помещении С_ср составит:

% (об.).

С_ср = 0,043 % (об.) < 0,5·С_НКПР = 0,5·5,28 = 1,53 % (об.).

Так как условие выполняется и помещении имеет форму прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более 5, значение коэффициента участия метана во взрыве Z необходимо определять расчетным методом согласно приложению Б технического кодекса.

Определяем предэкспоненциальный множитель, равный при отсутствии подвижности воздушной среды для ГГ

% (об.),

Определяем расстояния X_НКПР, Y_НКПР, Z_НКПР

,

,

,

Так как при расчетах расстояний Х_НКПР, Y_НКПР и Z_НКПР получаются отрицательных значениях логарифмов , расстояния принимаются равными 0.

Определяем коэффициент Z участия ГГ во взрыве при заданном уровне значимости Q (С >`C)

.

5. Расчет избыточного давление взрыва ΔP в помещении

.

6. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Так как расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает не превышает 5 кПа помещение не относим к категории А.

Определяем отнесение помещения к пожароопасной категории. Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 2 технического кодекса.

7. Исходные данные

В здании поста диагностики автотранспортного предприятия может находится один грузовой автомобиль. Основную пожарную нагрузку автомобиля составляет резина, топливо, смазочные масла, искусственные полимерные материалы. Среднее значение количества этих материалов для грузового автомобиля следующее: резина – 118,4 кг, дизельное топливо – 120 кг, смазочные масла - 18 кг, пенополиуретан – 4 кг, полиэтилен – 1,8 кг, полихлорвинил - 2,6 кг, картон – 2,5 кг, искусственная кожа – 9 кг. Общая масса горючих материалов 276,3 кг.

Низшая теплота сгорания составляет:

смазочного масла – 41,87 МДж · кг^-1,

резины – 33,52 МДж · кг^-1,

дизельного топлива – 43,59 МДж · кг^-1,

пенополиуретана – 24,3 МДж · кг^-1,

полиэтилена – 47,14 МДж · кг^-1,

полихлорвинила – 14,31 МДж · кг^-1,

картона –13,4 МДж · кг^-1,

искусственной кожи - 17,76 МДж · кг^-1.

8. Расчет пожарной нагрузки и удельной пожарной нагрузки на участках.

Пожарная нагрузка будет равна:

Q = 18 × 41,87 + 118,4 × 33,52 + 120 × 43,59 + 4 × 24,3 +1,8 × 47,14 + 2,5 × 13,4 + 9 × 17,76 + 2,6 × 14,31 = 10365,8 МДж.

Минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до покрытия Н составляет 0,5 м. Площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м². Удельная пожарная нагрузка составит:

g = Q/S = 10365,8/10 = 1036,6 Мдж × м^-2.

9. Проверка условий размещения пожарной нагрузки в помещении.

В соответствии с таблице 2 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой следует отнести к категории В3.

Определим, выполняется ли условие:

Q ³ 0,64 × g × H²

После подстановки численных значений получим:

0,64 × g × H² = 0,64 × 1400 × 0,5² = 224 МДж.

10. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Так как условие выполняется помещение относим к категории В2.

Пример 2

1. Исходные данные.

Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с ацетоном, каждая объемом по 0,08 м³. Размеры помещения: длина 12 м, ширина – 6, высота – 6 м. Площадь помещения составляет 72 м². Объем помещения составляет 432 м³. Свободный объем помещения равен
345,6 м³.

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 С₃Н₆О. Плотность ацетона (жидкости)
ρ_ж = 790,8 кг · м^-3. Температура вспышки ацетона t_всп = -18 ºС.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимаются 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. Могилев) согласно [3] t_р = 36 ºС.

3. Расчет массы ЛВЖ, которые могут образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси в помещении.

Для Могилевской области определяем значение плотности паров ацетона при расчетной температуре:

Рассчитываем давление насыщенных паров ацетона при расчетной температуре с применением констант Антуана А, В и С_А

кПа.

Интенсивность испарения W, кг/(с·м²), определяем по формуле:

кг/(с·м²).

Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет:

м².

Поскольку площадь помещения равна 72 м² и меньше рассчитанной площади разлива ацетона, то окончательно принимаем площадь розлива равной площади помещения 72 м².

Масса паров ацетона, поступивших в помещение, m рассчитывается по формуле

кг.

Масса разлившегося ацетона m_п составляет

кг.

Поэтому принимаем, что при расчетной аварийной ситуации испаряется только масса разлившегося из бочки ацетона, т. е. m = m_п = 63,264 кг.

4. Определение коэффициента участия горючего во взрыве Z

Средняя концентрация паров ацетона С_ср в помещении составит:

% (об.).

С_ср = 7,99 % (об.) > 0,5·С_НКПР = 0,5·2,7 = 1,35 % (об.), следовательно, определить значение коэффициента Z расчетным методом не представляется возможным. Коэффициент Z принимаем по таблице Б.2 приложения Б равным 0,3.

4. Расчет избыточного давление взрыва ΔP в помещении

5. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение складирования ацетона относится к категории А согласно техническому кодексу.

Пример 3

1. Исходные данные.

Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находится два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения: длина – 32 м, ширина – 10 м, высота – 8 м. Объем помещения составляет 2560 м³. Свободный объем помещения равен 2048 м³. Площадь помещения составляет 320 м². Объем каждого бака равен 0,5 м³. Степень заполнения бака лаком составляет 90 %. Длина L₁ и диаметр d₁ подводящего (напорного) трубопровода между баком и насосом соответственно равны 10 м и 0,025 м. Длина и диаметр отводящего трубопровода между задвижкой L₂ и баком d₂ соответственно равны 10 м и 0,04 м. Производительность насоса q составляет 6,5·10^-5 м³·с^-1. Время отключения насоса Т_а равна 300 с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака F_емк принимаем равным 1,54 м². Общая поверхность 10 свежеокрашенных полюсных катушек F_св.окр составляет 6,28 м².

В лаке БТ-99 в виде растворителей содержится:

46 % (масс.) ксилола;

2 % (масс.) уайт-спирита.

В общей массе растворителей содержится:

φ₁ = 95,83 % (масс.) ксилола;

φ₂ = 4,17 % (масс.) уайт-спирита.

Плотность лака БТ-99 ρ_ж = 953 кг·м^-3. Молярная масса ксилола М = 106,17 кг·кмоль^-1, уайт-спирита 147,3 кг·кмоль^-1. Химическая формула ксилола С₈Н₁₀, уайт-спирита С_10,5Н_21,0. Плотность жидкости ксилола ρ_ж = 855 кг·м^-3, уайт-спирита 760 кг·м^-3. Температура вспышки ксилола t_всп = 29ºС, уайт-спирита 33ºС. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола
С_НКПР=1,1 % (об.), уайт-спирита 0,7 % (об.). Теплота сгорания ксилола
Н_Т =Q_рн = 43154 кДж·кг^-1 = 43,15 МДж·кг^-1, уайт-спирита 43966 кДж·кг^-1 = 43,97 МДж·кг^-1. Константы уравнения Антуана для ксилола А = 6,17972; В = 1478,16; С_А = 220,535; для уайт-спирита А = 7,13623; В = 2218,3; С_А = 273,15.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного бака с лаком для покрытия полюсных катушек способом окунания и утечка лака из напорного и отводящего трубопроводов при работающем насосе с последующим разливом лака на пол помещения. Происходит испарение ксилола и уайт-спирита с поверхности разлившегося лака, а также с открытой поверхности второго бака и с поверхности выгружаемых покрытых лаком полюсных катушек (10 шт.). За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Гомель) согласно [3] t_р = 37º С.

Плотность паров при t_р равной 37 ºС составит:

ксилола кг/м³,

уайт-спирита кг/м³.

Расчетное время отключения трубопроводов и насоса Т_а составляет 300 с, длительность испарения Т равна 3600 с.

3. Расчет массы ЛВЖ, которые могут образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси в помещении

Определяем объем жидкости, вышедшей из аппарата

м³,

Определяем объем жидкости, вышедшей из трубопровода до его отключения

м³,

Определяем объем газа, вышедшей из трубопровода после его отключения

м³,

м³ = 562 л,

м²,

.

Определяем давление насыщенных паров ксилола и уайт-спирита Р_Н при расчетной температуре t_р равной 37 ºС:

для ксилола

кПа,

для уайт-спирита

кПа.

Интенсивность испарения растворителя W составит:

по ксилолу

кг· м^-2· c^-1.

по уайт-спириту

кг· м^-2·c^-1.

Определяем массу паров, поступивших в помещение, m по наиболее опасному компоненту – ксилолу:

кг.

4. Определение коэффициента участия горючего во взрыве Z.

Определение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z проводим в соответствии с Приложением Б, принимая значения расчетных параметров по веществу, наиболее опасному в отношении последствий взрыва.

Средняя концентрация паров растворителя в помещении С_ср составит:

% (об.)

Так как условие выполняется и помещении имеет форму прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более 5, значение коэффициента участия наиболее опасного вещества во взрыве Z необходимо определять расчетным методом согласно приложению Б технического кодекса.

Определяем концентрацию насыщенных паров при расчетной температуре воздуха в помещении:

% (об.).

Определяем предэкспоненциальный множитель

% (об.).

Определяем расстояния Х_НКПР, У_НКПР, Z_НКПР

,

Коэффициент Z составит:

Значение стехиометрической концентрации С_СТ составит:

для ксилола

% (об.),

для уайт-спирита

% (об.).

5. Избыточное давление взрыва ΔР составит:

кПа.

6. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха относится к категории Б согласно настоящему техническому кодексу.

Пример 4

1. Исходные данные.

Производственное помещение, где осуществляется фасовка пакетов с сухим растворимым напитком, имеет следующие габариты: высота – 8 м, длина – 30 м, ширина – 10 м. Свободный объем помещения составляет V_св 1920 м³. В помещении расположен смеситель, представляющий собой цилиндрическую емкость со встроенным шнекообразным устройством равномерного перемешивания порошкообразных компонентов напитка, загружаемых через расположенное сверху входное отверстие. Единовременная загрузка дисперсного материала в смеситель составляет m_ап 300 кг. Основным компонентом порошкообразной смеси является сахар (более 95 % (масс.)), который представляет наибольшую пожаровзрывоопасность. Подготовленная в смесителе порошкообразная смесь подается в аппараты фасовки, где производится дозирование (по 30 г) сухого напитка в полиэтиленовые упаковки. Значительное количество пылеобразного материала в смесителе и частая пылеуборка в помещении позволяют при обосновании расчетного варианта аварии пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях.

Расчет категории помещения производится для сахарной пыли, которая представлена в подавляющем количестве по отношению к другим компонентам сухого напитка. Теплота сгорания пыли Н_Т = 16477 кДж · кг^-1 = 1,65 × 10⁷ Дж · кг^-1. Распределение пыли по дисперсности представлено в таблице.

Критический размер частиц взрывоопасной взвеси сахарной пыли d* равен 200 мкм.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Аварийная ситуация, которая сопровождается наибольшим выбросом горючего материала в объем помещения, связана с разгерметизацией смесителя, как емкости, содержащей наибольшее количество горючего материала. Процесс разгерметизации может быть связан со взрывом взвеси в смесителе: в процессе перемешивания в объеме смесителя создается взрывоопасная смесь горючего порошка с воздухом, зажигание которой возможно разрядом статического электричества или посторонним металлическим предметом, попавшим в аппарат при загрузке исходных компонентов; затирание примесного материала между шнеком и корпусом смесителя приводит к его разогреву до температур, достаточных для зажигания пылевоздушной смеси. Взрыв пыли в объеме смесителя вызывает ее выброс в объем помещения и вторичный взрыв. Отнесение помещения к категории Б зависит от величины расчетного избыточного давления взрыва.

3. Коэффициент участия пыли во взрыве Z для d* ≤ 200 мкм и F = 10 % = 0,1 составляет:

Расчет избыточного давления взрыва ΔP производим по формуле

кПа

4. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение фасовки пакетов с сухим растворимым напитком относится к категории Б согласно техническому кодексу.

Пример 5

1. Исходные данные

В помещении находится:

– ABS-пластик 40 кг;

– полиэтилен 5 кг.

Размеры помещения: площадь составляет 35,7 м , высота – 3,6 м. Объем помещения V_п равен 128,52 м³. Свободный объем помещения V_св составляет 102,82 м³.

Категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности определяют расчетом, путем последовательной проверки принадлежности ее от наиболее высокой до наименьшей категории, в соответствии с техническим кодексом.

2. Схема размещения пожарной нагрузки в помещении.

3. Расчет пожарной нагрузки и удельной пожарной нагрузки на участках.

Низшая теплота сгорания:

ABS-пластик – 35 МДж · кг^-1;

полиэтилен – 40 МДж · кг^-1.

Пожарная нагрузка будет равна:

МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет
10 м². Удельная пожарная нагрузка составит:

МДж · м^-2.

4. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Так как удельная пожарная нагрузка составляет 160 МДж/м², рассматриваемое помещение относится к категории В4.

Пример 6

1. Исходные данные

Складское помещение. В помещении находятся горючие вещества (белила цинковые МА-15Н (ГОСТ 10503-71) температура вспышки 49 ºС)(далее – белила), которые хранятся в металлических бочках. Количество бочек 5. Количество белила в каждой бочке составляет 30 кг, иная пожарная нагрузка отсутствует. Низшая теплота сгорания для Белил составляет 44,87 МДж·кг^-1.

При определении избыточного давления взрыва ΔP в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки с Белилами и поступление их в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Брест) согласно [3] t_р = 37 ºС.

2. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

Согласно таблице Б.2 коэффициент участия горючего во взрыве равен Z составляет 0, так как белила нагреты до температуры окружающей среды (37 ºС), что ниже температуры вспышки (49 ºС) и отсутствует возможность образования аэрозоля. Из этого следует, что избыточное давление взрыва ΔP равно 0.

3. Схема размещения пожарной нагрузки в помещении

4. Расчет пожарной нагрузки и удельной пожарной нагрузки на участках.

В помещении располагается 5 участков с одинаковой пожарной нагрузкой. В соответствии с п. 5.3.3 технического кодекса определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g на одном участке.

Пожарная нагрузка на одном из участков составит:

МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет до 8 м². В соответствии с п. 5.3.1 технического кодекса принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S равной 10 м². Удельная пожарная нагрузка на участке составит:

Мдж × м^-2.

Определяем пожарную нагрузку в помещении:

МДж.

5. Проверка условий размещения пожарной нагрузки в помещении

Так как пожарная нагрузка в помещении составляет 6730,5 МДж, что более 2000 МДж, в соответствии с таблицей 2 технического кодекса помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В4 (g < 200 МДж × м^-2) при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым п. 5.3.4.

Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ и ГЖ, расстояния между участками разлива пожарной нагрузки должны быть больше предельных.

В помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм H составляет около 9 м. При этих условиях (H меньше 11 м) предельное расстояние l_пр должно удовлетворять неравенству:

l_пр ³ 26 – H.

При H = 9 м предельное расстояние должно быть l_пр ³ 17 м.

6. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Поскольку данное условие не выполняется (расстояния между агрегатами не более 6 м), согласно техническому кодексу рассматриваемое помещение следует отнести к категории В3.

Пример 7

1. Исходные данные

Складское здание IV степени огнестойкости размерами в плане 40×40×3 м. Складское здание состоит из двух помещений, отделенных друг от друга противопожарной перегородкой с пределом огнестойкости EI 45. В одном помещении осуществляется складирование покрышек, в другом – металлических деталей для автомобилей в картонных коробках.

На участке складирования покрышек хранится N₁ 500 покрышек, массой m₁ по 10 кг каждая, высота складирования – 2 м.

На участке складирования металлических деталей для автомобилей детали хранятся на металлических стеллажах в коробках. Максимальная вместимость участка N₂ – 100 коробок, масса картонной коробки m₂ – 2 кг, высота складирования – 2 м.

Низшая теплота сгорания для картона составляет 13,4 МДж · кг^-1.

Низшая теплота сгорания для резины составляет 33,52 МДж· кг^-1.

С учетом проходов в помещениях пожарная нагрузка на участке хранения покрышек размещена на площади 600 м², на участке хранения деталей – 580 м².

2. Схема размещения пожарной нагрузки в помещении:

3. Расчет пожарной нагрузки и удельной пожарной нагрузки на участках.

Определим массу сгораемых материалов в помещении участка хранения покрышек:

кг.

Пожарная нагрузка будет равна:

МДж.

Удельная пожарная нагрузка составит:

Мдж · м^-2.

Это значение соответствует категории В3.

Определим, выполняется ли условие:

.

После подстановки численных значений получим:

МДж.

Так как 167600 более чем 896 МДж следует, что условие неравенства выполняется и помещение следует отнести к категории В2 согласно техническому кодекса.

Определим массу сгораемых материалов в помещении участка хранения деталей:

кг.

Пожарная нагрузка будет равна:

.

Удельная пожарная нагрузка составит:

Мдж· м^-2.

Однако в помещении В4 в таблице 2 оговорен способ размещения пожарной нагрузки, а именно «на любом участке пола площадью 10 м²». В нашем случае это условие не выполняется, следовательно, помещение будет отнесено к более высокой категории В3.

4. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно техническому кодексу.

Учитывая, что помещения отделены друг от друга противопожарной перегородкой с пределом огнестойкости EI 45 в здании IV степени огнестойкости, помещение хранения покрышек следует относить к категории В3, помещение хранения деталей к В3 согласно технического кодекса.

Пример 8

1. Исходные данные. Производственное трехэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 20 000 м². В здании находятся помещения категории А суммарной площадью F_А 2000 м², оборудованные установками автоматического пожаротушения. В здании также находятся помещения категории В1 площадью F_В1 4000 м², категории В2 площадью F_В2 3000 м², категории В4 площадью F_В2 5000 м², некатегорируемые помещения площадью 6000 м².

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категории А, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 10 % и не превышает 25 % площади всех помещений здания, но более 1000 м². Согласно п. 6.1 техническому кодексу здание относится к категории А.

Пример 9

1. Исходные данные.

1.1 Наружная технологическая установка содержит емкость с ацетоном V_а = 800 л = 0,8 м³.

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 С₃Н₆О. Плотность ацетона (жидкости)
ρ_ж = 790,8 кг· м^-3. Температура вспышки ацетона t_всп = -18 ºС.

1.3. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Могилев) согласно [3] t_р = 36º С.

.

2. Проведем расчет горизонтального размера зоны, ограничивающей паровоздушную смесь с концентрацией выше НКПР.

4.1. Определяем массу жидкости m (кг), поступившей в атмосферу.

m=V×r=0,8×790,8=632,64 кг

4.2. Определяем площадь пролива ацетона F (м²). Согласно п. В.1.3.4. 1 литр растворителя разливается на площади 0,15 м².

F=V×0,15=800×0.15=120 м²

4.3. Интенсивность испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг· с^-1· м^-2), рассчитывается по формуле (В.10):

Р_Н = =48,09 кПа

W=10^-6× ×P_Н=10^-6× ×48,09=3,66×10^-4 кг/м²×с

4.4. Определяем массу паров жидкости, участвующих во взрыве:

m_п=F×W×t=120×3,66×10^-4×3600=158,1 кг

2.2. Из справочных данных определяется молярная масса M (кг×кмоль^-1)

М = 58,08 кг· кмоль^-1

2.3. Рассчитываем плотность паров ацетона ρ_г (кг  м^-3):

для объектов, расположенных на территории Могилевской и Гродненской областей (t_р=36 ºС):

2.4. Согласно химической формуле ГГ определяем значение нижнего концентрационного предела распространения пламени ГГ С_НКПР % (об.).

С_НКПР=2,5 %

2.6. Горизонтальный размер зоны, ограничивающей паровоздушную смесь с концентрацией выше НКПР определяется по формуле:

R=3,1501× × × 3,1501× × ×

39,3 м

3. Горизонтальный размер зоны, ограничивающей паровоздушную смесь с концентрацией выше НКПР превышает 30 м, следовательно, установка относится к категории А_Н.

Пример 10

1. Исходные данные для расчета принимаем согласно примеру 10.

2. Обосновании расчетного варианта аварии.

2.1. В соответствие со схемой проведения расчетов параметров взрывопожарной опасности наружных установок с ЛВЖ, расчет производится для трех вариантов:

пожар-вспышка при локальном выходе ЛВЖ из резервуара;

пожар пролива ЛВЖ;

«огненный шар» при разрыве резервуара с газом под давлением.

2.2. Строим дерево событий аварийной ситуации.

2.3. Статистическая вероятность развития аварии по различным ветвям дерева событий следующая:

2.4. Вероятность локального разрушения резервуара составляет 4×10^-5.

2.5. Величины частот для различных сценариев аварии оцениваем по формуле

Q_вi=Q_AB×Q(A_i)_СТ,

где Q_AB – вероятность возникновения аварии;

Q(A_i)_СТ – статистическая вероятность развития аварии по i ветви дерева событий.

2.6. Таким образом:

вероятность диффузионного факела при локальном разрушении резервуара составит:

Q_вi=4×10-5×0,322=12,88×10^-6

вероятность пожара-вспышки при локальном разрушении резервуара составит:

Q_вi=4×10-5×0,367=14,68×10^-6

вероятность "огненного шара" при локальном разрушении резервуара составит:

Q_вi=4×10-5×0,108=4,32×10^-6

3. Расчет массы ЛВЖ, вышедших в атмосферу при расчетной аварии.

m_п=158,1 кг (из примера 9).

3.3. Из справочной литературы находится значение удельной массовой скорости выгорания топлива: m_г=5,96×10^-2 кг/м²×с.

3.4. Рассчитываем эффективный диаметр пролива d и высоту пламени Н,

м,

м.

3.5. Коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями вычисляется по формуле (для r ≥ a и r ≥ b):

3.6. Определяю интенсивность теплового излучения при пожаре:

кВт/м².

4. Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смеси паров ацетона с воздухом.

4.1. Определяем массу жидкости m, поступившей в атмосферу.

m=632,64 кг (пример 9).

4.2. Определяем площадь пролива ацетона F (м²). 1 литр растворителя разливается на площади 0,15 м².

F=120 м² (пример 9).

4.3. Интенсивность испарения ЛВЖ W (кг ·с^-1 · м^-2):

Р_Н =48,09 кПа (пример 9).

W=3,66×10^-4 кг/м²×с (пример 9).

4.4. Определяем массу паров жидкости, участвующих во взрыве:

m_п=158,1 кг (пример 9).

4.5. Из справочных данных определяется удельная теплота сгорания паров ацетона Q_СГ (Дж/кг).

Q_СГ=31360 кДж/кг.

4.6. Определяю приведенную масса паров жидкости m_пр (кг):

m_пр =2,21×10^-8×Q_СГ × m=2,21×10^-8×31360000×158,1=109,57 кг

4.7. Определяем величину избыточного давления DР, кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушной смеси на расстоянии 30 м от установки:

DР = Р_о (0,8m_пр^0,33/r + 3m_пр ^0,66/r² + 5m_пр/r³)= 101 (0,8·109,57^0,33/30 + 3·109,57 ^0,66/30² + 5·109,57/30³)=22,21 кПа,

4.8. Величина импульса волны давления i, Па × с составляет:

i = 123 m_пр ^0,66/ r=123 109,57^0,66/30=90,0 Па×с

5. Расчет интенсивности теплового излучения для варианта развития аварии «огненный шар».

5.1. Определяем эффективный диаметр «огненного шара» r₁:

r₁=2,665 m_пр ^0,327=2,665·109,57^0,327=12,4 м.

5.2 Коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями вычисляется по формуле (для r₂ ≥ r₁):

5.4. Определяем интенсивность теплового излучения q, для «огненного шара»

кВт/м².

Условная вероятность поражения человека тепловым излучением Q_вп при сгорании пролива ацетона на расстоянии 30 м от установки составит:

Рr=-14,9+2,56×ln(t×q^1,33) = -14,9+2,56×ln(5×2,66^1,33)= -7,45

6.1. По таблице В2 определяем условную вероятность поражения человека. При
Рr= -7,45 - Q_вп=0

6.2. Определяем величину индивидуального риска R_n.

R_n=Q_вi×Q_вп=12,86×10^-6×0=0

7. Условная вероятность Q_вп поражения человека избыточным давлением при сгорании паровоздушной смеси на расстоянии 30 м от установки:

53192,1

Рr=5-0,26×ln(V)=5-0,26×ln(53192,1)=2,17

7.1. По таблице В.2 определяем условную вероятность поражения человека. При Рr=2,17 Q_вп=0

7.2. Определяем величину индивидуального риска R_n.

R_n=Q_вi×Q_вп=14,68×10^-6×0=0

8. Определяем условную вероятность Q_вп поражения человека тепловым излучением при «огненном шаре» на расстоянии 30 м от установки:

Рr=-14,9+2,56×ln(t×q^1,33) = -14,9+2,56×ln(15×28,66 ^1,33)= 3,46

8.1. По таблице В.2 определяем условную вероятность поражения человека. При
Рr= 3,46 - Q_вп=0,06

8.2. Определяем величину индивидуального риска R_n.

R_n=Q_вi×Q_вп=4,32×10^-6×0,06=0,26×10^-6.

9. Величина индивидуального риска R_n на расстоянии 30 м от установки не превышает 10^-6, следовательно, установка относится к категории Д_Н.

Приложение Е
(справочное)

Показатели пожаровзрывоопасности некоторых веществ и материалов.

Таблица Е.1 – Значения показателей пожарной опасности некоторых индивидуальных веществ

Продолжение таблицы Е.1

• ⇐ Назад
• 0
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 111213
• 14
• 15
• Далее ⇒