В.1 Методы расчета критериев пожарной опасности для горючих газов и паров

В.1.1 При невозможности расчета пожарного риска выбор расчетного варианта следует осуществлять с учетом годовой частоты реализации и последствий тех или иных аварий. В качестве расчетного для вычисления критериев пожарной опасности наружных установок, в которых находятся (обращаются) горючие газы, пары, следует принимать вариант аварии, для которого произведение годовой частоты реализации этого варианта Qw и расчетного избыточного давления DР при сгорании газо-, паровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, то есть:

G = Qw DP = max. (В.1)

Расчет величины G производится в следующей последовательности:

а) рассматриваются различные варианты аварий и из статистических данных или на основе годовой частоты аварий со сгоранием газо-, паровоздушных смесей определяются Qwi для этих вариантов;

б) для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления DPi;

в) вычисляются величины Gi = Qwi DPi для каждого из рассматриваемых вариантов аварии, среди которых выбирается вариант с наибольшим значением Gi;

г) в качестве расчетного для определения критериев пожарной опасности принимается вариант, в котором величина Gi максимальна. При этом количество горючих газов, паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается, исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом В.1.3—В.1.9.

В.1.2 При невозможности реализации метода по В.1.1 в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газо-, паровоздушных смесей участвует наибольшее количество газов, паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей. В этом случае количество газов, паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается в соответствии с В.1.3—В.1.9.

В случае, если использование расчетных методов не представляется возможным, допускается определение значений критериев пожарной опасности на основании результатов соответствующих научно-исследо­вательских работ, согласованных и утвержденных в установленном порядке.

В.1.3 Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие газовоздушные, паровоздушные смеси определяется, исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно В.1.1 или В.1.2 (в зависимости от того, какой из подходов к определению расчетного варианта аварии принят за основу);

б) все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство;

в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и об­ратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

- времени срабатывания систем автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 120 с);

- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

- 300 с при ручном отключении;

г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на горизонтальную поверхность определяется (при отсутствии справочных или иных экспериментальных данных), исходя из расчета, что 1 литр смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,10 м2, а остальных жидкостей — на 0,15 м2;

д) происходит также испарение жидкостей из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей;

е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

В.1.4 Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

(В.2)

где Va — объем газа, вышедшего из аппарата, м3;

Vт — объем газа вышедшего из трубопровода, м3;

rг — плотность газа, кг × м–3.

При этом

(В.3)

где Р1 — давление в аппарате, кПа;

V — объем аппарата, м3;

, (В.4)

где V1т — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;

V2т — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;

, (В.5)

где q — расход газа, определяемый по технологическому регламенту в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т. д., м3 × с–1;

Т — время, определяемое по В.1.3, с;

, (В.6)

где Р2 — максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r — внутренний радиус трубопроводов, м;

L — длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

В.1.5 Масса паров жидкости m, кг, поступивших в окружающее пространство при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т. п.), определяется из выражения

, (В.7)

где mр — масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

mемк — масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг;

mсв.окр — масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг;

mпер — масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство в случае ее перегрева, кг.

При этом каждое из слагаемых (mр, mемк, mсв.окp) в формуле (В.7) определяют из выражения

, (В.8)

где W — интенсивность испарения, кг × с–1 × м–2;
Fи — площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с В.1.3 в зависимости от массы жидкости mп, вышедшей в окружающее пространство;
Т — продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно В.1.3, с.

Величину mпер определяют по формуле (при Та > Ткип)

, (В.9)

где mп — масса вышедшей перегретой жидкости, кг;
Ср — удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости Та, Дж × кг–1 × К–1;
Та — температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К;
Ткип — нормальная температура кипения жидкости, К;
Lисп — удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости Та, Дж × кг–1.

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (В.7) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работы.

В.1.6 Масса mп вышедшей жидкости, кг, определяют в соответствии с В.1.3.

В.1.7 Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше расчетной температуры (окружающей среды) ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле

, (В.10)

где М — молярная масса, кг × кмоль–1;

Рн — давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, определяемое по справочным данным, кПа.

В.1.8 Масса паров жидкости, нагретой выше расчетной температуры, но не выше температуры кипения жидкости, определяется в соответствии с А.2.8 (приложение А).

В.1.9 Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ mСУГ из пролива, кг × м–2, по формуле

, (В.11)

где М — молярная масса СУГ, кг × моль–1;
Lисп — мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Тж, Дж × моль–1;
Т0 — начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К;
Тж — начальная температура СУГ, К;
lтв — коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт × м–1 × К–1;
— коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м2 × с–1;
Ств — теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж × кг–1 × К–1;
rтв — плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг × м–3;
t — текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 с;
— число Рейнольдса;
U — скорость воздушного потока, м × с–1;
— характерный размер пролива СУГ, м;
nв — кинематическая вязкость воздуха, м2 × с–1;
lв — коэффициент теплопроводности воздуха, Вт × м–1 × К–1.

Формула (В.11) справедлива для СУГ с температурой Тж £ Ткип. При температуре СУГ Тж > Ткип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ mпер по формуле (В.9).

В.2 Расчет горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство

В.2.1 Горизонтальные размеры зоны RНКПР, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (СНКПР) по ГОСТ 12.1.044, вычисляют по формулам:

- для горючих газов (ГГ):

,(В.12)

- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):

, (В.13)

где mг — масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;
rг — плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м–3 ;
СНКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (объемных);
К — коэффициент, принимаемый равным К = Т/3600 для ЛВЖ;
mп — масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;
rп — плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м–3;
Рн— давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;
Т — продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;
M — молярная масса, кг × кмоль–1;
V0 — мольный объем, равный 22,413 м3 × кмоль–1;
tр — расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимальную возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры tр по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С.

В.2.2 За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п. Во всех случаях значение RНКПР должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.