Заняття 1/9: Категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою Заняття 1/9: Категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою Навчальна мета: вивчити з курсантами методику розрахунку надлишкового тиску вибуху для приміщень в яких обертаються горючі гази, легкозаймисті та горючі рідини.

Методи розрахунку значень критеріїв вибухопожежної і пожежної небезпеки для горючих газів та парів Категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою Категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою приймають відповідно до таблиці 6 НАПБ Б

КАТЕГОРІЯ Аз Установка відноситься до категорії Аз, якщо в ній знаходяться (обертаються) горючі гази (ГГ); легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28оС; речовини і/або матеріали, які здатні вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря і /або один з одним. Горизонтальний розмір зони, що обмежує газоповітряні суміші із концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полумя (СНКМП), перевищує 30 м (даний критерій застосовується тільки для горючих газів і парів) і/або розрахунковий надлишковий тиск у разі згоряння газо-, паро-повітряної суміші на відстані 30 м від зовнішньої установки перевищує 5 кПа.

КАТЕГОРІЯ Бз Установка відноситься до категорії Бз, якщо в ній знаходяться (обертаються) горючі пил і/або волокна; легкозаймисті рідини з температурою спалаху більше 28оС; горючі рідини. Горизонтальний розмір зони, що обмежує газоповітряні суміші із концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полумя (СНКМП), перевищує 30 м (даний критерій застосовується тільки для горючих газів і парів) і/або розрахунковий надлишковий тиск у разі згоряння газо-, паро- або пилоповітряної суміші на відстані 30 м від зовнішньої установки перевищує 5 кПа.

КАТЕГОРІЯ Вз Установка відноситься до категорії Вз, якщо в ній знаходяться (обертаються) горючі гази, легкозаймисті, горючі і/або важкогорючі рідини, горючі пил і волокна, тверді горючі і/або важкогорючі речовини і матеріали, а також речовини і/або матеріали, які здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним вибухати і горіти або тільки горіти за умови, що установка не відноситься до категорій Аз або Бз. Інтенсивність теплового випромінювання від осередку пожежі на відстані 30 м від зовнішньої установки перевищує 4 кВт·м2.

КАТЕГОРІЯ Гз Установка відноситься до категорії Гз, якщо в ній знаходяться (обертаються) негорючі речовини і/або матеріали в гарячому, розпеченому і/або розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням променистого тепла, іскор і/або полум'я, а також горючі гази, рідини і/або тверді речовини, які спалюються або утилізуються в якості палива

Розрахунок значень критеріїв вибухопожежної і пожежної небезпеки для горючих газів та парів Розрахунок значень критеріїв вибухопожежної і пожежної небезпеки для горючих газів та парів Кількість речовин, які надійшли, і які можуть утворювати горючі газоповітряні або пароповітряні суміші, визначається, виходячи з наступних передумов: відбувається розрахункова аварія одного з апаратів залежно від того, який з підходів до визначення розрахункового варіанту аварії прийнятий за основу; відбувається розрахункова аварія одного з апаратів залежно від того, який з підходів до визначення розрахункового варіанту аварії прийнятий за основу; весь вміст апарата надходить до навколишнього простору; весь вміст апарата надходить до навколишнього простору; відбувається одночасно витік речовин із трубопроводів, які живлять апарат за прямим та зворотнім потоками, протягом часу, який необхідний для перекривання трубопроводів. відбувається одночасно витік речовин із трубопроводів, які живлять апарат за прямим та зворотнім потоками, протягом часу, який необхідний для перекривання трубопроводів.

Розрахунковий час перекривання трубопроводів слід приймати рівним: часу спрацювання (приведення в дію) системи автоматики відключення (перекривання) трубопроводів – згідно з паспортними даними установки, якщо ймовірність відмови системи автоматики не перевищує на рік або забезпечується резервування її елементів; часу спрацювання (приведення в дію) системи автоматики відключення (перекривання) трубопроводів – згідно з паспортними даними установки, якщо ймовірність відмови системи автоматики не перевищує на рік або забезпечується резервування її елементів; 120 с, якщо ймовірність відмови системи автоматики перевищує на рік та у системі автоматики не забезпечується резервування її елементів; 120 с, якщо ймовірність відмови системи автоматики перевищує на рік та у системі автоматики не забезпечується резервування її елементів; 300 с, у разі ручного перекривання. 300 с, у разі ручного перекривання.

Маса газу m, кг, що надійшов у навколишній простір під час розрахункової аварії m =(Va +V т )ρ Г, де Va - обєм газу, що вийшов з апарата, м3; V Т – обєм газу, що вийшов з трубопроводу, м3; V Т – обєм газу, що вийшов з трубопроводу, м3; ρ Г - густина газу, кг м-3. ρ Г - густина газу, кг м-3. Va= 0,01РіV, де Рі - тиск в апараті, кПа; де Рі - тиск в апараті, кПа; V - обєм апарата, м3 V - обєм апарата, м3

Vт=V1т+V2т, V1т - обєм газу, що вийшов із трубопроводу до його перекривання, м3; V1т - обєм газу, що вийшов із трубопроводу до його перекривання, м3; V2т - обєм газу, що вийшов із трубопроводу після його перекривання, V2т - обєм газу, що вийшов із трубопроводу після його перекривання, V1т = q τ q - витрати газу, які відповідно до технологічного регламенту залежать від тиску в трубопроводі, його діаметра, температури газового середовища тощо, м3/с-1; q - витрати газу, які відповідно до технологічного регламенту залежать від тиску в трубопроводі, його діаметра, температури газового середовища тощо, м3/с-1; τ - час τ - час

V2T = (r21L1+r22L2+...+r2nLn) Р2 - максимальний тиск у трубопроводі за технологічним регламентом, кПа; r - внутрішній радіус трубопроводів, м; r - внутрішній радіус трубопроводів, м; L - довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м L - довжина трубопроводів від аварійного апарата до засувок, м

Маса парів рідини m, кг, які надійшли до навколишнього простору при наявності декількох джерел випаровування m=m р + m ємн + m св + m пер, де mр - маса рідини, що випарувалася з поверхні розливу, кг; mємн - маса рідини, що випарувалася з поверхонь відкритих ємностей, кг; mємн - маса рідини, що випарувалася з поверхонь відкритих ємностей, кг; mсв - маса рідини, що випарувалася із свіжопофарбованих поверхонь, кг; mсв - маса рідини, що випарувалася із свіжопофарбованих поверхонь, кг; mпер - маса рідини, що випарувалася у навколишній простір у випадку її перегрівання, кг. mпер - маса рідини, що випарувалася у навколишній простір у випадку її перегрівання, кг.

Величину mпер визначають при Та Ткип за формулою: де mп - маса перегрітої рідини, що вийшла назовні, кг; Ср - питома теплоємність рідини при температурі перегрівання рідини Та, Дж·кг-1·К-1; Ср - питома теплоємність рідини при температурі перегрівання рідини Та, Дж·кг-1·К-1; Та - температура перегрітої рідини відповідно до технологічного регламенту в технологічному апараті або обладнанні, К; Та - температура перегрітої рідини відповідно до технологічного регламенту в технологічному апараті або обладнанні, К; Ткип - нормальна температура кипіння рідини, К; Ткип - нормальна температура кипіння рідини, К; Lвип - питома теплота випаровування рідини при температурі перегріву рідини Та, Дж кг-1. Lвип - питома теплота випаровування рідини при температурі перегріву рідини Та, Дж кг-1.

Для зріджених вуглеводневих газів (ЗВГ), у разі відсутності даних допускається розраховувати питому масу випаруваного ЗВГ mзвг з проливу, кг м-2 де М - молярна маса ЗВГ, кг моль-1; де М - молярна маса ЗВГ, кг моль-1; Lвип - мольна теплота випаровування ЗВГ при початковій температурі ЗВГ, Дж моль-1; Lвип - мольна теплота випаровування ЗВГ при початковій температурі ЗВГ, Дж моль-1; То - початкова температура матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, К; То - початкова температура матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, К; - початкова температура ЗВГ, К; - початкова температура ЗВГ, К;

тм - коефіцієнт теплопровідності матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, Вт м-1 К-1; тм - коефіцієнт теплопровідності матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, Вт м-1 К-1; коефіцієнт температуропроводності матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, м2 с-1; коефіцієнт температуропроводності матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, м2 с-1; Стм - теплоємність матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, Дж кг-1 К-1; Стм - теплоємність матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, Дж кг-1 К-1; ртм - густина матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, кг м-3; ртм - густина матеріалу, на поверхню якого розливається ЗВГ, кг м-3; τ - поточний час, с, який приймається рівним часу повного випаровування ЗВГ, але не більше 3600 с; τ - поточний час, с, який приймається рівним часу повного випаровування ЗВГ, але не більше 3600 с; - число Рейнольдса; - число Рейнольдса; U - швидкість повітряного потоку, м с-1; U - швидкість повітряного потоку, м с-1; характерний розмір розливу ЗВГ, м - характерний розмір розливу ЗВГ, м - vп - кінематична в'язкість повітря, м2 с-1; vп - кінематична в'язкість повітря, м2 с-1; п - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт м-1 К-1. п - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт м-1 К-1.

Горизонтальні розміри зони, м, які обмежують область концентрацій, що перевищують нижню концентраційну межу поширення полум'я (далі - Снкмп) Горизонтальні розміри зони, м, які обмежують область концентрацій, що перевищують нижню концентраційну межу поширення полум'я (далі - Снкмп) для горючих газів (ГГ): для горючих газів (ГГ):

для парів легкозаймистих рідин (ЛЗР), не нагрітих вище температури оточуючого середовища:

3. Розрахунок надлишкового тиску у разі згоряння сумішей горючих газів і парів з повітрям у відкритому просторі Величину надлишкового тиску Р, кПа, що розвивається у разі згоряння газопароповітряних сумішей, визначають за формулою: Величину надлишкового тиску Р, кПа, що розвивається у разі згоряння газопароповітряних сумішей, визначають за формулою: Р=Р 0 (0,8m пр 0,33 /r +3m пр 0,66/r 2+5m пр /r 3), Р=Р 0 (0,8m пр 0,33 /r +3m пр 0,66/r 2+5m пр /r 3), r- відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м; r- відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м; m пр - приведена маса газу або пари, кг, обчислюється за формулою: m пр - приведена маса газу або пари, кг, обчислюється за формулою: m пр =(Q зг /Q 0 ) m Z, m пр =(Q зг /Q 0 ) m Z,

Метод розрахунку значень критеріїв пожежної небезпеки для горючого пилу Розрахункову масу пилу, що надійшов до навколишнього простору у разі розрахункової аварії, визначають за формулою: Розрахункову масу пилу, що надійшов до навколишнього простору у разі розрахункової аварії, визначають за формулою: m р =m зв +m ав, m р =m зв +m ав, де m р - розрахункова маса горючого пилу, який надійшов до навколишнього простору, кг; де m р - розрахункова маса горючого пилу, який надійшов до навколишнього простору, кг; m зв - розрахункова маса пилу, який перейшов у стан аерозолю, кг; m зв - розрахункова маса пилу, який перейшов у стан аерозолю, кг; m ав - розрахункова маса пилу, який надійшов в результаті аварійної ситуації, кг. m ав - розрахункова маса пилу, який надійшов в результаті аварійної ситуації, кг.

m зв =К г К вп m п, m ав =(m ап +q τ) К п m ав =(m ап +q τ) К п τ - розрахунковий час перекривання, с, який, слід приймати таким, що дорівнює часу спрацьовування системи автоматики, якщо ймовірність її відмовлення не перевищує 0, на рік або забезпечується резервування її елементів (але не більше 120 с); 120 с, у разі якщо ймовірність відмовлення системи автоматики перевищує 0, на рік і не забезпечується резервування її елементів; 300 с у разі ручного перекривання; τ - розрахунковий час перекривання, с, який, слід приймати таким, що дорівнює часу спрацьовування системи автоматики, якщо ймовірність її відмовлення не перевищує 0, на рік або забезпечується резервування її елементів (але не більше 120 с); 120 с, у разі якщо ймовірність відмовлення системи автоматики перевищує 0, на рік і не забезпечується резервування її елементів; 300 с у разі ручного перекривання; Квп - частка відкладеного поблизу апарата пилу Квп - частка відкладеного поблизу апарата пилу Квп = 0,9

Р=Ро (0,8m пр 0,33/r+3m пр 0,66/r2+5m пр /r3), Р=Ро (0,8m пр 0,33/r+3m пр 0,66/r2+5m пр /r3), m пр =m Z H т /H то, m - маса горючого пилу, який надійшов в результаті аварії до навколишнього простору, кг; m - маса горючого пилу, який надійшов в результаті аварії до навколишнього простору, кг; Z - коефіцієнт участі пилу в горінні, значення якого допускається приймати рівним 0,1. В окремих обґрунтованих випадках величина Z може бути знижена, але не менше ніж до 0,02; Z - коефіцієнт участі пилу в горінні, значення якого допускається приймати рівним 0,1. В окремих обґрунтованих випадках величина Z може бути знижена, але не менше ніж до 0,02; Hт - теплота згоряння пилу, Дж кг-1; Hт - теплота згоряння пилу, Дж кг-1; Hто - константа, яка приймається рівною 4, Дж кг-1; Hто - константа, яка приймається рівною 4, Дж кг-1;