НПБ 105-95 Пособие по применению

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА”

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ

ПОСОБИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ НПБ 105-95

“ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ” ПРИ РАССМОТРЕНИИ ПРОЕКТНО-СМЕТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

УДК 614.841.33:614.83.833.075.5

Авторы: Ю.Н. Шебеко, И.М. Смолин, И.С. Молчадский, Н.Л. Полетаев, С.В. Зотов, В.А. Колосов, В.Л. Малкин, Е.В. Смирнов, Д.М. Гордиенко.

Приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах наиболее распространенных горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных производственных объектов.

Пособие предназначено для практического использования сотрудниками (работниками) органов государственного пожарного надзора, проектных организаций, преподавателями и слушателями пожарно-технических учебных заведений.

Пособие разработано и утверждено Всероссийским научно-исследовательским институтом противопожарной обороны (ВНИИПО) МВД России и согласовано Главным управлением Государственной противопожарной службы (ГУГПС) МВД России письмом № 20/2.2/1161 от 18 мая 1998 г.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

С 1 января 1996 г. введены в действие НПБ 105-95 ГУГПС МВД России " Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" (приказ N 32 от 31.10.95 г.). Этот документ устанавливает методику определения, категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности в зависимости от количества и пожаровзрывоопасных свойств находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов размещенных в них производств.

При разработке НПБ 105-95 проект документа был разослан в региональные управления ГПС и заинтересованные научно-исследовательские и проектные организации. В результате анализа поступивших предложений и замечаний по проекту документа определен круг вопросов, касающихся практического использования содержащихся в документе методов расчета категорий помещений и зданий.

Значительная часть предложений и замечаний относилась к пожеланиям включить в документ порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных и физико-химических свойствах наиболее распространенных и широко применяемых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), горючих жидкостей (ГЖ), горючих газов (ГГ). горючих пылей и твердых горючих веществ и материалов, а также примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных объектов. Вместе с тем такого рода материалы являются предметом методических пособий, разрабатываемых после утверждения нормативных документов, в частности НПБ 105-95.

Как следует из изложенного выше, в связи с введением в действие НПБ 105-95 возникла настоятельная необходимость разработки методического документа (пособия), содержащего подробные разъяснения по практическому использованию расчетных методов определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, что и является целью настоящего Пособия. Актуальность работы определялась значительным числом отзывов, поступивших из региональных управлений ГПС, научно-исследовательских и проектных организаций и содержащих многочисленные предложения и заключения по проекту НПБ 105-95.

Настоящее Пособие предназначено для практического использования сотрудниками (работниками) органов государственного пожарного надзора, проектных организаций, а также преподавателями учебных заведений пожарно-технического профиля при рассмотрении проектно-сметной документации.

В Пособии приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, необходимые для них номограммы, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах наиболее распространенных горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений и зданий конкретных объектов.

Пособие рассматривает расчетные методы определения категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности (А, Б, В1 В4, Г, Д), в которых обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, горючие пыли и твердые горючие вещества и материалы.

Последовательность и порядок проведения расчетов, определение исходных данных для расчета, выбор и обоснование расчетного варианта с учетом особенностей технологических процессов производства отражены в типовых примерах расчетов категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

2. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

2.1. В соответствии с положениями разд. 3 НПБ 105-95 [2] определяется масса горючего газа (ГГ) т (кг), вышедшего в результате расчетной аварии в помещение.

2.2. Согласно химической формуле ГГ [5; приложение 2] определяется значение стехиометрического коэффициента кислорода в реакции сгорания b по формуле (3) НПБ 105-95.

2.3. Стехиометрическая концентрация ГГ С _ст (% (об.)) рассчитывается по формуле (3) НПБ 105-95 или определяется исходя из значения коэффициента b по номограмме (рис. 1).

2.4. По нормам [1] определяется абсолютная максимальная температура воздуха для данной климатической зоны, соответствующая расчетной температуре t _p (°C) в рассматриваемом помещении. Рассчитывается параметр х _t = 1/(1 + 0,00367 · t _p ) или определяется по номограмме (рис. 2).

2.5. Из справочных данных [5; приложение 2] определяется молярная масса М (кг · кмоль^-1 ) ГГ и удельная теплота сгорания Н _т (Дж · кг ^-1 ).

2.6. Плотность ГГ r _г (кг · м^-3 ) рассчитывается по формуле (2) НПБ 105-95 или определяется по номограммам (рис. 3-6) для конкретных значений М (кг · кмоль^-1 ) и t _p (°С).

2.7. Согласно п. 3.4 НПБ 105-95 определяется свободный объем помещения V _св (м³ ).

2.8. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ГГ, указанных в п. 3.5 НПБ 105-95, кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 16) или по формуле

(1)

2.9. Для водорода, метана, пропана и бутана избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 может быть определено по номограмме (рис. 17) или по формулам:

- для водорода (Z = 1,0)

; (2)

- для метана (Z = 0,5)

; (3)

- для этана (Z = 0,5)

; (4)

- для пропана (Z = 0,5)

; (5)

- для бутана (Z = 0,5)

; (6)

2.10. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ГГ, указанных в п. 3.6 НПБ 105-95, кроме водорода, призначении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 18) или по формуле

. (7)

2.11. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 может быть определено по номограмме (рис. 19) или по формулам:

- для водорода (Z = 1,0)

; (8)

- для метана (Z = 0,5)

; (9)

-для этана (Z = 0,5)

; (10)

- для пропана (Z = 0,5)

; (11)

- для бутана (Z = 0,5)

; (12)

2.12. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D Р (кПа). Если D Р > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории А. Если D Р £ 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.

3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

3.1. Согласно пп. 2.1 - 2.7 разд. 2 настоящих материалов определяются значения соответствующих параметров для легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ).

3.2. Из справочной литературы [5] находятся значения констант Антуана А, В и С_А и расчетным путем по формуле

Параметры данной формулы могут быть определены по номограммам (рис. 7-10).

3.3. Рассчитывается значение параметра х_в = B/(t _p + С _A ) или определяется по номограмме (рис. 7). При значениях B _y , полученных из справочных данных, отличающихся от значений кривых В_х (х = 1 ¸ 7) номограммы (рис. 7), выбирается кривая для меньшего по сравнению с B _y значения В _х и графически определяется значение параметра. При этом искомое значение будет равно .

3.4. Из номограммы (рис. 8) определяется значение параметра IgP _н . При значениях А _у , отличающихся от соответствующих прямых для А _х (х = 1 ¸ 6) номограммы (рис. 8), графически проводится прямая, параллельная прямым (х = 1 ¸ 6), через точку х_в = А _у и по этой прямой для определенного значения находится искомое значение параметра IgP _н .

3.5. Исходя из значения IgP _н по номограммам (рис. 9, 10) определяется значение параметра давления насыщенного пара ЛВЖ или ГЖ P _н (кПа).

3.6. Интенсивность испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг · с^-1 · м^-2 ), указанная в п. 3.11 НПБ 105-95, может быть рассчитана по формуле (13) НПБ 105-95 либо определена по номограммам (рис. 11-15).

3.7. По номограмме (рис. 11) определяется значение параметра.

3.8. Исходя из значения параметра х_р = · Р _н по номограммам (рис. 12, 13) находится значение параметра х_рн = 10^-3 · · Р _н .

3.9. По табл. 3 НПБ 105-95 выбирается значение коэффициента h . При отсутствии аварийной вентиляции в помещении значение коэффициента h принимается равным 1,0. При наличии в помещении аварийной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. 3.7 НПБ 105-95, определяется скорость движения воздуха в помещении U = А · L, где А - кратность воздухообмена аварийной вентиляции (с^-1 ) и L - длина помещения, м. Исходя из значений U и t _p определяется значение коэффициента h .

3.10. Определяется значение параметра х _h = 10³ · h · · Р _н . По номограммам (рис. 14, 15) по значению параметра х _h , определяется значение интенсивности испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг · с ^-1 · м ^-2 ).

3.11. По п. 3.9 НПБ 105-95 рассчитывается масса паров ЛВЖ и ГЖ т (кг), поступивших в помещение.

3.12. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. 3.5 НПБ 105-95, при значении Z = 0,3 определяется по номограмме (рис. 20) или по формуле

. (13)

3.13. Для дизельного топлива зимнего, бензина АИ-93 зимнего, гексана, м-ксилола, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 при значении Z = 0,3 может быть определено по номограммам (рис. 21, 22) или по следующим формулам:

- для дизельного топлива зимнего

; (14)

- для бензина АИ-93 зимнего

; (15)

- для гексана

; (16)

- для м-ксилола

; (17)

- для толуола

; (18)

- для диэтилового эфира (при t _p < t _кип = 34,5 °С - температура кипения диэтилового эфира)

; (19)

- для ацетона

; (20)

- для этилового спирта

; (21)

3.14. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. 3.6 НПБ 105-95, при значении Z = 0,3 определяется по номограмме (рис. 23) или по формуле

; (22)

3.15. Для м-ксилола, гексана, бензина АИ-93 зимнего, дизельного топлива зимнего, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 при значении Z = 0,3 может быть определено по номограммам (рис. 24, 25) или по формулам:

- для м-ксилола

D Р = 1,496 · 10³ · (m/V _св ) ; (23)

- для гексана

D Р = 1,277 · 10³ · (m/V _св ) ; (24)

- для бензина АИ-93 зимнего

D Р = 1,251 · 10³ · (m/V _св ) ; (25)

- для дизельного топлива зимнего

D Р = 1,234 · 10³ · (m/V _св ) ; (26)

- для толуола

D Р = 1,159 · 10³ · (m/V _св ) ; (27)

- для диэтилового эфира (при t _p < t _кип = 34,5 °С - температура кипения диэтилового эфира)

D Р = 966 ,8 · (m/V _св ) ; (28)

- для ацетона

D Р = 887, 8 · (m/V _св ) ; (29)

- для этилового спирта

D Р = 865 ,2 · (m/V _св ) ; (30)

3.16 Для ацетона и бензина АИ-93 зимнего избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.5 НПБ 105-95 в зависимости от параметра m _ж /V_{c в} (т _ж - масса поступившей в помещение ЛВЖ) при значении Z = 0,3, при условии полного испарения с поверхности разлива (менее площади помещения), температуре t _p = 45 °С и отсутствии подвижности воздуха в помещении может быть определено по номограмме (рис. 26) или рассчитано при указанных условиях и для различных значений гемпературы t _p по следующим формулам:

- для ацетона

при t _p = 20 °С D Р = 338,4 · (m _ж /V_{c в} ) ; (31)

при t _p = 25 °С D Р = 404,1 · (m _ж /V_{c в} ) ; (32)

при t _p = 30 °С D Р = 410,9 · (m _ж /V_{c в} ) ; (33)

при t _p = 35 °С D Р = 417,7 · (m _ж /V_{c в} ) ; (34)

при t _p = 40 °С D Р = 424,5 · (m _ж /V_{c в} ) ; (35)

при t _p = 45 °С D Р = 431,3 · (m _ж /V_{c в} ) ; (36)

- для бензина АИ-93 зимнего

при t _p = 20 °С D Р = 993,6 · (m _ж /V_{c в} ) ; (37)

при t _p = 25 °С D Р = 1010,6 · (m _ж /V_{c в} ) ; (38)

при t _p = 30 ° С D Р = 1027,6 · (m _ж /V_{c в} ) ; (39)

при t _p = 35 ° С D Р = 1044,6 · (m _ж /V_{c в} ) ; (40)

при t _p = 40 ° С D Р = 1061,6 · (m _ж /V_{c в} ) ; (41)

при t _p = 45 °С D Р = 1078,6 · (m _ж /V_{c в} ) ; (42)

3.17. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D Р (кПа). Если D Р > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории А (Б). Если D Р £ 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А (Б) и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.

4. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ПЫЛЕЙ

4.1. В соответствии с положениями разд. 3 НПБ 105-95 [2] определяется масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли т (кг), образовавшейся в результате аварийной ситуации.

4.2. Избыточное давление взрыва D Р (кПа) для горючих пылей согласно п. 3.6 НПБ 105-95 при значении Z = 0,5 определяется по номограмме (рис. 27) или по формуле

, (43)

где Н _т - теплота сгорания вещества. МДж · кг^-1 .

4.3. Для горючих пылей полиэтилена, алюминия и пшеничной муки избыточное давление взрыва D Р (кПа) согласно п. 3.6 НПБ 105-95 в зависимости от параметра m/V_{c в} (г · м^-3 ) может быть определено по номограмме (рис. 28).

4.4. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва D Р (кПа). Если D Р > 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасной категории Б. Если D Р £ 5 кПа, то помещение не относится к взрывопожароопасной категории Б и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 2.2 НПБ 105-95.

5. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

5.1. Если в помещении присутствуют различные горючие вещества и материалы, то оценку пожарной опасности (категории В1 - В4) допускается проводить по веществу, имеющему наибольшую низшую теплоту сгорания , принимая массу этого вещества равной полной массе горючих веществ, присутствующих в помещении, а площадь размещения - полной площади, занятой горючими веществами.

5.2. Для приближенной оценки категории используются номограммы вида G = f (S), где G - количество вещества или материала данного вида, S - площадь, на которой размещено данное вещество или материал (рис. 29). Прямые I, II, III являются графиками следующих функций:

I: G = 2200 S /;

II: G = 1400 S / ; (44)

III: G = 180 S / ;

где G выражено в кг, S - в м² , - в МДж · кг ^-1 .

5.3. На этой номограмме проводится вертикальная линия, отвечающая предельной площади размещения пожарной нагрузки S _пред = 0,64 · Н² (Н - величина, определенная в п. 1 примечания к табл. 4 НПБ 105-95).

5.4. Если точка, отвечающая реальным для помещения величинам G и S, лежит ниже прямой III (точка 1), то проверяется принадлежность помещения к категории В4 по п. 1 примечания к табл. 4 НПБ 105-95. Если сформулированные там условия выполняются, помещение относится к категории В4, в противном случае - к категории В3.

5.5. Если точка лежит между прямыми II и III (I и II соответственно) - точка 2 (3) и левее прямой S = S_пpeд , то помещение относится к категории В3 (В2). Если указанные точки лежат правее прямой S = S_пpeд (точки 2 и 3 соответственно), то помещение относится к категории В2 (В1).

5.6. Если точка лежит выше прямой I (точка 4), помещение относится к категории В1.

5.7. Значения берутся по справочным данным [5; приложения 2 - 4].

5.8. Номограммы вида (1) для конкретных материалов, составляющих пожарную нагрузку помещений, приведены на рис. 29 - 39. Определение по ним пожароопасных категорий производится согласно процедуре, изложенной в пп. 5.1 - 5.6.

6. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

6.1. Помещения с горючими газами

Пример 1

1. Исходные данные.

1.1. Аккумуляторное помещение объемом V _п = 27,2 м³ оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.

1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 [1] в районе строительства 38 °С (г. Екатеринбург).

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

1.3.1. При расчете избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный в отношении взрыва период, связанный с формовкой и зарядкой полностью разряженных батарей с напряжением более 2,3 В на элемент и наибольшим значением зарядного тока, превышающим в четыре раза максимальный зарядный ток.

1.3.2. Происходит зарядка аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью (А · ч). Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Продолжительность поступления водорода в помещение соответствует конечному периоду зарядки при обильном газовыделении и принимается равным 1 ч (Т = 3600 с).

1.3.3. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне) согласно СНиП 2.01.01-82 [1].

1.4. Расчет поступающего в помещение водорода при зарядке аккумуляторных батарей.

1.4.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа, составляет

кг · А^-1 · с^-1 ,

где F = 9,65 · 10⁴ А · с · моль^-1 - постоянная Фарадея; А - атомная единица массы водорода, равная 1 а.е.м = 1 · 10^-3 кг - моль^-1 ; Z = 1-валентность водорода; I - сила зарядного тока, А; Т - расчетное время зарядки, с.

1.4.2. Объем водорода, поступающего в помещение при зарядке нескольких батарей, м³ , можно определить из выражения

,

где r _г - плотность водорода при расчетной температуре воздуха, кг · м ^-3 ; I_i - максимальный зарядный ток i -й батареи, А; n_i - количество аккумуляторов i -й батареи.

Плотность водорода определяется по формуле

, кг · м^-3 ,

где М - масса одного киломоля водорода, равная 2 кг · кмоль^-1 ; V₀ - объем киломоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м³ · кмоль ^-1 ; a = 0,00367 град ^-1 - коэффициент температурного расширения газа; t _p - расчетная температура воздуха, °С.

Максимальная сила зарядного тока принимается по ГОСТ 825-73 "Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок".

1.5. Стехиометрическая концентрация водорода С _ст рассчитывается по формуле (3) НПБ 105-95

(об.);

.

1.6. Плотность водорода при расчетной температуре воздуха будет равна

кг · м^-3 .

1.7. Объем водорода, поступающего в аккумуляторное помещение при зарядке двух батарей СК-4 и СК-1, составит

кг · м^-3 .

1.6. Свободный объем аккумуляторного помещения составит

V_cв = 0,8 · V _п = 0,8 · 27,2 = 21,76 м³

2. Избыточное давление взрыва D Р водорода в аккумуляторном помещении согласно формуле (2) Пособия (V _н = т/ r _г ) будет равно

кПа

Так как расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа, то аккумуляторное помещение следует относить к категории А.

3. Расчет избыточного давления взрыва водорода D Р в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции (по п. 3.7 НПБ 105-95 [2], продолжительность поступления водорода з объем помещения Т= 3600 с).

3.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 8 ч^-1 , объем водорода, поступающего в помещение, составит

м³ .

Избыточное давление взрыва D P при этом будет равно

кПа

3.2. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена А = в ч^-1 , отвечающей требованиям п. 3.7 НПБ 105-95, СНиП 2.04.05-91 * [3] и ПУЭ [4], допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.

Согласно п. 2.2 и табл.1 НПБ 105-95 при расчетном давлении взрыва менее 5 кПа аккумуляторное помещение следует относить к категории В4.

Пример 2

1. Исходные данные.

1.1. Пост диагностики автотранспортного предприятия для грузовых автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Объем помещения V _п = 300 м³ Свободный объем помещения V _св = 0,8 · V _п = 0,8 · 300 = 240 м³ . Объем баллона со сжатым природным газом V = 50 л = 0,05 м³ . Давление в баллоне P ₁ = 2 · 10⁴ кПа.

1.2. Основной компонент сжатого природного газа - метан (98 % (об.)). Молярная масса метана М = 16,04 кг · кмоль^-1 .

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва D Р в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного баллона со сжатым природным газом и поступление его в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Москва) согласно СНиП 2.01.01-82 t _р = 37 °С.

Плотность метана при t _p = 37 °С

кг · м^-3 .

3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии метана т определяется по формулам (6) и (7) НПБ 105-95:

V _a = 0,01 · 2 · 1 0⁴ · 0,05 = 10м³ ;

m =10 · 0,6301 = 6,301 кг.

4. Избыточное давление взрыва D Р, определенное по формуле (9) или номограмме (рис. 19) Пособия, составит

D Р = 2,36 · 10³ · 6,301/240 = 62 кПа.

По номограмме при m/Vcв · 10⁴ = 6,301/240 · 10⁴ = 262,5

D Р > 12кПа.

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение поста диагностики относится к категории А.

Пример 3

1. Исходные данные.

1.1. Помещение участка наращивания кремния. Наращивание поликристалла кремния осуществляется методом восстановления тетрахлорида кремния в атмосфере водорода на двух установках с давлением в их реакторах P ₁ = 200 кПа. Водород подается к установкам от коллектора, расположенного за пределами участка, по трубопроводу из нержавеющей стали диаметром d = 0,02 м (радиусом r = 0,01 м) под давлением Р ₂ = 300 кПа. Суммарная длина трубопровода от автоматической задвижки с электроприводом, расположенной за пределами участка, до установок составляет L ₁ = 15 м. Объем реактора V = 0,09 м³ Температура раскаленных поверхностей реактора t = 1200 °С. Время автоматического отключения по паспортным данным Т_а = 3 с. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м³ · с ^-1 . Размеры помещения L xS xH = 15,81 х 15,81 х 6 м. Объем помещения V _п = 1500 м³ . Свободный объем помещения V_cв =0,8 · 1500 = 1200 м³ . Площадь помещения F = 250 м² .

1.2. Молярная масса водорода М = 2,016 кг · кмоль^-1 . Нижний концентрационный предел распространения пламени водорода С _НКПР = 4,1 % (об.). Стехиометрическая концентрация водорода С _ст = 29,24 % (об.). Максимальное давление взрыва водорода Р _{m ах} = 730 кПа. Тетрахлорид кремния - негорючее вещество. Образующиеся в результате химической реакции вещества - негорючие.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного реактора и выход из него и подводящего трубопровода водорода в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Воронеж) согласно СНиП 2.01.01-82 t _p =41 °С. Плотность водорода при t _p = 41 °С

кг · м^-3 .

Расчетное время отключения трубопровода по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Т_а = 120 с.

3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии водорода т определяется по формулам (6) - (10) НПБ 105-95:

V _a = 0,01 · 200 · 0,09 = 0,18 м³ ;

V _1т = 0,06 · 120 = 7,2 м³ ;

V _2т = 0,01 · 3,14 · 300 · 0,01² · 15 = 0,014 м³ ;

V _т = 7,2 + 0,014 = 7,214 м³ ;

m = (0,18+7,214) · 0,0782 = 0,5782 кг.

4. Определение коэффициента участия водорода во взрыве Z проводим в соответствии с приложением НПБ 105-95.

4.1. Средняя концентрация водорода в помещении C _ср составит

(об.).

С _ср = 0,62 % (об.) < 0,5 · С _НКПР = 0,5 · 4,1 = 2,05 % (об.), следовательно, можно определить значение коэффициента участия водорода во взрыве Z расчетным методом.

4.2. Значение предэкспоненциального множителя С ₀ составит

(об.).

4.3. Расстояния Х _НКПР , у_НКПР и Z _НКПР составят:

м;

м.

4.4. Расчетное значение коэффициента Z будет равно

.

5. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит

кПа.

6. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение участка наращивания кремния не относится к категории А. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 при расчетном давлении взрыва менее 5 кПа данное помещение следует относить к категории В4.

6.2. Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями

Пример 4

1. Исходные данные.

1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с ацетоном, каждая объемом по V _а = 80 л = 0,08 м³ . Размеры помещения L xS xH = 12 х 6 х 6 м. Объем помещения V _п = 432 м³ . Свободный объем помещения V_{c в} = 0,8 · 432 = 345,6 м³ . Площадь помещения F = 72 м²

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 С₃ Н₆ О. Плотность ацетона (жидкости) r _ж = 790,8 кг · м^-3 . Температура вспышки ацетона t _всп = -18 °С.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается 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. Мурманск) согласно СНиП 2.01.01-82 t _p = 32 °С.

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием номограмм Пособия.

3.1. В соответствии с рис. 2 Пособия для t _p = 32 °С определяется значение параметра х _t =0,896.

3.2. Рассчитывается значение параметра М · х _t = 58,08 · 0,896 = 52 , 0.

3.3. Согласно рис. 6 Пособия для значения параметра М · x _t = 52,0 определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре r _п = 2,32 кг · м^-3

(расчетное кг · м^-3 )

3.4. Рассчитывается значение параметра t _p + С _А = 32 + 237,088 » 270 (269,088).

3.5. Согласно рис. 7 Пособия для значения параметров t _p + С _А = 270 и В _х = 1000 определяется значение параметра = 3,7.

Искомое значение параметра

х_в = (1281,721/1000) · 3,7 » 4,7 (4,724).

3.6. Согласно рис. 8 Пособия для значения параметров х_в = 4,7 и А = 6,4 (6,37551) определяется значение параметра Ig Р_Н = 1,68.

3.7. Согласно рис. 9 Пособия для значения параметра Ig Р_Н = 1,68 определяется значение давления насыщенных паров ацетона Р_Н ш 47 кПа ( Ig Р_Н = 6,37551 - 1281,7217(32 + 237,088) = = 1,612306, откуда расчетное значение Р_Н = 40,95 кПа). Следовательно, графическое определение при больших значениях давления насыщенных паров ацетона Р_Н дает довольно завышенные значения с определенным запасом по сравнению с расчетом по формуле Антуана.

3.8. Согласно рис. 11 Пособия для значения молярной массы ацетона М = 58 (58,08) определяем значение параметра = 7,62. Далее рассчитываем значение параметра

х _h = 10^-3 · h · · Р_Н = 10^-3 · · Р_Н (при h = 1,0) = 10^-3 · 7,62 · 47 » 0,36 (0,358).

3.9. Согласно рис. 15 Пособия для значения параметра х _h = 0,36 определяем значение интенсивности испарения ацетона W = 3,6 · 10^-4 кг · м^-2 · с^-1

(расчетное значение W = 10^-6 · · 40,95 = 3,1208 · 10^-4 кг · м^-2 · с^-1 ).

4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочкг. ацетона составляет

F _и = 1,0 · V _a = 1,0 · 80 = 80 м² .

Поскольку площадь помещения F = 72 м² меньше рассчитанной площади разлива ацетона F _и = 30 м² , то окончательнопринимаем F _и = F = 72 м² .

5. Масса паров ацетона, поступивших в помещение, т рассчитывается по формуле (12) НПБ 105-95

m = 3,6 · 10^-4 · 72 · 3600 = 93,312 кг.

Масса разлившегося ацетона m _п составляет

т _п = V _a · r _ж = 0,08 · 790,8 = 63,264 кг.

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

Для расчетного значения W = 3,1208 · 10 ^-4 кг · м ^-2 · с ^-1 масса паров ацетона, поступивших в помещение, составит

m = 3,1208 · 10 ^-4 · 72 · 3600 = 80,89 1 кг.

В этом случае также испарится только масса разлившегося ацетона и m = m _п = 63,264 кг.

6. Рассчитаем параметр:

.

7. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (20) или номограмме (рис, 21) Пособия будет равно

D Р = 959,3 · 63,264/(345,6 · 2,3190) = 75,7 кПа.

По номограмме при D Р > 12 кПа.

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

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5

Читайте также

Преимущества и недостатки двухконтурных газовых котлов

Особенности шумоизоляции из сшитого пенополиэтилена

Три этапа подготовки к строительству частного дома

Детский домик на участке: фотоподборка

Идеи использования неудобных углов

Когда необходимы услуги сантехника

Как выбрать каркасный бассейн

Использование искусственного газона: фотопримеры

Плюсы и минусы обустройства полов по грунту

Как выбрать и установить бытовое зарядное устройство для электромобиля

Как проверить качество кровельных работ

Растения с неприятным запахом, которые высаживают подальше от дома