Расчет категории помещений по взрывопожароопасности
Цель работы:Освоить методику расчётов для определения категорий помещений по взрывопожароопасности
Порядок выполнения работы
1. Внимательно изучить основные теоретические положения и методику выполнения расчёта.
2. Выбрать вариант задания по таблице 4 и выписать из таблицы исходные данные.
3. Рассчитать избыточное давление взрыва для горючих газов (ГГ), паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих (ГЖ) жидкостей, используя исходные данные своего варианта.
4. Сделать заключение о категории помещения по взрывопожароопасности с помощью табл. 1 и 2.
5. Оформить отчёт о выполнении работы в соответствии с требованиями к оформлению практических работ и защитить её у преподавателя.
Основные теоретические положения
Под пожаром обычно понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Он может принимать различные формы, однако все они сводятся к химической реакции между горючим веществом и кислородом воздуха (или другим окислителем), возникшей при наличии инициатора горения или в результате самовоспламенения.
Образование пламени связано с газообразным состоянием веществ, поэтому горение жидких и твёрдых веществ предполагает их переход в газообразную фазу. В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности. При горении почти всех твёрдых материалов образование веществ, способных улетучиваться с поверхности материала, и попадание их в область пламени происходят путём химического разложения.
Пожарная опасность веществ оценивается с учетом агрегатного состояния вещества (газы, жидкости, твердые вещества, пыли), температуры вспышки, самовоспламенения и концентрационных пределов воспламенени я, скорости распространения пламени, линейной и массовой (г/с) скоростями горения и выгорания веществ и др.
Горючие вещества, применяемые в производстве, подразделяются на:
- газообразные - вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50 оС равно или выше 300 кПа;
- жидкие - вещества с температурой плавления не более 50 оС;
- твердые - вещества с температурой плавления, превышающей 50 оС;
- пыли - размельченные твердые вещества с размером частиц менее 850 мкм.
Температура вспышки - наименьшая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания. При этом устойчивое горение не возникает.
По температуре вспышки определяют степень пожарной опасности горючих жидкостей.
По температуре вспышки устанавливают безопасные способы хранения, транспортирования и применения веществ.
Различают два класса горючих жидкостей:
I класс - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ): tв≤61о С (эфир, ацетон, бензин, керосин и др.);
II класс - горючие жидкости (ГЖ): tв>61о С (масла, мазут, формалин и др.).
Температура самовоспламенения - это наименьшая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением (т.е. это минимальная температура горючего вещества, при которой происходит самовоспламенение).
Отличие этого процесса от процесса возгорания заключается в том, что при последнем процессе загорается только поверхность вещества или материала, а при самовоспламенении горение происходит во всем объеме.
Минимальную концентрацию горючего вещества, при котором оно способно загораться и распространять пламя, называют нижним концентрационным пределом воспламенения (НВП).
Максимальную (наибольшую) концентрацию, при которой еще возможно распространение пламени, называют верхним концентрационным пределом воспламенения (ВПВ).
Пределы воспламенения выражают в процентах по объему или массе (мг/м3, г/л).
Нижнему и верхнему концентрационным пределам соответствуют нижний и верхний температурные пределы.
Температурные пределы воспламенения паров - это такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в окислительной среде концентрации, равные соответственно НПВ и ВПВ, и называются соответственно нижним (НТПВ) и верхним (ВТПВ) температурными пределами воспламенения.
Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания начинается устойчивое горение.
Температуру воспламенения применяют для установления группы горючести веществ, оценки пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ.
Пожар в помещении - процесс диффузионного горения твердых, жидких и газообразных горючих веществ, находящихся в помещении, вызывающий прогрев строительных конструкций и технологического оборудования с возможной потерей ими несущей способности.
Согласно требований п. 33 Правил пожарной безопасности в РФ (НПБ 01-03), для всех производственных и складских помещений должна быть определена категория взрывопожарной и пожарной опасности, а также класс зоны по правилам устройства электроустановок (ПУЭ), которые надлежит обозначать на дверях помещений.
Категория пожарной (взрывопожарной) опасности объекта - классификационная характеристика пожарной (взрывопожарной) опасности здания (или частей здания между противопожарными стенами - пожарных отсеков), сооружения, строения, помещения, наружной установки.
Классификация помещений и зданий по пожарной и взрывопожарной опасности применяется для установления требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение возможности возникновения пожара и обеспечение противопожарной защиты людей и имущества при возникновении пожара.
Методы определения классификационных признаков отнесения зданий, сооружений, строений и помещений производственного и складского назначения класса Ф5 к категориям по взрывопожарной и пожарной опасности установлены СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г и Д, а здания - на категории А, Б, В, Г и Д.
Категории помещений и зданий определяются, исходя из вида находящихся в помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также, исходя из объемно-планировочных решений помещений и характеристик проводимых в них технологических процессов.
Определение пожароопасных свойств веществ и материалов производится на основании результатов испытаний или расчетов по стандартным методикам с учетом параметров состояния (давления, температуры и т.д.).
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с таблицами 1 и 2.
Таблица 1 - Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
| Категория помещения | Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении |
| А - повышенная взрывопожароопасность | Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа. |
| Б - взрывопожароопасность | Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. |
| В1-В4 - пожароопасность | Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории А или Б. |
| Г - умеренная пожароопасность | Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. |
| Д - пониженная пожароопасность | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. |
Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в таблице 1, от наиболее опасной (А) к наименее опасной (Д).
Таблица 2 - Категория помещений по взрывопожароопасности А, Б, В1, В2, В3, В4, Г, Д
| Категория помещения | Уровень опасности | Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении |
| А | повышенная взрывопожароопасность | ЛВЖ с t вспышки <280C, горючие газы, другие материалы при горении создается избыточное давление взрыва >5кПа |
| Б | взрывопожароопасность | ЛВЖ с t вспышки >280C, горючие пыли, волокна при горении создается избыточное давление взрыва >5кПа |
| В1 | пожароопасность | Горючие и трудногорючие жидкости, материалы, пыли, волокна не относящиеся к категории А или Б удельная пожарная нагрузка>2200 МДж/м2 |
| В2 | пожароопасность | Горючие и трудногорючие жидкости, материалы, пыли, волокна не относящиеся к категории А или Б удельная пожарная нагрузка1401–2200 МДж/м2 |
| В3 | пожароопасность | Горючие и трудногорючие жидкости, материалы, пыли, волокна не относящиеся к категории А или Б удельная пожарная нагрузка181–1400 МДж/м2 |
| В4 | пожароопасность | Горючие и трудногорючие жидкости, материалы, пыли, волокна не относящиеся к категории А или Б удельная пожарная нагрузка1–180 МДж/м2 |
| Г | Умеренная пожароопасность | Негорючие материалы в горячем, раскаленном расплавленном состоянии горючие газы, жидкости, твердые вещества, сжигаемые в качестве топлива |
| Д | пониженная пожароопасность | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
Выбор и обоснование расчетного варианта
При расчете критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газо-, паро-, пылевоздушных смесей участвует наибольшее количество газов, паров, пылей, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей.
Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать горючие газовоздушные, паровоздушные, пылевоздушные смеси, определяется, исходя из следующих предпосылок:
а) происходит расчетная авария одного из аппаратов;
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.
Расчетное время отключения трубопроводов определяют 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 системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;
- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
- 300 с при ручном отключении.
Время отключения (время срабатывания ) - промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и т. п.) до полного прекращения поступления газа или жидкости в помещение.
г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 литр смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей - на 1 м2 пола помещения;
д) происходит также испарение жидкости 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.
Количество пыли, которое может образовать пылевоздушную смесь, определяется из следующих предпосылок:
а) расчетной аварии предшествовало пыленакопление в производственном помещении, происходящее в условиях нормального режима работы (например, вследствие пылевыделения из негерметичного производственного оборудования);
б) в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в помещение всей находившейся в аппарате пыли.
Свободный объем помещения определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать условно, равным 80% геометрического объема помещения.
Расчет избыточного давления для горючих газов,
