Размеры взрывоопасной зоны

Размеры взрывоопасной зоны, в основном, зависят от приведенных ниже химических и физических характеристик, одна часть которых относится к горючим материалам, а другая - к технологическим процессам и оборудованию. При оценке влияния каждого из приведенных ниже факторов на размеры взрывоопасной зоны сделано допущение, что характеристики остальных остаются неизменными.

4.4.1 Интенсивность утечки газа или пара

Очевидно, что чем выше интенсивность утечки, тем больше размеры взрывоопасной зоны. Интенсивность утечки определяется следующими свойствами источника утечки:

а) геометрией источника утечки.

Под геометрией имеют в виду физические характеристики источника утечки, например открытую поверхность жидкости, неплотное фланцевое соединение и др. (см. приложение А);

б) скоростью истечения горючего вещества.

Для конкретного источника утечки интенсивность утечки возрастает с увеличением скорости истечения горючего вещества. Если горючее вещество находится внутри технологического оборудования, то скорость истечения зависит от давления рабочего процесса и геометрии источника утечки. Размер образующегося при истечении облака горючего газа или пара определяется скоростью истечения и скоростью рассеивания. Газ и пар, поступающие из источника утечки с высокой скоростью, образуют конусообразную струю, которая, увлекая за собой воздух, обладает способностью «саморазбавления». При этом уровень взрывоопасности образующейся газовой смеси практически не зависит от скорости движения окружающего воздуха. Если же утечка происходит с низкой скоростью, или скорость струи уменьшается из-за какого либо препятствия, то струя рассеивается и ее «разбавление» и уровень взрывоопасности газовой смеси будет зависеть от скорости окружающего воздуха;

в) концентрацией горючего вещества.

Интенсивность утечки возрастает с увеличением концентрации горючего пара или газа в высвобождаемом горючем веществе;

г) испаряемостью горючей жидкости.

Испаряемость зависит, в основном, от давления насыщенного пара и теплоты парообразования горючей жидкости.

Если давление насыщенного пара неизвестно, то следует руководствоваться температурами кипения и вспышки. Взрывоопасная смесь не может существовать, если температура вспышки превышает максимальную температуру горючей жидкости. Чем ниже температура вспышки, тем больше размеры взрывоопасной зоны. Если горючее вещество поступает в воздух таким образом, что образуется туман (например, путем распыления), то образование взрывоопасной смеси возможно при температуре, которая ниже температуры вспышки.

Примечания

1 Температура вспышки горючих жидкостей не является точной физической величиной.

2 Некоторые жидкости (например, некоторые галогенные углеводороды) не характеризуются таким параметром, как температура вспышки, хотя они и могут образовывать взрывоопасную газовую смесь. В этих случаях следует сравнивать установившееся значение температуры жидкости, соответствующее концентрации насыщенного пара при нижнем концентрационном пределе воспламенения, с максимальной температурой жидкости;

 

д) температурой жидкости.

Давление насыщенного пара возрастает с температурой, что приводит к увеличению интенсивности утечки.

Примечание - Температура жидкости после утечки может возрасти, например за счет нагретой поверхности оборудования, в контакте с которым она находится, или высокой окружающей температуры.

 

4.4.2 Нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР)

Для данного объема утечки горючего вещества, чем ниже НКПР, тем больше размеры взрывоопасной зоны.

4.4.3 Вентиляция

При увеличении уровня вентиляции размеры взрывоопасной зоны уменьшаются. Объекты, препятствующие вентиляции, могут увеличить размеры зоны. С другой стороны, такие препятствия, как стенки или потолки могут ограничивать размеры взрывоопасной зоны.

4.4.4 Относительная плотность газа или пара при утечке

Если газ или пар легче воздуха, то он будет подниматься вверх. Если же он тяжелее воздуха, то он будет скапливаться на уровне земли. Протяженность зоны в горизонтальном направлении на уровне земли будет возрастать с увеличением относительной плотности, а протяженность в вертикальном направлении над источником будет возрастать с уменьшением относительной плотности.

Примечания

1 Газы или пары с относительной плотностью менее 0,8 должны рассматриваться как более легкие, чем воздух, если же она более 1,2, то предполагается, что они тяжелее воздуха. Если относительная плотность газа или пара находится в промежутке между этими значениями, то следует учитывать обе возможности.

2 Опыт показывает, что аммиак - трудно воспламеняемый газ; утечка аммиака быстро рассеивается в воздухе, поэтому размеры взрывоопасной зоны в этом случае могут считаться незначительными.

 

4.4.5 Другие факторы, которые необходимо учитывать:

а) климатические условия;

б) топография.

4.4.6 Примеры источников утечки:

а) открытая поверхность жидкости.

В большинстве практических случаев температура жидкости ниже температуры кипения, и количество выделяющегося пара, в основном, зависит от следующих параметров:

- температуры жидкости,

- давления паров жидкости при температуре вблизи ее поверхности,

- размеров поверхности испарения;

б) струйный поток быстро испаряющейся жидкости (например, при струйном потоке или распылении).

При мгновенном испарении интенсивность утечки пара равна потоку жидкости, который определяется следующими параметрами:

- давлением жидкости,

- геометрией источника утечки.

Если мгновенного испарения жидкости не происходит, то необходимо рассматривать более сложную ситуацию, поскольку капли, жидкие струи и скопления жидкости могут создать отдельные источники утечки;

в) струя газовой смеси.

На интенсивность утечки влияют следующие параметры:

- давление внутри оборудования, содержащего газ,

- геометрия источника утечки,

- концентрация горючего газа в высвобождаемой смеси.

Примеры источников утечки также содержатся в приложении А.2.

Общие положения

4.5.1 При определении размеров взрывоопасной зоны необходимо учитывать возможность проникновения горючего газа, который тяжелее воздуха, ниже уровня земли (например, в колодцы и траншеи), и поступления горючего газа, который легче воздуха, в верхнюю часть помещения до уровня крыш.

4.5.2 Если источник утечки находится за пределами зоны или в прилегающей зоне, проникновение значительных количеств горючего газа или пара в зону может быть предотвращено следующими способами:

а) с помощью физических барьеров;

б) созданием избыточного статического давления в зоне, примыкающей к опасной зоне, что предотвращает проникновение в нее взрывоопасного газа или пара;

в) путем продувки зоны сильным потоком воздуха таким образом, чтобы обеспечить выход воздуха из всех отверстий, в которые может проникнуть горючий газ или пар.

 

Вентиляция

 

Общие положения

Газ или пар, попадающий в воздух, может быть разбавлен за счет дисперсии или диффузии в воздухе до такой степени, что его концентрация может стать ниже нижнего концентрационного предела воспламенения. Вентиляция, т. е. перемещение воздуха вокруг источника утечки, способствует дисперсии горючего газа. Наличие вентиляции и ее уровень оказывают влияние на возможность образования взрывоопасной газовой смеси и тем самым влияют на класс зоны.

Основные типы вентиляции

Вентиляция может осуществляться путем перемещения воздуха за счет ветра и/или перепада температуры или за счет искусственных средств, таких как вентиляторы. Применяют два основных вида вентиляции:

а) естественную;

б) искусственную (общую или местную).

Уровень вентиляции

Для установления класса взрывоопасной зоны важным обстоятельством является прямая связь между уровнем вентиляции, степенью утечки и ее интенсивностью, независимо от вида применяемой вентиляции - искусственной или естественной. Это позволяет обеспечить оптимальные условия вентиляции в пространстве, в котором возможно образование взрывоопасной смеси, поскольку, чем выше уровень вентиляции, тем меньше размеры взрывоопасной зоны. В ряде случаев вентиляция позволяет обеспечить пренебрежимо малые размеры взрывоопасной зоны (взрывобезопасная зона).

Примеры и практические рекомендации по выбору уровня вентиляции приведены в приложении Б.

Готовность вентиляции

Готовность вентиляции оказывает влияние на присутствие и возможность образования взрывоопасной смеси и, следовательно, на класс зоны (см. приложение Б).

Примечание - Сочетание таких характеристик, как уровень вентиляции и ее готовность, позволяют разработать количественный метод оценки класса зоны (см. приложение Б).

 

Документация

 

Общие положения

Классификация зоны должна проводиться таким образом, чтобы различные этапы ее проведения были должным образом отражены в документации и имелись ссылки на всю используемую информацию. Примерами используемых методов и информации могут быть:

а) рекомендации, содержащиеся в соответствующих правилах (нормах) и стандартах;

б) характеристики дисперсии газа и пара и соответствующие расчеты;

в) результаты сравнительного анализа характеристик вентиляторов и параметров утечки горючих веществ.

Результаты работы по классификации зоны и все ее последующие изменения должны быть отражены в документации.

Должен быть составлен перечень характеристик всех горючих веществ, используемых в технологическом процессе, который должен включать обязательно: температуру вспышки, температуру кипения, температуру самовоспламенения, давление и плотность пара, концентрационные пределы воспламенения, категорию и группу взрывоопасных смесей с воздухом. Пример такого перечня приведен в форме таблиц В.1 и В.2 приложения В.