ГОСТ 12.1.004-85 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность. Общие требования

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 (рекомендуемое). МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ МАССЫ ОБРАЩАЮЩИХСЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, ПАРОВ И ПЫЛЕЙ И ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫХ РАССТОЯНИЙ ПРИ АВАРИЙНОМ ПОСТУПЛЕНИИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ В ПОМЕЩЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Рекомендуемое

Настоящий метод распространяется на помещения, где обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и горючие пыли.

1. Расчет максимально возможной массы и взрывобезопасных расстояний для горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей

1.1. Максимально возможную массу в кг горючих газов (ГГ) и паров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), при аварийном выбросе которых еще можно относить помещение к невзрывопожароопасным, вычисляют по формуле, исходя из условия, что избыточное давление взрыва не должно быть выше предельно допустимого.

, (1)

где - предельно допустимый прирост давления для соответствующих видов конструкций зданий и сооружений. Допускается принимать величину равной минимальному избыточному давлению, приводящему к повреждению строительных конструкций (трещины, деформации и т.п.), рассматриваемых зданий и сооружений;

- стехиометрическая концентрация горючего газа или пара, % (по объему).

Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания вычисляют по формуле

, (2)

где , , , - число атомов C, H, O и галоидов в молекуле горючего;

- свободный объем помещения, принимаемый равным 80% геометрического объема помещения, м;

- плотность горючего газа или пара при расчетной температуре, кг·м;

- избыточное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое по справочным данным. Допускается принимать для органических веществ равным 800 кПа;

Z - коэффициент участия во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газа в помещении согласно пп.1.3 и 1.4. Допускается принимать значение Z по табл.1.

Таблица 1

1.2. Приведенные ниже расчетные формулы для коэффициента Z применяются для случая и подвижности воздушной среды до 3,0 м·с.

1.3. Коэффициент Z участия ГГ во взрыве вычисляют для заданного уровня значимости Q по формулам:

при и

, (3)

при и

, (4)

где - масса поступившего в помещение газа, кг;

- предэкспоненциальный множитель, % (по объему), равный:

при неподвижной воздушной среде

, (5)

при подвижности воздушной среды

, (5)

- нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ), % (по объему);

, , - расстояния, ограниченные НКПВ, по осям X, Y и Z, соответственно, м, вычисляют по (10) и (11);

u - подвижность воздушной среды, м·с;

F - площадь пола помещения, м;

L, S - длина и ширина помещения, м;

- допустимые отклонения концентраций при задаваемом уровне значимости Q, приведенные в табл.2. Величину Q допускается принимать равной 5·10.

Таблица 2

1.4. Величину коэффициента Z участия во взрыве паров ЛВЖ в зависимости от значения определяют по диаграмме, приведенной на чертеже.

Значение вычисляют по зависимости

(7)

где - концентрация насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре воздуха в помещении, % (по объему);

- величина, задаваемая соотношением

, (8)

где - эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9.

В качестве величины следует принимать максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту в данном производственном помещении. Если такого значения по каким-либо причинам вычислить не удается, допускается принимать ее равной 61°C.

Концентрацию вычисляют по формуле

, (9)

где - давление насыщенных паров при температуре , кПа;

- атмосферное давление, кПа.

1.5. Расстояния , , для ГГ и ЛВЖ, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПВ, вычисляют по формулам:

, (10)

; (11)

где - коэффициент, равный 1,1314 для ГГ и 1,1958 для ЛВЖ;

- коэффициент, равный 1 для ГГ. Для ЛВЖ величину вычисляют по формуле

, (12)

где T - время полного испарения ЛВЖ, с;

- коэффициент, равный 0,0253 для ГГ при неподвижной воздушной среде, 0,02828 для ГГ при наличии подвижности воздушной среды, 0,04714 для ЛВЖ при неподвижной воздушной среде и 0,3536 для ЛВЖ при наличии подвижности воздушной среды;

H - высота помещения, м.

Для ГГ величину вычисляют по (5) и (6). Для ЛВЖ величину вычисляют по формуле

, (13)

где - масса паров ЛВЖ, поступивших в объем помещения за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;

- коэффициент, значение которого принимают равным 0,41 при отсутствии подвижности и 0,46 при наличии подвижности воздушной среды.

1.6. Радиус и высоту в м взрывоопасной зоны вычисляют исходя из значений , , для заданного уровня значимости Q.

При этом , и для ГГ и для ЛВЖ, где h - высота источника поступления газа от пола помещения для ГГ тяжелее воздуха и от потолка помещения для ГГ легче воздуха, м.

Для ГГ геометрически взрывоопасная зона будет представлять цилиндр с радиусом основания и высотой , при и при , внутри которого расположен источник возможного выделения ГГ. Для ЛВЖ геометрически взрывоопасная зона будет представлять цилиндр с радиусом основания и высотой при высоте источника паров ЛВЖ и при . За начало отсчета принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п.

1.7. Во всех случаях значения расстояний , и не должны быть не менее 0,3 м для горючих газов и легковоспламеняющихся жидкостей.

1.8. В случае применения в технологическом процессе ГГ и ЛВЖ при определении значений коэффициента Z участия во взрыве и взрывобезопасных расстояний и допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации газа или пара и электроснабжением по первой категории надежности, при условии, что обеспечивается интенсивность воздухообмена в зоне возможного образования взрывоопасной смеси, не меньшая, чем среднеобъемная. При этом максимально возможную массу обращающихся горючих газов или паров ЛВЖ в объеме помещения необходимо умножить, а массу разделить на коэффициент K, вычисляемый по формуле

, (14)

где A - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с;

T - продолжительность аварии, которая принимается для производств, связанных с обращением ГГ, по п.2.1.3, а для производств, связанных с обращением ЛВЖ, до времени полного испарения, но не более 3600 с.

2. Расчет массы горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей, поступающих в помещение

2.1. Массу горючего газа или паров ЛВЖ, поступающих в помещение при аварийном выбросе, определяют, исходя из предпосылок, указанных в пп.2.1.1.-2.1.6.

2.1.1. Происходит авария одного из аппаратов, при которой в помещение может поступить наибольшая масса наиболее пожароопасного вещества. При наличии нескольких аппаратов, отличающихся по массе и свойствам находящихся в них веществ, расчет следует производить по наиболее неблагоприятному варианту, при котором давление взрыва будет наибольшим.

2.1.2. Все содержимое аппарата поступает в помещение.

2.1.3. Одновременно происходит утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов. Время с начала аварии до отключения трубопроводов принимается равным удвоенному времени отключения насосов, срабатывания задвижки, отсекателя или вентиля по паспортным данным на них при автоматическом отключении и равным 900 с при ручном отключении.

2.1.4. Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости (или сжиженного газа). Площадь испарения принимают равной площади зеркала жидкости или при свободном разливе на пол площади, определяемой (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих до 70% массовых долей растворителей, разливается на 0,5 м, а остальных жидкостей - на 1 м пола помещения.

2.1.5. Происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости и со свежеокрашенных поверхностей.

2.1.6. За длительность испарения жидкости принимают время полного испарения, но не более 3600 с.

2.2. Массу горючих паров, образующихся при аварийном разливе ЛВЖ, в кг вычисляют по формуле

, (15)

где - интенсивность испарения ЛВЖ с поверхности при расчетной температуре, кг·с·м;

- площадь разлива ЛВЖ, м, принимаемая по п.2.1.4;

T - время испарения, с, но не более 3600 с.

2.3. Интенсивность испарения в кг·с·м вычисляют по формуле

, (16)

где - коэффициент, учитывающий температуру и скорость движения воздуха, принимаемый по табл.3;

M - молярная масса вещества;

- давление насыщенного пара ЛВЖ при расчетной температуре, кПа.

Таблица 3

При определении максимальной массы без учета аварийной вентиляции принимается, что воздушная среда в зоне испарения неподвижна ().

2.4. При помещение является взрывопожароопасным.

3. Расчет максимально возможной массы горючей пыли, поступающей в помещение

3.1. Расчетную массу находившейся в помещении пыли определяют исходя из следующих предпосылок:

при нормальной работе производственного оборудования происходит непрерывное выделение пыли через неплотности, щели и отверстия в оборудовании. Постепенно оседая, пыль накапливается на поверхности конструкций и оборудования. Максимальную массу отложившейся пыли определяют в зависимости от количества пыли, выделяемой единицей оборудования, возможным числом работающих единиц оборудования и средней продолжительностью работы оборудования между циклами и эффективностью пылеуборки;

при максимально возможной массе осевшей пыли происходит аварийный выброс пыли во взвешенном состоянии из оборудования, трубопроводов или путем разрушения тары.

3.2. Массу горючей пыли, накапливающейся на различных поверхностях в помещении за n циклов пылепоступлений (смен, суток и т.п.) в г к моменту очередной уборки вычисляют по формуле

, (17)

где - общая масса пыли, оседающей на поверхностях в помещении за межуборочный период времени, г;

- коэффициент, определяемый как отношение интенсивности пылеоседания на труднодоступных для уборки пыли местах помещения к интенсивности пылеоседания на доступных для уборки местах (в случае невозможности определения принимается равным единице);

- коэффициент, представляющий отношение площади труднодоступных для уборки мест , к площади доступных для уборки мест помещения, ;

n - количество циклов поступления пыли в помещение (смен, суток и т.п.);

- коэффициент эффективности пылеуборки. Принимается при ручной пылеуборке:

сухой - 0,6,

влажной - 0,7;

при механизированной вакуумной пылеуборке:

пол ровный - 0,9,

пол с выбоинами до 5% - 0,7;

- коэффициент, характеризующий долю горючей пыли в общем количестве оседающей пыли.

Под труднодоступными для уборки площадями подразумевают такие поверхности в производственных помещениях, очистка которых осуществляется при генеральных уборках. Доступными для уборки местами являются поверхность, пыль с которых удаляется в процессе текущих пылеуборок (ежесменно, ежесуточно и т.п.).

3.3. Общую массу пыли в г вычисляют по формуле

, (18)

где - масса пыли, выделяющейся в объем помещения за межуборочный период, г;

- коэффициент эффективности вытяжных вентиляционных систем (аспирации), определяемый как отношение и ;

- масса пыли, удаляемой из объема помещения вытяжными вентиляционными системами, г.

При отсутствии данных коэффициент принимается равным нулю.

3.4. Для производств, связанных с механической обработкой поверхности твердых горючих веществ и изделий, массу выделившейся в помещение пыли за одну смену в г допускается вычислять по формуле

, (19)

где F - средняя площадь обрабатываемой поверхности за 1 ч на одном рабочем месте, м·ч;

b - средняя толщина материала, снимаемого с одной поверхности, м;

- плотность материала, г·м;

- коэффициент, учитывающий долю пылевидного продукта с размерами частичек менее 800 мкм от общего количества отходов. Допускается принимать равным 1;

- коэффициент использования оборудования;

- число рабочих мест;

- среднее время работы станков за смену, ч.

3.5. Для производств, в которых невозможно определить расчетным путем величину , ее вычисляют по экспериментальным данным по формуле

, (20)

где - интенсивность пылеотложений на площади , г·м·ч;

- время между двумя последующими текущими уборками, ч;

- коэффициент, характеризующий загрузку оборудования при определении интенсивности пылеотложения.

3.6. Расчетную массу взвихрившейся пыли в г вычисляют по формуле

, (21)

где - коэффициент, учитывающий массу пыли, способной перейти во взвешенное состояние под влиянием различных факторов (взрыв в оборудовании, воздействие струй воздуха). Принимается на основании экспериментальных данных. При отсутствии данных - коэффициент принимается равным единице.

3.7. Массу пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, в г вычисляют по формуле

, (22)

где - максимальная масса взрывоопасной пыли, мгновенно выбрасываемая в помещение из наибольшего по объему и производительности аппарата, г;

q - производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в помещение из аварийного аппарата до момента его отключения, г·с;

- время, необходимое для отключения, принимается по п.2.1.3;

- коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей в помещение. Величина принимается равной: для гранулированных веществ 0,1; для сыпучих с объемной массой 0,5 г·см 0,2; для сыпучих с объемной массой до 0,5 г·см 0,5; для тонкодисперных фракций пыли с дисперсностью до 350 мкм 1,0.

3.8. Расчетную массу пыли в г, образующую взрывоопасную смесь в объеме помещения, вычисляют по формуле

. (23)

3.9. Максимально возможную массу горючей пыли, в г при аварийном выбросе которой еще можно относить помещение к невзрывопожароопасным, вычисляют по формуле, исходя из условия, что избыточное давление взрыва должно быть не выше предельно допустимого

, (24)

где - предельно допустимый прирост давления для конструкций зданий и сооружений;

- атмосферное давление, кПа;

- температура воздуха в помещении, К;

- удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж·кг·К;

- плотность воздуха, кг·м;

- свободный объем помещения, принимаемый равным 80% геометрического объема помещения, м;

Q - удельная теплота сгорания горючей пыли, кДж·кг;

Z - коэффициент участия во взрыве. Принимается на основании экспериментальных данных. При отсутствии данных Z принимается равным единице.

3.10. Если превышает величину , то помещение относится к взрывопожароопасным.