ПРИКАЗ от 11 марта 2013 года N 96 Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств

ПРИКАЗ от 11 марта 2013 года N 96 Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств

 

 

Приложение N 3

 к Федеральным нормам и правилам

 в области промышленной безопасности

 "Общие правила взрывобезопасности для

 взрывопожароопасных химических,

 нефтехимических и нефтеперерабатывающих

 производств", утверждённым приказом

 Федеральной службы по экологическому,

 технологическому и атомному надзору

 от 11 марта 2013 года N 96

 

   

 

 Расчет участвующей во взрыве массы вещества и радиусов зон разрушений  

 В целях обоснования безопасного размещения установок, зданий, сооружений на территории взрывопожароопасного производственного объекта в общем случае следует проанализировать риск взрыва топливно-воздушных смесей (далее - ТВС), образующихся при аварийном выбросе опасных (горючих, воспламеняющихся) веществ. Риск взрыва является мерой опасности, характеризующая возможность и тяжесть последствий взрыва. Оценка риска взрыва является частью анализа риска аварии.

 Расчет зон поражения, разрушения (последствий взрыва) необходимо применять при выборе технических мероприятий по защите объектов и персонала от ударно-волнового воздействия взрыва парогазовых сред, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений (перекисные соединения, ацетилениды, нитросоединения различных классов, продукты осмоления, трихлористый азот), способных взрываться.

 Расчеты размеров зон поражения следует проводить по одной из двух методик:

 1) методика оценки зон поражения, основанная на "тротиловом эквиваленте" взрыва ТВС;

 2) методика, учитывающая тип взрывного превращения (детонация/дефлаграция) при воспламенении ТВС.

 1. Методика расчета "тротилового эквивалента" дает ориентировочные значения участвующей во взрыве массы вещества без учета дрейфа облака ТВС. В данной методике приняты следующие условия и допущения.

 1.1. В расчетах принимаются общие приведенные массы парогазовых сред m и соответствующие им энергетические потенциалы E, полученные при определении категории взрывоопасности технологических блоков согласно приложению N 2 к настоящим Правилам.

 Для конкретных реальных условий значения m и E могут определяться другими методами с учетом эффекта диспергирования горючей жидкости в атмосфере под воздействием внутренней и внешней энергий, характера раскрытия технологической системы, скорости истечения горючего продукта в атмосферу и других возможных факторов.

 Масса твердых и жидких химически нестабильных соединений Wx определяется по их содержанию в технологической системе, блоке, аппарате.

 1.2. Масса парогазовых веществ, участвующих во взрыве, определяется произведением

 

   m'= zm    (1)

где z- доля приведенной массы парогазовых веществ, участвующих во взрыве.

 В общем случае для неорганизованных парогазовых облаков в незамкнутом пространстве с большой массой горючих веществ доля участия во взрыве может приниматься равной 0,1. В отдельных обоснованных случаях доля участия веществ во взрыве может быть снижена, но не менее чем до 0,02.

 Для производственных помещений (зданий) и других замкнутых объемов значения z могут приниматься в соответствии с таблицей N 1.   

Таблица N 1

    

 Значение z  для замкнутых объемов (помещений)  

 

 

Вид горючего вещества

z

Водород

1,0

Горючие газы

0,5

Пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

0,3

 

 1.3. Источники воспламенения могут быть постоянные (печи, факелы, невзрывозащищенная электроаппаратура) или случайные (временные огневые работы, транспортные средства), которые могут привести к взрыву парогазового облака при его распространении.

1.4. Для оценки уровня воздействия взрыва может применяться тротиловый эквивалент. Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды WT (кг), определяемый по условиям адекватности характера и степени разрушения при взрывах парогазовых облаков, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений рассчитывается по формулам:

1.4.1. Для парогазовых сред 

    WT =  (2)

 

где 0,4 - доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

 0,9 - доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

 q' - удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг;

 qk - удельная энергия взрыва ТНТ, кДж/кг.

 1.4.2. Для твердых и жидких химически нестабильных соединений

     WT=  (3)

 

где   Wk - масса твердых и жидких химически нестабильных соединений;

  q k- удельная энергия взрыва твердых и жидких химически нестабильных соединений.

 1.5. Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусами R , центром которой является рассматриваемый технологический блок или наиболее вероятное место разгерметизации технологической системы. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений по фронту ударной волны   ΔP и соответственно безразмерным коэффициентом  K .

 Классификация зон разрушения приводится в таблице N 2.

  Таблица N 2 

 Классификация зон разрушения    

 

 

 

 

Класс зоны разрушения

K

ΔP, кПа

Вероятные последствия, характер повреждений зданий и сооружений

1

3,8

>100

Полное разрушение зданий с массивными стенами

2

5,6

70

Разрушение стен кирпичных зданий толщиной в 1,5 кирпича; перемещение цилиндрических резервуаров; разрушение трубопроводных эстакад.

3

9,6

28

Разрушение перекрытий промышленных зданий; разрушение промышленных стальных несущих конструкций; деформации трубопроводных эстакад.

4

28

14

Разрушение перегородок и кровли зданий; повреждение стальных конструкций каркасов, ферм.

5

56

<2

Граница зоны повреждений зданий; частичное повреждение остекления

 

 1.5.1. Радиус зоны разрушения (м) в общем виде определяется выражением:

 

          R=K  (4)

 

где K  - безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект.

 При массе паров   m  более 5000 кг радиус зоны разрушения может определяться выражением:

 

    (5)

 

 1.5.2. Для выполнения практических инженерных расчетов радиусы зон разрушения могут определяться выражением

             R= KR0 (6)

 

где при   m < 5000 кг

 

   R0= (7)

 

или при m > 5000 кг

 

 R0= (8)

 

 2. Методика, учитывающая тип взрывного превращения (детонация/дефлаграция) при воспламенении ТВС.

 2.1. Для более точных расчетов зон разрушения и оценки риска взрыва рекомендуется использовать следующие соотношения.

 Масса вещества, способного участвовать во взрыве, определяется путем интегрирования концентрации выброшенного при аварии горючего вещества по пространству, ограниченному поверхностями  Σ вкпр   и  ∑ нкпр  по формуле:

 

   m' =  (9)

 

где х, у, z - пространственные переменные, ΣВКПР  и Σ НКПР - поверхности в пространстве достижения соответственно верхнего и нижнего концентрационных пределов, c (x, y, z, t0 ) - распределение концентрации в момент времени t0, кг/м3; t0- момент времени воспламенения или момент времени, когда во взрывоопасных пределах находится максимальное количество топлива, с.

 Рассчитываются основные параметры воздушных ударных волн (избыточное давление ΔP и импульс волны давления I) в зависимости от расстояния до центра облака (в том числе с учетом возможного дрейфа облака ТВС).

 Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии R от центра облака при детонации облака ТВС предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние по соотношению:

 

                                                      Ri= (10)

 

где E - эффективный энергозапас ТВС, Дж ( E = m·q, где q - теплота сгорания топлива в облаке).

 Далее рассчитываются безразмерное давление P x и безразмерный импульс фазы сжатия Ix .

 В случае детонации облака газовой ТВС расчет производится по следующим формулам: 

 

 

= -1,124 - 1,66 + 0,26(1+ 10%;

(11)

 

 

= -3,4217 - 0,898   - 0,009(+15%.

(12)

 

Зависимости (11) и (12) справедливы для значений Rx , больших величины Rk=0,2 и меньших Rk=24. В случае Rk<0,2 величина Rx полагается равной 18, а в выражение (12) подставляется значение Rx =0,142.

 В случае детонации облака гетерогенной ТВС расчет производится по следующим формулам: 

 

 

Px=0,125/Rx + 0,137/R2x + 0,023/R3х +10%;

(13)

 

 

Ix = 0,022/Rx  + 15%.

(14)

 

Зависимости (13) и (14) справедливы для значений Rx больших величины Rk=0,25. В случае если Rxk , величина Px полагается равной 18, а величина Ix=0,16.

 В случае дефлаграционного взрывного превращения облака ТВС к параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы, добавляются скорость видимого фронта пламени Vr и степень расширения продуктов сгорания σ. Для газовых смесей принимается σ=7, для гетерогенных - σ=4. Для расчета параметров ударной волны при дефлаграции гетерогенных облаков величина эффективного энергозапаса смеси домножается на коэффициент (σ-1)/σ. Величина Vr определяется исходя из взрывоопасных свойств горючего вещества и загроможденности окружающего пространства, влияющего на турбулизацию фронта пламени. 

Безразмерные давление P x1 и импульс фазы сжатия  I x1 определяются по соотношениям: 

 

 

Px1=( (0,83/Rx-0,14/R2x);

(15)

 

 

Ix1=(V2/C0)2((σ-1/σ)(1-0,4(σ-1)V2/σC0)x(0,06/Rx+0,01/R2x-0,0025/R3x).

(16)

 Последние два выражения справедливы для значений Rx, больших величины Rкр= 0,34, в противном случае вместо Rx в соотношения (15) и (16) подставляется величина R кр.

 Далее вычисляются величины Px2 и Ix2 , которые соответствуют режиму детонации и для случая детонации газовой смеси рассчитываются по соотношениям (11), (12), а для детонации гетерогенной смеси - по соотношениям (13), (14). Окончательные значения Px и Ix выбираются из условий: 

                Px= min (Px1 , Px2) :         Ix =min (Ix1, Ix2)            (17)

После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины:

 

                                                   ΔP=PxP0 (18)

                                                              I=Ix (P0)2/3E1/3/C0          (19)                                                                       

  2.2. Для расчета условной вероятности разрушения объектов и поражения людей ударными волнами используется пробит-функция, значение которой определяется следующим образом:

 а) вероятность повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, может оцениваться по соотношению: 

 

 

Pr1= 5 - 0,26·

(20)

 

 

где    V1= + ;

 

 Δ P- избыточное давление, Па;

 I - импульс, кг·м/с;

 б) вероятность разрушений промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по соотношению. 

  Pr2=5-0,22 .lnV2 (21)

где

 

V2= + 

 

При взрывах ТВС внутри резервуаров и другого оборудования, содержащего газ под давлением, в общем случае следует учитывать опасность разлета осколков и последующее развитие аварии, сопровождаемое "эффектом домино" с распространением аварии на соседнее оборудование, если оно содержит опасные вещества.

 в) вероятность длительной потери управляемости у людей (состояние нокдауна), попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС, может быть оценена по величине пробит-функции: 

                                     Pr3= 5-5.74·InV3 (22)

     

                                  V3=

      где  



= 1 +   ;         =  ;

 

 

m - масса тела живого организма, кг;

 P0- атмосферное давление, Па;

 г) вероятности разрыва барабанных перепонок у людей от уровня перепада давления в воздушной волне определяется по формуле. 

Pr= -12,6 + 1,524· InΔP.

(23)

 Вероятность отброса людей волной давления оценивается по величине пробит-функции: 

Pr5= 5 - 2,44·In V5,

(24)

 где 

V5=  +  .

 

 

При использовании пробит-функции в качестве зон 100-процентного поражения принимаются зоны поражения, где значение пробит-функции достигают величины, соответствующей вероятности 90 процентов. В качестве зон безопасных с точки зрения воздействия поражающих факторов принимается зоны поражения, где значение пробит-функции достигают величины, соответствующей вероятности 1 проценту.

 2.3. Вероятность гибели людей, находящихся в зданиях.

 Для расчета условной вероятности гибели людей, находящихся в зданиях, используются данные о гибели людей при разрушении зданий при взрывах и землетрясениях. Исходя из типа зданий и избыточного давления ударной волной, оценивается степень разрушения производственных и административных зданий. Данные приведены в таблице N 3. Условная вероятность травмирования и гибели людей определяется по таблице N 4.

 Данные уточняются при их обосновании с указанием источника информации.

   Таблица N 3

      

 Данные о степени разрушения производственных, административных зданий и сооружений, имеющих разную устойчивость             

 

 

 

 

 

Тип зданий, сооружений

Разрушение при избыточном давлении на фронте ударной волны, кПа

 

Слабое

Среднее

Сильное

Полное

Промышленные здания с легким каркасом и бескаркасной конструкцией

10-25

25-35

35-45

> 45

Складские кирпичные здания

10-20

20-30

30-40

> 40

Одноэтажные складские помещения с металлическим каркасом и стеновым заполнением из листового металла

5-7

7-10

10-15

> 15

Бетонные и железобетонные здания и антисейсмические конструкции

25-35

80-120

150-200

> 200

Здания железобетонные монолитные повышенной этажности

25-45

45-105

105-170

170-215

Котельные, регуляторные станции в кирпичных зданиях

10-15

15-25

25-35

35-45

Деревянные дома

6-8

8-12

12-20

> 20

Подземные сети, трубопроводы

400-600

600-1000

1000-1500

> 1500

Трубопроводы наземные

20

50

130

-

Кабельные подземные линии

До 800

-

-

> 1500

Цистерны для перевозки нефтепродуктов

30-50

50-70

70-80

> 80

Резервуары и емкости стальные наземные

35-55

55-80

80-90

> 90

Поземные резервуары

40-75

75-150

150-200

> 200

     

      

 Таблица N 4

 

       Зависимость условной вероятности поражения человека с разной степенью тяжести от степени разрушения здания    

 

 

 

 

 

Тяжесть поражения

Степень разрушения

 

Полное

Сильное

Среднее

Слабое

Смертельное

0,6

0,49

0,09

0

Тяжелые травмы

0,37

0,34

0,1

0

Легкие травмы

0,03

0,17

0,2

0,05

 

Величина индивидуального риска для i-го человека или риска разрушения i-го здания Ri (год -1) определяется по формуле (25). 

 

 

Ri =  

(25)

 

где (Pi) принимается равной величине потенциального риска в j-ой области территории, год-1 (определяется методами количественной оценки риска) при расчете индивидуального риска, или принимается равной прогнозируемой частоте реализации в j-ой области территории нагрузок (давление, импульс), способных привести к разрушению i-го здания при расчете риска разрушения зданий; 

(Pi) - принимается равной вероятности присутствия человека в j-ой области территории при расчете индивидуального риска, или принимаются равной 1 в случае, если i-e здание располагается в j-ой области территории и нулю, в противном случае, при расчете риска разрушения зданий; 

,год-1 - число областей, на которые условно можно разбить территорию объекта, при условии, что величина потенциального риска на всей площади каждой из таких областей можно считать одинаковой.

         

Электронный текст документа

 подготовлен и сверен по:

Бюллетень нормативных актов федеральных

 органов исполнительной власти,

 N  23, 10.06.2013

 (приказ, Федеральные нормы и правила)

официальный сайт Минюста России

по состоянию на 22.04.2013

 (приложения к Федеральным 

 нормам и правилам) 

 

      Система тестирования для предприятий