Практическая работа 4 определение категорий помещений и зданий по взрыво и пожарной опасности
Скачать 150 Kb.
|
Практическая работа № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВО - И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Освоить методику расчетов для определения категорий помещений и зданий по взрыво- и пожарной опасности. 2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3. ОБЩИЕ 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 твердых 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 твердых материалов образование веществ, способных улетучиваться с поверхности материала, и попадание их в область пламени происходят путем химического разложения. Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Концентрационные пределы воспламенения — минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя. Верхний концентрационный предел — максимальная концентрация, при которой еще возможно распространение пламени. Наиболее опасны горючие смеси с малым нижним и большим верхним пределами воспламенения. К таким смесям относятся, например, водород — воздух (НКПВ — 4,1 % и ВКПВ — 74,5 %),ацетилен — воздух (НКПВ — 2,3 % и ВКПВ — 81 %) и др. Пожаро- и взрывоопасность веществ характеризуется многими параметрами: температурами воспламенения, вспышки, самовозгорания; нижним (НКПВ) и верхним (ВКПВ) концентрационными пределами воспламенения; скоростью распространения пламени; линейной и массовой (г/с) скоростями горения и выгорания веществ. Пожаро- и взрывоопасность производства определяется параметрами пожароопасности и количеством используемых в технологических процессах материалов и веществ, конструктивными особенностями и режимами работы оборудования, наличием возможных источников зажигания и условий для быстрого распространения огня в случае пожара. Температура воспламенения — минимальная температура веществ, при которой происходит возгорание. Температура вспышки — минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания. Вспыхивать — быстро сгорать без образования сжатых газов. Температура самовозгорания – самая низкая температура, при которой происходит увеличение скорости экзотермической реакции (при отсутствии источника зажигания), заканчивающееся пламенным горением. Согласно Нормам пожарной безопасности (НПБ 105-95) все объекты в соответствии с характером технологического процесса по взрыво - и пожарной опасности подразделяются на пять категорий (табл. III.1). III.1. Категории помещений по взрыво - и пожарной опасности
Нормы, приведенные в табл. III. 1, не распространяются на помещения и здания для производства и хранения взрывчатых веществ, средств инициирования взрывов; здания и сооружения, проектируемые по специальным нормам и правилам, утвержденным в установленном порядке. Категорию помещений и зданий предприятий и учреждений определяют на стадии проектирования в соответствии с НПБ 105—95, ведомственными нормами технического проектирования или специальными перечнями. Это необходимо для установления нормативных требований по обеспечению взрыво- и пожарной безопасности помещений и зданий (планировка и застройка, этажность, площади, размещение помещений, конструктивные решения инженерного оборудования). Категории взрыво- и пожарной опасности помещений и зданий определяют для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества, пожарных свойств и особенностей технологических процессов. Пожарные свойства веществ и материалов определяют на основании результатов испытаний или расчетов по стандартным методикам с учетом параметров состояния (давления, температуры и т. д.). Категорию помещений определяют путем последовательной проверки их принадлежности к категориям от высшей (А) к низшей (Д) в соответствии со следующими рекомендациями: здание относят к категории А, если суммарная площадь помещений категории А в нем превышает 5 % площади всех помещений или 200 м2. Если помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения, допускается не относить к категории А здания и сооружения, в которых доля помещений категории А составляет менее 25 % (но не более 1000 м2); здания и сооружения относят к категории Б, если они не относятся к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех помещений или 200 м2; допускается не относить здания к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в ней помещений (но не более 1000 м2) и эти помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения; здание относят к категории В, если оно не относится к категории А или Б и суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5 % (10 %, если в здании нет помещений категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. Если помещения категорий А, Б, В оборудованы установками автоматического пожаротушения, допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В в здании не превышает 25 % (но не более 3500 м2) суммарной площади всех размещенных в нем помещений; если здание не относится к категориям А, Б и В и суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5 % суммарной площади всех помещений, то здание относят к категории Г. Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2), а помещения категорий А, Б, В и Г оборудованы установками автоматического пожаротушения; здания, не отнесенные к категориям А, Б, В и Г, относят к категории Д. 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА При расчете значений критериев взрыво- и пожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать самый неблагоприятный вариант аварии или такой период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует максимальное количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. Чтобы определить категорию здания или помещения на взрыво- и пожарную опасность, необходимо рассчитать избыточное давление взрыва ΔР и сравнить его со значениями, приведенными в табл. III. 1. 4.1. Расчет избыточного давления взрыва АР для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей [1,2] Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Br, I, F, ΔP = (Pmax – P0) *( mz / Vсвρг.п) * (100 / Ccт) * (1 / Kн) , (III.1) где Рmах — максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочникам для наиболее неблагоприятных вариантов аварии, кПа; при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа; P0— на чальное давление, кПа; допускается принимать равным 101 кПа; m— масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), поступивших в результате расчетной аварии в помещение, кг; z — коэффициент участия горючего во взрыве; Vcв— свободный объем помещения, м3; ρг.п — плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м2; Сст — стехиометрическая концентрация газов или паров ЛВЖ и ГЖ, %; Кн— коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать равным 3. Масса горючих газов (ГГ), кг, m = (Va + Vт) ρг.п , (III.2) где Va— объем газа, вышедшего из аппарата, м3; VT— объем газа, вышедшего из трубопровода, м3. Va = 0,01 P1V, (III.3) где Р1— давление в аппарате, кПа; V— объем аппарата, м3. Vт=V1т+V2т, (III.4) где V1т— объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3; V2т — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3. V1т = qT, (III.5) где q— расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т. д., м3/с; Т — расчетное время отключения трубопроводов; определяется 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. Тследует принимать равным: а) 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 (10 с); б) 120с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов; в) 300с при ручном отключении. Под временем срабатывания и временем отключения следует понимать промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (разрыв, изменение нормального давления и т. д.) до полного прекращения поступления газа или жидкости в помещение. В общем случае V2т = 0,01 π Р2 (r21 L1 + r22 L2 + … + r2n Ln), (III.6) где Р2— максимальное давление в трубопроводе по техническому регламенту, кПа;r1, r2,… , rn— внутренний радиус трубопроводов, м; L1, L2, ... , Ln— длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м. Коэффициент участия горючего во взрыве zможно рассчитать по характеру распределения газов и паров в объеме помещения. Значения его приведены ниже.
Свободный объем помещения (м3) определяют 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. Плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м2 [1], ρг.п = M / (V0 + 0,367 tp), (III.7) где М — молярная масса, кг/кмоль; V0— молярный объем, равный 22,413 м3/кмоль; tр — расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом ее возможного повышения в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С. Стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % [2], Cст = 100 / 1 + 4,84β , (III.8) где β — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения. Стехиометрические коэффициенты — это небольшие числа, которые показывают, в каком количестве реагируют и образуются вещества в результате реакции. Стехиометрические коэффициенты подбирают в соответствии с законом сохранения вещества: количество атомов до и после реакции должно быть одинаковым. t 2С2Н5ОН + 702 → 4С02 + 6Н20 + Q. 2 моль 7 моль 4 моль 6 моль Стехиометрический коэффициент можно также рассчитать по формуле β = nc + (nн – nx / 4) – (no / 2), (III.9) где nc, nн, nо, nx — число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле горючего. 4.2. Пример определения β Необходимо определить стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения хлопковой пыли. Формула хлопка (С6Н10О5)n. Уравнение реакции горения С6Н10О5 + 6O2 U6СO2 + 5Н2O + Q, где nc = 6; nн = 10; nо = 5; nx = 0. β = 6 + (10 – 0 / 4) – (5 / 2) = 6 + (10 – 0 / 4) = 6, т. е. стехиометрический коэффициент β = 6, что равно числу молекул кислорода, участвующих в реакции горения. Варианты заданий к практической работе по теме «Определение категорий помещений и зданий по взрыво- и пожарной опасности»
ЛИТЕРАТУРА 1. Безопасность жизнедеятельности / Под общ. ред. С. В. Белова. – М.: Высшая школа,1999. 2. Воронина А. А., Шибенко Н. Ф. Безопасность труда в электроустановках. – М.: Высшая школа, 1984. 3. Кукин П. П., Лапин В. Л., Пономарев Н. Л. Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана труда. – М.: СПО. Высшая школа, 2001. 4. Нормы Государственной противопожарной службы МВД России «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности». – М., 1995. 5. Охрана труда в машиностроении. Сборник нормативно-технических документов. Т. 1, 2. – М.: Машиностроение, 1982. |