Главная страница
Навигация по странице:

  • 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Освоить методику расчетов для определения категорий помеще­ний и зданий по взрыво- и пожарной опасности.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  • III.1. Категории помещений по взрыво - и пожарной опасности

  • 4.1. Расчет избыточного давления взрыва АР для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей [1,2]

  • Горючее вещество z

  • 4.2. Пример определения β

  • ЛИТЕРАТУРА 1. Безопасность

  • Кукин П. П.

  • Практическая работа 4 определение категорий помещений и зданий по взрыво и пожарной опасности


    Скачать 150 Kb.
    НазваниеПрактическая работа 4 определение категорий помещений и зданий по взрыво и пожарной опасности
    АнкорPrakticheskaya_rabotaBZhD__4.doc
    Дата24.04.2018
    Размер150 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаPrakticheskaya_rabotaBZhD__4.doc
    ТипПрактическая работа
    #18455

    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

    1. Прочитать «Общие положения».

    2. Ознакомиться с методикой выполнения расчета.

    3. Выбрать свой вариант задания по таблице (см. с. 38—40).

    4. Выписать из таблицы исходные данные. Номер варианта соот­ветствует порядковому номеру студента в классном журнале.

    5. Рассчитать избыточное давление взрыва для горючих газов (ГГ), паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих (ГЖ) жидкостей, используя исходные данные своего варианта.

    6. Сделать заключение о категории помещения по взрыво- и по­жарной опасности с помощью табл. III. 1.

    7. Оформить отчет о выполнении практической работы в соответ­ствии с требованиями к оформлению курсовых и дипломных проектов и защитить ее у преподавателя.

    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


    Категория

    Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении

    А. Взрыво-пожарная

    Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости (температура вспышки не выше 28оС) в таком количестве, что могут образовываться взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа

    Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействие с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление превышает 5 кПа

    Б. Взрыво – и пожароопасная

    Горючие пали или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости (температура вспышки выше 28оС), 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. пожароопасные

    Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействие с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии, что помещения, в которых хранятся или обращаются, не относятся к категории А или Б

    Г

    Негорючие вещества и материалы в горячем или расправленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигают и утилизируют в качестве топлива.

    Д

    Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии


    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=V+V, (III.4)

    где V— объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3; V — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3.

    V= 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
    V = 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.


    Горючее вещество

    z

    Водород

    1,0

    Газы (кроме водорода)

    0,5

    Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, 0,3

    нагретые до температуры вспышки и выше

    0,3

    Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, 0,3

    нагретые ниже температуры вспышки, если возможно образование аэрозоля

    0,3

    Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, 0

    нагретые ниже температуры вспышки, если образование аэрозоля невозможно

    0

    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

    2Н5ОН + 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»




    вари-

    анта

    Наименование

    Цеха(здания) и его оббьем

    V, м3


    Наименование

    ГГ, ЛВЖ,

    ГЖ и его

    формула


    Обьём

    аппа-

    рата

    V, м3


    Давле-

    ние в

    аппа-

    рате

    Р1,кПа


    Максималь-

    ное давле-

    ние в трубо-проводе

    Р2, кПа

    Расход

    Газа

    (ЛВЖ)

    q, м3/c

    Внутрен-

    ний радиус трубопро-

    вводов r, м

    Длина трубопроводов от аварийного

    аппарата до задвижки L,м

    1

    Цех по производству аммиака,20000

    Метан CH4


    10

    600

    660

    2,5

    0,25

    15

    2

    Цех по производству полиэтилена высокого давления,50000

    Этен(этилен)

    С2H4


    20

    1000

    1500

    3,5

    0,3

    40

    3

    Цех Сварки крупногабаритных конструкций,100000

    Ацетилен

    С2H2

    30

    500

    150

    1,5

    0,15

    60

    4

    Цех лакокрасочных покрытий, 10000

    Ацетон

    CH3-C(O)-CH3

    15

    200

    200

    0,5

    0,10

    30

    5

    Цех по производству искусственного каучука, 60000

    Спирт

    C2H5OH

    40

    900

    300

    0,35

    0,05

    200

    6

    Цех по производству сажи, 30000

    Метан CH4

    5

    400

    200

    0,4

    0,05;0,025

    15; 10

    7

    Цех по производству каучука, 25000

    Этен(этилен)

    С2H4


    3

    300

    150

    1,75

    0,10; 0.5

    20; 17

    8

    Цех по производству аацитилена, 9000

    Ацетилен

    С2H2

    8

    1500

    800

    1,5

    0,15;0.025

    10; 20

    9

    Цех по производству интрокрасок, 13000

    Ацетон

    CH3-C(O)-CH3

    2

    150

    150

    0,75

    0,025

    30

    10

    Сварочный цех, 12000

    Ацетилен

    С2H2

    7

    500

    150

    0,3

    0,015

    25

    11

    Цех по производству водки, 15500

    Спирт

    C2H5OH

    2

    120

    150

    0,2

    0,025

    30

    12

    Цех по производству аммиака, 75000

    Метан CH4

    3

    300

    200

    1,75

    0,05

    20

    13

    Малярный цех, 6000

    Ацетон

    CH3-C(O)-CH3

    4

    300

    250

    0,28

    0,05

    42

    14

    То же, 9000

    То же,

    8

    350

    250

    0.28

    0.05

    50

    15

    То же, 10000

    >>

    2

    600

    300

    1.5

    0.03

    35

    16

    То же, 8000

    >>

    6

    250

    200

    0.5

    0.015

    59

    17

    Сварочный цех, 12000

    Ацетилен

    С2H2

    1.5

    500

    170

    0.77

    0.03

    80

    18

    То же, 45000

    То же

    7

    300

    150

    0.8

    0.025

    25

    19

    То же, 18000

    >>

    4

    600

    200

    0.7

    0.015

    37

    20

    То же, 95000

    >>

    4.4

    550

    170

    0.3

    0.025

    43

    21

    То же, 22000

    >>

    25

    700

    350

    1.3

    0,03

    45

    22

    Цех по производству искусственного каучука,150000

    Спирт

    C2H5OH

    3,7

    300

    350

    1,3

    0,05;0.03

    30; 25

    23

    То же, 250000

    То же

    8.7

    570

    420

    1.7

    0.15;0.03

    40; 17

    24

    То же, 9000

    >>

    20

    350

    320

    0.25

    0.075

    18

    25

    То же, 85000

    >>

    12

    600

    550

    0.4

    0.055

    26

    26

    То же, 15000

    >>

    15

    555

    250

    0.2

    0.015

    20

    27

    Цех по производству полиэтилена высокого давления, 150000

    Этен(этилен)

    С2H4


    7.5

    700

    500

    0.5

    0.06

    18

    28

    То же, 120000

    То же

    1.5

    1000

    800

    0.6

    0.045

    60

    29

    То же, 250000

    >>

    9

    600

    400

    0.75

    0.035

    30

    30

    То же, 95000

    >>

    8

    650

    350

    0.25

    0.09

    42
    Примечание. Время срабатывание системы автоматики отключения трубопроводов: для вариантов 1-10 —10с;11-20—20c; 20-30—120c.

    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.


    написать администратору сайта