умк пм 02. Учебнометодический комплекс профессионального модуля
 Скачать 1.49 Mb.
|
|
Удельный расход на внутреннее пожаротушение принимается по таблице 5.4. Полученные расчетные результаты диаметров наружного, внутреннего и магистрального противопожарных трубопроводов необходимо округлить до ближайшего значения типораз- мерного трубного ряда по ГОСТу. Однако диаметры трубопроводов не должны быть меньше 100 мм. Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов Физико-химические основы взрывов, виды ВВ, пожаровзрывоопасность технологиче- ских процессов на производстве. Источником энергии при взрыве могут быть как химические, так и физические процессы. В подавляющем большинстве взрывов источником выделения энергии являются химические превращения веществ, связанные с окислением. Установились определенные подходы и терминология при рассмотрении пожаров, взрывов и связанных с ними проблем: в случаях, когда процессы окисления протекают сравнительно медленно, без образования ударной волны, явления рассматриваются как горение. Аналогичные процессы во взрывчатых средах протекают значительно быстрее и определяются как взрывное горение или взрыв. Примерами взрывов, энерговыделение, при которых обусловлено процеческими про- цессами, могут служить, во-первых, аварийное выливание расплавленного металла в воду, при котором испарение протекает взрывным образом вследствие чрезвычайно быстрой теплоотда- чи, и, во-вторых, взрывы сжатых или сжиженных газов. В этом случае энергия, выделяющаяся при взрыве, определяется процессами, связанными с адиабатическим процесс .я .ем парогазо- вых сред и перегревом жидкостей. Суммарное выделение энергии при взрыве называется энергетическим потенциалом взрыва и определяет его масштабы и последствия. Существует 78 много веществ, в которых в том или ином виде запасено большое количество энергии, напри- мер в виде внутримолекулярных или межмолекулярных связей. В нормальных условиях эти вещества достаточно устойчивы и могут находиться в твердом, жидком, газообразном или аэ- розольном состоянии. Однако в результате инициирующего воздействия (теплом, трением, ударом или каким-либо другим способом) в них начинаются экзотермические процессы, про- текающие с большой скоростью и приводящие к взрывчатому превращению. К взрывчатым веществам могут быть отнесены любые вещества, способные к взрывчатому превращению, однако на практике к ВВ относят вещества, обладающие следующими свойствами: достаточно высокое содержание энергии в единице массы и большая мощность, развивае- мая при взрыве; пределами чувствительности к внешнему воздействию, обеспечивающие как достаточную безопасность, так и легкость возбуждения взрыва. На промышленных предприятиях наиболее взрывоопасными являются образующиеся в нормальных или аварийных условиях газовоздушные и пылевоздушные смеси (ГВС и ПлВС). Из ГВС наиболее опасны взрывы смесей с воздухом углеводородных газов, а также паров лег- ковоспламеняющихся жидкостей. Взрывы ПлВС происходят на мукомольном производстве, на зерновых элеваторах, при обращении с красителями, при производстве пищевых продуктов, лекарственных препаратов, на текстильном производстве. Пожаровзрывоопасность производ- ства определяется параметрами пожароопасности и количеством используемых в технологи- ческих процессах материалов и веществ, конструктивными особенностями и режимами рабо- ты оборудования, наличием возможных источников зажигания и условий для быстрого рас- пространения огня в случае пожара. Согласно НПБ 10595, все объекты в соответствии с ха- рактером технологического процесса по взрывопожарной и пожарной опасности подразделя- ются на пять категорий. Обозначенные выше нормы не распространяются на помещения и здания для производства и хранения взрывчатых веществ, средств инициирования взрывчатых веществ, здания и соору- жения, проектируемые по специальным нормам и правилам, утвержденным в установленном порядке. Категории помещений и зданий, определяемые в соответствии с табл. 12.2, применя- ют для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных зданий и сооружений в отношении планировки и застройки, этажно- сти, площадей, размещения помещений, конструктивных решений, инженерного оборудова- ния и т. д. Оценка поражающих факторов ЧС при взрывах. На практике чаще других встречаются свободные воздушные взрывы, наземные (приземные) взрывы, взрывы внутри помещений (внутренний взрыв), а также взрывы больших облаков ГВС. К свободным воздушным взрывам относят взрывы, происходящие на значительной вы- соте от поверхности Земли, при этом не происходит усиления ударной волны между центром взрыва и объектом за счет отражения. Избыточное давление на фронте и длительность фазы сжатия т зависят от энергии взрыва (массы С заряда ВВ), высоты центра взрыва над поверхно- стью Земли, условий взрыва и расстояния R от эпицентра. Параметры взрыва подчиняются за- конам подобия согласно следующим соотношениям: где С1, и С2 — массы первого и второго заряда; R1 и R2 расстояния до рассматриваемых точек. Давление Рф (МПА) для свободно распространяющейся сферической воздушной удар- ной волны, в которой вид взрывчатого вещества учитывается тротиловым эквивалентом. Для ядерных взрывов величина С представляет тротиловый эквивалент по ударной вол- не. Если обозначить Сп полный тротиловый эквивалент, то для свободно распространяю- щейся в атмосфере ударной волны воздушного взрыва С= 0,5Сп, а для наземного и приземно- го ядерных взрывов С= 2 • 0,5Сп. Наземные и приземные взрывы. Если взрыв происходит на поверхности Земли, то воздушная ударная волна от взрыва усиливается за счет отражения. Па- раметры ударной волны рассчитывают по формулам воздушного взрыва, однако величину энергии взрыва 79 удваивают; в случае конденсированных ВВ избыточное давление взрыва можно рассчитывать по соотношению, где P0 - атмосферное давление, Мпа; r - расстояние от центра взрыва; С - мощ- ность заряда, кг; η - свойства поверхности, на которой происходит взрыв. Значения коэффи- циента η приведены ниже. Более сложные процессы происходят при взрывах в приземных слоях атмосферы. При этих взрывах образуются сферические воздушные ударные волны, распространяющиеся в пространстве в виде области сжатия разряжения (рис. 6.1). Фронт воздушной ударной волны характеризуется скачком давления, температуры, плотности и скорости частиц воздуха. При достижении сферической ударной волны земной поверхности она отражается от нее, что при- водит к формированию отраженной волны. На некотором расстоянии от эпицентра взрыва (проекции центра взрыва на земную поверхность) фронты прямой и отраженной ударных волн сливаются, образуя головную волну, имеющую фронт, нормальный к поверхности Земли и пе- ремещающийся вдоль ее поверхности. Область пространства, где отсутствует наложение и слияние фронтов, называется зоной регулярного отражения, а область пространства, в которой распространяется головная волна, зоной нерегулярного отражения. С момента прихода фронта воздушной ударной волны в точку наземной поверхности деление резко повышается до мак- симального значения ΔРФ, а затем убывает до атмосферного Р0 и ниже его. Период повышен- ного избыточного давления называется фазой сжатия, а период пониженного давления фа- зой разрежения. Действие воздушной ударной волны на здания и сооружения процесс яется не только избыточным давлением, но и действием скоростного напора воздушных масс, величину которого можно определить по следующему соотношению. Внутренний взрыв характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. Возникающие нагрузки зависят от многих факторов: типа взрывчатого вещества, его массы, полноты заполнения внутреннего объема помещения взрывчатым веществом, его местополо- жения во внутреннем объеме и т. д. Полное решение задачи определения параметров взрыва является сложной задачей, с ним можно познакомиться в специальной литературе. Ориенти- ровочно оценку возможных последствий взрывов внутри помещения можно производить по величине избыточного давления, возникающего в объеме производственного помещения по НПБ 10595. Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, со- стоящих из атомов Н, О, N, Cl, F, L, Вг, избыточное давление взрыва, где Рmax - макси- мальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смести в замкнутом объеме; определяется экспериментально или по справочным данным, при отсутст- вии данных допускается принимать равным 900 кПа; Р0 - начальное давление, кПа; допус- кается принимать равным 101 кПа; тт - масса горючего газа или паров легковоспламеняю- щейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, кг; Z - доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве; рг - плотность газа, кг/м3; Vсв свободный объем помещения, м3; определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; если свободный объем помещения определить невозможно, то его принимают условно равным 80 % геометрического объема по- мещения; Ссг стехиометрический коэффициент; Кн коэффициент, учитывающий негер- метичность помещения и неадиабатичность процессса горения; допускается принимать рав- ным 3. Избыточное давление взрыва для химических веществ кроме упомянутых выше, а так- же для смесей. где Hг - теплота сгорания, Дж; кг; рв - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кг/м3; Ср - удельная теплоемкость воздуха, Дж//(кг К); допускается принимать равной 1,01 103 Дж/(кг – К); T0 начальная температура воздуха, К. Избыточное давление взрыва для горючих пылей определяют по формуле (1), где при отсутствии данных коэффициент Z принимается равным 0,5. Расчет избыточного давления взрыва для веществ и материалов, способных взрываться и горсть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друге другом, проводят по формуле (1), принимая Z=1 и в качестве величины Нг энергию, выделяющуюся при взаимодействии 1 кг вещества (с учетом сгорания продуктов взаимодей- ствия до конечных соединений), или экспериментально в натурных испытаниях. Расчетное из- быточное давление взрыва для гибридных взрывоопасных смесей, содержащих газы (пары) и 80 пыли, где - Р1 давление взрыва, вычисленное для газа (пара); Р2 - давление взрыва, вы- численное для пыли. Массы тг горючего газа (массу паров жидкости или массу взвешенной в объеме помещения пыли), поступившего в результате аварии в помещения, определяют согласно НПБ 10595 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» или исходя из иных объективных экспертных оценок. Взрыв (горение) газового облака. Причина- ми взрывов могут быть большие газовые облака, образующиеся при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов и т. п. Процесс взрыва или горения таких газовых облаков имеет ряд специфических особенностей, что приводит к необходимости рас- смотреть эти процессы отдельно. Образующиеся в атмосфере газовые облака чаще всего име- ют сигарообразную форму, вытянутую по направлению ветра. Инициаторы горения или взрыва в этих случаях носят чаще всего случайный характер. Причем воспламенение не всегда сопровождается взрывом. При плохом перемешивании газообразных веществ с атмосферным воздухом взрыва вообще не наблюдается. В этом случае при воспламенении газо- или паровоздушной смеси от места инициирования с дозвуковой скоростью будет распространяться «волна горения». Так как распространение пламени происходит со сравнительно низкой скоростью, в волне горения давление не повышается. В таком процессе имеет место только расширение продуктов горения за счет их нагрева в зоне пламени, и давление успевает выровняться по всему объему. Мед- ленный режим горения облака с наружной поверхности с большим выделением лучистой энергии может привести к образованию множества очагов пожаров на промышленном объек- те. При оценке разрушительного действия взрыва газового облака в открытом пространстве необходимо определить избыточное давление (скоростной напор) во фронте пламени. Если пламя распространяется от точечного источника зажигания в неограниченном пространстве, то оно имеет форму, близкую к сфере радиуса r, который непрерывно увеличивается по закону где и—нормальная скорость пламени; ε —степень расширения газов при сгорании; χ — коэффициент искривления фронта пламени; t —текущее значение времени, отсчитываемое от момента зажигания. В произвольной точке Мна расстоянии x от точки воспламенения скорость газа, где v0 — скорость движения фронта пламени при свободном сгорании; vo=(ε- 1) χи. Если в точке Мрас- положен какой-либо объект, но на него воздействует скоростной Напор, где р плотность газов при нормальных условиях. Скоростной напор достигает мак- симума, когда фронт пламени подходит непосредственно к данному объекту. Для пламени предельных углеводородов скоростной напор в открытом пространстве может достигать 26 кПа. По избыточному давлению взрыва можно ориентировочно оценить степень разрушения различных видов объектов (см. прил. 2). Предотвращение пожаров и взрывов 1. Оценка пожаро- и взрывоопасности производств. 2. Основные принципы и требования системы категорирования помещений и зданий по взры- вопожарной опасности. 3. Методы определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной опасности. 4. Особенности требований норм противопожарной безопасности зданий и помещений при их категорировании. В различных производствах используется и перерабатывается горючие и взрывоопасные материалы. Новые технологические линии основаны на интенсификации, повышении произ- водительности, объемов взрывопожароопасных веществ и обусловили необходимость повы- шения до критических значений такие параметры, как давление, температура, соотношение горючих компонентов и окислителя и др. В связи с этим возрастает потенциальная опасность взрывов большой разрушительной силы и пожаров, наносящих значительный материальный ущерб и приводящий к травмам и гибели обслуживающего персонала. Анализ крупных аварий показывает, что при взрывах и пожарах разрушению подвергаются не только здания и соору- жения самих производственных предприятий, но и жилых ближайших массивов и производст- венных предприятий. При рассмотрении причинно-следственных связей аварий позволяет 81 принимать необходимые меры взрывопожарной профилактики не только в процессе эксплуа- тации технологических систем, но и уже в процессе разработки тактично-технического зада- ния на проектирование, при проектировании и строительстве. Для принятия мер по взрывопо- жарной безопасности необходимо помещения и здания производственных объектов классифи- цировать и разработать соответствующие методики по их количественной оценки. Классифи- кация производственных помещений и зданий позволит объективно установить условный их уровень взрывопожарной опасности и обосновать конкретные организационно-технические решения, позволяющие в пределах допустимого риска от пожара эксплуатировать производст- венные объекты. Взрывопожарная опасность производственных объектов зависит от ряда опасных факторов пожара, пожароопасности исходных и конечных продуктов производства, техноло- гии производства, характеристик оборудования и т.д. В основу действующей методики катего- рирования помещений и зданий по взрывопожарной опасности приняты следующие основопо- лагающие принципы. Первый принцип. Заключается в признании возможности определенной (нормативной) мощности взрыва и (или) пожара. Второй принцип. Заключается в учете коли- чества взрывоопасных веществ, материалов способствующих образованию паровоздушных или пылевоздушных смесей. Третий принцип. Учет взрывопожароопасных свойств и материа- лов, применяемых в производственных помещениях и зданиях. Четвертый принцип. При уста- новлении категорий помещений и зданий принимается наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормального функционирования технологической системы и ее элементов. В соответствии с данными принципами выработаны требования при установлении категорий помещений и зданий на взрывопожарной опасности. Таблица Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодей- ствии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избы- точное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пы- левоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и ма- териалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; го- рючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива Количественные меры взрывоопасных паровоздушных и пылевоздушных смесей прини- мается избыточное давление взрыва ΔР, составляющее 5 кПа, которое не представляет опасно- сти для жизни обслуживающего персонала и является условной границей, разделяющей взры- воопасные и пожароопасные категории. Для пожароопасных категорий В1В4 количествен- ной мерой пожарной опасности является энергетический параметр, выраженный в удельной пожарной нагрузке (МДж/м2), табл.2.3 Если значение qкр для материала неизвестно, то принимается lпр 12 м. В случае, если пожарная нагрузка состоит из ЛВЖ и ГЖ, в этом случае рекомендуемое расстояние между со- седними участниками размещения (разлива) пожарной нагрузки принимается: при H > 11 м –lпр 15 м; при H < 11 м –lпр > (26 –H) м. 82 При установлении категорийности помещений и зданий необходимо исходить из физи- ко-химических свойств веществ и материалов, влияющих на степень взрывопожарной опасно- сти, а также их показателей (ГОСТ 12.1.044-91): группа горючести; температура вспышки; температура воспламенения; температура самовоспламенения; концентрационные пределы распространения пламени (воспламенение); температурные пределы распространения пламени (воспламенения); температура пламени; условия теплового самовозгорания; минимальная энергия зажигания; кислородный индекс; способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами; нормативная скорость распространения пламени; скорость выгорания; коэффициент дымообразования; индекс распространения пламени; показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов; взрывоопасное минимальное содержание кислорода; минимальная флегматизирующая концентрация флематизатора; максимальное давление взрыва; скорость нарастания давления при взрыве. Причем, число показателей, необходимых и достаточных для характеристики взрывопо- жароопасности веществ и материалов в условиях их производства, переработки, транспорти- рования и хранения, определяет разработчик системы обеспечения взрывопожаробезопасности объекта или разработчик ГОСТа и ТУ на вещество (материалом). |