🗊Презентация Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

Изучить основные принципы категорирования помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности Изучить основные принципы категорирования помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

1. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. 1. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. 2. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. 3. СТБ 11.05.03-2010. Пожарная безопасность технологических процессов. Методы оценки и анализа пожарной безопасности. Общие требования. 4. ГОСТ 12.1.010-76. Взрывобезопасность. Общие требования. 5. ГОСТ 12.1.041-83. Пожаровзывобезопасность горючих пылей. Общие требования. 6. ТКП 45-2.02-142-2011. Здания, строительные конструкции, материалы и изделия. Правила пожарно-технической классификации. 6. ТКП 474-2013. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. 7. Абдрафиков Ф.Н. Безопасность технологических процессов. Курс лекций – Светлая Роща, 2011.

1. Понятие категории по взрывопожарной и пожарной опасности. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности 1. Понятие категории по взрывопожарной и пожарной опасности. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

Показатель взрывопожарной и пожарной опасности определяется свойствами, количеством и условиями применения веществ и материалов в помещениях, зданиях, сооружениях, пожарных отсеках и показывает возможность возникновения в них пожара, взрыва с последующим горением. Показатель взрывопожарной и пожарной опасности определяется свойствами, количеством и условиями применения веществ и материалов в помещениях, зданиях, сооружениях, пожарных отсеках и показывает возможность возникновения в них пожара, взрыва с последующим горением. В зависимости от категории производства устанавливаются нормативные требования по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности помещений и зданий производства в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, размещения помещений, конструктивных решений, инженерного оборудования, электрооборудования и т.п.

- зданий производственного назначения; - зданий складского назначения; (здания классов функциональной пожарной опасности Ф5.1, Ф5.2, Ф5.3) - помещений в зданиях производственного и складского назначения; - наружных установок.

- планировки застройки; - этажности; - площадей пожарных отсеков; - размещения помещений; - обеспечении эвакуации людей при пожаре; - конструктивных решений; - инженерного оборудования.

Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д). Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).

Здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5 % площади всех помещений или 200 м2. Допускается не относить здание к категории А, если суммарная площадь помещений категории А в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены два условия: Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены два условия: здание не относится к категории А; суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех помещений или 200 м2. Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

Здание относится к категории Г , если одновременно выполнены два условия: Здание относится к категории Г , если одновременно выполнены два условия: - здание не относится к категориям А, Б или В; - суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений. 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). Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В или Г.

Определение категорий наружных установок следует осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к категориям от высшей (Ан) к низшей (Дн). Определение категорий наружных установок следует осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к категориям от высшей (Ан) к низшей (Дн).

При расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва. В случае если использование расчетных методов не представляется возможным, допускается определение значений критериев взрывопожарной опасности на основании результатов соответствующих научно-исследовательских работ, согласованных и утвержденных в установленном порядке.

1. Происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно выше сказанного. 1. Происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно выше сказанного. 2. Все содержимое аппарата поступает в помещение. 3. Происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для 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. Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным: а) времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов; б) 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов; в) 300 с - при ручном отключении. Не допускается использование технических средств для отключения трубопроводов, для которых время отключения превышает приведенные выше значения.

Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей - на 1 м2 пола помещения. Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей - на 1 м2 пола помещения.

Расчетной аварии предшествовало пыленакопление в производственном помещении, происходящее в условиях нормального режима работы (например, вследствие пылевыделения из негерметичного производственного оборудования) между плановыми уборками пыли, определяемое экспериментально технологами. При отсутствии экспериментальных данных технологов допускается принимать пыленакопление равное 5% от расчетного количества пыли, выделившейся из технологического оборудования при аварии. Расчетной аварии предшествовало пыленакопление в производственном помещении, происходящее в условиях нормального режима работы (например, вследствие пылевыделения из негерметичного производственного оборудования) между плановыми уборками пыли, определяемое экспериментально технологами. При отсутствии экспериментальных данных технологов допускается принимать пыленакопление равное 5% от расчетного количества пыли, выделившейся из технологического оборудования при аварии. В момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в помещение всей находившейся в аппарате пыли.

Определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием с погрешностью не более 7 %. Допускается принимать равным 80% геометрического объема помещения.

Избыточное давление взрыва ΔР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, определяется по формуле

где НT,- теплота сгорания, Дж кг-1; где НT,- теплота сгорания, Дж кг-1; в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0, кг м -3, Ср - теплоемкость воздуха, Джкг -1К-1 (допускается принимать равной 1,01103 Джкг -1K-1); То - начальная температура воздуха, К.

Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице . Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице .

Если пожарная нагрузка состоит из различных материалов, то значение q кр определяется по материалу с минимальным значением q кр . Для материалов пожарной нагрузки с неизвестными значениями q кр значения предельных расстояний принимаются I  12 м. Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ или ГЖ, рекомендуемое расстояние (Iпр) между соседними участками размещения (разлива) пожарной нагрузки рассчитывается по формулам: I пр  15 м при Н  11, I пр  26 - Н при Н < 11 2. Если при определении категорий В2 или В3 количество пожарной нагрузки Q, определенное по пункту 7.2, превышает или равно Q  0,64g Н2, то помещение будет относиться к категориям В1 или В2 соответственно. 3. Помещения площадью менее 10 м2 независимо от обращающихся в них пожароопасных веществ и материалов следует относить к категории В4

1. Исходные данные 1. Исходные данные Складское помещение. В помещении находятся горючие вещества (белила цинковые МА-15Н (ГОСТ 10503-71) температура вспышки 49 ºС)(далее – белила), которые хранятся в металлических бочках. Количество бочек 5. Количество белила в каждой бочке составляет 30 кг, иная пожарная нагрузка отсутствует. Низшая теплота сгорания для Белил составляет 44,87 МДж·кг-1. При определении избыточного давления взрыва ΔP в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки с Белилами и поступление их в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (Борисов) tр = 36 ºС. 2. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода. Согласно таблице Б.2 ТКП 474 коэффициент участия горючего во взрыве равен Z составляет 0, так как белила нагреты до температуры окружающей среды (36 ºС), что ниже температуры вспышки (49 ºС) и отсутствует возможность образования аэрозоля. Из этого следует, что избыточное давление взрыва ΔP равно 0.

4. Расчет пожарной нагрузки и удельной пожарной нагрузки на участках. 4. Расчет пожарной нагрузки и удельной пожарной нагрузки на участках. В помещении располагается 5 участков с одинаковой пожарной нагрузкой. В соответствии с п. 5.3.3 ТКП 474 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g на одном участке. Пожарная нагрузка на одном из участков составит: МДж. Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет до 8 м2. В соответствии с п. 5.3.1 технического кодекса принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S равной 10 м2. Удельная пожарная нагрузка на участке составит: МДж  м-2. Определяем пожарную нагрузку в помещении: МДж.

5. Проверка условий размещения пожарной нагрузки в помещении 5. Проверка условий размещения пожарной нагрузки в помещении Так как пожарная нагрузка в помещении составляет 6730,5 МДж, что более 2000 МДж, в соответствии с таблицей 2 ТКП 474 помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В4 (g  200 МДж  м-2) при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым п. 5.3.4. Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ и ГЖ, расстояния между участками разлива пожарной нагрузки должны быть больше предельных. В помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм H составляет около 9 м. При этих условиях (H меньше 11 м) предельное расстояние lпр должно удовлетворять неравенству: lпр  26 – H. При H = 9 м предельное расстояние должно быть lпр  17 м. 6. Вывод о категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности согласно ТКП 474.. Поскольку данное условие не выполняется (расстояния между агрегатами не более 6 м), согласно техническому кодексу рассматриваемое помещение следует отнести к категории В3.

Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с ацетоном, каждая объемом по Vа = 80 л = = 0,08 м3. Размеры помещения LX SXH = 12x 6x6 м. Объем помещения Vп = 432 м3. Площадь помещения F = 72 м2. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг ∙ кмоль-1. Константы уравнения Антуана: А = 6,37551; В = 1281,721; Са = 237,088. Химическая формула ацетона С3Н6О. Плотность ацетона (жидкости) ρ = 790.8 кг ∙м-3. Температура вспышки ацетона tвсп = -18 оС.

При определении массы горючего вещества, поступающего в помещение, в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения исходя из расчета, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 пола помещения. За расчетную принимаем стандартную температуру, равную tp = 25 0C. При определении массы горючего вещества, поступающего в помещение, в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения исходя из расчета, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 пола помещения. За расчетную принимаем стандартную температуру, равную tp = 25 0C.

С помощью значений констант Антуана А, В и Са рассчитывается давление насыщенных паров ацетона при расчетной температуре: С помощью значений констант Антуана А, В и Са рассчитывается давление насыщенных паров ацетона при расчетной температуре: Для значений молярной массы ацетона М = 58 ( 58,08 ) определяем значение интенсивности испарения:

Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет: Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет: FN = 1,0 ∙ 80 = 80 м2 Поскольку площадь помещений F = 72 м2 меньше рассчитанной площади разлива ацетона FN = 80 м2, то окончательно принимаем FN =F= 72 м2. Масса паров ( m ), поступивших в помещение, рассчитывается по формуле

Общая масса разлившегося ацетона mп составляет: Общая масса разлившегося ацетона mп составляет: Как видно, при расчетной аварийной ситуации испаряется не вся масса разлившегося из бочки ацетона, и в процессе образования взрывоопасной паровоздушной среды принимает участие только ее часть m = 60,4 кг. Далее рассмотрим порядок определения массы горючих газов, поступающих при аварии в помещение. Масса m, кг, поступившего в помещении при расчетной аварии газа определяется исходя из объема V и давления в аппарате Р1, плотности газа при расчетной температуре и объема газа, вышедшего из трубопроводов VТ :

При этом объем V складывается из двух составляющих: объема газа, вышедшего из трубопровода до его отключения V1Т, и газа, вышедшего после отключения трубопроводов V2Т: При этом объем V складывается из двух составляющих: объема газа, вышедшего из трубопровода до его отключения V1Т, и газа, вышедшего после отключения трубопроводов V2Т: где: q – расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и других параметров, м3с -1 ; T – время отключения трубопровода, с, определяемое по пункту А 1.2 ТКП 474-2013; где P2 – максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r – внутренний радиус трубопроводов, м; L – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

Помещение участка наращивания кремния. Наращивание поликристалла кремния осуществляется методом восстановления тетрахлорида кремния в атмосфере водорода на двух установках с давлением в их реакторах Помещение участка наращивания кремния. Наращивание поликристалла кремния осуществляется методом восстановления тетрахлорида кремния в атмосфере водорода на двух установках с давлением в их реакторах P1 = 200 кПа. Водород подается к установкам от коллектора, расположенного за пределами участка, по трубопроводу из нержавеющей стали диаметром d = 0,02 м (радиусом r = 0,01 м) под давлением Р2 = 300 кПа.

Суммарная длина трубопровода от автоматической задвижки с электроприводом, расположенной за пределами участка, до установок составляет L1 = 15 м. Объем реактора V = 0,09 м3. Температура раскаленных поверхностей реактора t = 1200 °С. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м3∙с-1. Молярная масса водорода М = 2,016 кг ∙ кмоль-1. Суммарная длина трубопровода от автоматической задвижки с электроприводом, расположенной за пределами участка, до установок составляет L1 = 15 м. Объем реактора V = 0,09 м3. Температура раскаленных поверхностей реактора t = 1200 °С. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м3∙с-1. Молярная масса водорода М = 2,016 кг ∙ кмоль-1.

При определении массы водорода, вышедшего в помещение, в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного реактора и выход водорода из него и подводящего трубопровода. За расчетную температуру принимается максимальная температура воздуха в помещении tp = 35 ° С. Плотность водорода при этой температуре будет равна: При определении массы водорода, вышедшего в помещение, в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного реактора и выход водорода из него и подводящего трубопровода. За расчетную температуру принимается максимальная температура воздуха в помещении tp = 35 ° С. Плотность водорода при этой температуре будет равна: Расчетное время отключения трубопровода по п. А1.2 в ТКП 474-2013 Принимаем равным Та = 120 с.

- объема газа, вышедшего из аппарата: - объема газа, вышедшего из аппарата: Vа = 0,01∙200∙0,09 = 0,18м3; - объема газа, вышедшего из трубопровода до отключения: V1T = 0,06∙120 = 7,2м3; - объема газа, вышедшего из трубопровода после его отключения: V 2T= 0,01 ∙ 3,14 ∙ 300 ∙ 0,012 ∙ 15 = 0,014 м3; - общего объема газа, вышедшего из трубопровода VT = 7,2 + 0,014 = 7,214м3; Масса газа будет равна: m = (0,18 + 7,214) ∙ 0,0797 = 0,589 кг

При наличии в помещении аварийной вентиляции концентрация газообразных примесей будет несколько ниже, чем рассчитанная в соответствии с приведенными соотношениями. Часть примесей будет уноситься с выходящим из помещения воздухом. Для учета этого эффекта при расчете количества горючего вещества в помещении следует массу горючих газов или паров ЛВЖ, или ГЖ, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, разделить на коэффициент К, определяемый по формуле: К = АТ+1, где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-1; Т - продолжительность поступления ГГ и паров ЛВЖ, и ГЖ в объем помещения, с.

Данный коэффициент допускается учитывать при обеспечении аварийной вентиляции резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (согласно ПУЭ). Данный коэффициент допускается учитывать при обеспечении аварийной вентиляции резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (согласно ПУЭ). С помощью вышеизложенных уравнений рассчитывается количество горючих веществ, поступивших в объем помещения, оценивается возможность достижения взрывоопасной концентрации, необходимое для этого время (или количество испаряющейся жидкости) определения избыточного давления взрыва и решения других частных задач.

Представленные схемы расчета определяют общие основы решения поставленной задачи и не могут в полной мере охватить все нюансы, возникающие в том или ином случае, с которыми приходится сталкиваться на практике. Каждому расчету должно предшествовать тщательное изучение возможных вариантов аварий и вследствие этого места поступления горючего вещества в помещение, его вида, агрегатного состояния, возможные пути его распространения в объеме (для газа) или по плоскости пола (для жидкостей) и т.д. Можно сказать, что каждый случай является по-своему уникальным, и вследствие этого НПБ 5-2000 определяет категории именно помещений (зданий), а не производства в целом.

Физико-химические и пожароопасные свойства этанола определяются по справочной литературе. Этанол - С2Н5ОН, легковоспламеняющаяся жидкость с молекулярной массой 46.07 г/моль; lgP= 7,81158 -1918,508/ (252,125 +tP); нижний концентрационные пределы распростране­ния пламени – 3,6 (об.); максимальное давление взрыва - 682 кПа, нормальная скорость выгорания - 0,556 м/с. Физико-химические и пожароопасные свойства этанола определяются по справочной литературе. Этанол - С2Н5ОН, легковоспламеняющаяся жидкость с молекулярной массой 46.07 г/моль; lgP= 7,81158 -1918,508/ (252,125 +tP); нижний концентрационные пределы распростране­ния пламени – 3,6 (об.); максимальное давление взрыва - 682 кПа, нормальная скорость выгорания - 0,556 м/с. В качестве аварийной ситуации выбирается наихудший вариант, при котором происходит полное разрушение аппарата с этанолом и все содержимое (76 л) поступает в помещение. Кроме того, в течение расчетного времени отключения трубопроводов ЛВЖ поступает в помещение по трубопроводу.

Давление насыщенных паров определяется по формуле: Давление насыщенных паров определяется по формуле: Интенсивность испарения с поверхности жидкости определяется по формуле:

Масса ларов жидкости, поступивших в помещение, равна массе жидкости, испарившейся с поверхности разлива: m=mp. Время полного испарения жидкости определяется по формуле: Масса ларов жидкости, поступивших в помещение, равна массе жидкости, испарившейся с поверхности разлива: m=mp. Время полного испарения жидкости определяется по формуле: Так как время полного испарения жидкости более 3600 с, то для дальнейших расчетов принимается время испарения жидкости равным 3600 с. Масса горючих паров поступивших в помещение (без учета работы аварийной системы вентиляции) определяется по формуле:

Плотность паров жидкости определяется по формуле: Плотность паров жидкости определяется по формуле: Свободный объем помещения определяется по формуле: Vcв= Vпом -Voбop = 2250-50=2200 м3 Стехиометрическая концентрация паров жидкости и стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания определяются по фор­мулам:

Коэффициент участия горючего во взрыве для ЛВЖ, нагретых выше температуры вспышки равен 0,3. Избыточное давление взрыва ДР для этанола определяется по формуле: Коэффициент участия горючего во взрыве для ЛВЖ, нагретых выше температуры вспышки равен 0,3. Избыточное давление взрыва ДР для этанола определяется по формуле: Помещение относится к категории «А» по взрывопожарной и пожарной опасности.