В.2 Расчет горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси
с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении горючих газов и паров
ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство


В.2.1 Горизонтальные размеры зоны RНКПР, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (СНКПР) по ГОСТ 12.1.044, вычисляют по формулам:

- для горючих газов (ГГ):

, (В.12)

- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):

, (В.13)



где mг

масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;

г

плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг  м–3 ;

СНКПР

нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (объемных);

К

коэффициент, принимаемый равным К = Т/3600 для ЛВЖ;

mп —

масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;

п

плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг  м–3;

Рн

давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

Т

продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;

M

молярная масса, кг  кмоль–1;

V0

мольный объем, равный 22,413 м3  кмоль–1;

tр

расчетная температура, С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимальную возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры tр по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 С.

В.2.2 За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п. Во всех случаях значение RНКПР должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.

В.3 Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей
горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве


В.3.1 Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяют массу m, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата в соответствии с В.1.3—В.1.9.

В.3.2 Избыточное давления Р, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле

(В.14)

где Р0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r — расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;

mпр — приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле

(В.15)

где Qсг

удельная теплота сгорания газа или пара, Дж  кг–1;

Z

коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;

Q0

константа, равная 4,52  106 Дж  кг–1;

m —

масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

В.3.3 Импульс волны давления i, Па  с, рассчитывают по формуле

(В.16)

В.4 Метод расчета критериев пожарной опасности для горючих пылей

В.4.1 В качестве расчетного варианта аварии для определения критериев пожарной опасности для горючих пылей следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в горении пылевоздушной смеси участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий такого горения.

В.4.2 Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие пылевоздушные смеси, определяют, исходя из предпосылки о том, что в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в окружающее пространство находившейся в аппарате пыли.

В.4.3 Расчетная масса пыли, поступившей в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

, (В.17)

где М

расчетная масса поступившей в окружающее пространство горючей пыли, кг;

Мвз

расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;

Мав

расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной ситуации, кг;

ρст

стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг  м–3 ;

Vав

расчетный объем пылевоздушного облака, образованного при аварийной ситуации, м3.

В отсутствие возможности получения сведений для расчета Vав допускается принимать

М = Мвз + Мав. (В.18)

В.4.4 Мвз определяют по формуле

, (В.19)

где Кг

доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;

Квз

доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине Квз допускается принимать Квз = 0,9;

Мп

масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг.

В.4.5 Мав определяют по формуле

, (В.20)

где Мап —

масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее пространство при разгерметизации технологического аппарата, кг; при отсутствии ограничивающих выброс пыли инженерных устройств следует принимать, что в момент расчетной аварии происходит аварийный выброс в окружающее пространство всей находившейся в аппарате пыли;

q —

производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг  с–1;

Т —

расчетное время отключения, с, определяемое в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки. Следует принимать равным времени срабатывания системы автоматики, если вероятность ее отказа не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов
(но не более 120 с); 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов; 300 с при ручном отключении;

Кп —

коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. В отсутствие экспериментальных данных о Кп допускается принимать: 0,5 — для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм; 1,0 — для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.

В.4.6 Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяют массу M, кг, горючей пыли, поступившей в результате аварии в окружающее пространство в соответствии с В.4.1—В.4.5.

В.4.7 Избыточное давление Р для горючих пылей рассчитывают в следующей последовательности:

а) определяют приведенную массу горючей пыли mпр, кг, по формуле:

, (В.21)

где M —

масса горючей пыли, поступившей в результате аварии в окружающее пространство, кг;

Z —

коэффициент участия пыли в горении, значение которого допускается принимать равным 0,1. В отдельных обоснованных случаях величина Z может быть снижена, но не менее чем до 0,02;

Hт —

теплота сгорания пыли, Дж  кг–1;

Hт0 —

константа, принимаемая равной 4,52  106 Дж  кг–1;

б) вычисляют расчетное избыточное давление Р, кПа, по формуле:

, (В.22)

где Р0  —

атмосферное давление, кПа;

r  —

расстояние от центра пылевоздушного облака, м. Допускается отсчитывать величину r от геометрического центра технологической установки.

В.4.8 Импульс волны давления i, Па  с, вычисляют по формуле:

(В.23)

В.5 Метод расчета интенсивности теплового излучения

В.5.1 Интенсивность теплового излучения рассчитывают для двух случаев пожара (или для того из них, который может быть реализован в данной технологической установке):

- пожар проливов ЛВЖ, ГЖ, СУГ, СПГ (сжиженный природный газ) или горение твердых горючих материалов (включая горение пыли);

- «огненный шар».

Если возможна реализация обоих случаев, то при оценке значений критерия пожарной опасности учитывается наибольшая из двух величин интенсивности теплового излучения.

В.5.2 Интенсивность теплового излучения q, кВт  м–2, для пожара пролива жидкости или при горении твердых материалов рассчитывают по формуле

, (В.24)

где Еf —

среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт  м–2;

Fq —

угловой коэффициент облученности;

 —

коэффициент пропускания атмосферы.

Еf принимают на основе имеющихся экспериментальных данных. Для некоторых жидких углеводородных топлив указанные данные приведены в таблице В.1.

Таблица В.1 — Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородов

Углеводороды

Еf, кВт  м–2

М, кг  м–2  с–1

d = 10 м

d = 20 м

d = 30 м

d = 40 м

d = 50 м

CПГ (метан)

220

180

150

130

120

0,08

СУГ (пропан-бутан)

80

63

50

43

40

0,10

Бензин

60

47

35

28

25

0,06

Дизельное топливо

40

32

25

21

18

0,04

Нефть

25

19

15

12

10

0,04

Примечание — Для диаметров очагов менее 10 м или более 50 м следует принимать Еf такой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно.

При отсутствии данных допускается принимать величину Еf равной 100 кВт  м–2 для СУГ, 40 кВт  м–2 — для нефтепродуктов, 40 кВт  м–2 — для твердых материалов.

В.5.3 Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле:

, (В.25)

где F — площадь пролива, м2.

В.5.4 Вычисляют высоту пламени Н, м, по формуле:

, (В.26)

где М —

удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг  м–2  с–1;

в —

плотность окружающего воздуха, кг  м-3;

g —

ускорение свободного падения, g = 9,81 м  с–2 .

В.5.5 Определяют угловой коэффициент облученности Fq по формулам:

, (В.27)

где FV, FH — факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок соответственно, которые определяют с помощью выражений:

, (В.28)

, (В.29)

, (В.30)

, (В.31)

, (В.32)

, (В.33)

где r — расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м.

Определяют коэффициент пропускания атмосферы по формуле

. (В.34)

В.5.6 Интенсивность теплового излучения q, кВт  м–2 , для «огненного шара» рассчитывают по формуле В.24.

Еf определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать Еf равным 450 кВт  м–2.

В.5.7 Fq вычисляют по формуле

, (В.35)

где Н

высота центра «огненного шара», м;

Ds

эффективный диаметр «огненного шара», м;

r

расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

В.5.8 Эффективный диаметр «огненного шара» Ds рассчитывают по формуле

, (В.36)

где m — масса горючего вещества, кг.

В.5.9 Н определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать Н равной Ds / 2.

В.5.10 Время существования «огненного шара» ts, с, рассчитывают по формуле:

. (В.37)

В.5.11 Коэффициент пропускания атмосферы  рассчитывают по формуле

. (В.38)

В.6 Метод расчета радиуса воздействия высокотемпературных продуктов сгорания
газо- или паровоздушной смеси в открытом пространстве


Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания газо- или паровоздушной смеси в открытом пространстве RF, м, рассчитывают по формуле:

, (В.39)

где RНКПР — горизонтальный размер зоны, ограничивающей область концентраций, превышающих CНКПР, определяемый по формуле (В.12).

В.7 Метод расчета длины факела при струйном горении горючих газов

Длина факела LФ, м, при струйном горении горючих газов рассчитывают по формуле:

, (В.40)

где K —

коэффициент, который при истечении сжатых газов принимается равным 12,5; при истечении паровой фазы СУГ или СПГ — 13,5; при истечении жидкой фазы СУГ или СПГ — 15;

G —

расход горючего газа, кг  с–1.


Приложение Г

(обязательное)

Методика вычисления условной вероятности поражения человека

Г.1 При оценке потенциального риска для наружной установки следует рассматривать следующие опасные факторы:

  • избыточное давление и импульс волны давления при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей на открытом пространстве;

  • тепловое излучение при пожарах проливов горючих жидкостей и пожарах твердых материалов, реализации «огненного шара», струйном горении;

  • воздействие высокотемпературных продуктов сгорания газо- или паровоздушной смеси в открытом пространстве.

Если для рассматриваемой наружной установки невозможна реализация какого-либо из указанных выше опасных факторов, то этот фактор при оценке потенциального риска не учитывается.

Условную вероятность Qdj(a) поражения человека при реализации j-того сценария развития аварии, как правило, вычисляют по значениям пробит-функции Pr. Взаимосвязь величины Рr и условной вероятности поражения устанавливается таблицей Г.1, между реперными точками которой возможна линейная интерполяция.

Таблица Г.1Значения условной вероятности поражения человека в зависимости от величины пробит-функции Pr

Условная вероятность поражения, %

Величина пробит-функции Pr

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0



2,67

2,95

3,12

3,25

3,36

3,45

3,52

3,59

3,66

10

3,72

3,77

3,82

3,87

3,92

3,96

4,01

4,05

4,08

4,12

20

4,16

4,19

4,23

4,26

4,29

4,33

4,36

4,39

4,42

4,45

30

4,48

4,50

4,53

4,56

4,59

4,61

4,64

4,67

4,69

4,72

40

4,75

4,77

4,80

4,82

4,85

4,87

4,90

4,92

4,95

4,97

50

5,00

5,03

5,05

5,08

5,10

5,13

5,15

5,18

5,20

5,23

60

5,25

5,28

5,31

5,33

5,36

5,39

5,41

5,44

5,47

5,50

70

5,52

5,55

5,58

5,61

5,64

5,67

5,71

5,74

5,77

5,81

80

5,84

5,88

5,92

5,95

5,99

6,04

6,08

6,13

6,18

6,23

90

6,28

6,34

6,41

6,48

6,55

6,64

6,75

6,88

7,05

7,33



0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

99

7,33

7,37

7,41

7,46

7,51

7,58

7,65

7,75

7,88

8,09

Г.2 Условную вероятность поражения человека избыточным давлением при сгорании газо-, паро-, пылевоздушных смесей на расстоянии r от эпицентра определяют в следующей последовательности:

- вычисляют избыточное давление Р и импульс i по методам, приведенным в приложении В;

- исходя из значений Р и i, вычисляют величину пробит-функции Pr по формулам:

, (Г.1)

, (Г.2)

где Р — избыточное давление, Па;

i — импульс волны давления, Па  с.

С помощью таблицы Г.1 определяют условную вероятность поражения человека. Например, при значении Pr = 2,95 значение Qdj(a) = 2 % = 0,02, а при Pr = 8,09 значение Qdj(a) = 99,9 % = 0,999.

Г.3 Условную вероятность поражения человека тепловым излучением при пожаре пролива горючей жидкости, пожаре твердого материала или «огненном шаре» определяют в следующей последовательности:

а) рассчитывают величину Pr по формуле

, (Г.3)

где t — эффективное время экспозиции, с;

q — интенсивность теплового излучения, кВт  м–2, определяемая в соответствии с приложением В.

Величину t находят:

1) для пожаров проливов горючих жидкостей и пожаров твердых материалов

, (Г.4)

где t0 —

характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать t = 5 с);

х 

расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт  м–2, м;

u —

скорость движения человека, м  с–1 (допускается принимать u = 5 м  с–1);

2) для воздействия «огненного шара» величина t принимается в соответствии с приложением В.

б) с помощью таблицы Г.1 определяют условную вероятность поражения человека тепловым излучением.

В случае, если радиус очага пожара при пожаре проливе, пожаре твердых материалов или реализации «огненного шара» больше или равен 30 м, условная вероятность поражения человека принимается равной 100 %.

Г.4. Условную вероятность поражения человека при струйном горении вычисляют следующим образом:

- определяют длину факела по методу в соответствии с приложением В;

- в случае, если Lф ≥ 30 м, условная вероятность поражения принимается равной 6 %;

- в случае, если Lф < 30 м, условная вероятность поражения принимается равной 0.

Г.5. Условную вероятность поражения человека в результате воздействия высокотемпературных продуктов сгорания газо- или паровоздушной смеси при реализации пожара-вспышки вычисляют следующим образом:

- определяют радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания газо- или паровоздушной смеси в открытом пространстве по методу в соответствии с приложением В;

- в случае, если RF  30 м, условная вероятность поражения принимается равной 100 %;

- в случае, если RF < 30 м, условная вероятность поражения принимается равной 0.

Приложение Д

(рекомендуемое)

Расчетное определение коэффициента Z участия в горении
горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей


Д.1 Приведенные в приложении Д расчетные формулы применяются для случая 100m/(г,пVсв) < 0,5СНКПР [СНКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени газа или пара, % (объемных)] и помещений в форме прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более пяти.

Д.2 Коэффициент Z участия горючих газов и паров ненагретых выше температуры окружающей среды легковоспламеняющихся жидкостей при заданном уровне значимости рассчитывают по формулам:

- при ХНКПР и YНКПР

, (Д.1)

- при ХНКПР и YНКПР

, (Д.2)

где С0 — предэкспоненциальный множитель, % (объемных), равный:

- при отсутствии подвижности воздушной среды для горючих газов

, (Д.3)

- при подвижности воздушной среды для горючих газов

, (Д.4)

- при отсутствии подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

, (Д.5)

- при подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей

, (Д.6)

где m —

масса газа или паров ЛВЖ, поступающих в объем помещения, кг;

 —

допустимые отклонения концентрации при задаваемом уровне значимости , приведенные в таблице Д.1;

ХНКПР, YНКПР, ZНКПР —

расстояния по осям X, Y и Z от источника поступления газа или пара, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени соответственно, м; рассчитываются по формулам (Д.10)—(Д.12);

L, S —

длина и ширина помещения соответственно, м;

F —

площадь пола помещения, м2;

U

подвижность воздушной среды, м  с–1;

Сн —

концентрация насыщенных паров при расчетной температуре tp, С, воздуха в помещении, % (объемных).


Таблица Д.1 — Допустимые отклонения концентрации при заданном уровне значимости

Характер распределения концентраций





Для горючих газов при отсутствии подвижности воздушной среды

0,1

1,29

0,05

1,38

0,01

1,53

0,003

1,63

0,001

1,70

0,000001

2,04

Для горючих газов при подвижности воздушной среды

0,1

1,29

0,05

1,37

0,01

1,52

0,003

1,62

0,001

1,70

0,000001

2,03

Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при отсутствии подвижности воздушной среды

0,1

1,19

0,05

1,25

0,01

1,35

0,003

1,41

0,001

1,46

0,000001

1,68

Для паров легковоспламеняющихся жидкостей при подвижности воздушной среды

0,1

1,21

0,05

1,27

0,01

1,38

0,003

1,45

0,001

1,51

0,000001

1,75

Д.3 Концентрация Сн может быть найдена по формуле

, (Д.7)

где Рн — давление насыщенных паров при расчетной температуре (находят из справочной литературы), кПа;

Р0 — атмосферное давление, равное 101 кПа.

Уровень значимости выбирают, исходя из особенностей технологического процесса. Допускается принимать равным 0,05.

Д.4 Коэффициент Z участия паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей при сгорании паровоздушной смеси может быть определен по графику, приведенному на рисунке Д.1.



Рисунок Д.1 — Зависимость Z от Х

Значения Х рассчитывают по формуле

, (Д.8)

где С * — величина, задаваемая соотношением

, (Д.9)

где  — эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9.

Расстояния ХНКПР, YНКПР и ZНКПР рассчитывают по формулам:

, (Д.10)

, (Д.11)

, (Д.12)

где K1 —

коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для горючих газов и 1,1958 — для легковоспламеняющихся жидкостей;

K2 —

коэффициент, принимаемый равным 1 для горючих газов и K2 = T/3600 — для легковоспламеняющихся жидкостей;

K3 —

коэффициент, принимаемый равным 0,0253 для горючих газов при отсутствии подвижности воздушной среды; 0,02828 — для горючих газов при подвижности воздушной среды; 0,04714 — для легковоспламеняющихся жидкостей при отсутствии подвижности воздушной среды и 0,3536 — для легковоспламеняющихся жидкостей при подвижности воздушной среды;

Н —

высота помещения, м.

При отрицательных значениях логарифмов расстояния ХНКПР, YНКПР и ZНКПР принимаются равными 0.


УДК 614.841.12



ОКС 13.220.01


ОК ВЭД L 7523040

Ключевые слова: категории, помещения, здания, наружные установки, взрывопожарная опасность, пожарная опасность, пожарный риск






Редактор Т.А. Кремлева


Технический редактор Е.С. Матюшкина


Подписано в печать 17.04.2009 г. Формат 60  84 1/8. Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 3,72. Уч.-изд. л. 3,42. Т. – 250 экз. Заказ № 31.

Типография ФГУ ВНИИПО МЧС России

мкр. ВНИИПО, д. 12, г. Балашиха,

Московская обл., 143903


страница 1 ... страница 2страница 3страница 4


скачать

Другие похожие работы: