Расчет категории помещения с участием в технологии ЛВЖ и ГЖ
Помещение «Склад 1а (-2 этаж)»
| Имя | Значение |
| Описание | |
| Длина | 19 м |
| Ширина | 6 м |
| Площадь | 114 м² |
| Высота | 2,8 м |
| Уровень нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия) | 2,8 м |
| Расчетная температура воздуха | 25 °C |
| Имеется автоматическое пожаротушение | Да |
| Имеется аварийная вентиляция | Нет |
| Категория | В2 |
| Класс зоны по ПУЭ | В-I |
| Класс зоны по ФЗ №123 | 1 |
6.10.1. Участок «Склад»
| Имя | Значение |
| Описание | |
| Площадь | 90 м² |
| Высота | 2,2 м |
6.10.1.1. Горючая нагрузка «ДВП»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Помещение, облицованное панелями, панели ДВП |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 18,1 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 240 кг |
6.10.1.2. Горючая нагрузка «Дорожная краска»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Дорожная краска |
| Описание | ТГЖ |
| Теплота сгорания | 14,5 МДж/кг |
| Молярная масса | 215 кг/кмоль |
| Нижний концентрационный предел распространения пламени | — |
| Температура вспышки | 300 °C |
| Температура кипения | — |
| Плотность жидкости | 1200 кг/м³ |
| Удельная площадь разлива в помещении | 1 м²/л |
| Константа Антуана А | — |
| Константа Антуана В | — |
| Константа Антуана Са | — |
Свойства горючей нагрузки:
| Имя | Значение |
| Суммировать расчетное избыточное давление взрыва от различных веществ на участке | Нет |
| Объем аппарата | 0,01 м³ |
| Температура жидкости | 25 °C |
Определение массы жидкости, вышедшей из аппарата при аварии
Происходит авария аппарата «Дорожная краска». Все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство, происходит одновременно утечка жидкости из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потокам.
Объем жидкости, вышедшей из аппарата, равен объему аппарата и составляет 0,01 м³.
Объем жидкости, вышедшей до отключения трубопроводов, определяется по формуле и составляет 0 м³.
Объем жидкости, вышедшей после отключения трубопроводов, определяется по формуле и составляет 0 м³.
Таким образом, объем жидкости, поступившей в окружающее пространство из аппарата и трубопроводов, составляет 0,01 м³.
Масса жидкости, вышедшей из аппарата и трубопроводов, составляет 12 кг.
Площадь разлива жидкости составляет 10 м².
Расчет коэффициента Z участия в горении паров жидкости
Жидкость нагрета ниже температуры вспышки.
Коэффициент Z принимается по таблице А.1 СП 12: Z = 0.
Так как коэффициент Z участия в горении паров жидкости равен нулю, возникновение источника зажигания не приведет к взрыву, и расчетное давление взрыва будет равно нулю.
6.10.1.3. Горючая нагрузка «Древисина»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Древесина в изделиях |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 13,8 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | 13,9 кВт/м² |
| Масса | 250 кг |
6.10.1.4. Горючая нагрузка «Краска»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Краска пигментная |
| Описание | ТГЖ |
| Теплота сгорания | 12,5 МДж/кг |
| Молярная масса | 189 кг/кмоль |
| Нижний концентрационный предел распространения пламени | — |
| Температура вспышки | 200 °C |
| Температура кипения | 400 °C |
| Плотность жидкости | 1200 кг/м³ |
| Удельная площадь разлива в помещении | 0,5 м²/л |
| Константа Антуана А | — |
| Константа Антуана В | — |
| Константа Антуана Са | — |
Свойства горючей нагрузки:
| Имя | Значение |
| Суммировать расчетное избыточное давление взрыва от различных веществ на участке | Нет |
| Объем аппарата | 0,005 м³ |
| Температура жидкости | 25 °C |
Определение массы жидкости, вышедшей из аппарата при аварии
Происходит авария аппарата «Краска». Все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство, происходит одновременно утечка жидкости из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потокам.
Объем жидкости, вышедшей из аппарата, равен объему аппарата и составляет 0,005 м³.
Объем жидкости, вышедшей до отключения трубопроводов, определяется по формуле и составляет 0 м³.
Объем жидкости, вышедшей после отключения трубопроводов, определяется по формуле и составляет 0 м³.
Таким образом, объем жидкости, поступившей в окружающее пространство из аппарата и трубопроводов, составляет 0,005 м³.
Масса жидкости, вышедшей из аппарата и трубопроводов, составляет 6 кг.
Площадь разлива жидкости составляет 2,5 м².
Расчет коэффициента Z участия в горении паров жидкости
Жидкость нагрета ниже температуры вспышки.
Коэффициент Z принимается по таблице А.1 СП 12: Z = 0.
Так как коэффициент Z участия в горении паров жидкости равен нулю, возникновение источника зажигания не приведет к взрыву, и расчетное давление взрыва будет равно нулю.
6.10.1.5. Горючая нагрузка «Мебель»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Мебель, дерево+облицовка (0,9+0,1) |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 14,4 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 450 кг |
6.10.1.6. Горючая нагрузка «ПВХ изделия»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Поливинилхлорид, ПВХ |
| Описание | [– CH2 – CHCl –]п |
| Теплота сгорания | 20,7 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 130 кг |
6.10.1.7. Горючая нагрузка «Подсобные помещения»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Подсобные и бытовые помещения |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 14 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 360 кг |
6.10.1.8. Горючая нагрузка «Поликарбонат»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Поликарбонат |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 31 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 45 кг |
6.10.1.9. Горючая нагрузка «Растворитель»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Ацетон |
| Описание | C3H6O |
| Теплота сгорания | 31,36 МДж/кг |
| Молярная масса | 58,1 кг/кмоль |
| Нижний концентрационный предел распространения пламени | 2,7 % об. |
| Температура вспышки | -18 °C |
| Температура кипения | 56,5 °C |
| Плотность жидкости | 791 кг/м³ |
| Удельная площадь разлива в помещении | 1 м²/л |
| Константа Антуана А | 6,37551 |
| Константа Антуана В | 1281,721 |
| Константа Антуана Са | 237,088 |
| Максимальное давление взрыва | 570 кПа |
| Стехиометрическая концентрация | 4,91 % об. |
| Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания | 4 |
Свойства горючей нагрузки:
| Имя | Значение |
| Суммировать расчетное избыточное давление взрыва от различных веществ на участке | Нет |
| Возможность образования взрывоопасной смеси | при нормальных режимах работы |
| Объем аппарата | 0,002 м³ |
| Температура жидкости | 25 °C |
| Уровень значимости (табл. Д.1 СП 12) | 0,05 |
Определение массы жидкости, вышедшей из аппарата при аварии
Происходит авария аппарата «Растворитель». Все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство, происходит одновременно утечка жидкости из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потокам.
Объем жидкости, вышедшей из аппарата, равен объему аппарата и составляет 0,002 м³.
Объем жидкости, вышедшей до отключения трубопроводов, определяется по формуле и составляет 0 м³.
Объем жидкости, вышедшей после отключения трубопроводов, определяется по формуле и составляет 0 м³.
Таким образом, объем жидкости, поступившей в окружающее пространство из аппарата и трубопроводов, составляет 0,002 м³.
Масса жидкости, вышедшей из аппарата и трубопроводов, составляет 1,6 кг.
Площадь разлива жидкости составляет 2 м².
Определение давления насыщенного пара жидкости
Давление насыщенного пара жидкости определено по формуле Антуана:
30,555 кПа,
где:
| − | константа Антуана | 6,37551 |
| − | константа Антуана | 1281,721 |
| – | константа Антуана | 237,088 |
| − | расчетная температура жидкости | 25 °C |
Расчет массы паров жидкости
Поскольку температура жидкости (25 °C) не превышает температуру окружающей среды (25 °C), то, согласно формулам (А.11), (А.12) и (А.13), расчет массы паров жидкости выполняется следующим образом:
где — масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; — масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг; — масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.
При этом каждое из слагаемых определяется по формуле:
где − интенсивность испарения, определяемая по формуле:
0,0002329 кг/(с·м²),
где:
| − | коэффициент, принимаемый по таблице А.2 СП 12.13130.2009 в зависимости от скорости (0 м/с) и температуры (25 °C) воздушного потока над поверхностью испарения | 1 |
| − | молярная масса жидкости | 58,1 кг/кмоль |
| − | давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости (25 °C) | 30,555 кПа |
− площадь испарения, м2; − время испарения, с – приведены в таблице:
| Источники испарения | Площадь, м² | Продолжительность испарения, с | Масса паров жидкости, кг |
| Поверхность разлива | 2 | 3396,3 | 1,582 |
Итого: масса паров жидкости составит 1,582 кг.
Расчет коэффициента Z участия в горении паров жидкости
Жидкость нагрета до температуры вспышки или выше.
Проверка условия Д.1:
где:
| − | масса паров ЛВЖ | 1,582 кг |
| − | плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре | 2,374 кг/м³ |
| − | свободный объем помещения | 255,4 м³ |
| – | нижний концентрационный предел распространения пламени | 2,7 % об. |
0,26 % < 1,35 % – условие выполняется.
Отношение длины помещения к ширине составляет 3,17 ≤ 5. Условие выполняется.
Определяем концентрацию насыщенных паров при расчетной температуре воздуха в помещении:
30,25 % об.,
где:
| − | давление насыщенных паров при расчетной температуре | 30,555 кПа |
| − | атмосферное давление | 101 кПа |
Определяем предэкспоненциальный множитель С0:
4,31 % об.,
где:
| – | концентрация насыщенных паров | 30,25 % об. |
| − | масса паров ЛВЖ | 1,582 кг |
| − | плотность паров ЛВЖ | 2,374 кг/м³ |
| − | свободный объем помещения | 255,4 м³ |
Определяем расстояния ХНКПР, YНКПР и ZНКПР:
где:
| − | коэффициент, принимаемый для паров ЛВЖ равным 1,1958 | 1,1958 |
| − | коэффициент, принимаемый для паров ЛВЖ равным T/3600 | 0,943 |
| − | коэффициент, принимаемый равным 0,04714 для паров ЛВЖ при отсутствии подвижности воздушной среды; 0,3536 — для паров ЛВЖ при подвижности воздушной среды | 0,04714 |
| – | длина помещения | 19 м |
| – | ширина помещения | 6 м |
| – | высота помещения | 2,8 м |
| – | допустимые отклонения концентрации при заданном уровне значимости Q( ) = 0,05 | 1,25 |
При отрицательных значениях логарифмов расстояния ХНКПР, YНКПР и ZНКПР принимаются равными 0.
Коэффициент Z участия в горении паров ЛВЖ при и определяется по формуле:
где:
| − | площадь пола помещения | 114 м² |
Расчет избыточного давления взрыва
Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Сl, Вr, I, F определяется по формуле:
где:
| − | максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме | 570 кПа |
| − | начальное давление | 101 кПа |
| − | масса горючего вещества | 1,582 кг |
| − | коэффициент участия горючих веществ в горении | 0,59 |
| − | свободный объем помещения | 255,4 м³ |
| − | плотность газа или пара при расчетной температуре (25 °C) | 2,374 кг/м³ |
| − | стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ | 4,91 % об. |
| − | коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения | 3 |
Определение объема взрывоопасной смеси
Объем газа (пара):
где:
| − | масса горючего вещества | 1,582 кг |
| − | коэффициент участия горючих веществ в горении | 0,59 |
| − | плотность газа или пара при расчетной температуре | 2,374 кг/м³ |
Объем взрывоопасной смеси:
где:
| – | нижний концентрационный предел распространения пламени | 2,7 % об. |
Объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения.
6.10.1.10. Горючая нагрузка «Резина»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Резинотехнические изделия |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 33,5 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | 14,8 кВт/м² |
| Масса | 130 кг |
6.10.1.11. Горючая нагрузка «ТУпаковка»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Упаковка: бумага+картон + (этилен +стирол) (0,4+0,3+0,15 +0,15) |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 23,5 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 140 кг |
6.10.1.12. Горючая нагрузка «Фанера»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Производство фанеры, древесина+фанера (0,5+0,5) |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 16,1 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 350 кг |
6.10.1.13. Горючая нагрузка «Электропроводка»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Кабели+провода, 0,75* (АВВГ, АПВГ, ТПВ)+0,25*(КПРТ, ПР, ШРПС) |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 33,5 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 75 кг |
6.10.1.14. Горючая нагрузка «Электротехнические изделия»
Свойства горючего вещества:
| Имя | Значение |
| Наименование | Электротехн. материалы, текстолит, карболит |
| Описание | |
| Теплота сгорания | 20,9 МДж/кг |
| Критическая плотность теплового потока | — |
| Масса | 280 кг |
6.10.1.15. Определение удельной пожарной нагрузки
Пожарная нагрузка на участке
| № | Наименование | Горючая нагрузка | Масса | Теплота сгорания |
| 1 | ДВП | Помещение, облицованное панелями, панели ДВП | 240 кг | 18,1 МДж/кг |
| 2 | Дорожная краска | Дорожная краска | 12 кг | 14,5 МДж/кг |
| 3 | Древисина | Древесина в изделиях | 250 кг | 13,8 МДж/кг |
| 4 | Краска | Краска пигментная | 6 кг | 12,5 МДж/кг |
| 5 | Мебель | Мебель, дерево+облицовка (0,9+0,1) | 450 кг | 14,4 МДж/кг |
| 6 | ПВХ изделия | Поливинилхлорид, ПВХ | 130 кг | 20,7 МДж/кг |
| 7 | Подсобные помещения | Подсобные и бытовые помещения | 360 кг | 14 МДж/кг |
| 8 | Поликарбонат | Поликарбонат | 45 кг | 31 МДж/кг |
| 9 | Растворитель | Ацетон | 1,582 кг | 31,36 МДж/кг |
| 10 | Резина | Резинотехнические изделия | 130 кг | 33,5 МДж/кг |
| 11 | ТУпаковка | Упаковка: бумага+картон + (этилен +стирол) (0,4+0,3+0,15 +0,15) | 140 кг | 23,5 МДж/кг |
| 12 | Фанера | Производство фанеры, древесина+фанера (0,5+0,5) | 350 кг | 16,1 МДж/кг |
| 13 | Электропроводка | Кабели+провода, 0,75* (АВВГ, АПВГ, ТПВ)+0,25*(КПРТ, ПР, ШРПС) | 75 кг | 33,5 МДж/кг |
| 14 | Электротехнические изделия | Электротехн. материалы, текстолит, карболит | 280 кг | 20,9 МДж/кг |
Удельная пожарная нагрузка определяется по формуле:
где:
| Q − | суммарная пожарная нагрузка на участке | 45343,1 МДж |
| S − | площадь участка (при площади менее 10 м2, принимается значение 10 м2) | 90 м² |
Итого: 503,8 МДж/м².
6.10.2. Определение категории помещения
Рассчитанное избыточное давление взрыва на участках:
| Участок | Рассчитанное избыточное давление взрыва |
| Склад | 4,9 кПа |
В помещении нет участков, рассчитанное избыточное давление взрыва для которых превышает 5 кПа, поэтому необходимо выполнить проверку помещения на отношение к пожароопасным категориям В1-В4.
Расчетные характеристики участков:
| Наименование | g | Q ≥ 0,64·gт·H² | Площадь | qкр | H | Lпр. | L |
| Склад | 503,8 МДж/м² | Да | — | — | 0,6 м | — | — |
где: g – удельная пожарная нагрузка на участке, определяемая по формуле (Б.2) СП 12.13130.2009;
“Q ≥ 0,64gтH²” – выполняется ли условие (Б.5) СП 12.13130.2009;
qкр – критическая плотность падающих лучистых потоков;
H – минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия);
Lпр – предельное (допустимое) расстояние до соседнего участка;
Lmin – минимальное расстояние до соседнего участка.
В помещении не обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа, поэтому помещение не относится к категории А.
В помещении не обращаются горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, 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, поэтому помещение не относится к категории Б.
В помещении обращаются горючие (трудногорючие) жидкости, твердые горючие (трудногорючие) вещества и материалы, или вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, поэтому помещение относится к одной из категорий В1-В4.
Вывод: согласно п.п. Б.1, Б.2 СП 12.13130.2009, поскольку 180 < g ≤ 1400 МДж/м² и выполняется условие Q ≥ 0,64·gт·H², помещение относится к категории В2.
6.10.3. Определение класса зоны помещения по ПУЭ
Согласно п. 7.3.38 ПУЭ, класс взрывоопасной зоны определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.
Согласно п. 7.3.40 ПУЭ, зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, относятся к классу В-I.
При определении размеров взрывоопасных зон принимается, что (п. 7.3.39 ПУЭ):
а) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;
б) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения.
Объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения.
6.10.4. Определение класса зоны помещения по ФЗ №123
Согласно ст. 19 “Технического регламента о требованиях пожарной безопасности”, зоны, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей, образующие с воздухом взрывоопасные смеси, относятся к классу 1.