2. Примеры

2. ПРИМЕРЫ

определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

(с учетом работы аварийной вентиляции)

 

1. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха ВРЗ.

1.1. Исходные данные и обоснование расчетного варианта аварии приведены в примере 1 раздела 1 настоящего приложения (п.п.1.1.1.-1.1.4).

1.2. Согласно п.4.62. СНиП 2.04.05 "Отопление, вентиляция и кондиционирование", расход воздуха для аварийной вытяжной вентиляции принимается по кратности воздухообмена, А = 8 ч^-1, с производительностью вентилятора при V_св = 500 м³ равной, V_ав = 8·500 = 4000 м³·ч^-1.

Скорость движения воздуха в помещении, при L = 20 м будет равна: U = 8/3600·20 = 0,044 м·с^-1.

1.3. Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

1.3.1. Масса ксилола, поступившего в помещение, максимальная площадь разлива жидкости и давление насыщенных паров ксилола принимаются без изменения по данным примера 1 раздела 1 настоящего приложения (п.п.1.2., 1.3.1., 1.3.2).

1.3.2. Интенсивность испарения разлившейся ЛВЖ рассчитывается по формуле (3.6), в которой, согласно таблице 2, при скорости движения воздуха 0<U£0,1 и температуре воздуха, t_в=37 °С, коэффициент h = 1,6.

кг·м^-2·с^-1

1.3.3. Время полного испарения разлившейся ЛВЖ по формуле (3.7)

За расчетное время испарения принимается Т = 3600 с.

1.3.4. Масса испарившейся жидкости с поверхности разлива по формуле (3.3)

m = 4,525·10^-5·109,25·3600 = 17,78 кг

1.4. Средняя концентрация паров ксилола в помещении определяется в соответствии с п.3.5. ВНТП.

1.4.1. Плотность паров ксилола принимается по данным примера 1, r_п = 4,164 кг·м^-3.

1.4.2. Масса паров, остающаяся в помещении при работе аварийной вентиляции, по формуле (3.8)

кг

1.4.3. Средняя концентрация паров, остающихся в помещении при работе аварийной вентиляции

(об.) < (0,5С_НКПР =1% (об.))

Средняя концентрация паров ксилола в помещении при работе аварийной вентиляции меньше 50% от нижнего концентрационного предела распространения пламени. Поэтому проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п.3.5. ВНТП.

1.5. Определение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п.3.5.3.

1.5.1. Концентрация насыщенных паров ксилола

(об.)

1.5.2. Определение величины С* по формуле С* = j·С_ст:

где С_ст = 1,932 - определена в примере 1 (см.п.1.5.2).

Значение функции Х по формуле (3.23) при Сн £ С*

Коэффициент Z по номограмме (рис.1), при X = 0,74,

Z = 0,24 < 0,3

1.6. Расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве по формулам (3.16) или (3.17).

1.6.1. Расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров ЛВЖ, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, по формулам (3.18), (3.19), (3.20).

1.6.1.1. Предэкспоненциальный множитель в соответствии с п.3.5.2. (при подвижности воздушной среды)

(об.)

1.6.1.2. Расстояния по осям X, Y, Z равны нулю, так как значения логарифмов в формулах (3.18), (3.19), (3.20) являются отрицательными:

Принимаем окончательно Z = 0.

1.7. Заключение о категории помещения.

1.7.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно нулю. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно п.2.2. и табл.1, а также примечания 2 и табл.4 ВНТП, помещение краскоприготовительного отделения следует отнести к категории В3 при условии оборудования помещения вытяжной аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена A = 8 ч^-1, отвечающей требованиям п.3.2.7. настоящих ВНТП и п.п.4.61-4.67, СНиП 2.04.05-91. Расчеты по определению категории В3 помещения краскоприготовительного отделения приведены в примере 2 раздела 1 настоящего приложения.

 

2. Определение категории помещения сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха ЛРЗ

2.1. Исходные данные и обоснование расчетного варианта аварии приведены в примере 3 раздела 1 настоящего приложения (п.3.1.1.-3.1.4.).

2.2. Согласно п.4.62 СНиП 2.04.05-91 "Отопление, вентиляция и кондиционирование" расход воздуха для аварийной вытяжной вентиляции принимается по количеству удаляемых газов из расчета 50 м³·ч^-1 на 1 м² площади пола помещения.

Производительность вентилятора при площади пола сушильно-пропиточного отделения 320 м² составит: V_ав = 50·320 = 16000 м³·ч^-1.

Кратность воздухообмена при этом будет равна:

ч^-1

где: 2048 м³ - свободный объем помещения.

Скорость движения воздуха в помещении при L = 32 м составит:

м·с^-1

2.3. Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

2.3.1. Масса лака БТ-99, поступившего в помещение, максимальная площадь разлива жидкости, открытое зеркало испарения и поверхность испарения свежеокрашенных полюсных катушек, а также давление насыщенных паров ксилола принимаются без изменений по данным примера 3 (п.п.3.2., 3.3.1., 3.3.2).

2.3.2. Интенсивность испарения смеси растворителей, входящих в состав лака БТ-99, определяется по формуле (3.6), в которой, согласно таблице 2, при скорости движения воздуха 0<U£0,071 м/с и температуре воздуха, t_в = 37 °С, коэффициент h =1,6:

кг·м^-2·с^-1

2.3.3. Время полного испарения смеси со всех поверхностей превышает максимальное нормативное. Поэтому за расчетное время испарения принимается Т = 3600 с.

2.3.4. Масса испарившейся смеси со всех поверхностей по формуле (3.3)

m = 5,334·10^-5·3600·(245,8+1,54+6,28) = 48,66 кг

2.4. Средняя концентрация паров смеси ЛВЖ в помещении определяется в соответствии с п.3.5. ВНТП.

2.4.1. Плотность паров смеси ЛВЖ принимается по данным примера 3, r_п = 4,228 кг·м^-3.

2.4.2. Масса паров смеси, остающаяся в помещении при работе аварийной вентиляции, по формуле (3.8)

кг

2.4.3. Средняя концентрация паров смеси, остающихся в помещении при работе аварийной вентиляции

(об.)

где 0,491% (об.) - 50% среднего значения нижнего концентрационного предела распространения пламени смеси ксилола и уайт-спирита (см. п.3.4.2. примера 3).

В этом случае проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве.

2.5. Определение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве, в соответствии с п.3.5.3.

2.5.1. Определение коэффициента Z по номограмме (рис.1) дает такой же результат, что и в примере 3, так как параметры, необходимые для расчета, принимаются по данным примера 3 без изменений (п.п.3.5.1.-3.5.5.) Z = 0,23 < 0,3.

2.6. Определение коэффициента Z расчетом по формулам (3.16) или (3.17).

2.6.1. Определение расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров смеси по формулам (3.18.-3.20).

2.6.2. Предэкспоненциальный множитель C₀ определяется согласно п.3.5.2. (при подвижности воздушной среды)

(об.)

2.6.3. Расстояния по осям X, Y, Z равны нулю, так как значение логарифмов в формулах (3.18.-3.20) являются отрицательными

Принимаем Z = 0.

2.7. Заключение о категории помещения.

2.7.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно нулю. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно требованиям п.2.2. и табл.1, а также примечания 2 и табл.4 ВНТП помещение сушильно-пропиточного отделения следует отнести к категории В3 при условии оборудования помещения вытяжной аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена A = 8 ч^-1, отвечающей требованиям п.3.2.7. настоящих ВНТП и п.п.4.6.1.-4.6.7. СНиП 2.04.05-91. Расчеты по определению категории В3 помещения приведены в примере 4 раздела 1 настоящего приложения.

2.8. Предварительная оценка целесообразности и экономической эффективности мероприятий, направленных на снижение категории помещения во взрывопожарной и пожарной опасности.

2.8.1. Отнесение сушильно-пропиточного отделения к категории В3 может быть достигнуто как за счет ограничения площади разлива ЛВЖ до 26 м² и оборудования аварийной емкостью (пример 4), так и за счет оборудования помещения аварийной вентиляцией (пример 2).

Оба решения с точки зрения взрывобезопасности помещения дают практически одинаковый результат, в частности, отпадает необходимость предусматривать в проекте устройство тамбур-шлюзов, в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91 и СНиП 2.01.02-85.

2.8.2. Оборудование помещения аварийной емкостью (пример 4) более предпочтительно, так как в этом случае, наряду с взрывобезопасностью, решается вопрос о пожарной безопасности, если аварийная емкость и аппараты с открытым зеркалом испарения будут оборудованы автоматической установкой пожаротушения.

 

3. ПРИМЕРЫ

определения пожароопасных категорий В1-В4 помещений объектов

железнодорожного транспорта

 

1. Определить категорию помещения колесного цеха вагоноремонтного завода. Максимальная пожарная нагрузка на участке размещения колесно-накатных станков размером в плане

S = 5,085·2,45 = 12,5 м², оборудованных поддонами, вмещающими 250 л турбинного масла (емкость гидробака 250 л). Максимальное расстояние между станками L_i = 2,5 м. Площадь поддона равна площади станка в плане. Расстояние от поверхности горения до нижнего пояса ферм H = 12,5 м.

Согласно п.4.1.2. ВНТП за участок размещения удельной ПН принимается площадь поддона равная 12,5 м². Используя справочные данные табл.1 приложения 3 определяем массу турбинного масла:

G = 0,25·900 = 225 кг; пожарную нагрузку по формуле (4.1)

Q = 225·41,87 = 9420 МДж и удельную ПН по формуле (4.2)

МДж·м^-2

По табл.4 ВНТП определяем категорию помещения В3.

По примечанию 2 ВНТП определяем расчетную ПН:

0,64·g·H² = 0,64·754·12,5² = 75400 МДж

Количество ПН по формуле (4.1) Q = 9420 МДж не превышает расчетную ПН

9420 < 75400 МДж.,

следовательно категория помещения колесного цеха принимается В3.

2. Определить категорию помещения разборочно-моечного отделения тепловозоремонтного завода, в котором на разборке находится 12 секций тпловозов 2ТЭ10. Максимальное расстояние между ними составляет L_i = 5 м; расстояние до нижнего пояса ферм, с учетом высоты секции тепловоза от уровня головок рельсов, H = 16,2-4,5 = 11,7 м., площадь секции в плане S_пс =57 м².

Согласно п.4.1.3. ВНТП участок размещения удельной ПН является площадь секции тепловоза. Используя справочные данные табл.2 приложения 1 определяем пожарную нагрузку по формуле (2):

МДж

и удельную ПН: МДж·м^-2. По табл. 4. ВНТП определяем категорию помещения В3.

По примечанию 2 ВНТП вычисляем расчетную ПН:

0,64·g·H² = 0,64·472·11,72² = 41352 МДж.

Количество ПН, рассчитанное по формуле (2) Q = 26880, не превышает расчетную: 26880<41352 МДж, следовательно категория помещения разборочно-моечного отделения принимается В3.

3. Определить категорию помещения комплектовочной кладовой площадью 18х3 м и высотой до перекрытия H = 3 м. В кладовой хранится 90 кг резино-технических изделий и 30 кг деталей древесины на площади 10 м².

Определяем пожарную нагрузку по формуле (4.2) ВНТП, используя данные табл.1 приложения 1:

МДж·м^-2

Согласно табл.4 ВНТП помещение относится к категории В3.

По примечанию 2 определяем расчетную ПН:

0,64·g·H² = 0,64·343,1·3² = 1976 МДж.

Количество ПН по формуле (4.1) составляет Q = 3431 МДж и превышает расчетную ПН:

3431 > 1976 МДж,

следовательно категория помещения комплектовочной кладовой принимается В2.

4. Определить категорию помещения деревообделочного отделения ВРЗ площадью 1728 м². Высота помещения до междуэтажного перекрытия H = 7,2 м. Максимальное расстояние между участками размещения ПН из деревянных деталей, заготовок и пиломатериалов составляет L_i =6 м.

Максимальная пожарная нагрузка - на участке размещения готовых деталей площадью S=17,5 м². На участке складируется 10,5 м³ деталей сосновых пород. Используя справочные данные табл.1 приложения 1 определяем массу древесины G = 10,5·500 = 5250 кг и пожарную нагрузку Q = 5250·13,8 = 72450 МДж; удельная ПН по формуле (4.2):

МДж·м^-2.

По табл.4 ВНТП определяем категорию помещения деревообделочного отделения В1.

5. Определить категорию помещения столярно-комплектовочного отделения завода по ремонту рефрижераторных вагонов площадью S = 34·10 = 340 м². Высота помещения до нижнего пояса ферм H = 8,4 м. Максимальное расстояние между участком складирования ТГМ и границей разлива индустриального масла составляет L_i = 20 м. Пожарная нагрузка из ТГМ размещается на площади 10 м². В ее состав входят 68 кг пиломатериалов из сосновой древесины и 14 кг слоистого пластика. Индустриальное масло хранится в емкости объемом 40 л. Площадь разлива, ограниченная бортиками, составляет S = 10 м². Определяем пожарную нагрузку из ТГМ, используя данные табл.1 приложения 1 по формуле (4.1):

Q = 68·13,8+14·18,7 = 1200 МДж,

удельную ПН по формуле (4.2):

МДж·м^-2.

Масса индустриального масла составляет G = 0,04·900 = 36 кг, пожарная нагрузка Q=36·42=1512 МДж

Удельная ПН МДж·м^-2.

Минимальное значение q_кр по табл.6 для сосновой древесины равно 13,9 кВт·м^-2.

Предельное расстояние по табл.5 L = 6,5 м. С учетом минимального расстояния от поверхности ПН до нижнего пояса ферм, при высоте складирования ТГМ h = 0,5 м, предельное расстояние между участками, согласно п.4.5. ВНТП составит Lпр = 6,5+(11-7,9) = 9,6 м < 20 м. Согласно табл.4 и примечанию 1 ВНТП категория помещения столярно-комплектовочного отделения принимается В4.

6. Определить категорию помещения колесного цеха при разливе турбинного масла с максимальной пожарной нагрузкой на участке размещения четырех колесно-накатных станков, не оборудованных местными противопожарными преградами. Площадь участка 100 м². Остальные исходные данные приведены в примере 1 настоящего приложения.

Площадь разлива турбинного масла в количестве 250 л из аварийного станка в центре участка составит 250 м². Принимая площадь разлива в форме круга, определяем радиус разлива жидкости:

м.

Следовательно, все станки, находящиеся на участке площадью 100 м², попадают в зону разлива.

Суммарная масса турбинного масла, согласно п.4.3., составит:

кг.

Определяем величину ПН в зоне разлива по формуле 4.1:

Q = 900·41,87 = 37683 МДж.;

Удельная ПН по формуле 4.2. составит:

МДж·м^-2

Согласно п.4.5. помещение колесного цеха не может быть отнесено к категории В4. Поэтому его следует отнести к категории В3, несмотря на то, что максимальная удельная ПН в зоне разлива меньше указанной в табл.4 (150,7 < 181 МДж·м^-2).

По примечанию 2 ВНТП определяем расчетную ПН:

0,64·g·H² = 0,64·150,7·12,5² = 15070 МДж.

Количество ПН, вычисленное по формуле (4.1) Q = 37683 МДж превышает расчетную ПН:

37683 > 15070 МДж

Следовательно, помещение колесного цеха следует отнести к категории В2.

По сравнению с примером 1 (при условии оборудования станков местными противопожарными преградами) категория помещения колесного цеха повышается с В3 до В2.

Пример 6 можно решить, используя график, представленный на рис.2. При этом не нужно определять расчетную ПН по формуле примечания 2 и сравнивать с ПН, рассчитанной но формуле (4.1). Зная площадь размещения максимальной ПН, равную S_max =250 м², достаточно по графику определить, что этой площади соответствует Н_пр =19,8 м, а расстояние от поверхности ПН (разлива жидкости на площади пола) до нижнего пояса ферм, согласно данным примера 6, составляет Н = 12,5 м. Следовательно: Н < Н_пр (12,5 < 19,8 м) и, в соответствии с п.4.6, категория помещения колесного цеха должна быть повышена с В3 до В2.

Аналогичную задачу можно решить и для примера 2, согласно которому при удельной ПН g=472 МДж·м^-2 категория помещения разборочно-моечного отделения по табл.4 принимается В3. Минимальное расстояние от поверхности ПН до нижнего пояса ферм, с учетом высоты секции тепловоза, составляет H = 11,7 м. Площадь секции тепловоза равна S_max =57 м². Следовательно указанной площади по графику соответствует Н_пр =9,4 м. Учитывая, что Н>Н_пр (11,7>9,4 м), категория помещения не изменится.