СТО Газпром РД 1.2-138-2005 => Таблица 3. 7 обоснование совместимости веществ при решении вопроса об объединении местных отсосов в общие системы. 8...

Таблица 3

 

Зависимость коэффициента h от температуры и скорости воздушного потока

 

 

Скорость воздушного потока, м/с	Значение коэффициента h при температуре t (°C) воздуха в помещении
	10	15	20	30	35
0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
0,1	3,0	2,6	2,4	1,8	1,6
0,2	4,6	3,8	3,5	2,4	2,3
0,5	6,6	5,7	5,4	3,6	3,2
1	10,0	8,7	7,7	5,6	4,6

 

6.6.1 Площадь испарения с поверхности разлившейся жидкости (F_ж) принимается исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а для остальных жидкостей и сжиженных углеводородных газов (СУГ) - 1 м².

Площадь испарения при наличии преград, препятствующих растеканию жидкостей, принимается равной площади, ограниченной бортиками или другими ограждениями, если будет обосновано, что указанные преграды выполняют свои функции при возникновении аварии в соответствии с п. 4.6.

6.6.2 Давление насыщенных паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей при расчетной температуре воздушного потока Р_н определяется по уравнению

, (8)

где А, В, С - константы уравнения Антуана, принимаются по табл. Г1 и Г2, прилож. Г или по справочным данным;

t_р - расчетная температура воздушного потока, °С;

c - объемная доля горючей жидкости в смеси (для чистых горючих жидкостей c = 1).

6.7 Интенсивность испарения при проливе сжиженных углеводородных газов, при температуре подстилающей поверхности от -50 до +40 °С, m_СУГ, кг/(м²×с) допускается рассчитывать по формуле

, (9)

где М - молярная масса СУГ, кг/ кмоль;

L_исп - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ, Дж/моль;

Т₀ - начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУП соответствующая расчетной температуре t_р, К;

Т_ж - начальная температура СУГ. К;

l_ТВ - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт/(м×К);

a - эффективный коэффициент температуропроводности материала, на который проливается СУГ, м²/с;

- число Рейнольдса (u - скорость воздушного потока, м/с; d - характерный размер (наибольшая длина поверхности испарения, допускается брать подкоренное значение площади испарения) м; v - кинематическая вязкость воздуха при расчетной температуре t_p, (м³/с);

l_в - коэффициент теплопроводности воздуха при расчетной температуре t_р, Вт/(м×К).

Значения теплофизических констант для некоторых сжиженных углеводородных газов приведены в табл. Г3 прилож. Г

6.8 Значение нижнего концентрационного предела распространения пламени k (кг/м³), для заданных веществ и материалов определяется по справочным данным в соответствии с требованиями п. 4.5 или рассчитывается по данным табл. Г1, Г2прилож. Г по формуле

, (10)

где j - нижний концентрационный предел распространения пламени при расчетной температуре, % (об.);

V_о - мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль.

6.9 Нижний концентрационный предел распространения пламени j, (% об.) при расчетной температуре определяется по выражению

, (11)

где Т_р - расчетная температура, К;

Т₀ - температура, при которой определен предел распространения пламени j_о (% об.), К.

6.10 Давление взрыва (кПа) создаваемое при сгорании горючих веществ в помещении, рассчитывается по формуле

, (12)

где М_i - масса i-го вещества, поступающего в помещение в течение часа, кг;

М_i = 3600 - m_i, (13)

m_i - масса i-го вещества, поступающего в помещение в единицу времени, кг/с;

Н_i - теплота сгорания i-го вещества, Дж/кг;

Z_i - коэффициент участия i-го вещества во взрыве (определяется по табл. 2 НПБ 105-03);

V_св - свободный объем помещения, м³. При отсутствии данных допускается принимать равным 80% геометрического объема помещения.

Если время поступления вещества меньше 1 ч, то в формулу (12) вместо М_i следует подставлять массу этого вещества.

При DР больше (>) 5 кПа помещение является взрывопожароопасным и относится к категории А или Б по НПБ 105-03 в зависимости от вида обращающихся в нем веществ и материалов.

При DР не больше (£) 5 кПа помещение не является взрывоопасным и относится к категориям B1-B4. Рассчитывается согласно НПБ 105-03.

6.11 Определяется концентрация горючих веществ k_п (кг/м³), образующаяся в помещении при остановке вентилятора местных отсосов и продолжающейся работе технологического оборудования:

. (15)

Вычисляется отношение:

(16)

и в соответствии с п. 5.3 определяется необходимость оборудования систем местных отсосов резервным вентилятором.

6.12 Плотность горючих веществ по отношению к воздуху, v, определяется по отношению:

,

где r - плотность горючего вещества при расчетной температуре, кг/м³;

r_в - плотность воздуха при расчетной температуре, принимается равной 1,2 кг/м³.

Плотность горючих веществ принимается из справочной литературы или рассчитывается по формуле (для газов и паров);

,

тогда формула (16) будет иметь вид:

. (17)

По величине v определяется необходимость устройства подъема воздуховода. Необходимость устройства уклона определяется возможностью конденсации, которая определяется в разделе 8.

 

7 ОБОСНОВАНИЕ СОВМЕСТИМОСТИ ВЕЩЕСТВ ПРИ РЕШЕНИИ ВОПРОСА ОБ ОБЪЕДИНЕНИИ МЕСТНЫХ ОТСОСОВ В ОБЩИЕ СИСТЕМЫ

 

7.1 Местные отсосы от оборудования для удаления ГГ, паров ЛВЖ и ПК и окислителей допускается объединять в общие системы, если это не противоречит требованиям п. 7.2.12. СНиП 41-01-2003 и указанные вещества совместимы по данным технологической части проекта или в соответствии с испытаниями по ГОСТ 12.1.044-89 (п. 4.15), а также данными расчетов энергии Гиббса и справочными данными.

7.2 Возможность совместного удаления веществ системой местных отсосов определяется на основе учета показателей их пожарной опасности и химической активности.

7.3 При отсутствии экспериментальных и справочных данных совместимость веществ допускается определять расчетом стандартной энергии Гиббса DJ° которая является мерой реакционной способности реагирующих веществ и может быть определена из справочной литературы. Реакции между веществами, сопровождающиеся большой потерей энергии Гиббса, протекают самопроизвольно (без затраты работы извне и до конца) и приобретают характер активного взаимодействия. В этих реакциях изменение энергии Гиббса отрицательно, т.е. в исходном состоянии системы (у реагирующих веществ) она больше, чем в конечном состоянии (у продуктов реакции).

Реакции, протекающие с затратой работы, не способны идти самопроизвольно, и изменение энергии Гиббса для них положительно.

7.4 По стандартным энергиям Гиббса образования продуктов реакции и исходных веществ можно вычислить энергию химической реакции, отвечающую изменению стандартной энергии Гиббса, сопровождающей данный процесс. Изменение стандартной энергии Гиббса при реакции равно разности между суммой стандартных энергий Гиббса образований продуктов реакции и суммой стандартных энергий Гиббса образования исходных веществ.

, (18)

где _ПРОД, _ИСХ - энергия Гиббса образования соответственно конечных продуктов и исходных веществ, участвующих в реакции;

v_i, v_j - стехиометрические коэффициенты соответственно для i-го конечного продукта реакции и для j-го исходного вещества, участвующих в реакции;

т, n - число исходных веществ и число продуктов реакции.

7.5 Критерием самопроизвольного процесса в нестандартных условиях принимается условие DJ° намного меньше 0. Критерием невозможности процесса (т.е. совместимости веществ) принимается неравенство DJ° намного больше 0.

7.6 В качестве критической величины, определяющей совместимость или несовместимость веществ, принимается DJ° = минус 4,18 кДж×моль^-1. Если для реакции расчетом получено DJ° < минус 41,8 кДж×моль^-1, то реакция возможна не только в стандартных, но и в нестандартных условиях. При значении DJ° от минус 41,8 кДж×моль^-1 до плюс 41,8 кДж×моль^-1 вещества следует относить к пожаровзрывоопасным и несовместимым в системах местных отсосов. Если DJ° > плюс 41,8 кДж×моль^-1, то процесс взаимодействия веществ невозможен как в стандартных, так и в иных условиях и вещества совместимы.

7.6.1 Пример расчетного обоснования совместимости веществ для решения вопроса объединения местных отсосов в одну систему.

Установить возможность использования негорючего окислителя триоксида хрома (CrO₃) с ацетоном (С₃Н₆О) в одной или раздельных линиях местных отсосов.

Реакция между этими веществами протекает по уравнению:

16 CrO₃ + 3С₃Н₆О ¬ 8Cr₂O₃ + 9СО₂ + 9H₂O.

Из справочных данных находим стандартные энергии Гиббса образовании веществ (, кДж×моль^-1).

Триоксид хрома (твердое вещество) CrО3	минус 513,8;
Оксид хрома (твердое вещество) Cr2О3	минус 1057,9;
Ацетон (жидкость) 3С3Н6О	минус 155,5;
Диоксид углерода (газ) СО2	минус 394,6;
Вода (газ) Н2O	минус 237,4.

Согласно уравнению имеем:

(DJ°) = 8 + 9 + + 9 - 16 - 3

(DJ°) = - 8×1057,9 - 9×394,6 - 9×273,4 + 16×513,8 + 3×155,5 = -5464 кДж.

На 1 моль смеси энергия Гиббса:

DJ° = = -287,6 кДж×моль^-1,

DJ° < -41,8 кДж×моль^-1.

Следовательно, системы местных отсосов для удаления этих веществ должны быть автономными.

7.7 Действующая автоматизированная программа ФГУ ВНИИПО МЧС РФ "Совместимость веществ и материалов" содержит банк данных для 2000 веществ по совместимости этих веществ друг с другом и другими веществами с указанием условий их совместимости. Данные, характеризующие совместимость наиболее широко распространенных веществ и смесей с окислителями (кислоты, пероксид водорода), представлены в табл. Б1 прилож. Б.

7.8 Данные по химической совместимости ряда горючих веществ и окислителей, полученные в результате экспериментальных исследований, представлены в табл. Б2 прилож. Б.

7.9 При отсутствии данных в технической документации (технологическая часть проекта), данных экспериментальных исследований по ГОСТ 12.1.044-89 и расчетов энергии Гиббса допускается использовать данные требований пожарной безопасности по совместному хранению веществ и материалов (ГОСТ 12.1.004-91*, ППБ 01-03). Вещества опасные и особо опасные (табл. 15-17 ГОСТ 12.004-91* и табл. 4-6 ППБ 01-03), указанные под цифрами 3 и 4 в этих таблицах, нельзя удалять совместно в местном отсосе. Например, ядовитые газы окисляющие, едкие и коррозионные (класс 2, подкласс 2.2, категория 224 по ГОСТ 19433-88) нельзя удалять в местных отсосах совместно с ЛВЖ с температурой воспламенения от -18 °C до +23 °С.

Вещества и материалы, отмеченные в табл. 15-17 (ГОСТ 12.1.004-91*) или табл. 4-6 (ППБ 01-03) значком + являются совместимыми прут с другом: едкие, коррозионные кислоты, слабые окислители (категория опасности 818 по ГОСТ 19433-88) можно удалять обшей системой местных отсосов совместно с горючими газами (категория опасности 616,915 по ГОСТ 19433-88).

 

8 ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ КОНДЕНСАЦИИ Б СИСТЕМАХ МЕСТНЫХ ОТСОСОВ IT, ПАРОВ ЛВЖ И ГЖ

 

8.1 В соответствии с п. 7.2.13 СНиП 41-01-2003 системы местных отсосов пожаровзрывоопасных веществ (в том числе аэровзвесей), оседающих или конденсирующихся в воздуховодах или вентиляционном оборудовании, следует проектировать отдельными для каждой единицы оборудования.

5.2 При удалении газо-, паровоздушных смесей системами местных отсосов примеси ГГ следует принимать неконденсирующимися.

8.3 При удалении паровоздушных смесей ЛВЖ, ГЖ и окислителей системами местных отсосов возможность их конденсации определяется температурой точки росы t_р, которую следует сопоставить с минимальной температурой перемещаемой паровоздушной смеси t_MIN.

8.4 Величина t_MIN в системе местных отсосов с резервным вентилятором определяется по формуле:

t_MIN = t_H + (t_B + t_H)×exp, (19)

где t_В - начальная температура паровоздушной смеси в системе местных отсосов в °С, принимается по технологическим данным;

t_H - температура наружного воздуха для холодного периода года (принимается в °С по СНиП 23-01-99*);

l - длина воздуховода за пределами отапливаемой зоны здания в м;

d - диаметр воздуховода за пределами отапливаемой зоны здания в м;

u - скорость паро-воздушной смеси в воздуховоде за пределами отапливаемой зоны здания, м×с^-1.

8.5 Величина t_MIN в системе местных отсосов без резервного вентилятора принимается равной температуре наружного воздуха для холодного периода года t_н по СНиП 23-01-99*.

8.6 Температуру точки росы t_р для паров ЛВЖ, ПК и окислителей следует принимать по справочным данным в зависимости от парциального давления паров ЛВЖ, ГЖ и окислителей в удаляемой паровоздушной смеси.

Величину t_p в зависимости от парциального давления допускается определять по преобразованному уравнению Антуана:

, (20)

где A, В, С - константы уравнения Антуана, соответствующие размерности Р в кПа, принимаются по справочным данным или по табл. Г1, Г2 прилож. Г.

8.7 Парциальное давление паров ЛВЖ, ГЖ и окислителей, Р, кПа, определяется по формуле:

P = 1,013×0,5×j_o, (21)

где j_о - НКПР % (об), определяется экспериментально по ГОСТ 12.1.044-89 или принимается по справочным данным или по табл. Г1, Г2 прилож. Г.

8.8 Если t_MIN перемещаемой паровоздушной смеси ниже t_p паров ЛВЖ, ГЖ и окислителей, то конденсация их возможна и их удаление следует осуществлять автономной системой местных отсосов.

Если t_MIN перемещаемой паровоздушной смеси выше t_p, то конденсация паров не происходит и удаление их можно осуществлять обшей системой местных отсосов, если при этом выполняются требования СНиП 41-01-2003 и условия совместимости.

 

9. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

Термин	Определения
Взрывобезопасность	Состояние производственного процесса, при котором исключается возможность взрыва, или в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей, вызываемых им опасных и вредных факторов и обеспечивается сохранение материальных ценностей.
Пожарная безопасность	Состояние защищенности личности, имущества, общества и государства oт пожаров.
Взрывоопасная смесь	Смесь горючих газов, паров, пыли, аэрозолей или волокон с воздухом при нормальных атмосферных условиях (давлении 760 мм рт.ст. и температуре 20 °С), у которой при воспламенении горение распространяется на весь объем несгоревшей смеси и развивается давление взрыва, превышающее 5 кПа. Взрывоопасность веществ, выделяющихся при технологических процессах, следует принимать по заданию на проектирование.
Пожароопасная смесь	Смесь горючих газов, паров, пыли, аэрозолей или волокон с воздухом, при горении которой развивается давление, не превышающее 5 кПа. Пожароопасность смеси должна быть указана в задании на проектирование.
Местный отсос	Устройство для улавливании вредных и взрывоопасных газов, пыли, аэрозолей и паров (зонт, бортовой отсос, вытяжной шкаф, кожух-воздухоприемник и т.п.) у мест их образования (станок, аппарат, ванна, рабочий стол, камера, шкаф и т.п.), присоединяемое к воздуховодам систем местных отсосов и являющиеся, как правило, составной частью оборудования.