Оценка пожарного риска для промпредприятий => Gv = frw; (3.30). 3.3. максимальные размеры взрывоопасных зон. К = т/3600;. 3.4. определение параметров волны давления...

G_V = F_RW; (3.30)

t_E - время поступления паров из резервуара, с; f_r - максимальная площадь поверхности испарения ЛВЖ в резервуаре, м²; W - интенсивность испарения ЛВЖ, кг × м^-2 × с^-1).

3.3. Максимальные размеры взрывоопасных зон

Радиус (R_нкпр, м) и высота (Z_нкпр, м) зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), при неподвижной воздушной среде рассчитывают по формулам:

для горючих газов (ГГ)

R_нкпр = 14,6 [m_г/r_гС_нкпр]^0,33; (3.31)

Z_нкпр = 0,33 [m_г/r_гС_нкпр]^0,33, (3.32)

где т_г - масса ГГ, поступившего в открытое пространство при аварийной ситуации, кг; r_г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м^-3; С_нкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ, % (об.);

для паров ЛВЖ

(3.33)

(3.34)

где M_п - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг; r_п - плотность паров при расчетной температуре, кПа; Р_н -давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа;

К = Т/3600;

Т - продолжительность поступления паров в открытое пространство, с; С_нкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени паров, % (об.).

За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры пролива.

3.4. Определение параметров волны давления при взрыве облака топливно-воздушной смеси

Методика количественной оценки параметров воздушных ударных волн при взрыве топливно-воздушных смесей (ТВС) распространяется на случаи выброса топлива в атмосферу из наружных установок.

Основными структурными элементами алгоритма расчетов являются:

• определение ожидаемого режима взрывного превращения облака ТВС;

• расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн для различных режимов;

• определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;

• оценка поражающего воздействия.

Исходными данными для расчета параметров ударных волн при взрыве облака ТВС являются:

• вид топлива, содержащегося в облаке;

• агрегатное состояние смеси (газовая или гетерогенная);

• концентрация горючего в смеси (С_г);

• стехиометрическая концентрация горючего с воздухом (С_ст);

• масса топлива, содержащегося в облаке (М_т);

• удельная теплота сгорания топлива (Е_уд);

• скорость звука в воздухе С₀ (обычно принимается равной 340 м × с^-1);

• информация об окружающем пространстве;

• эффективный энергозапас горючей смеси (Е), вычисляемый по соотношению

(3.35)

При расчете параметров взрыва облака, расположенного на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается.

3.4.1. Определение ожидаемого режима взрывного превращения

Ожидаемый режим взрывного превращения зависит от типа топлива и геометрических характеристик окружающего пространства.

Классификация горючих смесей по степени чувствительности

Вещества, способные к образованию горючих смесей с воздухом, по своей чувствительности к возбуждению взрывных процессов разделены на четыре класса.

Класс 1. Особо чувствительные вещества (размер детонационной ячейки менее 2 см). К этому классу относятся такие вещества как Н₂, С₂Н₂, С₂Н₄О, С₃Н₆О, R-NО₂.

Класс 2. Чувствительные вещества (размер детонационной ячейки лежит в пределах от 2 до 10 см). Типичными представителями этого класса являются C₃H₈, С₄Н₁₀, С₂Н₆, С₃Н₆, C₄H₈.

Класс 3. Среднечувствительные вещества (размер детонационной ячейки лежит в пределах от 10 до 40 см). Типичными представителями этого класса являются гексан (С₆Н₁₄), октан, изооктан, пары и распылы бензина, LNG.

Класс 4. Слабочувствительные вещества (размер детонационной ячейки больше 40 см). Типичными представителями этого класса являются метан, декан, распылы дизтоплива, керосина, бензола.

Классификация наиболее распространенных в промышленном производстве горючих веществ приведена в табл. 3.1. В случае, если вещество не внесено в классификацию, его следует классифицировать по аналогии с имеющимися в списке веществами, а при отсутствии информации о свойствах данного вещества, его следует отнести к классу 1, т. е. рассматривать наиболее опасный случай.

 

Таблица 3.1

 

Класс 1	Класс 2	Класс 3	Класс 4
Ацетилен	Акрилонитрил	Ацетальдегид	Бензол
Винилацетилен	Акролеин	Ацетон	Декан
Водород	Бутан	Бензин	Дизтопливо
Гидразин	Бутилен	Винилацетат	о-Дихлорбензол
Изопропилнитрат	Бутадиен	Винилхлорид	Додекан
Метилацетилен	1,3-Пентадиен	Гексан	Керосин
Нитрометан	Пропан	Генераторный газ	Метан
Окись пропилена	Пропилен	Изооктан	Метилбензол
Окись этилена	Сероуглерод	Метиламин	Метилмеркаптан
Этилнитрат	Этан	Метилацетат	Метилхлорид
	Этилен	Метилбутилкетон	Нафталин
	Эфиры:	Метилпропилкетон	Окись углерода
	диметиловый	Метилэтилкетон	Фенолхлорбензол
	дивиниловый	Октан	Этиленбензол
	метилбутиловый	Пиридин
	ШФЛУ	Сероводород
		Спирты:
		метиловый
		этиловый
		пропиловый
		амиловый
		изобутиловый
		изопропиловый
		Циклогексан
		Этилформиат
		Этилхлорид
		LNG

 

Классификация горючих смесей по масштабам фугасного (ударно-волнового) поражения

При оценке масштабов фугасного (ударно-волнового) поражения необходимо учитывать различие химических соединений по теплоте горения, используемой для расчета полного запаса энерговыделения. В расчетах энерговыделения не учитывается теплота конденсации водяных паров. Для типичных углеводородов берется в расчет значение удельной теплоты сгорания Q₀ = 44 МДж × кг^-1. Для иных горючих в расчетах используется удельное энерговыделение Q = bQ₀. Здесь b - корректировочный параметр. Для условно выделенных классов опасных веществ величины параметра b представлены в табл. 3.2.

 

Таблица 3.2

 

Классы опасных веществ	b	Классы опасных веществ	b
Класс 1		Класс 3
Ацетилен	1,1	Этиламин	0,80
Метилацетилен	1,05	Метиламин	0,70
Винилацетилен	1,03	Спирты:
Окись этилена	0,62	метиловый	0,45
Гидразин	0,44	этиловый	0,61
Изопропилнитрат	0,41	пропиловый	0,69
Этилнитрат	0,30	амиловый	0,79
Водород	2,73	Циклогексан	1
Нитрометан	0,25	Ацетальальдегид	0,56
Класс 2		Винилацетат	0,51
Этилен	1,07	Бензин	1
Диэтилэфир	0,77	Гексан	1
Дивинилэфир	0,77	Изооктан	1
Окись пропилена	0,7	СПГ	1
Акролеин	0,62	Пиродин	0,77
Сероуглерод	0,32	Циклопропан	1
Бутан	1	Класс 4
Бутилен	1	Метан	1,14
Бутадиен	1	Трихлорэтан	0,15
1,3-Пентадиен	1	Метилхлорид	0,12
Этан	1	Бензол	1
Диметилэфир	0,66	Декан	1
Диизопропилэфир	0,82	Дизтопливо	1
ШФЛУ	1	Додекан	1
Пропилен	1	Керосин	1
Пропан	1	Метилбензол	1
Класс 3		Метилмеркаптан	0,53
Печной газ	0,09	Нафталин	0,91
Винилхлорид	0,42	Окись углерода	0,23
Сероводород	0,34	Дихлорэтан	0,24
Ацетон	0,65	Дихлорбензол	0,42
Кумол	0,84	Трихлорэтан	0,14

 

Классификация окружающей территории

В связи с тем, что характер окружающего пространства в значительной степени определяет скорость взрывного превращения облака топливовоздушной смеси и, следовательно, параметры ударной волны, геометрические характеристики окружающего пространства также разделены на четыре класса в соответствии со степенью их опасности.

Класс I. Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания размером не менее трех размеров детонационной ячейки данной смеси. Если размер детонационной ячейки для данной смеси не известен, то минимальный характерный размер струй принимается равным 5 см для веществ класса 1; 20 см - для веществ класса 2; 50 см - для веществ класса 3 и 150 см - для веществ класса 4.

Класс II. Сильнозагроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий.

Класс III. Среднезагроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.

Класс IV. Слабозагроможденное и свободное пространство.

Классификация взрывного режима

Для оценки действия взрыва возможные взрывные режимы превращения топливовоздушной смеси разбиты на шесть классов по диапазонам скоростей их распространения.

Класс 1. Детонация или горение со скоростью фронта пламени 500 м × с^-1.

Класс 2. Дефлаграция, скорость фронта пламени 300-500 м × с^-1.

Класс 3. Дефлаграция, скорость фронта пламени 200-300 м × с^-1.

Класс 4. Дефлаграция, скорость фронта пламени 150-200 м × с^-1.

Класс 5. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением

V_г = k₁M^1/6, (3.36)

где k₁ - константа, лежащая в диапазоне от 35 до 43; М - масса топлива, содержащегося в облаке горючей смеси, кг.

Класс 6. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением

V_г = k₂M^1/6, , (3.37)

где k₂ - константа, лежащая в диапазоне от 17 до 26; М - масса топлива, содержащегося в облаке горючей смеси, кг.

Ожидаемый режим взрывного превращения определяется с помощью экспертной табл. 3.3, в зависимости от класса топлива и класса окружающего пространства.