Приклад розрахунку завдання № 2 до модулю Визначення категорії будівлі (протипожежного вiдсiку) за вибухопожежною та пожежною небезпекою

Найменування приміщення - приймально-відпускне відділення спиртосховища Дублянського спиртозаводу Харківської області.

Характеристика окремих приміщень будiвлi

	Примiщення		Параметри небезпеки та захисту
			Категорія	Обєм , м^3
	I		А	50
Насо		II	Б	50
	III		В	600
	IV		Г	1000
	V		Д	1000

Розрахунок

1. Знаходимо загальний об’єм приміщень в будівлі:

V_заг =50+50+600+1000+1000=2700 м³

2. Розраховуємо 5% загального об’єму будівлі: V_0,05 = 0,05 2700=135 м³

3. Отриманий обєм порівнюємо з обємом приміщення категорії А:

50 м³<135 м³ і робимо висновок про те, що будівля не відноситься до категорії А (згідно п . 8.2 Наказу № 833)

4 Знаходимо об’єм приміщення категорій А+Б:

V_А+Б=50+50=100 м³

5. Розраховуємо, чи перевищує 5 % загального об’єму будівлі сумарний об’єм приміщень категорій А і Б: 100 м³ <135 м³ і робимо висновок про те, що будівля не відноситься до категорії Б (згідно п . 8.3 Наказу № 833).

6. Знаходимо об’єм приміщення категорій А+Б+В:

50+50+600=700 м³.

7. Сумарний об’єм приміщень категорій А, Б і В перевищує 5 % загального об’єму будинку: 135 м³<700 м³.

Висновок: Будинок відноситься до категорії В тому, що одночасно виконуються дві умови:

будинок або протипожежний відсік не відносять до категорій А або Б;

сумарний об’єм приміщень категорій А, Б і В перевищує 5 % об’єму будинку.

*Примітка: Якщо в даних задачі відсутні приміщення категорій А та Б, то при розрахунках категоріі будівлі (протипожежного вiдсiку) за вибухопожежною та пожежною небезпекою у відношенні їх до категорії В необхідно виконати умову: сумарний об’єм приміщення категорії В повинен перевищувати 10% об’єму будинку або протипожежного відсіку.

Завдання 3 - Визначення категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою:

Визначення категорій зовнішніх установок здійснюється шляхом послідовної перевірки їхньої належності до категорій від вищої (А_з) до нижчої (Д_з).

Категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою

Категорія зовнішньої установки	Критерії віднесення зовнішньої установки до тієї або іншої категорії за вибухопожежною та пожежною небезпекою
1	2
Аз Вибухопо- жежонебез- печна	Установка відноситься до категорії Аз, якщо в ній знаходяться (обертаються) горючі гази (ГГ); легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28^оС; речовини і/або матеріали, які здатні вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря і/або один з одним. Горизонтальний розмір зони, що обмежує газо-пароповітряні суміші із концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полум’я (СНКМП), перевищує 30 м (даний критерій застосовується тільки для горючих газів і парів) і/або розрахунковий надлишковий тиск у разі згоряння газо-, паро-повітряної суміші, речовин і/або матеріалів, які здатні вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря і /або один з одним на відстані 30 м від зовнішньої установки перевищує 5 кПа.
Бз Вибухопо- жежонебез- печна	Установка відноситься до категорії Бз, якщо в ній знаходяться (обертаються) горючі пил і/або волокна; легкозаймисті рідини з температурою спалаху більше 28^оС; горючі рідини. Горизонтальний розмір зони, що обмежує пароповітряні суміші із концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полум’я (СНКМП), перевищує 30 м (даний критерій застосовується тільки для горючих парів) і/або розрахунковий надлишковий тиск у разі згоряння паро- або пилоповітряної суміші на відстані 30 м від зовнішньої установки перевищує 5 кПа
Вз Пожежоне-безпечна	Установка відноситься до категорії Вз, якщо в ній знаходяться (обертаються) горючі гази, легкозаймисті, горючі і/або важкогорючі рідини, горючі пил і волокна, тверді горючі і/або важкогорючі речовини і матеріали, а також речовини і/або матеріали, які здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним вибухати і горіти або тільки горіти за умови, що установка не відноситься до категорій Аз або Бз. Інтенсивність теплового випромінювання від осередку пожежі на відстані 30 м від зовнішньої установки перевищує 4 кВт·м^-2
Гз	Установка відноситься до категорії Гз, якщо в ній знаходяться (обертаються) негорючі речовини і/або матеріали в гарячому, розпеченому і/або розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням променистого тепла, іскор і/або полум'я, а також горючі гази, рідини і/або тверді речовини, які спалюються або утилізуються як паливо
Дз	Установка відноситься до категорії Дз, якщо вона не відноситься до категорій Аз, Бз, Вз, Гз.

У таблиці критеріями, за якими зовнішня установка відноситься до певної категорії, є горизонтальний розмір зони (відстань від апарата (установки) до межі зони), що обмежує газопароповітряні суміші із концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полум'я (С_НКМПП), розрахунковий надлишковий тиск у разі загоряння газо-, паро- або пилоповітряної суміші та інтенсивність теплового випромінювання від осередку пожежі.

Приклад розрахунку для визначення категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою

Проведемо розрахунок по визначенню категорії зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою для резервуара з нафтопродуктом (бензинова фракція) ємністю 3000 м³. А також з’ясуємо, чи буде в радіусі 30 м від зовнішньої установки утворюватися надлишковий тиск вибуху, що перевищує 5 кПа. Як варіант аварії приймаємо ситуацію, при якій відбулося руйнування резервуару і розлив нафтопродукту у об’ємі обвалування.

Горизонтальні розміри зони, які обмежують область концентрацій, що перевищують нижню концентраційну межу поширення полум'я С_НКМПП, для парів легкозаймистих рідин (ЛЗР), не нагрітих вище температури оточуючого середовища, обчислюють за формулами:

, (1)

, (2)

де m_п - маса парів ЛЗР, що надійшли до відкритого простору за час повного випаровування, але не більше 3600 с, кг;

р_п - густина парів ЛЗР при розрахунковій температурі й атмосферному тиску, кгм^-3;

Р_н - тиск насичених парів ЛЗР при розрахунковій температурі, кПа;

К- коефіцієнт, що приймається рівним К= τ/3600 для ЛЗР;

τ - тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору, с;

С_нкмпп - нижня концентраційна межа поширення полум'я парів ЛЗР, % (об.) (приймаємо С_нкмпп = 0,96 % (об.) для бензину автомобільного стабільного [6]);

M - молярна маса, кгкмоль^-1;

V_о - молярний об’єм, рівний 22,413 м³кмоль^-1;

t_р - розрахункова температура, ^оС.

Тиск насичених парів визначається по формулі Антуана:

, кПа, (3)

де А, В, С_а – константи Антуана;

t_р – робоча температура у приміщенні.

За розрахункову температуру приймається максимально можлива температура повітря у відповідній кліматичній зоні або максимально можлива температура повітря за технологічним регламентом з урахуванням можливого підвищення температури у випадку аварійної ситуації; якщо такого значення розрахункової температури t_р визначити не вдається, допускається приймати рівною 61 ^оС.

Тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору τ знаходиться за виразом (4), але слід врахувати ступінь заповнення резервуару ЛЗР при визначенні маси ЛЗР.

, с. (4)

Площа обвалування дорівнює 13500 м². Інтенсивність випаровування знаходиться за виразом (4) та буде дорівнювати:

, кг/(с∙м²), (5)

де η – коефіцієнт, який враховує вплив швидкості на температуру повітряного потоку на процес випаровування бензину (відповідно до таблиці 7 додатку Б задачника η приймається рівним 2,4);

М – молярна маса бензинової фракції, кг∙кмоль^-1;

Р_s – тиск насичених парів, кПа.

Отже, тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору, тобто час повного випаровування бензинової фракції, розлитої у об’ємі обвалування знаходиться наступним чином:

, с.

Так як за вимогою m_п – це маса парів ЛЗР, що надійшли до відкритого простору за час повного випаровування, але не більше 3600 с, то тривалість надходження парів ЛЗР до відкритого простору приймається рівним 3600 с. Тоді коефіцієнт К приймається рівним 1.

Знайдемо масу парів ЛЗР m_п, що надійшли до відкритого простору за 3600 с з виразу (4).

, кг. (6)

Густина парів ЛЗР при розрахунковій температурі й атмосферному тиску буде дорівнювати:

, кгм^-3. (7)

Отже, згідно виразу (1) знаходимо горизонтальні розміри зони, які обмежують область концентрацій, що перевищують нижню концентраційну межу поширення полум'я:

, м.

Висновок: як зовнішня установка резервуар з нафтопродуктом ємністю 3000 м³ відноситься до категорії “А_з” за вибухопожежною та пожежною небезпекою, так як в резервуарі знаходяться легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28 ^оС та горизонтальний розмір зони, що обмежує пароповітряні суміші із концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полум’я становить 1440,8 м, що значно перевищує 30 м.

Визначимо, чи буде в радіусі 30 м від зовнішньої установки утворюватися надлишковий тиск вибуху, що перевищує 5 кПа.

Величину надлишкового тиску ΔР, кПа, що розвивається у разі згоряння газопароповітряних сумішей, визначають за формулою:

, кПа, (8)

де Р_о - атмосферний тиск, кПа (допускається приймати таким, що дорівнює 101 кПа);

r- відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м;

m_пр - приведена маса газу або пари, кг, обчислюється за формулою:

, кг, (9)

де Q_зг - питома теплота згоряння газу або пари, Джкг^-1 (для бензинової фракції теплота згоряння 43,64110⁶ Дж∙кг^-1);

Z - коефіцієнт участі горючих газів і парів у горінні, який допускається приймати рівним 0,1;

Q_о - константа, рівна 4,5210⁶ Джкг^-1;

m - маса горючих газів і (або) парів, які надійшли в результаті аварії до навколишнього простору, кг (приймаємо величину, що отримали з виразу (6)).

Отже, надлишкового тиск ΔР, що буде розвиватися у разі згоряння газопароповітряних сумішей на відстані 30 м від резервуару буде дорівнювати:

, кПа.

Висновок: як зовнішня установка резервуар з нафтопродуктом ємністю 3000 м³ відноситься до категорії “А_з” за вибухопожежною та пожежною небезпекою, так як в резервуарі зберігається ЛЗР з температурою спалаху не більше 28 ^оС і надлишкового тиск ΔР, що буде розвиватися у разі згоряння газопароповітряних сумішей на відстані 30 м від резервуару буде більше 5 кПа.

Завдання для виконання контрольної роботи за варіантами.

Таблиця 5 - Показники для розв’язання завдання по визначенню категорії зовнішньої установки

N варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Робоча температура,^оС	22	10	15	20	18	21	24	19	16	32
Об’єм резервуару, м^3	100	200	300	400	700	1000	2000	3000	5000	100
Ступень заповнення	0,8	0,9	0,7	0,6	0,8	0,9	0,7	0,6	0,8	0,9
Площа обвалування, м^2	11 тис	12 тис	13 тис	14 тис	15 тис	16 тис	17 тис	18 тис	19 тис	20 тис
Швидкість повітряного потоку, м/с	0	0,1	0,2	0,5	1	0	0,1	0,2	0,5	1

N варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Робоча температура,^оС	18	19	17	16	15	14	13	12	11	10
Об’єм резервуару, м^3	100	200	300	400	700	1000	2000	3000	5000	100
Ступень заповнення	0,7	0,8	0,9	0,7	0,6	0,8	0,9	0,8	0,6	0,7
Площа обвалування, м^2	20 тис	19 тис	18 тис	17 тис	16 тис	15 тис	14 тис	13 тис	12 тис	11 тис
Швидкість повітряного потоку, м/с	1	0,5	0,2	0,1	0	1	0,5	0,2	0,1	0

N варианта	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Робоча температура,^оС	13	14	12	18	16	15	22	20	19	17
Об’єм резервуару, м^3	5000	2000	3000	700	400	100	200	300	700	400
Ступень заповнення	0,6	0,7	0,8	0,9	0,6	0,7	0,8	0,9	0,6	0,7
Площа обвалування, м^2	22 тис	6 тис	12 тис	19 тис	9 тис	10 тис	17 тис	8 тис	9 тис	7 тис
Швидкість повітряного потоку, м/с	0	0,1	0,2	0,5	1	0	0,1	0,2	0,5	1