Глава 19. Исследование и оценка пожаровзрывоопасности технологических процессов производств

При выполнении различных видов пожарно-профилактической работы объективной основой определения требований пожарной безопасности, предъявляемых к конкретному производству, является его пожаровзрывоопасность. Принципы и методы оценки пожаровзрывоопасности производств и производственных объектов изложены в общесоюзных нормативных документах — строительных нормах и правилах (СНиПах) и в системе стандартов безопасности труда (ССБТ). В настоящей главе излагаются методы исследования и оценки пожаровзрывоопасности технологических процессов производств в соответствии с этими нормативными документами.

Кроме того, приводится методика разработки пожарно-технической карты производства, составление которой для особо пожароопасных объектов предусмотрено «Наставлением по организации работы государственного пожарного надзора».

§ 19.1. Категории пожаровзрывоопасности производств согласно требованиям сНиПов

Категорирование производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности является одним из главных вопросов пожарной профилактики технологических процессов производств.

Основными нормативными документами по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности является глава СНиП П-90-81 «Производственные здания промышленных предприятий» и «Указания по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности» (СН 463-74), утвержденные Госстроем СССР. Согласно этим документам, в зависимости от свойств и количества веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе, все про­изводства подразделяются на шесть категорий.

Производства категории А — взрыво- и пожароопасные. Обращаются горючие газы (с нижним пределом воспламенения 10% и менее к объему воздуха); жидкости с температурой вспышки до 28° С (включительно), а также вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Производства категории Б — взрыво- и пожароопасные. Обращаются горючие газы (с нижним пределом воспламенения более 10% к объему воздуха); жидкости с температурой вспышки от 28 до 61° С (включительно); жидкости с температурой нагрева (в условиях производства) выше температуры вспышки, а также пыли и волокна (с нижним пределом воспламенения 65 г/м³ и менее к объему воздуха).

Производства категории В — пожароопасные. Обращаются жидкости с температурой вспышки выше 61° С; пыли и волокна с нижним пределом воспламенения более 65 г/м³ к объему воздуха; твердые горючие вещества и материалы, а также вещества, способные только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Производства категории Г — без указания характеристики опасности производства. Обращаются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, так что процесс обработки этих веществ сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени. К этой категории относятся также производства, в которых твердые, жидкие и газообразные вещества сжигаются или утилизируются в качестве топлива.

Производства категории Д — без указания характеристики опасности производства. Обращаются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Производства категории Е — взрывоопасные. Обращаются горючие газы (без жидкой фазы). По условиям технологи­ческого процесса возможен только взрыв без последующего горения.

Как и производственные помещения, склады и наружные установки подразделяются на такие же категории в зависимости от характеристик хранящихся или обращающихся в них веществ и материалов.

Отличительной характеристикой взрыво- и пожароопасных производств категорий А и Б, обусловливающей их взрывоопасность, является способность обращающихся на производстве газов, жидкостей, пылей и волокон образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема производственного или складского помещения. Нормативная величина предельного объема взрывоопасной смеси (5% объема помещения) установлена из минимальной величины избыточного давления взрыва, при которой может произойти разрушение и обрушение конструкций здания. Если производство относится к взрывоопасным, в соответствии с требованиями норм необходимо предусматривать соответствующую защиту здания от разрушения при взрыве (устройство взрывных проемов, вынос опасного оборудования наружу и т. п.).

Определение категории опасности производств (согласно требованиям СНиПов) при большом количестве горючих веществ и материалов не вызывает трудностей: достаточно знать основные характеристики горючести веществ и материалов. Определение же категории при малом количестве горючих веществ и материалов связано с выполнением соответствующих расчетов.

Методика расчета категории производств (с учетом возможного объема взрывоопасной смеси) приведена в «Указаниях по определению категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности» (СН 463-74). Она предусматривает следующие этапы: выбор наиболее тяжелой аварии на производстве; расчет общего количества опасных веществ, поступивших в помещение; расчет объема взрывоопасной смеси (при условии, что поступившие в помещение вещества переходят во взвешенное состояние в смеси с воздухом); определение степени (процента) заполнения свободного объема помещения расчетным объемом взрывоопасной смеси; расчет времени испарения опасных веществ (в количестве, достаточном для образования взрывоопасной смеси в 5% объема помещения) ; определение категории производства.

Наиболее тяжелой аварией считается такая авария, при которой в помещение может поступить наибольшее количество наиболее опасного вещества. При наличии нескольких аппаратов, отличающихся по количеству и свойствам находящихся в них веществ, могут быть приняты две и более расчетные аварии, причем за первую принимается авария аппарата с наиболее опасными веществами.

Общее количество поступивших в помещение опасных веществ, могущих образовать взрывоопасные (газовоздушные или паровоздушные) смеси, определяется по формуле

Е = Eа+E_т+E_и, (19.1)

где E_а — количество вещества, поступившего из аварийного аппарата, равное содержимому этого аппарата, E_т — количество вещества, поступившего из трубопроводов, питающих аппарат в течение времени отключения трубопроводов (при автоматическом отключении — 2 мин, при ручном отключении — 15 мин); E_и — количество вещества, поступившего в результате испарения жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, либо V со свежеокрашенных поверхностей, г.

Расчетный объем взрывоопасной смеси В (при условии, что все количество поступивших в помещение веществ £ переходит во взвешенное состояние) определяется по формуле

В=1,5E/С, (19.2)

где С — нижний концентрационный предел воспламенения (г/м³); 1,5 — коэффициент запаса (надежности).

Свободный объем производственного помещения П определяется как разность между геометрическим объемом помещения и объемом, занимаемым оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, допускается принимать его условно равным 80 % геометрического объема помещения. Процент заполнения свободного объема помещения П расчетным объемом взрывоопасной смеси равен:

В= (В/П) 100. (19.3)

Если расчетный объем взрывоопасной газовоздушной или паровоздушной смеси не превышает 5% свободного объема помещения, производство не считается взрывоопасным и его категория определяется в зависимости от свойств обращающихся в производстве веществ (за исключением взрывоопасти). Если же расчетный объем взрывоопасной газовоздушной смеси превышает 5% свободного объема помещения, производство считается взрывоопасным. Если расчетный объем взрывоопасной паровоздушной смеси превышает 5% объема помещения, следует дополнительно определить время испарения опасного количества вещества.

Площадь испарения (поверхность разлившейся жидкости или сжиженного газа) принимается равной площади зеркала жидкости. При отсутствии справочных данных считают, что 1 л раствора, содержащего до 70% (по массе) растворителя, разливается на площади 0,5 м², а остальных растворов и чистых жидкостей — на площади 1 м² пола помещения.

Время испарения раствора и несмешивающихся жидкостей можно определить по наиболее летучему компоненту. Так, время испарения вещества Т_и (в часах) в количестве, достаточном для образования взрывоопасной смеси в 5% объема помещения, определяется по формуле

, (19.4)

где р — давление паров при температуре, равной средней арифметической температуре жидкости в аппарате и воздушной среды в помещении (мм рт. ст.); И — коэффициент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; М — молекулярная масса вещества; Ф — площадь испарения (растекания жидкости), м².

В формуле учтена доля участия горючих паров в образовании взрывоопасной среды, принимаемая равной 0,2...0,35.

При определении времени образования взрывоопасной смеси (без учета работы аварийной вентиляции) принимается, что воз­душная среда в зоне испарения неподвижна и коэффициент И—\. В остальных случаях величина коэффициента определяется по таблице нормативного документа (СН 463-74).

Если время образования взрывоопасной смеси в 5% объема помещения составляет 1 ч и менее, производство относится к взрывоопасным. Если же время образования взрывоопасной смеси более 1 ч, категория производства определяется в зависимости от свойств обращающихся веществ (за исключением взрывоопасти).

Производства, связанные с выделением взрывоопасной пыли, можно не относить к категории Б, если обосновано, что максимально возможное количество взвешенной в воздухе и осевшей в помещении пыли недостаточно для образования взрывоопасной пылевоздушной смеси в объеме, превышающем 5°/о объема помещения. При этом следует учесть, что в процессе эксплуатации производства в застойных местах (оборудования и помещений) происходит отложение и скопление пыли, количество которой определить расчетом и учесть практически очень трудно. Поэтому производства с выделением большого количества пыли относят к взрывоопасным (при нижнем пределе воспламенения 65 г/м³ и менее) без расчета количества взвешенной и осевшей пыли.

В соответствии с требованием СНиП П-90-81 «Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования» при проектировании производственных зданий следует, как правило, объединять в одном здании различные производства и помещения подсобного, складского и вспомогательного назначения. Однако это требование, направленное на снижение стоимости строительства, приводит к повышению пожарной опасности проектируемого здания, ибо в нем под общей крышей протекают разнородные тех­нологические процессы. Поэтому при размещении в одном помеще­нии производств различных категорий следует предусматривать мероприятия, направленные на предупреждение взрывов и распространения очага возгорания. Эти мероприятия должны найти обо­снование в технологической части проекта.

В некоторых случаях нормы допускают не учитывать отдельные пожароопасные участки при определении категории опасности про­изводства в целом. Так, если технологический процесс в основном связан с переработкой и хранением негорючих веществ, но на отдельных (не изолированных от остального производства) участках имеются горючие вещества (масла для гидроприводов и охлаждения станков и т. п.), данное производство не относят к категории В. Однако пожароопасные участки оборудуют устройствами против распространения пожара (поддонами, бортиками, перегородками и т. п.), а также стационарными установками тушения пожаров.

Если предусматриваемые мероприятия по предупреждению взрыва и распространению пожара являются в отдельных случаях недостаточно эффективными, производства различных категорий следует размещать в отдельных помещениях.

Так как категория производства существенно влияет на общую стоимость здания, ее нецелесообразно определять по категории производства наиболее опасного помещения. Категорию пожаро-взрывоопасности производства целесообразно определять для каж­дого помещения в отдельности и, исходя из этого, предъявлять соответствующие требования к пожарной защите здания в целом.

Особого внимания заслуживают производства, относящиеся к категориям А и Б. Не допускается размещать производства этих категорий в цокольных и подвальных этажах. Лучше всего их размещать в одноэтажных зданиях у наружных стен, а в многоэтажных зданиях на верхних этажах.

В зависимости от категории пожаровзрывоопасности производств определяются нормативные противопожарные требования к производственным зданиям (объемно-планировочные решения, степень огнестойкости, допустимое количество этажей, максимальная площадь пожарных отсеков, протяженность путей эвакуации, пожарные расходы воды, потребность в автоматических установках обнаружения и тушения пожаров и т. п.). Следовательно, качество определения категории пожаровзрывоопасности производств оказывает существенное влияние на качество профилактической работы пожарной охраны по всем указанным направлениям.