5.5. Установление классов взрыво- и пожароопасных зон

При проведении технологических процессов с взрывопожароопасными и пожароопасными веществами вокруг аппаратов или установок, где они используются, в радиусе 5 м возникают опасные зоны, в которых существует повышенная степень взрывопожароопасности. В соответствии с ПУЭ [25] зоны делятся на взрывопожароопасные - «В» и пожароопасные - «П». В свою очередь и те и другие делятся на классы в зависимости от природы веществ, их агрегатного состояния и условий возникновения опасных смесей в этих зонах. Так взрывоопасные зоны делятся на следующие классы:

В-I – зоны производственных помещений, в которых выделяются горючие газы и пары ЛВЖ в таком количестве и обладают такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом или другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальных недлительных режимах работы (например: при загрузке и разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых сосудах и т.п.).

В-Iа – зоны производственных помещений, в которых взрывоопасная концентрация газов и паров ЛВЖ возможна только в результате аварии или неисправностей оборудования.

В-Iб – те же зоны, что и к классу В-Iа, но имеющие одну из следующих особенностей:

1. горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15% или более) и резким запахом при концентрациях на уровне ПДК_рз;

2. при авариях в этих зонах возможно создание только местной взрывоопасной концентрации, распространяемой на объем не более 5% от общего объема помещения (зоны);

3. горючие газы и жидкости используются в небольших количествах без применения открытого пламени, в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами.

В-Iг – наружные установки, содержащие взрывоопасные газы, пары, жидкости, причем взрывоопасная концентрация может создаваться только в результате аварий или неисправностей.

В-II – зоны производственных помещений, в которых возможно образование взрывоопасных концентраций пылей или волокон с воздухом или другим окислителем при нормальных недлительных режимах работы.

В-IIа – зоны производственных помещений, в которых взрывоопасные концентрации пылей или волокон с воздухом могут образовываться только при авариях или неисправностях.

Пожароопасные зоны:

П-I – зоны производственных помещений, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки выше 61^оС.

П-II – зоны производственных помещений, в которых выделяются горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м³ или взрывоопасные пыли, содержание которых в воздухе по условиям эксплуатации не достигает взрывоопасных концентраций.

П-IIа – зоны производственных и складских помещений, в которых содержатся или перерабатываются твердые или волокнистые горючие материалы, не образующие аэрозолей.

П-III – наружные установки, в которых применяются или хранятся горючие жидкости с температурой вспышки более 61^оС, а также твердые горючие вещества.

5.6. Установление категорий производств по взрывопожароопасности

В зависимости от того, с какими веществами проводится работа в помещении, последние, в соответствии с НПБ 105-03 [26], по степени взрывопожароопасности делятся на пять категорий: А, Б, В1-В4, Г и Д (см. табл. 5.5).

Назначение категорий помещений основано как на степени горючести веществ, используемых в этих помещениях, так и на максимально возможном количестве этих веществ.

Если в помещении используют взрывопожароопасные вещества (горючие газы, ЛВЖ или аэрозоли с _н 65 г/м³), то назначение категории осуществляют следующим образом:

• располагают эти вещества по мере снижения их степени опасности (по количественным показателям);

• находят максимально возможное количество наиболее взрывопожароопасного вещества – G, кг. (Рассматривают наиболее неблагоприятные условия, считая, что вещество поступает в воздух помещения в виде паров, газов или пыли);

• в зависимости от агрегатного состояния вещества рассчитывают избыточное давление взрыва (Р_изб, кПа) по формулам:

Таблица 5.5

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности [26].

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А- взрывопо-жароопас-ная	Горючие газы и пары ЛВЖ с температурой вспышки не более 28^оС в таком количестве, что они могут образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Б- взрывопо-жароопас-ная	Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28^оС, горючие жидкости (ГЖ) в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 – пожароопас-ные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г- невзрыво-пожароопас-ная	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д- непожаро-опасная	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

для горючих газов и паров ЛВЖ:

DP_изб = [(P_max – Р_о)G Z100]/(V_своб r_г,п C_ст K_н), (5.13)

а для горючих пылей:

DP_изб = (GH_TP_oZ)/(V_своб r_вс_рТ_оК_н), (5.14)

где P_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси, кПа [23];

Р_о – начальное давление смеси; Р_о = 101 кПа;

G – масса взрывопожароопасного вещества, кг;

Z – коэффициент участия горючего вещества во взрыве принимается по таблице 5.6;

V_своб – свободный объем помещения, м³ (принимают равным 80% от геометрического объема);

r_г,п - плотность горючего газа или пара при расчетной температуре (t_р  61^оС), кг/м³.

Эта плотность может быть рассчитана по формуле:

r_г,п = М / 22,4 (1 + 0,00367 t_р), (5.15)

где М – молекулярная масса, кг/кмоль;

r_в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре t_о, кг/м³;

C_ст – стехиометрическая концентрация горючего газа или паров ЛВЖ, об.%, принимается по справочным данным или вычисляется по формуле:

С_ст = 100 / (4,84 b + 1), (5.16)

где b - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, рассчитывается по формуле (5.5);

H_T – теплота сгорания пыли, Дж/кг;

с_р – теплоемкость воздуха, Дж/(кгК) [допускается принимать равной 1,0110³ Дж/(кгК)];

Т_о – начальная температура воздуха, К;

К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, допускается принимать К_н = 3.

Таблица 5.6

Значения коэффициента Z от вида горючего вещества

Вид горючего вещества	Значение коэффициента Z
Горючие газы	0,5
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше	0,3
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля	0,3

В результате расчета возможны два варианта:

1. Если DP_изб  5 кПа, то категорию назначают по взрывопожароопасным показателям вещества, по которому проводили расчет (см. табл.5.5).

2. При условии DP_изб  5 кПа для вышеуказанных веществ, а также для горючих жидкостей (t_всп 61^оС), аэрозолей (_н  65 г/м³) и для твердых горючих веществ помещение, где они используются, будет пожароопасным – категории В1-В4 (см. табл. 5.5).

Для оценки степени пожароопасности категории В (см. табл.5.7) необходимо рассчитать удельную пожарную нагрузку (q, МДж/м²) по формуле:

q = Q/S, (5.17)

где Q – пожарная нагрузка на участке, МДж;

S – площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

Пожарную нагрузку рассчитывают по формуле:

Q = G Q^P_H, (5.18)

где G – количество горючего вещества, кг;

Q^P_H – низшая теплота сгорания горючего вещества, МДж/кг [23,27] (для рzда веществ Q^P_H приведена в таблице 5.12 в приложении).

Таблица 5.7

Выбор пожароопасной категории по удельной пожарной нагрузке

Категория помещения	Удельная пожарная нагрузка q на участке, МДж / м^2.	Способ размещения пожарной нагрузки
В1	Более 2200	Не нормируется
В2	1401 - 2200	На любом участке пола помещения площадью не менее 10 м^2
В3	181 – 1400
В4	Менее 181

Категории “Г” и “Д” назначают без дополнительных расчетов при условии использования веществ и материалов, указанных в таблице 5.5.