Организация пожаро - и взрывобезопасности проектируемого производства

 

Взрывопожаробезопасность достигается предотвращением образования взрывоопасных и горючих сред в производственных помещениях и внутри технологического оборудования, исключением источников зажигания пожаро- и взрывоопасных сред, а также применением систем пожаро- и взрывозащиты [24].

Исключение образования взрывопожароопасных сред в производственных помещениях достигается:

применением герметичного производственного оборудования;

использованием непрерывных процессов производства;

максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов;

применением рабочей и аварийной вентиляции, включающейся автоматически или вручную по сигналу датчика, контролирующего содержание горючих сред в воздухе помещения;

максимально возможным применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов вместо пожаровзрывоопасных и другими мероприятиями.

Предотвращение образования взрывоопасной среды внутри технологического оборудования обеспечивается:

применением ингибирующих и флегматизирующих добавок;

поддержанием состава среды вне области воспламенения;

применением герметичного оборудования;

отводом образующихся взрывоопасных сред а аварийные емкости и другими мероприятиями.

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1 - В4, Г и Д, а здания - на категории А, Б, В, Г и Д.

Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий определяются для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из вида находящихся в аппаратах и помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.

Категории пожарной опасности наружных установок определяются, исходя из вида находящихся в наружных установках горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, особенностей технологических процессов.

Определение пожароопасных свойств веществ и материалов производится на основании результатов испытаний или расчетов по стандартным методикам с учетом параметров состояния (давления, температуры и т.д.).

Допускается использование справочных данных, опубликованных головными научно-исследовательскими организациями в области пожарной безопасности или выданных Государственной службой стандартных справочных данных.

Допускается использование показателей пожарной опасности для смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.

Таблица №32

Классификация основных производственных участков

Производственный участок (цех)	Применяемые вещества	Количество веществ, кг	Категория помещения по НПБ	Класс зон по ПУЭ	Группа производственного процесса по СНиП
Цех получения динитробензойной кислоты	Азотная кислота (98%) Олеум (20%) Бензойная кислота Этиловый спирт (50%)	110,9 449,6 82,6 277,8	А	В-Iа	3б

 

Расчет избыточного давления взрыва для паров этилового спирта

Избыточное давление взрыва DР для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, С1, Вr, I, F, определяется по формуле

 

 

где Р _max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать Р _max равным 900 кПа;

Р₀ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

т - масса паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (4), кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения.

Примем Z равным 0,3.

V_св - свободный объем помещения, м³;

r_{г. п} - плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг×м^-3, вычисляемая по формуле

 

 

где М - молярная масса, кг×кмоль^-1;

v₀ - мольный объем, равный 22,413 м³×кмоль^-1;

t_p - расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t_p по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61°С;

С_ст - стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле

 

 

где  - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

 число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения.

Допускается принимать К_н равным 3.

Масса паров жидкости m, поступивших в помещение при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения

т = т_р + т_емк + т_{св. окр.,}

 

где m_р - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

т_емк - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг;

т_{св. окр} - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.

При этом каждое из слагаемых в определяется по формуле:

 

m = W F_и T,

 

где W - интенсивность испарения, кг×с^-1×м^-2;

F_и - площадь испарения, м², определяемая в соответствии с п.7 в зависимости от массы жидкости т_п, вышедшей в помещение.

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W no формуле

 

W = 10^-6 h P_н,

 

где h - коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р, определяемое по справочным данным, кПа

hпримем равным 2,4

Р_нпо[11] составляет 211,3 мм. рт. ст. или 28126,3кПа

Молекулярная масса этилового спирта 46

 

 

При интенсивности испарения  277,8 кг этилового спирта испарятся за 586 с

Площадь испарения при разливе на пол определяется (при отсутствии справочных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м². Следовательно, площадь разлива 0,3м ³ спирта составит 155м²

Примем, что в процессе не используются емкости, эксплуатируемые с открытым зеркалом жидкости и со свежеокрашенными поверхностями.

Cтехиометрическая концентрация паров этанола:

 

 

Плотность пара при расчетной температуре t_p, кг×м^-3

 

 

Свободный объем помещения примем равным 80% геометрического объема помещения:

Избыточное давление взрыва DР для этанола:

 

 

Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор электрооборудования, определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации [25].

Зоны класса В-Iа - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Группа производственного процесса по СНиП определяется в соответствии с классами опасности веществ, участвующих в технологическом процессе [26].

Для предотвращения образования в горючей или взрывоопасной среде источников зажигания необходимо предусмотреть:

защиту от атмосферного электричества

(категория по молниезащите - II, тип А) [27];

защиту от проявления разрядов статического электричества (выбор скоростных режимов движения среды и многократного заземления всего оборудования);

применение электрооборудования, соответствующего классу пожароопасных зон производственных помещений и наружных установок, а также категории и группе взрывоопасных смесей;

ликвидация условий для теплового химического и микробиологического самовозгорания обращающихся в производстве веществ;

применение инструментов и оборудования, изготовленных из материалов, не дающих при соударении механических искр;

применение быстродействующих средств защитного отключения возможных источников зажигания пожаровзрывоопасных сред.

В зданиях должны быть предусмотрены конструктивные, объемно-планировочные и инженерно-технические решения, обеспечивающие в случае пожара [28]:

возможность эвакуации людей независимо от их возраста и физического состояния наружу на прилегающую к зданию территорию (далее - наружу) до наступления угрозы их жизни и здоровью вследствие воздействия опасных факторов пожара;

возможность спасения людей;

возможность доступа личного состава пожарных подразделений и подачи средств пожаротушения к очагу пожара, а также проведения мероприятий по спасению людей и материальных ценностей;

нераспространение пожара на рядом расположенные здания, в том числе при обрушении горящего здания;

ограничение прямого и косвенного материального ущерба, включая содержимое здания и само здание, при экономически обоснованном соотношении величины ущерба и расходов на противопожарные мероприятия, пожарную охрану и ее техническое оснащение.

Эвакуация представляет собой процесс организованного самостоятельного движения людей наружу из помещений, в которых имеется возможность воздействия на них опасных факторов пожара.

Количество эвакуационных выходов из зданий категории А следует проектировать не менее двух. Из помещений, расположенных на любых этажах, кроме первого, в качестве второго эвакуационного выхода допускается использовать наружные лестницы.

Оповещение людей о пожаре должно осуществляться [29]:

подачей звуковых и (или) световых сигналов во всем помещении здания с постоянным или временным пребыванием людей;

трансляцией речевой информации о необходимости эвакуации, путях эвакуации и других действиях, направленных на обеспечение безопасности.

Управление эвакуацией должно осуществляться:

включением эвакуационного освещения;

передачей по СО специально разработанных текстов, направленных на предотвращение паники и других явлений, усложняющих процесс эвакуации (скопление людей в проходах и т.п.);

трансляция текстов, содержащих информацию о необходимом направлении движения;

включением световых указателей направления эвакуации;

дистанционным открыванием дверей дополнительных эвакуационных выходов (например, оборудованных электромагнитными замками).

Число оповещателей, их расстановка и мощность должны обеспечивать необходимую слышимость во всех местах постоянного или временного пребывания людей.

Коллективная защита людей должна быть обеспечена с помощью убежищ или защищенных помещений.

Производственные помещения должны иметь системы пожарной сигнализации.

Они могут быть пожарными, реагирующими на первоначальные признаки пожара (дым, тепло, пламя) и охранно-пожарными, совмещающими охранные (срабатывают на вскрытие дверей, окон и т.п.) и пожарные функции.

Для разработки систем тушения пожара необходимо установить требования по защите объектов, зависящие от категории объектов по взрывопожароопасности.

Производственные помещения всех категорий должны иметь первичные средства тушения пожара (огнетушители, песок, лопату, асбестовое одеяло и др.).

В помещениях, относящихся к категории А устанавливают автоматические установки пожаротушения (АУТП) и пожарной сигнализации (АУПС) [30].

Наружные ограждающие конструкции зданий категории А должны содержать легкосбрасываемые элементы. Площадь легкосбрасываемых конструкций принимается не менее 0,05м² на 1м² взрывоопасного помещения. К легкосбрасываемым конструкциям относятся окна, двери, распашные ворота, фонарные переплеты [31].

Объемно-планировочные решения помещений категории А должны исключать возможность проникновения в производственные помещения других категорий взрывоопасных и токсичных веществ.