ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ

 

Пожарная безопасность объектов обеспечивается - системой предотвращения пожара, системой противопожарной защиты и организационно-техническими мероприятиями.

Предотвращение пожара достигается устранением образования горючей среды и источников зажигания.

Противопожарная защита обеспечивается:

- применением средств пожаротушения, автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения;

- применением строительных конструкций с регламентированными пределами огнестойкости;

- организацией своевременной эвакуации людей;

- устройствами, обеспечивающими ограничение распространения пожара;

- применением средств коллективной и индивидуальной защиты людей от опасных факторов пожара.

Организационно-технические мероприятия включают:

- организацию пожарной охраны;

- паспортизацию веществ, материалов, объектов, технологических процессов в части обеспечения пожарной безопасности;

- организацию обучения работников и населения правилам безопасности и др.

Многие из перечисленных технических решений по обеспечению пожарной безопасности в отношении  планировки и застройки, этажности, площадей, требований к конструктивным решениям инженерного оборудования и другие определяются категорией помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

Определение категорий (потенциальной опасности) является первоочередной задачей по обеспечению пожарной безопасности объекта и составляет одну из задач раздела по безопасности.

 

  Методика определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Общие методические основы определения категорий производственных и складских помещений по взрывопожарной и пожарной опасности установлены Нормами пожарной безопасности (НПБ 105-03). Категории помещений принимаются в соответствии с таблицей 5 путем последовательной проверки принадлежности помещения от высшей категории (А) к низшей (Д).

                                                                                                                 Таблица 5

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, обращающихся в помещении
А взрывопожаро- опасная	Легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28оС, а также горючие газы в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление взрыва DР, 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 взрывопожаро- опасная	Легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 оС , горючие жидкости, а также горючие пыли и волокна в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные паровоздушные и пылевоздушные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление, превышающее 5 кПа
В1-В4 пожароопасная	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), а также вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения в которых они обращаются не относятся к категориям А и Б.
Г	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	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

При наличии в помещении легковоспламеняющихся или горючих жидкостей (ЛВЖ, ГЖ), а также горючих пылей или волокон расчет критериев взрывопожарной опасности помещений начинают с определения максимального избыточного давления взрыва в помещении парогазовоздушных смесей, которые могут образоваться в результате принятой аварийной ситуации.

Для индивидуальных горючих веществ (газов и паров ЛВЖ и ГЖ), состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Br, I, F, избыточное давление взрыва DР определяется по формуле:

                        ,                   

 

где Р_max - максимальное давление взрыва, определяемое по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать Р_max равным 900 кПа;

Р_о - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101,3 кПа);

m - масса горючего газа или паров ЛВЖ, ГЖ, кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве (допускается принимать по таблице 6);

V_св - свободный объем помещения, м³;

r_г.п. - плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м³, вычисляемая по формуле:

                              ,                         

где М - молярная масса газа или пара, кг/кмоль;

   Vо - молярный объем, равный 22,4 м³/кмоль;

 t_р - расчетная температура, равная максимально возможнойтемпературе воздуха в помещении, °С;

С_ст - стехиометрическая концентрация горючего вещества в воздухе, % (объемных), вычисляемая по формуле:

                               ,                                                             

где  - стехиометрический коэффициент

               кислорода в реакции горения;

    n_c, n_н, n_о, n_х - число атомов С, Н,О и галоидов в молекуле горючего;

 

  К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиаба-   

        тичность процесса горения (допускается принимать равным 3).

 

 

 

Таблица 6

Значения коэффициента Z для различных видов горючего

Вид горючего вещества	Значение Z
Водород	1
Горючие газы (кроме водорода)	0,5
ЛВЖ и ГЖ, нагретые до температуры вспышки и выше	0,3
ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля	0,3
ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля	0

 

         

Для смесей горючих веществ и пылей расчет избыточного давления взрыва производится по формуле:

                             ,                            

 

где m - масса пыли или смеси горючих веществ, вышедших в помещение в результате аварии, кг;

  Q_н - теплота сгорания горючих веществ, Дж/кг.

  Z - коэффициент участия пыли во взрыве, который рассчитывается по формуле:

                                                  Z=0,5 × F,                

где F – массовая доля частиц пыли размером менее критического, с превышением которого аэровзвесь становится взрывобезопасной, то есть не способной распространять пламя. При отсутствии данных допускается для пылей принимать Z = 0,5.

  r _в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кг/м³;

С_р - теплоемкость воздуха, Дж/(кг К). Допускается принимать С_р = 1010 Дж/(кг^. К).

Т_о - начальная температура воздуха, К.

С_р - теплоемкость воздуха, Дж / кг • К ;

Т₀ — начальная температура воздуха, К.

 

 В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспламеняющихся или горючих жидкостей при определении значения массы m допускается учитывать работу аварийной вентиляции, если она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ), при условии расположения устройств и для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии.

При этом массу т горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, следует разделить на коэффициент К, определяемый по формуле

К= АТ+ 1,                                         

где А — кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с^-1;

Т — продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в объем помещения, с .

 

 Масса т, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле

                                                                m =(V_а + V₇  ) r  _r ,                                                                  

где V_а — объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

V₇ — объем газа, вышедшего из трубопроводов, м³.

При этом

V_a = 0,01 P₁V ,                                              

где Р₁ — давление в аппарате, кПа;

V - объем аппарата, м³;

                                     V_Т = V_1Т + V_2Т ,                                            

где V_1т — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

V_2Т — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³;

 

V_1Т  = qT                                        

q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м³ c^-1;

Т— время, с;

                    V_2Т  = 0,01 π Р₂ (г²₁ L₁ + г²₂ L₂ + ... +r²_n L_n), 

где  P₂ -_ максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r - внутренний радиус трубопроводов, м;

L — длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

 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

m = m_p + m_емк + m_св.окр. ,                              

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

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

m_св.окр.  - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг.

При этом каждое из слагаемых в последней формуле определяется из выражения:

                                                 m = W F_и T,                                   

где W — интенсивность испарения, кг/c ∙ м ²;

F _и — площадь испарения, м², определяемая в зависимости от массы жидкости m_и вышедшей в помещение.

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств исходя из продолжительности их работ.

 Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле

                                    W = 10 ^–6 η  P_н                                      

где η — коэффициент, принимаемый по табл. 7 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

Р_н — давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_p , определяемое по справочным данным, кПа.

 

Таблица 7

Скорость воздушного потока в помещении, м/c       м • с -1	Значение коэффициента η при температуре t, oС, воздуха в помещении
	10	15	20	30	35
0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
0,1	3,0	2,6	2,4	1,8	1,6
0,2	4,6	3,8	3,5	2,4	2,3
0,5	6,6	5,7	5,4	3,6	3,2
1,0	10,0	8,7	7,7	5,6	4,6

 

Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации, определяется по формуле:

                             m = m_вз + m_{ав ,}

где m_вз - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;

m_ав - расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной

          ситуации, которая определяется по формуле:

                                       m_ав = ( m_{ап +} g T) K_{п ,}

где m_ап – масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата, кг;

  g - производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ

           в аварийный аппарат до момента его отключения, кг/с;

  T - время отключения аппарата, с;

  K_п - коэффициент пыления, принимаемый для пылей с дисперсностью менее 350 мкм    равным – 1, а для для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм равным – 0,5.

Расчетная масса взвихрившейся пыли определяется по формуле:

                                   m_вз  = к_вз m_п ,

где к_вз - доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное

           состояние в результате аварийной ситуации. При отсутствии

            сведений допускается полагать к_вз равным 0,9 ;

  m_п - масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии, которая определяется

           по формуле:               m_п  = (m₁ + m₂ ) к _г /к _у,

где m₁, m₂ -масса пыли, осаждающейся на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях;

    к _г - доля горючей пыли в общей массе отложенной пыли, для рассматриваемых материалов принимаем значение к _г = 1;

     к _у – коэффициент эффективности пылеуборки, который принимается для условий предприятия (ручная, влажная пылеуборка) равным –0,7.

 

    Массу пыли, осаждающейся на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения определяем по формуле:

                                         m _i = М _i (1 – a) β _i,

где М _i - масса пыли, выделяющаяся в объем помещения пылящим оборудованием , кг.

  a – доля выделяющейся пыли, удаляемой системой вентиляции, и в связи с отсутствием сведений допускается принимать  а = 0;

   β _i – доля выделяющейся в объем помещения пыли и оседающей на

        труднодоступных и доступных для уборки поверхностях, для которых при 

        отсутствии сведений о величине коэффициентов β ₁ и β ₂ допускается

        полагать  β ₁ = 1; β ₂ = 0.

Масса пыли, выделяемая в объем помещения пылящим оборудованием (М _i ), может быть определена по формулам:

                      М _i = G *F *i = Q * i = P*C * i ,                 

где G – интенсивность пылеосаждения, кг/м² с ;

   F - площадь пылеосаждения, м² ;

   i - период между генеральными пылеуборками , с ;

  Q – интенсивность пыления оборудования, кг/с,

  P –  производительность пылящего оборудования, кг/с;

С -  коэффициенты пыления оборудования, которые могут быть приняты по аналогии с

        действующими производствами ,   кг/кг.

 

В соответствии с требованиями НПБ 105-03 количество газов, которые могут поступить в помещение и образовать газовоздушные смеси, необходимо определять исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчётная авария одного аппарата, при которой имеет место самый неблагоприятный вариант, то есть в помещение поступает наибольшее количество газов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва;

б) всё содержимое аппарата поступает в помещение;

в) одновременно происходит утечка веществ из подводящих и отводящих трубопроводов в течение времени, необходимого для их отключения.

Расчётное время отключения трубопроводов принимается равным:

времени срабатывания системы автоматики, задействованной для отключения трубопроводов, но только в том случае, если вероятность отказа системы не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование её элементов. Расчетное время отключения при этом принимают по паспортным данным установки;

120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование её элементов;

300 с в случае ручного отключения задвижек.

Под «временем срабатывания» и «временем отключения» следует понимать промежуток времени от начала поступления горючего вещества из трубопровода до полного прекращения его поступления в помещение.

Количество жидкостей, которые при поступлении в помещение могут испаряться и образовывать паровоздушные смеси, необходимо определять исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчётная авария одного аппарата, при которой в помещение поступает наибольшее количество легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, наиболее опасных в отношении последствий взрыва;

б) всё содержимое аппарата поступает в помещение;

в) одновременно происходит утечка жидкости из подводящих и отводящих трубопроводов в течении времени, необходимого для их отключения. Расчетное время отключения принимается также, как и в случае с газами.

   г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости. Площадь испарения при отсутствии справочных данных определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей – на 1м² пола помещения. При определении площади разлива необходимо учитывать наличие приямков, бортиков и подобных устройств, препятствующих растеканию жидкости.

д) происходит испарение жидкостей из ёмкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом (то есть из аппаратов с открытой поверхностью испарения);

е) происходит испарение со свежеокрашенных поверхностей;

ж) длительность испарения жидкости принимается равной времени её полного испарения, но не более 3600 сек.

Количество пылей, которые могут поступать в помещение и образовывать пылевоздушные смеси, необходимо определять исходя из следующих предпосылок:

а) расчетной аварии предшествовало пыленакопление в производственном помещении, происходящее в условиях нормального режима работы (например, вследствие пылевыделения из негерметичного производственного оборудования);

б) в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в помещение всей находящейся в аппарате пыли.

Если в производственном помещении обращаются гибридные взрывоопасные смеси, содержащие горючие газы (пары) и пыли, то расчетное избыточное давление взрыва в таком помещении необходимо определять по формуле:

                                 DР = DР₁ + DР_{2 ,}                                                                                        

где D Р₁ - избыточное давление взрыва для газа или пара, кПа;

D Р₂ - избыточное давление взрыва, вычисленное для горючей пыли,кПа.

Для помещений, в которых расчетное избыточное давление взрыва

 парогазовоздушных смесей оказалось менее 5 кПа, а также для тех в которых обращаются трудногорючие жидкости и твердые горючие и трудногорючие вещества производится определение пожароопасных категорий В1 – В4.

Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 8.

Максимальное значение удельной временной пожарной нагрузки g определяется по формуле:

                                              g = Q / S .

где Q - пожарная нагрузка в пределах пожароопасного участка, МДж;

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

 

Пожарная нагрузка Q включает в себя различные сочетания (смесь) горючих и трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов, находящихся в пределах пожароопасного участка. Она определяется по формуле:

Q = S G_i× Q _нi,

где G_i  - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;

   Q _нi - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг.

                                                                        

                                                                                                                       Таблица 8

              Условия определения пожароопасных категорий помещений

 

Категории	Удельная пожарная нагрузка на участке, МДж/м2	Способ размещения
В1	не более 2200	Способ размещения пожарной нагрузки не нормируется
В2	1401 - 2200	Способ размещения пожарной нагрузки не нормируется. Необходимо проверить условие принадлежности к категории В1 (по требованию Примечания 2).
В3	181 - 1400	Способ размещения пожарной нагрузки не нормируется. Необходимо проверить условие принадлежности  к категории В2 (по требованию Примечания 2).
В4	1 - 180	1. Пожарная нагрузка должна размещаться на любом участке пола помещения площадью не более 10 м2. 2. Между участками должны быть соблюдены предель-ные расстояния (по требованию Примечания 1)

 

       Примечания:

1. В пожароопасных помещениях категорий В1, В2, В3 и В4 допускается наличие нескольких участков с различной пожарной нагрузкой, не превышающей значений, приведенных в таблице 8. Но при этом в помещениях категории В4 расстояния между этими участками должны быть более предельных

Для пожарной нагрузки, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов, рекомендуемые значения предельных расстояний приведены в таблице 9. Если значение Н менее 11 м, то предельное расстояние между участками определяется по формуле:

 

l = l_пр + (11 - Н),

 

где  l_пр- предельное расстояние, определяемое по таблице 9, м;

       Н – минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки

             до нижнего пояса ферм перекрытия или покрытия, м.

 

Таблица 9

Рекомендуемые значения предельных расстояний (l_пр) в зависимости от величины критической плотности падающих лучистых потоков (q_кр)

q кр, кВт/м2	5	10	15	20	25	30	40	50
l пр , м	12	8	6	5	4	3,8	3,2	2,8

 

 

Если пожарная нагрузка состоит из различных материалов, то значение q_кр принимается по материалу с минимальным значением q_кр. В том случае, если пожарная нагрузка на участках представлена материалами, для которых неизвестны величины q_кр, значения предельных расстояний необходимо принимать l_пр = 12 м.

Для пожарной нагрузки, состоящей из легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, предельное расстояние между участками необходимо определять по формулам:

 

                                            l_пр = 15 м при Н ³ 11 м,                                  

                                             l_пр = 26 – Н при Н < 11 м .

 

2. Если при определении категорий В2 или В3 количество пожарной нагрузки Q, определенное выше, отвечает неравенству

Q ³ 0,64 g_тН²,

то помещение будет относиться к категориям В1 или В2 соответственно.

        Здесь g_т=2200 МДж/м² при 1401 МДж/м²£ g ³2200 МДж/м² и g_т=1400 МДж/м² при 181 МДж/м²£ g ³1400 МДж/м².

 

Литература

Учебные пособия

1. Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана

труда: Учебное пособие для вузов/ П.П.Кукин, В.Л.Лапин, Е.А.Подгорный и др.. –

  М.:Высш.шк.,2003. – 431с.

2. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/ С.В.Белов, А.В.

 Ильницкая А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. – М.: Высш.

   шк.1999. -448 с.

3. Русак О.Н., Малаян К.Р., Занько Н.Г. Безопасность жизнедеятельности:

 Учебное пособие для вузов. 8-е изд., испр. и доп. /Под ред. О.Н.Русака. –

   СПб.: Изд-во «Лань», 2005. – 448 с.

4. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов

и производств. (Охрана труда): Учебное издание для вузов/ П.П.Кукин,

В.Л.Лапин, Е.А.Подгорный и др. – М.:Высш.шк.,1999. – 318с.

5. Глебова Е.В. Производственная санитария и гигиена труда:Учебное пособие

для вузов.- М.:Высш.шк.,2005. – 344с.

6. Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика техно-

логических процессов и производств. М. ВИПТШ МВД . 1986.

7. Клубань В.С., Петров А.П., Рябиков В.С. Пожарная безопасность предприя-

   тий промышленности и агропромышленного комплекса. М., Стройиздат.,

     1987. – 477 с.

 

Правовые законодательные документы