Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116 -ФЗ от 21. 07. 1997 г. (с изменениями от 19. 07. 2011 г. № 248 -ФЗ) Статья 8 1. Документация на капитальный ремонт, консервацию и ликвидацию ОПО подлежит экспертизе промышленной безопасности. 2. Документация на техническое перевооружение ОПО подлежит экспертизе промышленной безопасности в случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации такого объекта, подлежащей государственной экспертизе в соответствии с законодательством РФ о градостроительной деятельности. 3. Изменения, вносимые в проектную документацию на строительство, реконструкцию ОПО, подлежат государственной экспертизе проектной документации в соответствии с законодательством РФ о градостроительной деятельности. 4. Изменения, вносимые в документацию на капитальный ремонт, консервацию и ликвидацию ОПО, подлежат экспертизе промышленной безопасности. 5. Изменения, вносимые в документацию на техническое перевооружение ОПО, подлежат экспертизе промышленной безопасности и согласовываются с Ростехнадзором или его территориальным органом, за исключением случая, если указанная документация входит в состав проектной документации, подлежащей государственной экспертизе. Примечание: Необходимо обратить особое внимание на название этапа проектирования на титульном листе.
Постановление Правительства РФ от 16. 02. 2008 г. № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» (с изменениями от 18. 05. 2009 г. , 21. 12. 2009 г. , 13. 04. 2010 г. , 7. 12. 2010 г. ) Необходимо проводить Оценку энергетического уровня каждого технологического блока и определение категории его взрывоопасности Требования: п. 2. 2 Раздел 2 ПБ 09 -540 -03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» Категорирование и классификацию зданий, сооружений, строений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности Классификацию пожароопасных и взрывоопасных зон Требования: п. 2 Статья 1. Глава 1. Раздел 1. Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» № 123 -ФЗ от 22. 07. 2008 г. Требования: Статья 14. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116 -ФЗ от 21. 07. 1997 г. ( с изменениями) п. 3 Разработка декларации промышленной безопасности Примечание: Категорирование и классификация объектов по степени опасности и декларирование безопасности ОПО – один из управленческих принципов обеспечения требуемого уровня промышленной безопасности.
Основные определения 1. Нормальный режим работы технологического оборудования - режим работы технологического оборудования, характеризующийся рабочими значениями всех параметров. ГОСТ Р 52 350. 10 -2005 (МЭК 60079 -10: 2002) «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон» 2. Инцидент – отказ или повреждение технических устройств, применяемых на ОПО, отклонение от режима технологического процесса. Статья 1 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21. 07. 97 г. № 116 -ФЗ( с изменениями) 3. Авария – разрушение сооружений и(или) технических устройств, применяемых на ОПО, неконтролируемые взрыв и(или) выброс опасных веществ. Статья 1 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21. 07. 97 г. № 116 -ФЗ( с изменениями) 4. Частичное разрушение емкостного оборудования или трубопроводов – утечка опасных веществ из отверстий диаметром от 10 до 30 мм, с выбросом и распространением опасных веществ при метеоусловиях, наиболее вероятных для данной местности. РД 03 -357 -00 «Методические рекомендации по составлению декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта» . Утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 26. 04. 2000 г. № 23 5. Полное разрушение единичной емкости или резервуара (или группы резервуаров) – максимальный выброс опасного вещества, несвоевременными действиями персонала по локализации аварии и неблагоприятными топографическими и метеоусловиями для распространения опасных веществ. РД 03 -357 -00 «Методические рекомендации по составлению декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта» . Утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 26. 04. 2000 г. № 23 6. Полное разрушение – утечка с диаметром истечения, соответствующим максимальному диаметру подводящего или отводящего трубопровода, или разрушения резервуара, емкости, сосуда или аппарата. «Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» . Приложение к приказу МЧС РФ от 10. 07. 09 г. № 404
Взрывоопасность горючих смесей 1. Горючий газ (ГГ) – газ, способный образовывать с воздухом воспламеняющиеся и взрывоопасные смеси. Примечание: Горючие газы относятся к взрывоопасным при любых температурах окружающей среды. 2. Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) – горючая жидкость, способная воспламеняться от кратковременного (до 300 С) воздействия источника зажигания с низкой энергией ( пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т. п. ), имеющая температуру вспышки 610 С в закрытом тигле или 660 С в открытом тигле. 3. Горючая жидкость (ГЖ) – жидкость, способная возгораться от источника зажигания, самостоятельно гореть после его удаления и имеющая температуру вспышки более 610 С в закрытом тигле или 600 С в открытом тигле. Примечания: 1. Смесь горючих газов и паров ЛВЖ с воздухом становится опасной только при определенной концентрации, т. е. в диапазоне нижнего и верхнего концентрационных пределов воспламенения. В этом случае при наличии источника зажигания может произойти взрыв. 2. Горючие жидкости с температурой вспышки выше 610 С относятся к пожароопасным. Однако, если ГЖ в условиях производства будет нагрета до температуры вспышки и выше, пары могут образовывать взрывоопасные смеси. 4. Температура вспышки – самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения. 5. Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) – минимальное и максимальное содержание горючего в смеси (пара, газа или тумана), при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Нижний и верхний концентрационный пределы распространения пламени (иногда называют пределами воспламенения , пределами взрываемости или пределами зажигания). Схема, отображающая область воспламенения горючего вещества в смеси с окислителем
Зависимость между концентрационными и температурными пределами распространения пламени выражается следующим образом: Где , - соответственно нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени; -давление насыщенных паров при нижнем температурном пределе распространения пламени; -давление насыщенных паров при верхнем температурном пределе распространения пламени; - атмосферное давление.
Аппараты с открытой поверхностью испарения (окрасочные ванны, ванны для пропитки изделий, ванны для промывки и обезжиривания деталей, закалочные ванны и т. п. ). Горючая концентрация паров жидкости в смеси с воздухом над поверхностью таких аппаратов будет образовываться в том случае, если рабочая температура жидкости ( ) будет выше ее температуры вспышки ( ):
Общая методология оценки категорий взрывоопасности технологических блоков Е 1’ газ В смежный блок № 4 Блок № 3 Е 1’’ из смежного блока № 1 τ Pж , Тж , D Pг , Тг , ρг Pг , Тг , D Г Ж τ Из смежного блока № 2 Е 2’ Е 4’’ Е 1’ – сумма энергий адиабатического расширения и сгорания ПГФ, находящейся в блоке, к. Дж Е 2’ – энергия сгорания ПГФ, поступившей к разгерметизированному участку от смежных блоков, к. Дж Е 1’’ – энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегретой ЖФ рассматриваемого блока и Е поступившей от смежного блока за время τ, к. Дж Е 2’’ – энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет тепла экзотермических реакций, не прекращающихся при разгерметизации рассматриваемого блока, к. Дж Е 3’’ – энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет теплопритока от внешних теплоносителей, к. Дж Е 4’’ - энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую поверхность (пол, поддон, грунт) ЖФ, к. Дж
1. Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака (m), приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46 000 к. Дж/кг (для углеводородов) 2. Относительный энергетический потенциал взрывоопасности (Qв) технологического блока где 4, 24*106 Дж/кг – удельная энергия взрыва ТНТ 3. Показатели категорий взрывоопасности технологических блоков Категории взрывоопасности QB m, кг I >37 >5000 II 27 -37 2000 -5000 III <27 <2000 Цель категорирования! На стадии проектирования: 1. дается обоснование эффективности и надежности мер и технических средств защиты, их способности обеспечить взрывобезопасность данного блока и в целом всей технологической системы 2. дается обоснование энергетического обеспечения систем контроля, управления и ПАЗ (раздел 6. 5 ПБ 09 -540 -03)
ПБ 09 -540 -03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» Время срабатывания отсекающей запорной арматуры Категория взрывоопасности технологического блока I II-III QВ ≤ 10 Энергетический потенциал Установка автоматических быстродействующих запорных устройств Установка запорных отсечных устройств с дистанционным управлением Допускается установка запорных устройств с ручным приводом τ=12 с τ=120 с τ=300 с
Свод правил СП 12. 131. 30. 2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасности и пожарной опасности » Основным критерием отнесения того или иного помещения к взрывопожароопасным является избыточное давление взрыва (∆Р), превышающее нормированное, величина которого 5 к. Па одинакова для любых объектов (категории А и Б). Категории В 1−В 4, Г и Д являются пожароопасными Избыточное давление ∆Р для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Вг, I, F, рассчитывают по формуле: Где - максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать pmax равным 900 к. Па; p 0 - начальное давление, к. Па (принимать равным 101 к. Па); т - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг; Z - коэффициент участия горючих газов в горении (водород-1; горючие газы- 0, 5; ЛВЖ, ГЖ - 0, 3) Vсв - свободный объем помещения, м 3; г - плотность газа при расчетной температуре (tр)кг/м 3, Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об. ).
Расчет избыточного давления при сгорании смеси горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве Свод правил СП 12. 131. 30. 2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасности и пожарной опасности » где Р 0 — атмосферное давление, к. Па (допускается принимать равным 101 к. Па); r — расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; mпр — приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле: где Qсг — удельная теплота сгорания газа или пара, Дж кг– 1; Q 0 — константа, равная 4, 52 106 Дж кг– 1; m — масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг. Z —коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0, 1;
Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещении или в открытом пространстве (ГОСТ Р 12. 3. 04 7 -98. Пожарная безопасность технологических процессов) Степень поражения Избыточное давление (∆Р), к. Па 1) Полное разрушение зданий 100 2) 50%-ое разрушение зданий 53 3) Среднее повреждение зданий 28 4) Умеренное повреждение зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т. п. ) 12 5) Нижний порог повреждения человека волной давления 5 6) Малые повреждения (разбита часть остекления) 3
Классификация режимов взрывных превращений по диапазонам распространения фронта пламени РД 03 -409 -91 «Методика оценки последствий аварийных взрывов топлевно- воздушных смесей » Топелвно- воздушная смесь (ТВС) на открытой площадке представляет собой смесь горючих газов или паров с воздухом с концентрацией горючего, превышающей НКПР. Условия образования ТВС: Температура вспышки горючих жидкостей должна быть ниже температуры окружающей среды Класс Режимы взрывных превращений облака ТВС режима горения 1 Детонация или горение со скоростью фронта пламени υг >500 м/с 2 Дефлаграция, υг =300 -500 м/с 3 Дефлаграция , υг =200 -300 м/с 4 Дефлаграция, υг =150 -200 м/с 5 Дефлаграция, υг =k·mг 1/6 , где mг – масса топлива, кг, k=43 6 Дефлаграция, υг =k·mг 1/6 , где mг – масса топлива, кг, k=26
Анализ уравнений по расчету избыточного давления при сгорании смесей горючих газов и паров, а также режимов взрывных превращений 1) При уменьшении массы газов и паров уменьшается избыточное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной смеси как в помещении так и в открытом пространстве. 2) Для конкретного горючего вещества существует минимальное (предельное) количество вещества, при котором ниже 6 -го класса режима горения возможна реализация режима сгорания с небольшими видимыми скоростями пламени. В этом случае различают так называемый «пожар-вспышка» (раздел VII Приложения к Приказу МЧС России от 10. 07. 09 № 404). При этом амплитуда волны давления мала (менее 5 к. Па) и зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания газовоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером облака продуктов сгорания. 3) При реализации режима «пожар-вспышка» в помещении большого объема или в наружных установках их можно отнести к категории В 1−В 3
Алгоритм методики определенья классов взрыво – и пожароопасных зон по ПУЭ
Правила устройства электроустановок. ПУЭ-6 Шестое издание Главгосэнергонадзор Москва 1998 г. Взрывоопасные зоны 7. 3. 44. Для наружных взрывоопасных установок взрывоопасная зона класса В-Iг считается в пределах до: а) 0, 5 м по горизонтали и вертикали от проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений со взрывоопасными зонами классов В-I, В-Iа, В-II; б) 3 м по горизонтали и вертикали от закрытого технологического аппарата, содержащего горючие газы или ЛВЖ; от вытяжного вентилятора, установленного снаружи (на улице) и обслуживающего помещения со взрывоопасными зонами любого класса;
в) 5 м по горизонтали и вертикали от устройств для выброса из предохранительных и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппаратов с горючими газами или ЛВЖ, от расположенных на ограждающих конструкциях зданий устройств для выброса воздуха из систем вытяжной вентиляции помещений с взрывоопасными зонами любого класса; г) 8 м по горизонтали и вертикали от резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры); при наличии обвалования - в пределах всей площади внутри обвалования; д) 20 м по горизонтали и вертикали от места открытого слива и налива для эстакад с открытым сливом и наливом ЛВЖ. Эстакады с закрытыми сливно-наливными устройствами, эстакады и опоры под трубопроводы для горючих газов и ЛВЖ не относятся к взрывоопасным, за исключением зон в пределах до 3 м по горизонтали и вертикали от запорной арматуры и фланцевых соединений трубопроводов, в пределах которых электрооборудование должно быть взрывозащищенным для соответствующих категории и группы взрывоопасной смеси.
7. 3. 47. Зоны в помещениях и зоны наружных установок в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от аппарата, в котором присутствуют или могут возникнуть взрывоопасные смеси, но технологический процесс ведется с применением открытого огня, раскаленных частей либо технологические аппараты имеют поверхности, нагретые до температуры самовоспламенения горючих газов, паров ЛВЖ, горючих пылей или волокон, не относятся в части их электрооборудования к взрывоопасным. Классификацию среды в помещениях или среды наружных установок за пределами указанной 5 метровой зоны следует определять в зависимости от технологических процессов, применяемых в этой среде. Зоны в помещениях и зоны наружных установок, в которых твердые, жидкие и газообразные горючие вещества сжигаются в качестве топлива или утилизируются путем сжигания, не относятся в части их электрооборудования к взрывоопасным.
Нормативная и аналитическая оценка классов взрывоопасных зон и их размеров
Нормативно-техническая документация, регламентирующая классы взрыво- и пожароопасных зон 1) ГОСТ 52350. 10 -2005 (МЭК 60079 -10: 2002 г. ) Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон. 2) ГОСТ Р МЭК 61241. 10 -2007 Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 10. Классификация зон, где присутствует или может присутствовать горючая пыль. 3) Федеральный закон № 123 -ФЗ Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Принят Государственной Думой 4 июля 2008 года. Одобрен Советом Федерации 11 июля 2008 года. 4) Правила устройства электроустановок. ПУЭ-7 2009 г.
Классификация взрывоопасных зон Федеральный закон № 123 -ФЗ от 22. 07. 2008 г. вступивший в действие с 01. 05. 2009 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» ГОСТ Р 52 350. 10 -2005 (МЭК 60070 -10: 2002) «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон» 1)0 -й класс – зоны, в которых взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или хотя бы в течение одного часа 1)Зона класса 0 – зона, в которой взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени 2)1 -й класс – зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей, образующие с воздухом взрывоопасные смеси 2)Зона класса 1 – зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой среды в нормальных условиях эксплуатации 3) 2 -й класс – зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования взрывоопасные смеси горючих газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварии или повреждения технологического оборудования 3)Зона класса 2 – зона, в которой присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации маловероятно, или она возникает редко и на непродолжительное время Примечание: Методы определения классификационных показателей взрывоопасной зоны устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности (т. е. без указания на ПУЭ)
Основные этапы оценки классов взрывоопасных зон и их размеров 1) Предварительная оценка вероятности возникновения взрывоопасной газовой смеси исходя из определения классов зон 0, 1 и 2 2) Определение основных источников и их интенсивность утечки a) При нормальном режиме работы оборудования (класс 1); b) В результате возможной аварии или повреждения технологического оборудования (класс 2) 3) Оценка уровня (эффективности) вентиляции a) Теоретически необходимый минимальный расход вентиляционного воздуха для разбавления определенного объема горючего газа (Vг) до требуемой концентрации ниже НКПР, кг/с ; b) Расчет гипотетического объема (Vг) – объем, за пределами которого концентрация взрывоопасной смеси газа составляет менее 0, 5 от НКПР, м 3 c) Время (длительность) присутствия взрывоопасной смеси, с 4) Уточнение класса зоны по показателям уровня вентиляции, готовности вентиляции и степени утечки. 5) Расчет размеров взрывоопасных зон (м), ограниченных НКПР по методикам Ростехнадзора и МЧС России.
Классы зон и их вероятности Класс О Q(г) Q(г)×Q(ок) = Q 1 (гок) – присутствует постоянно Q(ок) Класс 1 Q(г) Q(ок) Q(г)×Q(ок) = Q 2 (гок) - образуется при нормальном режиме оборудования Класс 2 Q(г) Q(ок) Q(г)×Q(ок) × Q(Ав) = Q 3(гок) - возможно при аварии Q(Ав) Q 1(гок) > Q 2(гок) > Q 3(гок) где: Q (гок) – вероятность присутствия горючей смеси Q(г) – вероятность присутствия горючего Q(ок) – вероятность присутствия окисления Q(Ав) - вероятность (частота реализации) аварии. Вероятность 0÷ 1 (0% ÷ 100%) Частота реализации аварии – Р=10 -3 1/год, или вероятность 10 -3 в год (0. 003 в год).
Вероятность образования горючей среды (взрывоопасной смеси) ГОСТ 12. 1. 004 – 91. Пожарная безопасность. Общие требования (Приложение 3. п. 2) Q(г. с ) = Q(г)× Q(ок), 0÷ 1 Где Q(г) – вероятность появления достаточного для образования горючей среды количества горючего вещества в элементе объекта в течение года: Q(ок) – вероятность появления достаточного для образования горючей среды количества окислителя в элементе объекта в течение года
•
•
Сведения по частотам реализации инициирующих пожароопасные ситуации событий для некоторых типов оборудования объектов, частотам утечек из технологических трубопроводов, а также частотам возникновения пожаров в зданиях. Обобщенные статические статистические данные по оценке частоты отказов оборудования. Наименование Инициирующие Диаметр отверстия, Частота оборудования аварию событие мм разгерметизации, год-1 Резервуары, емкости, сосуды и аппараты под давлением Компрессоры (центробежные) Разгерметизация с последующим истечением газа 4, 0 10 -5 12, 5 1, 0 10 -5 25 6, 2 10 -6 50 3, 8 10 -6 1, 7 10 -6 Полное разрушение Разгерметизация с последующим истечением жидкости или двухфазной среды 5 100 Насосы (центробежные) Разгерметизация с последующим истечением жидкости, газа или двухфазной среды 3, 0 10 -7 5 4, 3 10 -3 12, 5 6, 1 10 -4 25 50 Диаметр подводящего / отводящего трубопровода 5 5, 1 10 -4 2, 0 10 -4 12, 5 1, 3 10 -3 25 3, 9 10 -4 50 1, 3 10 -4 Полное разрушение 1, 0 10 -4 1, 1 10 -2
Продолжение таблицы Наименование оборудования Инициирующие аварию событие Диаметр отверстия, мм Частота разгерметизации, год-1 25 8, 8 10 -5 100 1, 2 10 -5 Полное разрушение 5, 0 10 -6 - 4, 6 10 -3 - 9, 3 10 -4 Пожар на дыхательной арматуре - 9, 0 10 -5 Пожар по всей поверхности резервуара - 9, 0 10 -5 Резервуары для хранения Разгерметизация с ЛВЖ и горючих последующим жидкостей (далее – ГЖ) истечением жидкости в при давлении, близком к обвалование атмосферному Резервуары с плавающей крышей Резервуары со стационарной крышей Пожар в кольцевом зазоре по периметру резервуара Пожар по всей поверхности резервуара
Интенсивность утечек при нормальной работы оборудования 1) Определяют из материального баланса технологического регламента 2) Определяют расчетным путем по: • ГОСТ 9544 -2005. Арматура трубопроводная запорная. Классы и нормы герметичности затворов. • ГОСТ 12. 2. 085 – 2002. Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. • Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник под ред. А. И. Голубева и Л. А. Кондакова. М. : Машиностроение. – 1986 – 464 с. Интенсивность утечек в результате аварии или повреждения технологического оборудования определяют по утвержденным методикам Ростехнадзора, МЧС России.
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ ПРИКАЗ от 10 июля 2009 г. N 404 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ В соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184 -ФЗ «О техническом регулировании» и постановлением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2009 г. № 272 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска»
Истечение жидкости Рассматривается резервуар, находящийся в обваловании (рис. П 3. 1. ). Вводятся следующие допущения: истечение через отверстие однофазное; резервуар имеет постоянную площадь сечения по высоте; диаметр резервуара много больше размеров отверстия; размеры отверстия много больше толщины стенки; поверхность жидкости внутри резервуара горизонтальна; температура жидкости остается постоянной в течение времени истечения. Массовый расход жидкости G (кг/с) через отверстие во времени t (c) определяется по формуле: где G 0 - массовый расход в начальный момент времени, кг/с, определяемый по формуле: где - плотность жидкости, кг/м 3; g - ускорение свободного падения (9, 81 м/с2); - коэффициент истечения; Аhol - площадь отверстия, м 2; hhol - высота расположения отверстия, м; АR - площадь сечения резервуара, м 2; h 0 - начальная высота столба жидкости в резервуаре, м.
Истечение сжатого газа Массовая скорость истечения сжатого газа из резервуара определяется по формулам: докритическое истечение: при сверхкритическое истечение: при (П 3. 13) (П 3. 14) где G - массовый расход, кг/с; - атмосферное давление, Па; РV - давление газа в резервуаре, Па; - показатель адиабаты газа; Аhol - площадь отверстия, м 2; μ - коэффициент истечения (при отсутствии данных допускается принимать равным 0, 8); ρV - плотность газа в резервуаре при давлении РV, кг/м 3.
Истечение сжиженного газа из отверстия в резервуаре Массовая скорость истечения паровой фазы GV (кг/с) определяется по формуле: , где коэффициент истечения; Аhol - площадь отверстия, м 2; РС - критическое давление сжиженного газа, Па; М - молярная масса, кг/моль; R - универсальная газовая постоянная, равная 8, 31 Дж/(К моль); ТС - критическая температура сжиженного газа, К; РR = PV/PC - безразмерное давление сжиженного газа в резервуаре; РV - давление сжиженного газа в резервуаре, Па. Массовую скорость истечения паровой фазы можно также определять по формулам (П 3. 11) - (П 3. 14). Массовая скорость истечения жидкой фазы GL (кг/с) определяется по формуле: , где ρL - плотность жидкой фазы, кг/м 3; ρV - плотность паровой фазы, кг/м 3; ТR=T/TC - безразмерная температура сжиженного газа; Т - температура сжиженного газа в резервуаре, К.
Масса паров ЛВЖ, выходящих через дыхательную арматуру В случае наполнения резервуара масса паров определяется по формуле: , где , где m. V - масса выходящих паров ЛВЖ, кг; V - плотность паров ЛВЖ, кг/м 3; РН - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, к. Па, определяемое по справочным данным; Р 0 - атмосферное давление, к. Па (допускается принимать равным 101); VR - геометрический объем паровоздушного пространства резервуара (при отсутствии данных допускается принимать равным геометрическому объему резервуара), м 3; М - молярная масса паров ЛВЖ, кг/кмоль; V 0 - мольный объем, равный 22, 413 м 3/кмоль; t 0 - расчетная температура, ОС.
Масса паров ЛВЖ при испарении со свободной поверхности в резервуаре определяется по формуле: m. V = GV E, где GV - расход паров ЛВЖ, кг/с, который определяется по формуле: GV = FR W, где E - время поступления паров из резервуара, с; FR - максимальная площадь поверхности испарения ЛВЖ в резервуаре, м 2; W - интенсивность испарения ЛВЖ, кг/(м 2 с) (определяется в соответствии с разделом VIII настоящего приложения). При проливе на неограниченную поверхность площадь пролива FПР (м 2) жидкости определяется по формуле: FПР = f. Р VЖ, где f. Р - коэффициент разлития, м-1 (при отсутствии данных допускается принимать равным 20 м-1 при проливе на грунтовое покрытие, 150 м-1 при проливе на бетонное или асфальтовое покрытие); VЖ - объем жидкости, поступившей в окружающее пространство при разгерметизации резервуара, м 3.
Испарение жидкости и СУГ из пролива Интенсивность испарения W (кг/(м 2 с)) для ненагретых жидкостей с определяется по формуле: , где - коэффициент, принимаемый для помещений по таблице П 3. 5 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения. При проливе жидкости вне помещения допускается принимать = 1; М - молярная масса жидкости, кг/кмоль; РН - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, к. Па. Таблица П 3. 5 Скорость воздушного потока, м/с Значение коэффициента при температуре t (ОC) воздуха 10 15 20 30 35 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
При выбросе СУГ из оборудования, в котором жидкость находится под давлением, часть продукта за счет внутренней энергии мгновенно испаряется, образуя с капельками жидкости облако аэрозоля. Массовая доля мгновенно испарившейся жидкости определяется по формуле: , где СР - удельная теплоемкость СУГ, Дж/(кг. К); Та - температура окружающего воздуха, К; Tg - температура кипения СУГ при атмосферном давлении, К; Lg - удельная теплота парообразования СУГ, Дж/кг. Принимается, что при ≥ 0, 35 вся масса жидкости, находящаяся в оборудовании, за счет взрывного характера испарения переходит в парокапельное облако. При < 0, 35, оставшаяся часть жидкости испаряется с поверхности пролива за счет потока тепла от подстилающей поверхности и воздуха. Интенсивность испарения жидкости со свободной поверхности W (кг/(м 2 с)) определяется по формуле: , где λs - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается жидкость, Вт/(м К); СS - удельная теплоемкость материала, Дж/(кг К); ρs - плотность материала, кг/м 3; Т 0 - начальная температура материала, К; t -текущее время с момента начала испарения, с (но не менее 10 с); λа - коэффициент теплопроводности воздуха при температуре Т 0; u - скорость воздушного потока над поверхностью испарения, м/с; d - характерный диаметр пролива, м; νа - кинематическая вязкость воздуха при Т 0, м 2/с.
Основные предпосылки для оценки классов взрывоопасных зон и их размеров. 1) Образование объемов взрывоопасной горючей смеси могут: а) в помещении • внутри объема оборудования; • над или вокруг оборудования, т. е. в части объема помещения; • во всем объеме помещения б) на открытой площадке • внутри объема оборудования • в окружающей среде над или вокруг оборудования; • за пределами производственной площадки (в случае дрейфа горючего газовоздушного облака) в) в подземных емкостях, дренажных колодцах и т. п. 2) Взрывоопасную зону рассматривают как трехмерное пространство (по осям Х, Y, Z). 3) Зона класса О может быть только внутри объема оборудования размеры взрывоопасной зоны внутри объема емкостного оборудования определяются внутренними размерами оборудования, агрегатным состоянием горючего вещества (газ или жидкость)
2) Взрывоопасную зону рассматривают как трехмерное пространство (по осям Х, Y, Z). 3) Зона класса О может быть только внутри объема оборудования. Размеры взрывоопасной зоны внутри объема емкостного оборудования определяются внутренними размерами оборудования, агрегатным состоянием горючего вещества (газ или жидкость). 4) Зона класса 1 может быть в объеме помещения и в установках на открытой площадке при наличии источника утечки при нормальных условиях эксплуатации оборудования. 5) Зона класса 2 возможна в объеме помещения или на открытой площадке только в результате аварии или повреждения оборудования (с вероятностью 10 -5 – 10 -7 в год). Примечание: Размеры взрывоопасных зон класса 2 для конкретного оборудования всегда больше размеров зон класса 1, 0 (для газов и паров). 6) Во всем объеме помещения размеры взрывоопасной зоны определяются (ограничиваются) внутренними размерами помещения, при условиях: • помещения относятся к категории пожаровзрывоопасности А или Б; • избыточное равно или более 5 к. Па.
7) Зона класса 1 при наличии источника малой интенсивности утечки при нормальных условиях эксплуатации может занимать часть объема помещения. В части объема помещения (над или вокруг оборудования) геометрическая взрывоопасная зона, ограниченная нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР), будет представлять цилиндр с основанием ХНКПР , YНКПР и высотой ZНКПР с учетом высоты источника ( h) поступления газа от уровня пола (земли) Расстояния ХНКПР , YНКПР , ZНКПР и радиусы взрывоопасных зон, ограниченных НКПР, рассчитывают по соответствующим формулам в зависимости от места образования взрывоопасной горючей смеси (в помещении, на открытой площадке), природы вещества (горючей газ- ГГ, пары ЛВЖ или ГЖ) и количества вещества. (ГОСТ Р 12. 3. 047 – 98. Пожарная безопасность технологических процессов. Приложение Б)
8) За начало отсчета горизонтального размера зоны, ограниченной НКПР при проливе жидкостей (ГЖ, ЛВЖ), принимают внешние габаритные размеры пролива (поддона, приямка, лужи и т. д. ) 9) За начало отсчета зоны, ограниченной НКПР газов и паров, принимают внешние габаритные размеры емкостного оборудования, трубопроводов и т. д 10) Высота источника поступления газа в помещении принимают: a) от пола помещения – для ГГ (горючих газов) тяжелее воздуха (относительная плотность по воздуху более 1, 2) б) от потолка помещения – для ГГ легче воздуха (относительная плотность по воздуху менее 0, 8) Примечание: ГОСТ Р 12. 3. 047 – 98. Приложение Б.
ГОСТ 12. 3. 047 -98 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Приложение Б Метод расчета зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство при неподвижной воздушной среде. • Расчет зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство при неподвижной воздушной среде. Расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР, м, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, рассчитывают по формулам: а) для ГГ , ;
б) для паров ЛВЖ , ; где mг - масса поступившего в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг; г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м 3: тп - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг; п - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м 3; рн - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, к. Па; К - коэффициент ( для ЛВЖ); Т - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с: СНКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об. ).
• Радиус Rб, м, и высоту Zб, м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений XНКПР, YНКПР и ZНКПР. При этом Rб > XНКПР, Rб > YНКПР и а) Zб > h + Rб для ГГ б) Zб > ZНКПР для ЛВЖ (h - высота источника поступления газа от уровня земли, м). 1) Для ГГ геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб и высотой а) h = 2 Rб при Rб < h б) hб = h + Rб при Rб > h, внутри которого расположен источник возможного выделения ГГ. 2) Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб и высотой а) h = ZНКПР при высоте источника паров ЛВЖ h < ZНКПР б) hб = h + ZНКПР при h ZНКПР. За начало отсчета зоны, ограниченной НКПР газов и паров, принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п. • Во всех случаях значения XНКПР, YНКПР и ZНКПР должны быть не менее 0, 3 м для ГГ и ЛВЖ.
Метод расчета размеров зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей в помещение. Нижеприведенные расчетные формулы применяют для случая ( где СНКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа или пара, % (об. )) и помещений в форме прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более 5. • Расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР рассчитывают по формулам ,
, где К 1 - коэффициент, принимаемый равным 1, 1314 для горючих газов и 1, 1958 для легковоспламеняющихся жидкостей; К 2 - коэффициент, равный 1 для горючих газов; К 2=Т/3600 - для легковоспламеняющихся жидкостей, (Т- время испарения, с); K 3 - коэффициент, принимаемый равным 0, 0253 для горючих газов при отсутствии подвижности воздушной среды; 0, 02828 для горючих газов при подвижности воздушной среды; 0, 04714 для легковоспламеняющихся жидкостей при отсутствии подвижности воздушной среды и 0, 3536 для легковоспламеняющихся жидкостей при подвижности воздушной среды; h - высота помещения, м; - допустимые отклонения концентраций при задаваемом уровне значимости , приведенные в таблице ГОСТ 12. 3. 047 -98; l, b - длина и ширина помещения, соответственно, м; С 0 - предэкспоненциальный множитель, % (об. ), равный:
при отсутствии подвижности воздушной среды для горючих газов , при подвижности воздушной среды для горючих газов , где U - подвижность воздушной среды, м/с; при отсутствии подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей , где Сн -концентрация насыщенных паров при расчетной температуре tр, °С, воздуха в помещении, % (об)
Концентрация Сн может быть найдена по формуле , где рн - давление насыщенных паров при расчетной температуре (находится по справочной литературе), к. Па; р0 - атмосферное давление, равное 101 к. Па; п - плотность паров, кг/м 3; при подвижности воздушной среды для паров легковоспламеняющихся жидкостей , При отрицательных значениях логарифмов расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР принимают равными 0.
• Радиус Rб и высоту Zб, м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений XНКПР, YНКПР и ZНКПР для заданного уровня значимости Q. При этом Rб > XНКПР, Rб > YНКПР и а) Zб > h + Rб для ГГ б) Zб > ZНКПР для ЛВЖ (h - высота источника поступления газа от пола помещения для ГГ тяжелее воздуха и от потолка помещения для ГГ легче воздуха, м). 1) Для ГГ геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб и а) высотой hб = 2 Rб при Rб ≤ h б) hб = h + Rб при Rб > h, внутри которого расположен источник возможного выделения ГГ. 2) Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб и а) высотой Zб = ZНКПР при высоте источника паров ЛВЖ h < ZНКПР б) Zб = h + ZНКПР при h ≥ ZНКПР. За начало отсчета принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т. п. • Во всех случаях значения расстояний XНКПР, YНКПР и ZНКПР должны быть не менее 0, 3 м для ГГ и ЛВЖ.
ГОСТ Р 52 350. 10 -2005 «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон» Теоретически необходимый минимальный расход вентиляционного воздуха для разбавления определенного объема газа до требуемой концентрации ниже нижнего концентрационного предела воспламеняемости можно рассчитать по формуле Где - минимальный объемный расход свежего воздуха, м 3/с; - максимальная интенсивность утечки горючего вещества в источнике, кг/с; НКПР – концентрация, соответствующая нижнему концентрационному пределу воспламенения, кг /м 3 ; Т – окружающая температура, К. Примечание: Для преобразования объемной концентрации, соответствующей НКПР (объемные %) в весовую концентрацию, соответствующую НКПР (кг /м 3 ), используют следующее выражение, действительное для нормальных атмосферных условий: НКПР (кг/ м 3 ) – 0, 416* 10 -3*М*(НКПР)(объемные %), где М – молярная масса, кг/кмоль. а) Расчет гипотетического объема Vг При общей вентиляции зоны для заданной величины кратности воздухообмена в единицу времени с гипотетический объем Vг взрывоопасной смеси вокруг источника утечки определяют по формуле где с – кратность воздухообмена, с-1; k – коэффициент безопасности по отношению к НКПР (как правило k= 0, 25 для постоянной утечки и утечки первой степени и k=0, 5 для утечки второй степени)
Эффективность воздухообмена у источника утечки будет ниже, чем величина с в выражении (Б. 4), что приводит к увеличению объема Vг. Для учета этого обстоятельства в формулу (Б. 2) вводят дополнительный коэффициент f и получают следующее выражение где f – коэффициент эффективности рассеивания взрывоопасной смеси; f находится в пределах от f=1 (идеальная ситуация) до f=5 (типичный случай, т. е. имеется преграда воздушному потому). Величина Vг представляет собой объем, за пределами которого средняя концентрация взрывоопасной смеси газа или пара составляет менее 0, 25 или 0, 5 от НКПР, в зависимости от величины коэффициента безопасности k (выражение Б. 2). Это означает, что для самых худших случаев оценки гипотетического объема концентрация газа или пара будет значительно ниже, т. е. в реальности объем взрывоопасной смеси, в котором концентрация выше НКПР будет значительно меньше Vг. б) Закрытая зона Для закрытой зоны значение с определяют по формуле Где - расход свежего воздуха; - вентилируемый объем, м 3. в) Наружные условия На открытом воздухе даже небольшая скорость ветра вызывает значительное перемещение воздуха. Например, на открытом воздухе в пространстве в виде куба с размерами каждой стороны в несколько метров при скорости ветра около 0, 5 м/с обеспечивается кратность воздуха обмена более 100/ч (0, 03/с). Для открытого пространства при значении с=0, 03/с гипотетический объем Vг взрывоопасной смеси определяют по формуле где 0, 03 – кратность воздухообмена; - выражается в единицах объема в секунду. Обычно на открытом воздухе рассеивание взрывоопасной смеси происходит быстрее. Реальный механизм дисперсии проявляется таким образом, что расчет по этому методу дает завышенный результат.
Время (длительность) присутствия взрывоопасной смеси (ГОСТ Р 52350. 10 – 2005) (время, за которое после устранения утечки средняя концентрация снижается от начального значения до НКПР) Где f - коэффициент эффективности рассеивания взрывоопасной смеси: f=1 – идеальная ситуация; f=5 – когда имеется препятствие воздушному потоку; С – кратность воздухообмена, 1/с (1/ч) Снкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения), % К – коэффициент безопасности по отношению к Снкпр К=0, 25 – непрерывная утечка и первая степень утечки (утечка, появление которой носит периодический или случайный характер при нормальном режиме работы оборудования) К=0, 5 – вторая степень утечки (утечка, которая отсутствует при нормальном режиме работы оборудования, а если возникает, то кратковременно. X 0 - начальная концентрация горючего вещества в тех же единицах, что и НКПР, % или кг/м 3. Начальную концентрацию можно рассчитать: X 0=(Vг/ Vсв)*100% Где Vг объем горючего газа в помещении, м 3; Vсв – свободный объем помещения, м 3;
Уровень вентиляции и класс взрывоопасной зоны Степень утечки Уровень вентиляции V(z)<0. 1 м. куб ВВ V(о)≥V(z)=1 м. куб ВС V(z)>0. 1 м. куб ВН при готовности хорошей (Зона класса 0 ПМ) Взрыво безопасная (а) Постоянная (непрерывная) средней Зона класса 2(а) (Зона класса 1 ПМ) плохой хорошей средней плохой хорошей, средней, плохой Зона класса 0 + Зона класса 2 Зона класса 0 + Зона класса 1 Зона класса 0 (Зона класса 1 ПМ) Зона класса 1 Зона класса 2 Зона класса 1 + Зона класса 2 Зона класса 1 или 0*** Зона класса 2(а) Зона класса 1 + Зона класса 2 (Зона класса 2 ПМ) Зона класса 2 Взрыво безопасная (а) Вторая степень(b) Зона класса 0 Взрыво безопасная (а) Первая степень (Зона класса 0 ПМ) Зона класса 1(а) Взрыво безопасная (а) Зона класса 1 (возможно зона класса 0(с)) Знак “+” означает, что зона низкого класса Примечание – V(о) – объем помещения, м. куб V(о)=3400 м. куб – на открытой площадке
Классификация взрыво- и пожароопасных зон по ГОСТам: ГОСТ Р 52350. 10 -2005, ГОСТ МЭК 61241 -102007 и по ПУЭ 7. Вещества и материалы Расчетное избыточное давление взрыва, к. Па Категория помещения по СП 12. 13 130. 2009 Категория взрыво- или пожароопасной зоны Размеры взрыво- или пожароопасной зоны Взрывоопасные установки в помещениях Горючие газы, ЛВЖ с tвсп ниже либо равна 28°С Более 5 А 1, 2 В-I, В-Iа Весь объем помещения ЛВЖ с tвсп больше 28°С Более 5 Б 1, 2 В-I, В-Iа Весь объем помещения Горючие газы, ЛВЖ Равно или менее 5 В 1 В 3 1, 2 В-Iб Часть объема помещения Горючие пыли, волокна Более 5 Б 21, 22 В-II, В-IIа Весь объем помещения Горючие пыли, волокна Равно или менее 5 В 1 В 3 2 В-Iа Часть объема помещения Горючие газы с НКП > 15 % и резким запахом (аммиак) Более 5 А 2 В-Iа Весь объем помещения То же Равно или менее 5 В 1 В 3 2 В-Iб Часть объема помещения Вещества и материалы, способные образовывать взрывоопасные смеси при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом Более 5 А 2 В-Iа Весь объем помещения
Классификация взрыво- и пожароопасных зон по ГОСТам: ГОСТ Р 52350. 102005, ГОСТ МЭК 61241 -10 -2007 и по ПУЭ 7 (продолжение таблицы). Вещества и материалы Расчетное избыточное давление взрыва, к. Па Категория помещения по СП 12. 13 130. 2009 Категория взрыво- или пожароопасной зоны Размеры взрыво- или пожароопасной зоны То же Равно или более 5 В 1 В 3 2 В-Iб Часть объема помещения Перегретые ГЖ Более 5 Б 2 В-Iа Весь объем помещения Перегретые ГЖ Равно или менее 5 В 1 В 3 2 В-Iб Часть объема помещения Газообразный водород Равно или менее 5 В 1 В 3 2 В-Iб Верхняя часть помещения (гл. 7. 3 ПУЭ) Горючие газы, ЛВЖ 1, 2 В-I, В-Iг Согласно гл. 7. 3 ПУЭ Горючие пыли, волокна 21, 22 B-II, B-IIa Согласно гл. 7. 3 ПУЭ седьмого изд. Наружные взрывоопасные установки
Скачать презентацию Федеральный закон О промышленной безопасности опасных производственных объектов
Классификация взрывоопасных зон. Презентация.ppt