Законодательная база Российской Федерации

ПРИКАЗ Ростехнадзора от 11.03.2013 N 96 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ФЕДЕРАЛЬНЫХ НОРМ И ПРАВИЛ В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ, НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ"

ПГФ - парогазовая фаза;

ЖФ - жидкая фаза;

АРБ - аварийная разгерметизация блока.

НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени горючей смеси.

Обозначение параметра-символа одним штрихом соответствует парогазовым состояниям среды, двумя штрихами - жидким средам, например G' и G" - соответственно масса ПГФ и ЖФ.

E - общий энергетический потенциал взрывоопасности (полная энергия сгорания ПГФ, поступившей в окружающую среду при АРБ, плюс энергия адиабатического расширения ПГФ, находящейся в блоке);

Е_п - полная энергия, выделяемая при сгорании не испарившейся при АРБ массы ЖФ;

Е'_i - энергия сгорания при АРБ ПГФ, непосредственно имеющейся в блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;

Е"_i - энергия сгорания ПГФ, образующейся при АРБ из ЖФ, имеющейся в блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;

A, A_i - энергия сжатой ПГФ, содержащейся непосредственно в блоке и поступающей от смежных блоков, рассматриваемая как работа ее адиабатического расширения при АРБ;

V', V" - соответственно геометрические объемы ПГФ и ЖФ в системе, блоке;

V'_0 - объем ПГФ, приведенный к нормальным условиям ( T_0 = 293 К, P_0 = 0,1 МПа);

P, P_0 - соответственно регламентированное абсолютное и атмосферное (0,1 МПа) давления в блоке;

v'_i - удельный объем ПГФ (в реальных условиях);

G'_1, G"_1 - масса ПГФ и ЖФ, имеющихся непосредственно в блоке и поступивших в него при АРБ от смежных объектов;

G"_2 - масса ЖФ, испарившейся за счет энергии перегрева и поступившей в окружающую среду при АРБ;

q', q" - удельная теплота сгорания соответственно ПГФ и ЖФ;

q_P_i - суммарный тепловой эффект химической реакции;

T - абсолютная температура среды: ПГФ или ЖФ;

T_0, T_1 - абсолютная нормальная и регламентированная температуры ПГФ или ЖФ блока, K ( T_0 = 293 K);

t, t_0 - регламентированная и нормальная температуры ПГФ и ЖФ блока (t_0 = 20°C);

T'_К , t"_К - температура кипения горючей жидкости (K или °C);

w'_i, w"_i - скорость истечения ПГФ и ЖФ в рассматриваемый блок из смежных блоков;

S_i - площадь сечения, через которое возможно истечение ПГФ или ЖФ при АРБ;

П_P_i - скорость теплопритока к ГЖ за счет суммарного теплового эффекта экзотермической реакции;

П_T_i - скорость теплопритока к ЖФ от внешних теплоносителей;

K - коэффициент теплопередачи от теплоносителя к горючей жидкости;

F - площадь поверхности теплообмена;

t - разность температур теплоносителей в процессе теплопередачи (через стенку);

r - удельная теплота парообразования горючей жидкости;

c" - удельная теплоемкость жидкой фазы;

_1, _2 - безразмерные коэффициенты, учитывающие давление (P) и показатель адиабаты (k) ПГФ блока;

- безразмерный коэффициент, учитывающий гидродинамику потока;

, _i - плотность ПГФ или ЖФ при нормальных условиях (P = 0,1 МПа и t_0 = 20°C) в среднем по блоку и по i-м потокам, поступающим в него при АРБ;

_i - время с момента АРБ до полного срабатывания отключающей аварийный блок арматуры;

_P_i - время с момента АРБ до полного прекращения экзотермических процессов;

_T_i - время с момента АРБ до полного прекращения подачи теплоносителя к аварийному блоку (прекращение теплообменного процесса);

_К - разность температур ЖФ при регламентированном режиме и ее кипении при атмосферном давлении;

G"_4 - масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока от твердой поверхности (пола, поддона, обвалования и т.п.);

G"_5 - масса ЖФ, испарившейся за счет теплопередачи от окружающего воздуха к пролитой жидкости (по зеркалу испарения);

G"_ - суммарная масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока из окружающей среды;

F_ж - площадь поверхности зеркала жидкости;

F_п - площадь контакта жидкости с твердой поверхностью розлива (площадь теплообмена между пролитой жидкостью и твердой поверхностью);

- коэффициент тепловой активности поверхности (поддона);

- коэффициент теплопроводности материала твердой поверхности (пола, поддона, земли и т.п.);

с_T - удельная теплоемкость материала твердой поверхности;

_T - плотность материала твердой поверхности;

m_и - интенсивность испарения;

M - молекулярная масса;

R - газовая постоянная ПГФ;

- безразмерный коэффициент;

P_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре;

_и - время контакта жидкости с поверхностью пролива, принимаемое в расчет.

1. Энергетический потенциал взрывоопасности E (кДж) блока определяется полной энергией сгорания парогазовой фазы, находящейся в блоке, с учетом величины работы ее адиабатического расширения, а также величины энергии полного сгорания испарившейся жидкости с максимально возможной площади ее пролива, при этом считается:

1) при аварийной разгерметизации аппарата происходит его полное раскрытие (разрушение);

2) площадь пролива жидкости определяется исходя из конструктивных решений зданий или площадки наружной установки;

3) время испарения (время контакта жидкости с поверхностью пролива, принимаемое в расчет) принимается не более 1 ч:

E = E'_1 + E'_2 + E"_1 + E"_2 + E"_3 + E"_4 (1)

1.1. E'_1 - сумма энергий адиабатического расширения A (кДж) и сгорания ПГФ, находящейся в блоке, кДж:

E'_1 = G'_1 q' + A;

Для практического определения энергии адиабатического расширения ПГФ можно воспользоваться формулой:

A = _1 P V', (3)

где

G'_1 = V'_0 '_0, (4)

где

При избыточных значениях P < 0,07 МПа и PV' < 0,02 МПа х м3 энергию адиабатического расширения ПГФ (A) ввиду малых ее значений в расчет можно не принимать.

Для многокомпонентных сред значения массы и объема определяются с учетом процентного содержания и физических свойств составляющих эту смесь продуктов или по одному компоненту, составляющему наибольшую долю в ней.

1.2. E'_2 - энергия сгорания ПГФ, поступившей к разгерметизированному участку от смежных объектов (блоков), кДж:

E'_2 =	n
		G'_i q'_i (5)
	i=1

Для i-го потока

G'_i = '_i w'_i S'_i _i, (6)

где

при избыточном P 0,07 МПа

1.3. E"_1 - энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегретой ЖФ рассматриваемого блока и поступившей от смежных объектов за время _i, кДж:

	n
E"_1 = G"_1 [1 - exp ( - c"_1 _К / r)] q' +		G"_1 [1 - exp ( - c"_1 _Кi / r_i)] q"_i (7)
	i=1

Количество ЖФ, поступившей от смежных блоков:

G"_i = "_i w"_i S"_i _i, (8)

где

- в зависимости от реальных свойств ЖФ и гидравлических условий принимается в пределах 0,4 - 0,8;

P - избыточное давление истечения ЖФ.

Примечание. При расчетах скоростей истечения ПГФ и ЖФ из смежных систем к аварийному блоку можно использовать и другие расчетные формулы, учитывающие фактические условия действующего производства, в том числе гидравлическое сопротивление систем, из которых возможно истечение.

1.4. E"_2 - энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет тепла экзотермических реакций, не прекращающихся при разгерметизации, кДж:

		n
E"_2 =	q'		П_Р_i _Р_i, (9)
	r
		i=1

где _Р_i - принимается для каждого случая исходя из конкретных регламентированных условий проведения процесса и времени срабатывания отсечной арматуры и средств ПАЗ, с.

1.5. E"_3 - энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет теплопритока от внешних теплоносителей, кДж:

		n
E"_3 =	q'		П_T_i _T_i. (10)
	r
		i=1

Значение П_T_i (кДж/с) может определяться с учетом конкретного теплообменного оборудования и основных закономерностей процессов теплообмена (П_T_i = К_i F_i t_i) по разности теплосодержания теплоносителя на входе в теплообменный элемент (аппарат) и выходе из него:

П_T_i = W_T_i c_i (t'_2 - t'_1) или П_T_i = W_T_i r_T_i,

где W_T_i - секундный расход греющего теплоносителя;

r_T_i - удельная теплота парообразования теплоносителя, а также другими существующими способами.

1.6. E"_4 - энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую поверхность (пол, поддон, грунт и т.п.) ЖФ за счет тепло- и массообмена с окружающей средой (с подстилающей поверхностью и воздухом), кДж:

E"_4 = G"_ q', (11)

где

G"_ = G"_4 + G"_5 (12)

здесь T_0 - температура подстилающей поверхности (пола, поддона, грунта и т.п.), K;

= 3,14

G"_5 = m_и F_ж _и

где

где

P_H - давление насыщенного пара при расчетной температуре T_p, в качестве которой принимается максимальная из двух температур - температуры воздуха и температуры жидкости в проливе, кПа.

Значение безразмерного коэффициента , учитывающего влияние скорости и температуры воздушного потока над поверхностью (зеркало испарения) жидкости, принимается по таблице N 1.

Таблица N 1

Значения коэффициента

Примечание: для скоростей ветра более 1 м/с величина берется равной при 1 м/с, при температуре воздуха t_ос над зеркалом испарения более 35 °C величина берется равной при t_ос = 35°C, при температуре воздуха t_ос над зеркалом испарения менее 10 °C величина берется равной при t_ос = 10°C.

Время испарения (время контакта жидкости с поверхностью пролива, принимаемое в расчет) _и рассчитывается по формуле:

где

L_0,5НКПР - расстояние, на котором ПГФ, дрейфующая от пролива площадью F_ж и скоростью эмиссии m_и (рассчитанной по (14)), рассеивается до концентрации 0,5 НКПР, отсчитывается от надветренной стороны), м;

U_ветра - скорость воздушного потока над зеркалом испарения, м/с.

Ориентировочно значение G"_ может определяться по таблице N 2.

Таблица N 2

Зависимость массы ПГФ пролитой жидкости от температуры ее кипения при _и = 180 с

Для конкретных условий, когда площадь твердой поверхности пролива жидкости окажется больше или меньше 50 м2 (F_П 50), производится пересчет массы испарившейся жидкости по формуле

G"_ = G_ x	F_П	х	_и	. (16)
	50		180

2. По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности E определяются величины приведенной массы и относительного энергетического потенциала, характеризующих взрывоопасность технологических блоков.

2.1. Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака m, приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46 000 кДж/кг:

2.2. Относительный энергетический потенциал взрывоопасности Q_в технологического блока находится расчетным методом по формуле

По значениям относительных энергетических потенциалов Q_в и приведенной массе парогазовой среды m устанавливаются категории взрывоопасности технологических блоков.

Показатели категорий приведены в таблице N 3.

Таблица N 3

Показатели категорий взрывоопасности технологических блоков

3. С учетом изложенных в данном приложении основных принципов могут разрабатываться методики расчетов и оценки уровней взрывоопасности блоков для типовых технологических линий или отдельных процессов.

Приложение N 3
к Федеральным нормам и правилам
в области промышленной безопасности
"Общие правила взрывобезопасности
для взрывопожароопасных химических,
нефтехимических и нефтеперерабатывающих
производств", утвержденным приказом
Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору
от 11.03.2013 N 96