Законодательная база Российской Федерации

ПОСТАНОВЛЕНИЕ Госгортехнадзора РФ от 05.05.2003 N 29 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ОБЩИХ ПРАВИЛ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ, НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ"

Приложение 1

Принятые сокращения

ПГФ - парогазовая фаза;

ЖФ - жидкая фаза;

АРБ - аварийная разгерметизация блока.

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

Обозначения

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

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

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

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

A, Ai - 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 (T0 = 293 К, P0 = 0,1 МПа);

P, P0 - соответственно регламентированное абсолютное и атмосферное (0,1 МПа) давления в блоке;

ню'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;

qPi - суммарный тепловой эффект химической реакции;

T - абсолютная температура среды: ПГФ или ЖФ;

T0, T1 - абсолютная нормальная и регламентированная температуры ПГФ или ЖФ блока, K (T0 = 293 К);

t, t0 - регламентированная и нормальная температуры ПГФ и ЖФ блока (t0 = 20 град. С);

Т'к, t"к - температура кипения горючей жидкости (К или град. С);

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

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

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

ПTi - скорость теплопритока к ЖФ от внешних теплоносителей;

K - коэффициент теплопередачи от теплоносителя к горючей жидкости;

F - площадь поверхности теплообмена;

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

r - удельная теплота парообразования горючей жидкости;

c" - удельная теплоемкость жидкой фазы;

бета1, бета2 - безразмерные коэффициенты, учитывающие давление (P) и показатель адиабаты (k) ПГФ блока;

мю - безразмерный коэффициент, учитывающий гидродинамику потока;

ро, роi - плотность ПГФ или ЖФ при нормальных условиях (P = 0,1 МПа и t0 = 20 град. С) в среднем по блоку и по i-м поступающим в него при АРБ потокам;

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

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

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

Тхэта 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"Сигма - суммарная масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока из окружающей среды;

Fж - площадь поверхности зеркала жидкости;

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

эпсилон - коэффициент тепловой активности поверхности (поддона);

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

ст - удельная теплоемкость материала твердой поверхности;

рот - плотность материала твердой поверхности;

ми - интенсивность испарения;

M - молекулярная масса;

R - газовая постоянная ПГФ;

эта - безразмерный коэффициент;

Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре;

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

1. Определение значений энергетических показателей взрывоопасности технологического блока

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 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'1q' + A;

Для практического определения энергии адиабатического расширения ПГФ можно воспользоваться формулой:

A = бета1 PV'; (3)

где бета1 - может быть принято по табл. 1.

Таблица 1

Значение коэффициента бета1 в зависимости от показателя адиабаты среды и давления в технологическом блоке

G1 = V'0ро0, (4)

где

При избыточных значениях P < 0,07 МПа и PV' < 0,02 МПа.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:

Для i-го потока:

G'i = роi'wi'Si'тауi, (6)

при избыточном Р <= 0,07, МПа

1.3. Е"1 - энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегретой ЖФ рассматриваемого блока и поступившей от смежных объектов за время тауi, кДж:

Количество ЖФ, поступившей от смежных блоков:

G'i= ро"iw"iS"iтауi, (8)

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

ДельтаР - 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:

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

1.5. Е"3 - энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет теплопритока от внешних теплоносителей, кДж:

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

П’i = WTici(t'2 - t"1) или П’i = WTirTi,

где WTi - секундный расход греющего теплоносителя;

rTi - 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 теплоотдачи от окружающей среды (от твердой поверхности и воздуха к жидкости по ее поверхности), кДж:

E"4 = G"сигмаq', (11)

где

G"сигма = G"4+ G"5, (12)

здесь Т0 - температура твердой поверхности (пола, поддона, грунта и т.п.), К;

пи = 3,14;

G"5 = миFжтауи;

Значение безразмерного коэффициента эта, учитывающего влияние скорости и температуры воздушного потока над поверхностью (зеркало испарения) жидкости, принимается по табл. 2.

Таблица 2

Значения коэффициента ню

Ориентировочно значение G"сигма может определяться по табл. 3.

Таблица 3

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

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

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 QВ технологического блока находится расчетным методом по формуле:

По значениям относительных энергетических потенциалов QB и приведенной массе парогазовой среды m осуществляется категорирование технологических блоков.

Показатели категорий приведены в табл. 4.

Таблица 4

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. Методики должны в установленном порядке согласовываться с Госгортехнадзором России.

Приложение 2

Расчет может применяться при выборе основных направлений технических мероприятий по защите объектов и персонала от воздействия взрыва парогазовых сред, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений (перекисные соединения, ацетилениды, нитросоединения различных классов, продукты осмоления, трихлористый азот и др.), способных взрываться.

Расчет дает ориентировочные значения участвующей во взрыве массы вещества.

1. В данном расчете по результатам исследований крупномасштабных взрывов на промышленных объектах и экспериментальных взрывов приняты следующие условия и допущения.

1.1. В расчетах принимаются общие приведенные массы парогазовых сред m и соответствующие им энергетические потенциалы E, полученные при количественной оценке взрывоопасности технологических блоков согласно приложению 1.

Для конкретных реальных условий значения m и E могут определяться другими методами с учетом эффекта диспергирования горючей жидкости в атмосфере под воздействием внутренней и внешней энергий, характера раскрытия технологической системы, скорости истечения горючего продукта в атмосферу и других возможных факторов.

Масса твердых и жидких химически нестабильных соединений Wk определяется по их содержанию в технологической системе, блоке, аппарате.

1.2. Масса парогазовых веществ, участвующих во взрыве, определяется произведением

m' = zm, (1)

где z - доля приведенной массы парогазовых веществ, участвующих во взрыве.

В общем случае для неорганизованных парогазовых облаков в незамкнутом пространстве с большой массой горючих веществ доля участия во взрыве может приниматься равной 0,1. В отдельных обоснованных случаях доля участия веществ во взрыве может быть снижена, но не менее чем до 0,02.

Для производственных помещений (зданий) и других замкнутых объемов значения z могут приниматься в соответствии с табл. 1.

Таблица 1

Значение z для замкнутых объемов (помещений)

1.3. Источники воспламенения могут быть постоянные (печи, факелы, невзрывозащищенная электроаппаратура и т.п.) или случайные (временные огневые работы, транспортные средства и т.п.), которые могут привести к взрыву парогазового облака при его распространении.

1.4. Для оценки уровня воздействия взрыва может применяться тротилловый эквивалент. Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды WT (кг), определяемый по условиям адекватности характера и степени разрушения при взрывах парогазовых облаков, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений, рассчитывается по формулам:

1.4.1. Для парогазовых сред

где 0,4 - доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

0,9 - доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

q' - удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг;

qТ - удельная энергия взрыва ТНТ, кДж/кг.

1.4.2. Для твердых и жидких химически нестабильных соединений

где Wk - масса твердых и жидких химически нестабильных соединений;

qk - удельная энергия взрыва твердых и жидких химически нестабильных соединений.

2. Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусами R, центром которой является рассматриваемый технологический блок или наиболее вероятное место разгерметизации технологической системы. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений по фронту ударной волны дельтаР и соответственно безразмерным коэффициентом К. Классификация зон разрушения приводится в табл. 2.

Таблица 2

Классификация зон разрушения

2.1. Радиус зоны разрушения (м) в общем виде определяется выражением

где K - безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект.

2.2. При выполнении инженерных расчетов радиусы зон разрушения могут определяться выражением

R = KR0, (5)

где при m <= 5000 кг

или при m >= 5000 кг