Законодательная база Российской Федерации

"ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ. НПБ 105-03" (утв. Приказом МЧС РФ от 18.06.2003 N 314)

36. Выбор расчетного варианта следует осуществлять с учетом годовой частоты реализации и последствий тех или иных аварийных ситуаций. В качестве расчетного для вычисления критериев пожарной опасности для горючих газов и паров следует принимать вариант аварии, для которого произведение годовой частоты реализации этого варианта Q_w и расчетного избыточного давления дельтаР при сгорании газопаровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, то есть:

G= Q_w x дельтаР = max. (26)

Расчет величины G производится следующим образом:

а) рассматриваются различные варианты аварии и определяются из статистических данных или на основе годовой частоты аварий со сгоранием газопаровоздушных смесей Q_wi для этих вариантов;

б) для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления дельтаРi;

в) вычисляются величины Gi = Q_wi x дельтаРi для каждого из рассматриваемых вариантов аварии, среди которых выбирается вариант с наибольшим значением G_i;

г) в качестве расчетного для определения критериев пожарной опасности принимается вариант, в котором величина G_i максимальна. При этом количество горючих газов и паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом пунктов 38-43.

37. При невозможности реализации описанного выше метода в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газопаровоздушных смесей участвует наибольшее количество газов и паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей. В этом случае количество газов и паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается в соответствии с пунктами 38-43.

38. Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие газовоздушные или паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно п.36 или п.37 (в зависимости от того, какой из подходов к определению расчетного варианта аварии принят за основу);

б) все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство;

в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

времени срабатывания систем автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 120 с);

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

300 с при ручном отключении.

Не допускается использование технических средств для отключения трубопроводов, для которых время отключения превышает приведенные выше значения.

Под "временем срабатывания" и "временем отключения" следует понимать промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и т.п.) до полного прекращения поступления газа или жидкости в окружающее пространство. Быстродействующие клапаны-отсекатели должны автоматически перекрывать подачу газа или жидкости при нарушении электроснабжения.

В исключительных случаях в установленном порядке допускается превышение приведенных выше значений времени отключения трубопроводов специальным решением соответствующих министерств или ведомств по согласованию с Госгортехнадзором России на подконтрольных ему производствах и предприятиях и МЧС России;

г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на горизонтальную поверхность определяется (при отсутствии справочных или иных экспериментальных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,10 м2, а остальных жидкостей - на 0,15 м2;

д) происходит также испарение жидкостей из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей;

е) длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.

39. Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

m= (V_a+ V_т) x ро_г, (27)

где V_a- объем газа, вышедшего из аппарата, м3; V_т - объем газа вышедшего из трубопровода, м3; ро_г - плотность газа, кг·м(-3).

При этом

V_a = 0,01P1 x V,(28)

где P1 - давление в аппарате, кПа; V - объем аппарата, м3;

V_т = V_1т + V_2т,(29)

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 = q x T,(30)

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3·с(-1); T - время, определяемое по п.38, с;

,(31)

где P2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r- внутренний радиус трубопроводов, м; L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

40. Масса паров жидкости m, кг, поступивших в окружающее пространство 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 + m_пер.,(32)

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; m_пер - масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство в случае ее перегрева, кг.

При этом каждое из слагаемых (m_p, m_емк, m_св.окр) в формуле (32) определяют из выражения

m= W x F_и x T,(33)

где W - интенсивность испарения, кг·с(-1) ·м(-2); F_и - площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с п.38 в зависимости от массы жидкости m_п, вышедшей в окружающее пространство; T - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно п.38, с.

Величину m_пер определяют по формуле (при T_a>T_кип)

, (34)

где m_п - масса вышедшей перегретой жидкости, кг; C_p- удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости T_a, Дж·кг(-1) К(-1); T_a - температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К; T_кип - нормальная температура кипения жидкости, К; L_исп - удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости T_a, Дж·кг(-1).

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (32) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств исходя из продолжительности их работы.

41. Масса m_п вышедшей жидкости, кг, определяется в соответствии с п.38.

42. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле

,(35)

где M - молярная масса, г·моль(-1); P_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, определяемое по справочным данным в соответствии с требованиями п.3, кПа.

43. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ m_суг из пролива, кг·м(-2), по формуле

,(36)

где M - молярная масса СУГ, кг·моль(-1); L_исп - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ T_ж, Дж·моль(-1); Т_0 - начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К; Т_ж - начальная температура СУГ, К; лямбда_тв - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт·м(-1) К(-1); - коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м2·с(-1); C_тв - теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж·кг(-1) ·К(-1); ро_тв - плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг·м(-3); t - текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 с; - число Рейнольдса; U- скорость воздушного потока, м·с(-1); - характерный размер пролива СУГ, м; ню_в - кинематическая вязкость воздуха, м2·с(-1); лямбда_в - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт·м(-1) К(-1).

Формула 36 справедлива для СУГ с температурой Т_ж<=Т_кип. При температуре СУГ Т_ж>Т_кип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ m_пер по формуле 34.

44. Горизонтальные размеры зоны, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (С_нкпр), вычисляют по формулам:

для горючих газов (ГГ):

, (37)

для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):

,(38)

,

где m_г - масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг; ро_г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг·м(-3); m_п - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг; ро_п - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг·м(-3); Р_н - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа; K - коэффициент, принимаемый равным K = T/3600 для ЛВЖ; T - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с; C_нкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.); M - молярная масса, кг·кмоль(-1); V_0 - мольный объем, равный 22,413 м3·кмоль(-1); t_p - расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимальную 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.

45. За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п. Во всех случаях значение R_нкпр должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.

46. Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяется масса m, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата в соответствии с пунктами 38-43.

47. Величину избыточного давления дельтаР, кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по формуле

,(39)

где P_0 - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); r- расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; m_пр - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле

m_пр = (Q_cr/Q_0) x m x Z, (40)

где Q_cr- удельная теплота сгорания газа или пара, Дж·кг(-1); Z- коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; 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.

48. Величину импульса волны давления i, Па·с, вычисляют по формуле

.(41)