Законодательная база Российской Федерации

"СВОД ПРАВИЛ "ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ" СП 12.13130.2009" (утв. Приказом МЧС РФ от 25.03.2009 N 182)

В.1.1. При невозможности расчета пожарного риска выбор расчетного варианта следует осуществлять с учетом годовой частоты реализации и последствий тех или иных аварий. В качестве расчетного для вычисления критериев пожарной опасности наружных установок, в которых находятся (обращаются) горючие газы, пары, следует принимать вариант аварии, для которого произведение годовой частоты реализации этого варианта Q_w и расчетного избыточного давления ДЕЛЬТА P при сгорании газо-, паровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, то есть:

Расчет величины G производится в следующей последовательности:

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

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

в) вычисляются величины G_i = Q_wi ДЕЛЬТА P_i 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, паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом В.1.3 - В.1.9.

В.1.2. При невозможности реализации метода по В.1.1 в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газо-, паровоздушных смесей участвует наибольшее количество газов, паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей. В этом случае количество газов, паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается в соответствии с В.1.3 - В.1.9.

В случае, если использование расчетных методов не представляется возможным, допускается определение значений критериев пожарной опасности на основании результатов соответствующих научно-исследовательских работ, согласованных и утвержденных в установленном порядке.

В.1.3. Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие газовоздушные, паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно В.1.1 или В.1.2 (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;

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 литр смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,10 кв. м, а остальных жидкостей - на 0,15 кв. м;

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.

В.1.4. Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

где V_а - объем газа, вышедшего из аппарата, куб. м;

V_т - объем газа, вышедшего из трубопровода, куб. м;

ро_г - плотность газа, кг x м(-3) .

При этом

где P_1 - давление в аппарате, кПа;

V - объем аппарата, куб. м;

где V_1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, куб. м;

V_2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, куб. м;

где q - расход газа, определяемый по технологическому регламенту в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., куб. м x с(-1);

T - время, определяемое по В.1.3, с;

(В.6)

где P_2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r - внутренний радиус трубопроводов, м;

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

В.1.5. 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

где m_р - 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_р , m_емк, m_св.окр ) в формуле (В.7) определяют из выражения

где W - интенсивность испарения, кг x с(-1) x м(-2);

F_и - площадь испарения, кв. м, определяемая в соответствии с В.1.3 в зависимости от массы жидкости m_п , вышедшей в окружающее пространство;

T - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно В.1.3, с.

Величину m_пер определяют по формуле (при T_а > T_кип)

где m_п - масса вышедшей перегретой жидкости, кг;

C_р - удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости

T_а , Дж x кг(-1) x K(-1) ;

T_а - температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, K;

T_кип - нормальная температура кипения жидкости, K;

L_исп - удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости T_а , Дж x кг(-1) .

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (В.7) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работы.

В.1.6. Масса m_п вышедшей жидкости, кг, определяют в соответствии с В.1.3.

В.1.7. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше расчетной температуры (окружающей среды) ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле

(В.10)

где M - молярная масса, кг x кмоль(-1);

P_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, определяемое по справочным данным, кПа.

В.1.8. Масса паров жидкости, нагретой выше расчетной температуры, но не выше температуры кипения жидкости, определяется в соответствии с А.2.8 (приложение А).

В.1.9. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ m_СУГ из пролива, кг x м(-2) , по формуле

(В.11)

где M - молярная масса СУГ, кг x моль(-1);

L_исп - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ T_ж , Дж x моль_(-1);

T_0 - начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, K;

T_ж - начальная температура СУГ, K;

лямбда_тв - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт x м(-1) x K(-1);

C_тв - теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж x кг(-1) x K(-1));

ро_тв - плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг x м(-3) ;

t - текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 с;

U - скорость воздушного потока, м x с(-1) ;

ню_в - кинематическая вязкость воздуха, кв. м x с(-1);

лямбда_в - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт x м(-1) x K(-1) .

Формула (В.11) справедлива для СУГ с температурой T_ж <= T_кип. При температуре СУГ T_ж > T_кип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ m_пер по формуле (В.9).

В.2.1. Горизонтальные размеры зоны R_НКПР , м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (C_НКПР) по ГОСТ 12.1.044, вычисляют по формулам:

- для горючих газов (ГГ):

(В.12)

- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):

(В.13)

где m_г - масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;

ро_г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг x м(-3);

C_НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (объемных);

K - коэффициент, принимаемый равным K = T / 3600 для ЛВЖ;

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 x м(-3);

P_н - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

T - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;

M - молярная масса, кг x кмоль(-1);

V_0 - мольный объем, равный 22,413 куб. м x кмоль(-1);

t_p - расчетная температура, °C. 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 °C.

В.2.2. 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.

В.3.1. Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяют массу m, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата в соответствии с В.1.3 - В.1.9.

В.3.2. Избыточное давление ДЕЛЬТА P, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле

(В.14)

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, рассчитанная по формуле

где Q_сг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж x кг(-1);

Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;

Q_0 - константа, равная 4,52 x 10(6) Дж x кг(-1);

m - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

В.3.3. Импульс волны давления i, Па x с, рассчитывают по формуле

(В.16)

В.4.1. В качестве расчетного варианта аварии для определения критериев пожарной опасности для горючих пылей следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в горении пылевоздушной смеси участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий такого горения.

В.4.2. Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие пылевоздушные смеси, определяют исходя из предпосылки о том, что в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в окружающее пространство находившейся в аппарате пыли.

В.4.3. Расчетная масса пыли, поступившей в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

(В.17)

где M - расчетная масса поступившей в окружающее пространство горючей пыли, кг;

M_вз - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;

M_ав - расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной ситуации, кг;

ро_ст - стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг x м(-3) ;

V_ав - расчетный объем пылевоздушного облака, образованного при аварийной ситуации, куб. м.

В отсутствие возможности получения сведений для расчета V_ав допускается принимать

В.4.4. M_вз определяют по формуле

где K_г - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;

K_вз - доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине K_вз допускается принимать K_вз = 0,9;

M_п - масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг.

В.4.5. M_ав определяют по формуле

где M_ап - масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее пространство при разгерметизации технологического аппарата, кг; при отсутствии ограничивающих выброс пыли инженерных устройств следует принимать, что в момент расчетной аварии происходит аварийный выброс в окружающее пространство всей находившейся в аппарате пыли;

q - производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг x с(-1) ;

T - расчетное время отключения, с, определяемое в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки. Следует принимать равным времени срабатывания системы автоматики, если вероятность ее отказа 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;

K_п - коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. В отсутствие экспериментальных данных о K_п допускается принимать: 0,5 - для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм; 1,0 - для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.

В.4.6. Исходя из рассматриваемого сценария аварии определяют массу M, кг, горючей пыли, поступившей в результате аварии в окружающее пространство в соответствии с В.4.1 - В.4.5.

В.4.7. Избыточное давление ДЕЛЬТА P для горючих пылей рассчитывают в следующей последовательности:

а) определяют приведенную массу горючей пыли m_пр, кг, по формуле:

где M - масса горючей пыли, поступившей в результате аварии в окружающее пространство, кг;

Z - коэффициент участия пыли в горении, значение которого допускается принимать равным 0,1. В отдельных обоснованных случаях величина Z может быть снижена, но не менее чем до 0,02;

H_т - теплота сгорания пыли, Дж x кг(-1) ;

H_т0 - константа, принимаемая равной 4,52 x 10(6) Дж x кг(-1) ;

б) вычисляют расчетное избыточное давление ДЕЛЬТА P, кПа, по формуле:

(В.22)

где P_0 - атмосферное давление, кПа;

r - расстояние от центра пылевоздушного облака, м. Допускается отсчитывать величину r от геометрического центра технологической установки.

В.4.8. Импульс волны давления i, Па x с, вычисляют по формуле:

(В.23)

В.5.1. Интенсивность теплового излучения рассчитывают для двух случаев пожара (или для того из них, который может быть реализован в данной технологической установке):

- пожар проливов ЛВЖ, ГЖ, СУГ, СПГ (сжиженный природный газ) или горение твердых горючих материалов (включая горение пыли);

- "огненный шар".

Если возможна реализация обоих случаев, то при оценке значений критерия пожарной опасности учитывается наибольшая из двух величин интенсивности теплового излучения.

В.5.2. Интенсивность теплового излучения q, кВт x м(-2) для пожара пролива жидкости или при горении твердых материалов рассчитывают по формуле

где E_f - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт x м(-2); чё

F_q - угловой коэффициент облученности;

тау - коэффициент пропускания атмосферы.

E_f принимают на основе имеющихся экспериментальных данных. Для некоторых жидких углеводородных топлив указанные данные приведены в таблице В.1.

Таблица В.1 - Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некоторых жидких углеводородов

При отсутствии данных допускается принимать величину E_f равной 100 кВт x м(-2) для СУГ, 40 кВт x м(-2) - для нефтепродуктов, 40 кВт x м(-2) - для твердых материалов.

В.5.3. Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле:

(В.25)

где F - площадь пролива, м^2 .

В.5.4. Вычисляют высоту пламени H, м, по формуле:

(В.26)

где M - удельная массовая скорость выгорания жидкости, кг x м(-2) x с(-1);

ро_в - плотность окружающего воздуха, кг x м(-3) ;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м x с(-2) .

В.5.5. Определяют угловой коэффициент облученности F_q по формулам:

(В.27)

где F_V , F_H - факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок соответственно, которые определяют с помощью выражений:

(В.28)

(В.29)

где r - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м.

Определяют коэффициент пропускания атмосферы по формуле:

В.5.6. Интенсивность теплового излучения q, кВт x м(-2), для "огненного шара" рассчитывают по формуле В.24.

E_f определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать E_f равным 450 кВт x м(-2) .

В.5.7. F_q вычисляют по формуле:

(В.35)

где H - высота центра "огненного шара", м;

D_s - эффективный диаметр "огненного шара", м;

r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром "огненного шара", м.

В.5.8. Эффективный диаметр "огненного шара" D_s рассчитывают по формуле:

(В.36)

где m - масса горючего вещества, кг.

В.5.9. H определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать H равной D_s / 2.

В.5.10. Время существования "огненного шара" t_s , с, рассчитывают по формуле:

(В.37)

В.5.11. Коэффициент пропускания атмосферы тау рассчитывают по формуле:

(В.38)

Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания газо- или паровоздушной смеси в открытом пространстве R_F , м, рассчитывают по формуле:

где R_НКПР - горизонтальный размер зоны, ограничивающей область концентраций, превышающих C_НКПР, определяемый по формуле (В.12).

Длина факела L_ф , м, при струйном горении горючих газов рассчитывают по формуле:

(В.40)

где K - коэффициент, который при истечении сжатых газов принимается равным 12,5; при истечении паровой фазы СУГ или СПГ - 13,5; при истечении жидкой фазы СУГ или СПГ - 15;

G - расход горючего газа, кг x с(-1) .

Приложение Г