Расчетные методы определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

1.

Практическое занятие 6.2:
«Расчетные методы определения
категорий помещений по
взрывопожарной и пожарной
опасности»
1

2.

Учебные
цели:
Изучить
расчетные
методы,
заложенные в систему категорирования помещений
по пожарной опасности, в соответствии с
требованиями СП 12.13130.2009.
Учебные вопросы:
1. Определение категории помещений, в которых
обращаются горючие газы.
2. Определение категории помещений, в которых
обращаются легковоспламеняющиеся жидкости.
3. Определение категории помещений, в которых
обращаются горючие пыли.
4. Определение категории помещений по
пожароопасной опасности.
2

3.

Литература:
Основная:
Хорошилов О.А., Пелех М.Т., Бушнев Г.В., Иванов А.В. Пожарная
безопасность технологических процессов: Учебное пособие/ под общей
редакцией В.С. Артамонова – СПб: Санкт-Петербургский университет
ГПС МЧС России, 2012. – 300 с.
Дополнительная:
Пелех М.Т., Бушнев Г.В., Симонова М.А. Пожарная безопасность
технологических процессов. Категорирование помещений, зданий и
наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности:
Учебное пособие/ под общей редакцией В.С. Артамонова – СПб: СанктПетербургский университет ГПС МЧС России, 2012. – 112 с.
 Нормативные документы: 
1.Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008 г. «Технический регламент
о требованиях пожарной безопасности».
2.СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и
наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

4.

Вопрос №1. Определение
категории помещений, в
которых обращаются горючие
газы
4

5.

Задача 1. Определить категорию помещения, в котором обращается
горючий газ, в соответствии с требованиями СП 12.13130.2009.
Характеристика помещения.
Помещение цеха площадью 216 м2 и
высотой
6
м
включает
в
себя
технологический
Vап 40 л блок с объемом аппарата
Кратность воздухообмена в помещении А=10 час-1. Абсолютная
максимальная температура воздуха в помещении 20 0С. Давление РН = 101
кПа.
Характеристика горючего вещества.
Пропан, горючий бесцветный газ, условная формула С3Н8. Температура
вспышки: tВСП = -96 0С, плотность газа по воздуху 1,83 (расчетная)
Характеристики технологического блока.
Объем баллона – 40 л, избыточное давление – 150 атм, подача
компрессора 5 10-3 м3/с, параметры подводящего трубопровода длина - 0,5 м,
диаметр – 10 мм, параметры отводящего трубопровода длина - 4,5 5м,
диаметр – 10 мм, отключение вентилей – ручное.

6.

1.Определение массы газа в технологическом
блоке mбл (см. т. 5.3)
1.1.Определяем объем газа, вышедшего из аппарата :
Va 0,01 P1 V 0,01 150 101,3 0,04 6,078 м
3
где P1 – давление в аппарате, кПа;
V – объем аппарата, м3
1.2.  Определение  объема  газа,  который  может 
поступить  в  помещение  за  счет  работы  компрессора 
до отключения задвижек:
V1т q отк 5 10 3 300 1,5 м 3
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;
6
отк – время до ручного отключения задвижек, с.

7.

Определение  объема  газа,  вышедшего  из 
трубопровода после его отключения:
1.3.
V2 т
2
d 2 подв
d отв
0,01 Р2 lподв
lотв
4
4
10 2
10 2
6
6
0,01 3,14 1500 4,5
10 0,5
10 5.8 10 3 м 3
4
4
где P2 – максимальное давление в трубопроводе по
технологическому регламенту, кПа;
l – длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
7

8.

1.4. Определение плотности газа при расчетной 
температуре (формула А.2 СП 12.13130.2009)
44
М
1,83кг / м 3
г
V0 1 0,00367 t 22,4 1 0,00367 20
где М – молярная масса газа (пара),
V0 – молярный объем, V0=22,4 м3/кмоль
tпом - температура воздуха в помещении, 0С.
1.5. Определение массы газа, поступившего в 
помещение
m Va Vт 6,078 1,5 5,8 10 3 1,83 13,88кг
 
8

9.

1.6 Определение массы газа, поступившего в помещение 
с учетом работы аварийной вентиляции:
m
m
1 A отк
13,88
7,58кг
10 300
1
3600
где А – кратность воздухообмена, создаваемого аварийной
вентиляцией, с-1;
отк – продолжительность поступления горючих газов в объем
помещения, с.
9

10.

2. Определение коэффициента участия горючего во взрыве Z.
(по таблице А.1 СП 12.13130.2009), стр.589.
3. Определение свободного объема помещения VСВ, м3.
(пункт А.1.4 СП 12.13130.2009), стр. 588.
4. Определение стехиометрического коэффициента Сст.
(формула А.3 СП 12.13130.2009)
100
С
СТЕХ
1
4 , 84
nH n X
n0
nC
4
2
где - стехиометрический коэффициент ,
где nC , nH , n X , n0 - число атомов С, Н, О, галогенов в молекуле горючего
вещества.
8
100
3
4
5
ССТЕХ
1 4,84 5
4,03
10
5. Определение коэффициента негерметичности помещения

11.

6. Вычисление избыточного давления взрыва (формула А.1) и
определение категории помещения (таблица 1 СП 12.13130.2009).
Р ( РМАХ
m Z
100
1
Р0 )
VCB Г ( П ) ССТЕХ К Н
7,57 0,5 100 1
Р (900 101)
13,18 КПа
1036,8 1,83 4,03 3
где
РМАХ
Р0
- максимальное давление взрыва стехиометрической
газовоздушной смеси в замкнутом объеме. Определяется
экспериментально или по справочным данным.
При отсутствии данных допускается принимать 900 кПа
- начальное давление, кПа.
Допускается принимать равным 101 КПа;
11

12.

Вывод:
В соответствии с СП 12.13130.2009
определяем, что данное помещение
относится к категории А «повышенная
взрывопожароопасность»,
т.к.
в
технологическом процессе обращается
горючий газ пропан с температурой
вспышки менее 28 0С и при аварийной
ситуации
избыточное
давление
превышает 5 кПа.
12

13.

1.2. Определение категории
помещений, в которых обращаются
легковоспламеняющиеся жидкости
13

14.

Задача 2. Определить категорию помещения, в котором
обращается легковоспламеняющаяся жидкость, в соответствии с
требованиями СП 12.13130.2009.
Условие задачи:
Характеристика горючего вещества.
Ацетон, условная формула С3Н6О. Температура вспышки tВСП = -18 0С.
Плотность жидкости Ж = 790,8 кг/м3.
Характеристика помещения.
Площадь S = 216 м2, высота h = 5 м.
Абсолютная максимальная температура воздуха в помещении 20 0С.
Кратность вентиляции 10 час-1.
Давление РН = 101 кПа.
Характеристика оборудования и параметры технологического
процесса.
Емкость с ацетоном. Объем емкости VАП = 0,2 м3.
Подводящий трубопровод: длина lПОДВ = 1 м, диаметр dПОДВ = 57 мм.
Отводящий трубопровод: длина lОТВ = 0,5 м, диаметр dОТВ = 57 мм.

15.

Решение.
1. Выбор расчетного варианта.
В соответствии с СП 12.13130.2009 п. А 1.2. в качестве
расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант
аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором
во взрыве участвует наибольшее количество веществ и
материалов, наиболее опасных в отношении последствий
взрыва.
Наиболее неблагоприятным вариантом развития аварийной
ситуации следует считать полное разрушение емкости с ацетоном,
подводящего и отводящего трубопроводов.
2.Определяем массу паров ацетона, которая
останется в объеме помещения с учетом
работы аварийной вентиляции согласно
практическому занятию по теме 5.3: 
15

16.

,
РЕШЕНИЕ
2.1. Определение массы жидкости, которая поступит 
из аппарата и трубопроводов:
2
2
d подв
d
.труб .
отв .труб .
mап ж Vап l подв.труб .
l отв.труб .
4
4
3,14 0,057 2
3,14 0,057.2
129,6кг
790,8 0,2 0,8 1
0,5
4
4
2.2. Расчет массы жидкости, поступившей в 
помещение за счет подачи насоса до полного 
отключения задвижек m до откл. 
mдо откл. = ж q откл =790 2 10-3 120=189,6 кг
16

17.

Слайд 14
,
2.3.  Масса  жидкости,  поступившая  в  помещение  из 
технологического блока:
mбл=mап +mдо откл.=129,6+189,6=319,2 кг
Для расчетного варианта аварии масса паров жидкости 
mИСП, поступившей в помещение, определяется из
выражения:
mИСП = mИСП РАЗЛ,
где
mИСП РАЗЛ - масса жидкости, испарившейся с поверхности
разлива, кг.
17

18.

Слайд 15
,
2.4. Определяем площадь разлива жидкости FРАЗЛИВА:
1 л жидкостей разливается на площади
следовательно 1м3 разливается на 1000 м2,
mбл
319,2
V
0,403 м 3
790,8
ж
1
м 2,
F V 1000 403 м 2
следовательно площадь розлива составит 403 м2
2.5. Определяем площадь испарения жидкости:
SИСПАР = Sпомещения = 216 м2.
18

19.

Слайд 16
,
2.6. Определяем интенсивность испарения WИСП. 
Для определения коэффициента h необходимо определить
скорость воздушного потока в помещении:
wВОЗД = А х l / 3600 = 18 х10 / 3600 = 0,05 м/с.
Определяем коэффициент h при 20 0С. h = 1,7
Определяем молярную массу ацетона М = 58 кг/кмоль.
Определяем давление насыщенного пара определяем по
уравнению Антуана. В качестве температуры жидкости tЖ
принимаем максимально возможную температуру воздуха в
помещении и в аппарате:
РS = 10
128172
6 , 3755 237 , 088 20
=24,55 кПа
Тогда интенсивность испарения будет равна:
WИСП = =10-6 х 1,7 х 58 х24,55 = 3,2 х 10-4 кг/м2с.
19

20.

Слайд 17
,
2.7. Определяем расчетное время испарения tРАСЧ .
Полное время испарения будет равно:
исп
mбл
F Wисп
322
4658,56 с
4
216 3,2 10
что больше 1 часа, следовательно, расчетное время испарения
принимаем tРАСЧ = 3600 с.
mИСП РАЗЛ = F·W·τ=216· 3,2· 10-4· 3600=248,8кг
2.8.  Определяем  массу  паров  ацетона,  которая 
останется  в  объеме  помещения  с  учетом  работы 
248,8
аварийной вентиляции: m
22,6кг
10 3600
1
3600
20
Эта масса паров ацетона принимает участие во взрыве.

21.

2. Определяем свободный объем помещения, м3
3.  Определение  плотности  пара  при  расчетной 
температуре  (формула А.2 СП 12.13130.2009), с.
589.
4. Определение стехиометрического коэффициента 
Сст. (формула А.3 СП 12.13130.2009), с. 589.
5. Определение коэффициента негерметичности 
помещения Кн (пункт А.2.1 СП 12.13130.2009), с.589.
21

22.

6. Вычисление избыточного давления взрыва (формула А 1) и 
определение категории помещения (таблица 1 СП 12.13130.2009)
Р ( РМАХ
m Z
100 1
Р0 )
VCB Г ( П ) ССТЕХ К Н
Р ( 900 101 )
22 , 6 0 , 3
864 2 , 42
100
4 , 99
1
3
17 , 29 кПа
22

23.

Вывод:
В соответствии с СП 12.13130.2009
определяем,
что
помещение
цеха
относится
к
категории
А
«взрывопожароопасной», т.к. ΔР > 5кПа,
0
t ВСП 28 С
23

24.

Задача 3. Определить категорию помещения с
использованием многокомпонентной жидкости, в
соответствии с требованиями СП 12.13130.2009.
Условие задачи:
Характеристика горючего вещества.
Бензин А-76, условная формула С6,9Н13,1. Температура
вспышки tВСП = -36 0С.
Константы уравнения Антуана
А = 5,07020; В = 682,876; С = 222,066.
Плотность жидкости ρЖ = 745 - 750 кг/м3.
Характеристика помещения.
Площадь S = b х l = 29 х 30 = 870 м2, высота h = 4,5 м.
Абсолютная максимальная температура воздуха в помещении
33 0С.
Кратность вентиляции 4 час-1. А = 4 час-1
24
Давление Ро = 101 кПа.

25.

Характеристика оборудования и параметры
технологического процесса.
Емкость с праймером. Объем емкости V = 0,2 м³
состав праймера: бензин А-76 – 0,18 м³; битум – 0,02 м³
Площадь испарения при разливе F = 4 м2.
( разливается в поддон)
Максимальная температура жидкости в аппарате t = 33 0С.
Время отключения задвижек tОТКЛ = 300 с.
Подводящий трубопровод:
длина lПОДВ = 1 м, диаметр dПОДВ = 57 мм.
Отводящий трубопровод:
длина lОТВ = 0,5 м, диаметр dОТВ = 57 мм.
25

26.

Решение
1. Выбор расчетного варианта.
В соответствии с
СП 12.13130.2009 в качестве
расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный
вариант аварии или период нормальной работы аппаратов,
при котором во взрыве участвует наибольшее количество
веществ и материалов, наиболее опасных в отношении
последствий взрыва.
Для помещения цеха № 1 наиболее опасным следует
считать участок, на котором сосредоточено значительное
количество ЛВЖ- бензина А-76. Наиболее неблагоприятным
вариантом развития аварийной ситуации следует считать
полное разрушение емкости, подводящего и отводящего
трубопроводов.
26

27.

2. Определяем массу жидкости, которая поступит в помещение
из аппарата и трубопроводов mАП
m Ап
3,14 0,057 2
3,14 0,057 2
137 кг
750 0,18 1
0,5
4
4
3. Определяем площадь разлива жидкости FРАЗЛИВА и площадь
испарения жидкости
SИСПАР = FРАЗЛИВА = 4 м2.
4. Определяем интенсивность испарения WИСП.
Для определения коэффициента η необходимо определить скорость
воздушного потока в помещении:
ωВОЗД = А· l / 3600 = 4· 30 / 3600 = 0,03 м/с.
27

28.

PS 10
5, 0702
682 ,876
222 , 066 33
245,5
28

29.

6. Определяем массу жидкости, испарившейся с поверхности
разлива mИ
mИСП РАЗЛ = 5,1 * 10-4* 4 * 3600= 7,3 кг
7. Определяем массу паров бензина, которая останется в объеме
помещения с учетом работы аварийной вентиляции
97,3
,5
m
75,5
,14кг
кг
4 300
1
3600
Эта масса паров бензина принимает участие во
взрыве.
29

30.

НТ  - теплота сгорания бензина; НТ = 46000 кДж/кг [3].
Z - коэффициент участия горючего во взрыве.
Согласно СП 12.13130.2009 таблице А.1 для ЛВЖ,
нагретых выше температуры вспышки
Z = 0,3.
Согласно п. А 1.4 принимаем VСВ свободный объем
помещения равным 80 % объема помещения. 
VСВ = 0,8VПОМЕЩ = 0,8 * 870 * 4,5 = 3132 м3
30

31.

8. Плотность воздуха В до взрыва при начальной
температуре определяется как
М в 29
в
VМ VМ
VM
P0 V0 Tн
T0
Pпом
МВ - средняя молярная масса воздуха; МВ = 29 кг/кмоль.
Если принять, что давление в помещении равно
нормальному атмосферному давлению (101,3 кПа) то
плотность воздуха можно рассчитать по формуле А.2 СП
12.13130.2009.
29
29
е
1,16
V0 1 0,00367 t н 22,4 1 0,00367 33
31

32.

СР - теплоемкость воздуха, Дж/кг·К. Допускается
принимать СР = 1,01· 103 Дж/кг · К.
ТН - начальная температура воздуха, К. 
КН - коэффициент, учитывающий негерметичность
помещения и неадиабатичность процесса горения.
Допускается принимать КН = 3.
9. Избыточное давление взрыва составит:
m H Т Р0 Z
Р
Vсв В С Р TН К Н
5,5 46000 101 0,3
Р
2,27 кПа
3132 1,16 1,01 306 3
32

33.

Вывод:
В соответствии с СП 12.13130.2009
определяем, что помещение цеха
относится
к
категории
В
«пожароопасной», т.к. ΔР<5кПа.
33

34.

1.3. Определение категории
помещений, в которых
обращаются горючие пыли
34

35.

Задача 4. Определить категорию помещения, в
котором обращается горючая пыль, в соответствии с
требованиями СП 12.13130.2009.
Условие задачи:
Характеристика горючего вещества.
Порошковая краска типа П-ЭП-219, дисперсностью менее
350 мкм.
Состав краски:
Эпоксидная смола (С16 Н24О3) – 71 %;
Фенолформальдегидная смола (С13Н10О) – 2 %;
Дицианидамид С2Н4N2 – 2 %;
Негорючие компоненты:
оксид титана ТiО2; аэросил SiО2; вода – до 25%.
Низшая теплота сгорания краски Нт= 15390 кДж/кг. 35

36.

Характеристика помещения
Помещение окрасочного отделения. Помещение: 30 9,06 5,7 м
Температура воздуха в помещении tНАЧ = 20ºС (ТНАЧ = 293 К)
Давление Р = 101,3 кПа.
Характеристика оборудования и параметры технологического
процесса
Масса краски в распылительном бачке – 100 кг.
Средняя площадь покрытия – 3,9 м²/шт.
Цикловая программа - 9 шт/час.
Коэффициент рекуперации окрасочного оборудования - 98 %.
Расход краски - 0,1 кг/м².
Производительность, с которой поступает порошок в аварийный
аппарат до отключения - 0,001 кг/с.
Время отключения (ручное отключение) - 300 с.
Характеристика поступления пыли в помещение
В отсутствие экспериментальных данных допускается принимать, что
вся пыль оседает на труднодоступных участках.
Коэффициент эффективности пылеуборки КУБ = 0,7 (уборка влажная).
36
Время работы между уборками = 8 час.

37.

Решение
1.Расчетная масса взвешенной в объеме помещения
пыли, образовавшейся в результате аварийной
ситуации, определяется по формуле А. 18
(СП 12.13130.2009) [1]:
mВЗВЕШ = mВЗВИХР + mБЛ , кг,
где mВЗВЕШ - суммарная масса взвешенной в объеме
помещения пыли, кг;
mВЗВИХР - масса взвихрившейся пыли, кг (это масса
пыли до аварии находившейся в осевшем состоянии и в
результате аварийной ситуации взвихрившейся в объем
помещения);
mБЛ - масса пыли, поступившей в помещение при
37
аварии технологического блока (аппарата), кг.

38.

1.1. Определение массы осевшей пыли mОСЕВШ.
В соответствии с  СП 12.13130.2009 масса пыли, оседающей 
на различных поверхностях за междууборочный период, 
определяется по формуле:
mОСЕВШ = mПЫЛИ ВЫД ·   · (1-α) · КГП/КУБ
где
= 1 - 0,98 = 0,02.
Массу выделившейся пыли за один цикл пылевыделения 
определяем, учитывая площадь покрытия, расход краски и 
цикловую программу:
mПЫЛИ ВЫД = 0,1  3,9   9 = 3,5 кг/час
Поскольку содержание горючих компонентов составляет 75 %, 
КГ.П. = 0,75.
Тогда:        mОСЕВШ = 3,5  8   0,02   0,75/0,7 = 0,6 кг
1.2. Определение массы взвихрившейся пыли mВЗВИХР.
В отсутствие экспериментальных данных принимаем 
38
КВЗВЕШ = 0,9.

39.

1.3. Определение массы пыли, поступившей из
технологического блока.
Горючая пыль может при аварийной ситуации поступить 
из распылительного бочка, а также за счет поступления 
по трубопроводам до отключения задвижек.
Масса пыли в питателе составляет 10 кг.
Масса пыли, поступившая в помещение до отключения 
задвижек, составит:              mДО ОТКЛ = 0,001·300 = 0,3 кг
Дисперсность пыли составляет менее 350 мкм, 
следовательно,  КПЫЛЕНИЯ = 1,0.
Тогда масса пыли в технологическом блоке составит с 
учетом коэффициента горючести пыли:
mБЛ = (100 + 0,3) 1,0 0,75 = 75,23 кг.
1.4. Определение общей массы взвешенной в объеме
помещения пыли mВЗВЕШ. mВЗВЕШ = 0,54 + 75,23 = 75,7739кг

40.

2. Определение свободного объема помещения VСВ
VСВ = VПОМЕЩ  0,8 = 30 9,06 5,7 0,8 = 1240 м3
3. Определение плотности воздуха при данных
условиях ВОЗД
101 22,4 293
VМ = 273 101 24 м3 /кмоль
Тогда:
ВОЗД = 29 / 24 = 1,21 кг/м3.ё
4. Определение избыточного давления взрыва порошка
m Н Т РО Z
1
краски в данном помещении:
Р
V С В ВОЗ С Р Т НАY
75,77 15390 101 0,5 1
P
44,15 кПа.
1240 1,21 1,01 293 3
КН
40

41.

Вывод:
В соответствии с СП 12.13130.2009
помещение участка нанесения
порошковых полимерных покрытий
относится к категории Б –
«взрывопожароопасная».
41

42.

1.4. Определение категории
помещений пожароопасной
опасности
42

43.

Задача 5. Определить категорию помещения
склада хранения пиломатериалов в
соответствии с СП 12.13130.2009.
Условие задачи:
Склад располагается в помещении
площадью 574 м2 и высотой 10 м. На складе
хранятся пиломатериалы на трех аналогичных
участках размером 12 × 4,5 м. При этом
пожарная нагрузка из древесины составляет 5 т
на каждом участке и складируется на высоту 3 м.
43

44.

Решение:
1. Определяем величину пож. нагрузки Q на
каждом из участков
Низшая теплота сгорания древесины QH = 14400
кДж/кг.
Q = 14400 · 5000 = 72000000 кДж.
2. Определяем максимальное значение удельной
временной пожарной нагрузки на каждом из
участков.
g= 72000/(12·4,5) = 1333, 3 MДж/м2
По таблице Б.1 определяем, что помещение
склада относиться к категории В3.
44

45.

3. Проверим принадлежность данного помещения к
категории В3. Для этого сравним величину пожарной
нагрузки Q с
0,64 gH 2 0,64 1333,3 49 41812,2
72000 > 41812,3, следовательно, помещение
склада следует отнести к более высокой категории и
В2.
Вывод: помещение склада пиломатериалов
относится к категории «В2- пожароопасное».
45

46.

Задача 6. Определение предельно допустимых
расстояний между участками в помещении категории В4
в соответствии с СП 12.13130.2009.
Условие задачи:
Определить категорию помещения склада, имеющего
два участка для размещения материалов. Склад
располагается в помещении размером 35 х 15 х 8 м. На
первом участке на площади 5 м2 храниться оборудование в
сгораемой деревянной и бумажной упаковке. Масса
древесины на этом участке 100 кг, а бумаги 20 кг. На втором
участке площадью 8 м2 хранится 120 кг хлопчатобумажной
одежды. Максимальная высота складирования 1 м.
46

47.

Решение:
1. Определим пожарную нагрузку на каждом из участков
Для древесины – 14400 кДж/кг;
Для бумаги – 13500 кДж/кг;
Для х/б ткани – 13408 кДж/кг
Q1 14400 100 13500 20 1708
МДж
Q2 13408 120 1609 МДж
Определяем удельную пожарную нагрузку на каждом из
участков. Площадь размещения пожарной нагрузки на
обоих участках принимается равной 10м2
g1 1708 / 10 170,8МДж / м 2
g 2 1609 / 10 160,9 МДж / м 2
По таблице определяем, что оба участка относятся к
категории В4.
47

48.

3. Для помещений категории В4 необходимо определить предельно
допустимые расстояния между участками.
Определяем минимальное расстояние от поверхности пожарной
нагрузки до высоты покрытия
Н = 8-1 = 7 м.
При
Н 11 м
предельное расстояние
пр пр (11 Н ), м
Для определения lпр по таблице находим значение критической плотности
падающих лучистых потоков материалов, находящихся на складе.
qkp 7,5 Вт / м 2
Минимальное qкр будет для х/б ткани (хлопок)
По таблице (рекомендуемое значение lпр в зависимости от qкр )
находим для нашего значения qкр предельное расстояние lпр = 10 м.
Тогда lпр =10+(11-7) =14 м
Таким образом расстояние между участками должно быть
не менее 14 м.
48

49.

Вопрос №2. Определение
категории наружных
установок
49

50.

2.1. Определение категории
наружных установок, в
которых обращаются
горючие газы
50

51.

Задача
1.
Определить
категорию
сферической емкости с этаном, в соответствии с
требованиями СП 12.13130.2009.
Условие задачи:
Этан С2Н6.
Сферическая емкость с этаном объемом 400 м3
Температура воздуха – 20 0С.
Молярная масса этана – 30,07 кг/кмоль.
Плотность этана – 1,36 кг/м3.
51

52.

Расчет:
1. Определить плотность газа при расчетной
температуре и атмосферном давлении по
формуле А.2 СП 12.13130.2009:
М
гп
V0 (1 0,00367 t r )
30,07
3
1,25кг / м
22,4(1 0,00367 20)
52

53.

2. Определить приведенную массу газа по
формуле В.15 СП 12.13130.2009:
Удельная теплота сгорания этана
Qсг 4,7 10 Дж / кг
7
mПР
QСГ
Qo
m Z
4,7 10
400 1,36 0,1 565,7 кг.
6
4,52 10
7
53

54.

3. Рассчитать величину избыточного давления Р,
развиваемого при сгорании газопаровоздушных
смесей согласно СП 12.13130.2009   по  формуле 
В.14:
0 , 33
0 , 66
0,8mпр
3mпр
5mпр
Р Р0
2
3
r
r
r
0,8 565,7 0.33 3 565,7 0.66 5 565,7
54,46кПа
101
2
3
30
30
30
54

55.

4. Рассчитать горизонтальные размеры зон,
ограничивающие область концентраций, превышающих
НКПР согласно СП 12.13130.2009 п.2.1 по формуле В.12:
RНКПР
mг
14,5632
г С НКПР
565,7
14,5632
1,25 2,9
0 , 333
0 , 333
78,27 м.
55

56.

5. Сделать вывод о категории наружной установки по
таблице 2 СП 12.13130.2009
ВЫВОД: В соответствии с СП 12.13130.2009
категория наружной установки емкости с этаном
относится к
АН - взрывопожароопасная, т.к.
горизонтальный
размер
зоны,
ограничивающей
газопаровоздушные смеси с концентрацией нижнего
концентрационного распространения пламени (НКПР),
превышает 30 м, и расчетное избыточное давление при
сгорании газовоздушной смеси на расстоянии 30 м от
наружной установки превышает 5 кПа.
56

57.

2.2. Определение категории
наружных установок, в которых
обращаются
легковоспламеняющиеся
жидкости
57

58.

Задача 2. Определить категорию резервуара с
этанолом, в соответствии с требованиями СП
12.13130.2009.
Условие задачи:
Резервуара с этанолом емкостью 200 м3.
Температура воздуха 20 0С;
Константы уравнения Антуана А=7,81158;
В=1918,508; С=252,125;
Молярная масса этанола – 46,07 кг/кмоль;
Плотность этанола – 785 кг/м3
Температура вспышки этанола 14 0С.
58

59.

Решение
1.Для паров ненагретых легковоспламеняющихся
жидкостей
горизонтальные
размеры
зоны,
ограничивающей область концентраций, превышающих
НКПР, определить по формуле В.13 (СП 12.13130.2009).
За начало отсчета горизонтального размера зоны
принимают внешние габаритные размеры аппаратов,
установок, трубопроводов и т.п. Во всех случаях
значение Rнкпр должно быть не менее 0,3 м для ГГ и
ЛВЖ (СП 12.13130.2009 п. В.2.2) .
RНКПР
PН
3,1501 К
С НКПР
0 ,813
mП
П РН
0 , 333
59

60.

2. Определить площадь разлива этанола при
разрушении резервуара по п. В 1.3 :
1 литр смесей и растворов, содержащих 70 % и
менее (по массе) растворителей, разливается на
площади 0,1 м2, а остальных жидкостей – на 0,15 м2 .
S 150 200 3 10 м .
4
2
60

61.

3. Определить давление насыщенных паров по уравнению Антуана.
Ps 10
7 ,8115
1918, 508
252 ,125 20
5,75кПа
4. Определить интенсивность испарения
W 10 6 M PS 10 6 46,07 5,75 0,39 10 4 кг /( м 2 с).
5. Определить массу этанола, разлившегося при разрушении
резервуара
mбл ж Vж
785 200 157000кг.
6. Определить временя испарения этанола:
исп
157000
mбл
134188с.
3
4
W S 0,39 10 3 10
61

62.

7.Определить массу паров
этанола
mпара S W расч 3 10 4 0,39 10 4 3600 4212кг.
8. Определить плотность паров этанола
П
46,07
М
1,92кг / м 3 .
V0 1 0,00367 t 22,4 1 0,00367 20
9. Расчет избыточного давления при сгорании паровоздушных смесей в
открытом пространстве.
Приведенная масса пара определяется по формуле:
mПР
QСГ
Qo
2,7 10 7
3
m Z
4212 0,1 2,52 10 кг.
6
4,52 10
62

63.

10. Величину избыточного давления Р,
развиваемого при сгорании паровоздушных смесей,
определяют по следующей формуле:
0 , 33
0 , 66
0,8mпр
3mпр
5mпр
Р Р0
2
3
r
r
r
0,8 (2,52 103 ) 0.33 3 (2,52 103 ) 0.66 5 2,52 103
141,99кПа
101
2
3
30
30
30
11.
Для
паров
ненагретых
легковоспламеняющихся
жидкостей горизонтальные размеры зоны, ограничивающей
область концентраций, превышающих НКПР, определяют по
формуле В.13 (СП 12.13130.2009 п. В13):
0 ,813
0 , 333
P
mП
RНКПР 3,1501 К Н
С НКПР
П РН
3600 5,75
3,1501
3600 3,6
0 ,813
4212
1,92 5,75
0 , 333
33 м.

64.

Вывод:
Наружная
установка
относиться
к
категории
АН
взрывопожароопасная, т.к.
избыточное
давление, развиваемое при сгорании
газопаровоздушных смесей на расстоянии
30 м ΔР > 5кПа, t ВСП 28 0С и
горизонтальный
размер
зоны
с
концентрацией горючего выше НКПР
превышает 30м.
64

65.

2.3. Определение категории
наружных установок, в
которых обращаются
горючие пыли
65

66.

Задача 3. Определить категорию циклона с
древесной пылью, в соответствии с требованиями
СП 12.13130.2009.
Условие задачи:
Объем циклона с древесной пылью после участка
шлифовки деревянных дверей и оконных рам 100 м3.
Подача пыли в аппарат осуществляется 5
участками с производительностью q = 5 кг/час.
Время работы до вывоза содержимого циклона 8
часов.
Масса отложившейся вблизи аппарата пыли
составляет 20 кг.
Доля горючей пыли в общей массе отложений пыли
Кг=0,9.
66

67.

РЕШЕНИЕ:
1. Определяем расчетную массу взвихрившейся пыли
(формула В.19):
mвз К г К вз mп
0,9 0,9 20 16,2кг.
где
Кг – доля горючей пыли в общей массе отложений
пыли;
Квз  –  доля отложений вблизи аппарата пыли, способной
перейти во взвешенное состояние в результате
аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных
данных о величине Квз допускается принимать Квз = 0,9;
mп  – масса отложившейся вблизи аппарата пыли к
67
моменту аварии, кг.

68.

2. Определяем расчетную массу пыли, поступившей в
результате аварийной ситуации (формула В 20):
mав (mап q T ) K n
где
mап  – масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее
пространство при разгерметизации технологического аппарата, кг;
q – производительность, с которой продолжается поступление
пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам до
момента их отключения, гк/с;
Т – расчетное время отключения, с, определяемое в каждом
конкретном случае, исходя из реальной обстановки.
Кп – коэффициент пыления, представляющий отношение массы
взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из
аппарата. В отсутствие экспериментальных данных о величине Кп
допускается принимать:
0,5 – для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм;
68
1,0 – для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.

69.

2. Определяем расчетную массу пыли, поступившей в
результате аварийной ситуации (формула В 20):
mав (mап q T ) K n
300
5 8 5
1 40,4кг
3600
69

70.

3. Расчетная масса пыли, поступившей в окружающее
пространство при расчетной аварии (формула В 18)
m mвз mав 40,4 16,2 56,6кг.
4. Определяем приведенную массу горючей пыли
(формула В. 21):
18221
HТ
56,6 0,1
22,4кг ,
mпр m Z
3
4,6 10
Н TO
где m – масса горючей пыли, поступившей в результате аварии в
окружающее пространство;
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;
НТ – теплота сгорания пыли, Дж/кг;
НТО – константа, принимаемая равной 4,6·106 Дж/кг.
70

71.

5. Определяем расчетное избыточное давление
(формула В.22):
0 , 33
0 , 66
0,8 mПР
3 mПР 5 mПР
Р Р0
2
3
r
r
r
0,8 22,40.33 3 22,40.66 5 22,4
10,5кПа
101
2
3
30
30
30
где r  – расстояние от центра пылевоздушного облака, м.
Допускается отсчитывать величину r от геометрического
центра технологической установки;
Р0 – атмосферное давление, кПа.
Вывод: Наружная установка относится к категории
71
Р кПа.
БН, т.к 10,5

72.

2.4. Определение
пожароопасной категории
наружных установок
(раздел В.5 СП 12.13130.2009)
72

73.

Задача 4. Определить категорию
наружной
установки
по
пожароопасной
опасности,
в
соответствии с требованиями СП 12.13130.2009.
Условие задачи
На территории котельной находится емкость с мазутом
объемом 10 м3, в которой происходит разогрев мазута
перед сжиганием.
Мазут поступает в емкость по подводящему
трубопроводу диаметром 150 мм и длиной 1 м с расходом
0,5 л/сек, из емкости подогретый мазут транспортируется
самотеком по трубопроводу диаметром 150 мм и длиной 2
м, порядок закрытия задвижек ручной.
Мазут разливается 1л на 0,15 м2 согласно СП
12.13130.2009, значит объем 10 м3 разольется на 1500 м2.

74.

РЕШЕНИЕ
1. Определяем эффективный диаметр пролива
(формула В.25):
d
где
4 F
4 1500
43,71м,
3,14
F - площадь пролива, м2.
2. Находим высоту пламени (формула В.26):
М
H 42 d
g d
В
0 , 61
0, 61
0,04
36,2 м
42 43,71
1,2 9,8 43,71
где d - эффективный диаметр очага, м;
М - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м2 с)
в - плотность окружающего воздуха, кг/м3;
74
g  - ускорение свободного падения ( g = 9,81 м/с2).

75.

Находим угловой коэффициент облученности Fq принимая r = 30 м.
2 36,2
2H
1,65
h
43,71
d
2r 2 30
1.37
S
43.71
d
h
A
2
1,65 1,37 1
S 1
2,04
2 1,37
2 S
2
2
2
1 S 1 1,37 1,05
B
2
2 S
2
2 1,37

76.

h
S 1
( A 1)( S 1)
1 1
h
A
arctg
arctg
FV arctg
2
2
S
S
S
1
(
A
1
)(
S
1
)
S
1
A
1
1,65 1,65
1,37 1
(2,04 1)(1,37 1)
1 1
2
,
04
arctg
FV arctg
arctg
2
1,37 2 1 1,37
S
1
,
37
1
(
2
,
04
1
)(
1
,
37
1
)
2
,
04
1
FV 1,47
76

77.

( B 1)( S 1) ( A 1 / S )
( A 1)( S 1)
1 (B 1/ S )
FН
arctg
arctg
B 2 1
A2 1
( B 1)( S 1)
( A 1)( S 1)
FН
(1,05 1)(1,37 1) (2,04 1 / 1,37)
(2,04 1)(1,37 1)
1 (1,05 1 / 1,37)
arctg
arctg
(2,04 1)(1,37 1) 1,04
2
3,14 1,052 1
(
1
,
05
1
)(
1
,
37
1
)
2,04 1
Fq F FH
2
V
2
1,47 2 1,04 2 1,78.
Коэффициент пропускания
атмосферы:
4
7 10
e
r 0 , 5 d
e 7 10
4
30 0 , 5 43, 71
0,9.
Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2
q E f Fq 20 1,78 0,9 32,04кВт / м 2 .
77

78.

Сделать вывод о категории в зависимости от
интенсивности теплового излучения на расстоянии 30м
от наружной установки.
Вывод: Установка относится к
категории ВН, т.к. интенсивность
теплового излучения от очага
пожара на расстоянии 30 м от
наружной установки превышает
4 кВт/м2.
78