Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

В связи с развитием и совершенствованием технологических процессов принятую категорию помещения необходимо обосновывать нормативными требованиями и расчетами.

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с табл. 5.1.

Примеры производств, размещенных в помещениях категорий А, Б, В1-В4, Г и Д, приводятся ниже.

Категория А: пункты и насосные станции по перекачке легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ); депо промывки и дегазации цистерн из-под легковоспламеняющихся жидкостей (бензина, бензола, сырой нефти и т.д.); склады бензина и баллонов для горючих газов; помещения стационарных кислотных и щелочных аккумуляторных установок; водородные станции; малярные цехи и кладовки, в которых применяются нитрокраски, лаки и растворители из легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров 28 °С и ниже; станции по производству ацетилена.

Категория Б: цехи вагонных, локомотивных депо и заводов с производством малярных работ с применением лаков и красок с температурой вспышки паров от 28 до 61 С; склады указанных лаков и красок, дизельного топлива; насосные и сливные эстакады по перекачке и сливу дизельного топлива; участки по изготовлению и ремонту деталей из пластических масс и стеклопластика; отделения и участки мойки и обтирки узлов и деталей с применением бензина и керосина; промывочно-пропарочные станции цистерн и другой тары из-под мазута и других жидкостей с температурой вспышки паров от 28 ° до 61 °С, аммиачные холодильные установки; мазутное хозяйство электростанций; цехи приготовления и транспортирования угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры и др.

Категория В1-В4. лесопильные и деревообрабатывающие цехи; цехи текстильной и бумажной промышленности; швейные и текстильные фабрики; склады масла и масляное хозяйство электростанций; трансформаторные подстанции; смазочное хозяйство заводов; асфальтовые заводы склады и кладовые масляных красок; малярные цехи, в которых применяются краски и растворители с температурой вспышки выше 61°С; автомобильные гаражи; гардеробные помещения; архивы; библиотеки; угольные эстакады; склады торфа.

Категория Г. литейные, плавильные, кузнечные и сварочные цехи; цехи горячей прокатки металлов; котельные; главные корпуса электростанций; цехи горячей штамповки, обжига кирпичных, цементных и известковообжигательных заводов; отделения ремонта двигателей внутреннего сгорания.

Категория Д: механические цехи холодной обработки металлов; воздуходувные и компрессорные станции воздуха и других негорючих газов; депо электрокаров и др.

Таблица 5.1. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А взрывопожароопасная	Горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давления взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б взрывопожароопасная	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные и паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 пожароопасные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г невзрывопожароопасная	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д непожароопасная	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Исходя из категории помещений, регламентируется этажность и степень огнестойкости зданий, а также площадь этажа между противопожарными стенами.

В некоторых случаях, когда в цехе размещаются аппараты, связанные с использованием в них разных по взрывопожарным свойствам веществ, требуется определить, будет ли относиться к данной категории производства все помещение или только определенная зона в нем, непосредственно вблизи аппарата. Для такой оценки проводится специальный расчет или взрывоопасная зона принимается равной 5 м по горизонтали от аппарата, содержащего взрывоопасное вещество.

Основными расчетными параметрами при определении категории помещений являются объем взрывоопасной смеси и избыточное давление взрыва, которые определяются исходя из следующих предпосылок:

1.Все содержимое аппарата поступает в помещение.

2.Происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потокам в течение времени, необходимого для их отключения: при автоматическом отключении – 120 с, при ручном – 300 с.

З.Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости, площадь испарения которой определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей - на 1 м пола помещения.

4.Происходит также испарение жидкости из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей.

5.Длительность испарения жидкости Т принимается равной времени ее полного испарения по расчету, но не более 3600с.

Избыточное давление взрыва ΔР,кПа для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, N, Cl, Br, F, определяется по формуле

(5.1)

где Р_тах - максимальное давление взрыва газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствииданных допускается принимать Р_тах равным 900 кПа;

Ро - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m - масса ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГГ по формуле (5.4), а для паров ЛВЖ и ГЖ по формуле (5.8), кг;

V_c_в - свободный объем помещения, м³, который определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием. Если свободный объем помещения определить невозможно, то его допускается принимать равным 80 % геометрического объема;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать Z по табл.5.2;

Таблица 5.2. Коэффициент участия горючего во взрыве

Вид горючего вещества	Значение Z
Водород	1,0
Горючие газы (кроме водорода)	0,5
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки и выше	0,3
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки и выше, при наличии образования аэрзоля	0,3
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки и выше, при отсутствии образования аэрозоля

р_гп – плотность газа или пара при расчетной температуре t_p, кг•м³, и равна

(5.2)

Здесь М - молярная масса, кг-кмоль"¹;

Vo - мольный объем, равный 22,413 м³•кмоль^-1;

t_p - расчетная температура, °С, которую допускается принимать равной 61 °С;

С_ст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об), принимается по справочным данным или вычисляется по формуле

(5.3)

где – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_c, n_H, n_х, n₀ - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего.

К_и - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения; допускается принимать равным 3.

Масса m, кг, поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяется по формуле

(5.4)

где V_a - объем газа, вышедшего из аппарата, м ;

V_T - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м .

При этом

где P₁ - давление в аппарате, кПа;

V – объем аппарата, м³;

(5.5)

где Vi_T - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

V_2Т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³.

(5.6)

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим процессом, м³/с;

Т' - время, необходимое для отключения аппарата (см. выше).

(5.7)

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

г - внутренний радиус трубопроводов, м;

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

Масса паров жидкости т, поступивших в помещение, определяется из выражения

(5.8)

где m_Р – масса жидкости, испарившейся с поверхности розлива, 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.

При этом каждое из слагаемых в формуле (5.8) определяется по формуле

(5.9)

где W – интенсивность испарения, кг•с^-1•м^-2;

F_n – площадь испарения, м².

Интенсивность испарения W определяется по справочным или экспериментальным данным или по формуле

(5.10)

где η – коэффициент, принимаемый по табл.5.3. в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

Р_Н – давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_Р, определяемое по справочным данным.

Таблица 5.3. Значение коэффициента η при температуре t (°С) воздуха в помещении

Скорость воздушного потока в помещении, м-с"¹	Значение коэффициента η при температуре t (°C) воздуха в помещении

0,1 0,2 0,5 1,0	1,0 3,0 4,6 6,6 10,0	1,0 2,6 2,8 5,7 8,7	1,0 2,4 3,5 5,4 7,7	1,0 1,8 2,4 3,6 5,6	1,0 1,6 2,3 3,2 4,6

При расчете массы ГГ или паров ЛВЖ или ГЖ при наличии аварийной вентиляции с автоматическим пуском следует массу m разделить на коэффициент К, определяемый по формуле

(5.11)

где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с^-1 .

Если ΔР будет по расчету более 5 кПа, то помещение относится к взрывопожароопасному, если менее 5 кПа - к невзрывопожароопасному.

Задача Определить категорию помещения, в котором размещается технологический процесс с использованием ацетона.

Ацетон находится в аппарате объемом V_an=0,07 м³. Длина напорного и обводящего трубопроводов d=0,05 м равна соответственно 3 и 10 м. Производительность насоса я=0,01м³мин^-1. Отключение насоса автоматическое. Объем помещения составляет 10000 м (48x24x8,7). Основные строительные конструкции здания железобетонные (ДР_Д0П = 25 кПа). Кратность аварийной вентиляции А=10 ч^-1. Скорость воздушного потока в помещении при работе аварийной вентиляции равна 1,0 м•с^-1. Температура ацетона равна температуре воздуха и составляет 293 К. Плотность ацетона р=792 кг•м^-3.