Автоматизированная информационно-справочная система требований пожарной безопасности (в соответствии с нормами строительного проектирования) “Экспертиза” |
3.1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ КРИТЕРИЕВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ДЛЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ПАРОВ
Выбор и обоснование расчетного варианта
3.1.1. Выбор расчетного варианта следует осуществлять с учетом вероятности 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 вероятности реализации этого варианта Qw и расчетного избыточного давления D Р при сгорании газопаровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, то есть:
G = Qw х D P = max. (3.1.1)Расчет величины G производится следующим образом:
a) рассматриваются различные варианты аварии и определяются из статистических данных или на основе ГОСТ 12.1.004-91 вероятности аварий со сгоранием газопаровоздушных смесей Qwi для этих вариантов;
б) для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления D Рi;
в) вычисляются величины Gi = Qwi
х D Pi для каждого из рассматриваемых вариантов аварии, среди которых выбирается вариант с наибольшим значением Gi;г) в качестве расчетного для определения критериев пожарной опасности принимается вариант, в котором величина Gi максимальна. При этом количество горючих газов и паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается, исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом пп. 3.1.3-3.1.8.
3.1.2. 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 пп. 3.1.3-3.1.8.
3.1.3. 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. 3.1.1 или п. 3.1.2 (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 cогласно 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 РФ на подконтрольных ему производствах и предприятиях и ГУГПС МВД 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.
3.1.4. Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле
m = (Va + Vт)
х r г, (3.1.2)где Vа - объем газа, вышедшего из аппарата, м3; Vт - объем газа, вышедшего из трубопровода, м3; r г - плотность газа, кг
х м-3.При этом
Va = 0,01
х P1 х V, (3.1.3)где Р1 - давление в аппарате, кПа; V - объем аппарата, м3;
Vт = V1т + V2т, (3.1.4)
где V1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3; V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
V1т = q х T, (3.1.5)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
х с-1;,
(3.1.6)
где Р2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r - внутренний радиус трубопроводов, м; L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
3.1.5. 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
m = mр + mемк + mсв.окр + mпер, (3.1.7)
где mр - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг; mемк - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг; mсв.окр - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав, кг; mпер - масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство в случае ее перегрева, кг.
При этом каждое из слагаемых (mр, mемк, mсв.окр) в формуле (3.1.7) определяют из выражения
m = W
х Fи ? Т, (3.1.8)где W - интенсивность испарения, кг
х с-1 х м-2; Fи - площадь испарения, м2, определяемая в соответствии с п. 3.1.3 в зависимости от массы жидкости mп, вышедшей в окружающее пространство; Т - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно п. 3.1.3, с.Величину mпер определяют по формуле (при Та>Ткип)
mпер = min , (3.1.9)
где mп - масса вышедшей перегретой жидкости, кг; Ср - удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости Та, Дж
х кг-1 х К-1; Та - температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К; Ткип - нормальная температура кипения жидкости, К; Lисп - удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости Та, Дж х кг-1.Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (3.1.7) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работы.
3.1.6. Масса mп вышедшей жидкости, кг, определяется в соответствии с п. 3.1.3.
3.1.7. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле
(3.1.10)
3.1.8. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ mсуг из пролива, кг
х м-2, по формуле,
(3.1.11)
где М - молярная масса СУГ, кг
х моль-1; Lисп - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Тж, Дж х моль-1;Расчет горизонтальных
размеров зон, ограничивающих газо- и
паровоздушные смеси с концентрацией горючего
выше НКПР, при аварийном поступлении горючих
газов
и паров ненагретых легковоспламеняющихся
жидкостей в открытое пространство
3.1.9. Горизонтальные размеры зоны, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (Снкпр), вычисляют по формулам:
- для горючих газов (ГГ):
RНКПР = 14,5632 х- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):
RНКПР = 3,1501 х O К хгде mг - масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг; r г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг
х м-3; mп - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг; r п - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг х м-3; Рн - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа; К - коэффициент, принимаемый равным К = Т/3600 для ЛВЖ; Т - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с; Снкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ,Расчет избыточного
давления и импульса волны
давления при сгорании смесей горючих газов и
паров
с воздухом в открытом пространстве
3.1.11. Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяется масса m, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата в соответствии с пп. 3.1.3-3.1.8.
3.1.12. Величину избыточного давления D P, кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по формуле
D P = P0 ? (0,8mпр0,33/r + 3mпр0,66/r2 + 5mпр/r3), (3.1.14)
где Р0 - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; mпр - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле
mпр = (Qcг/Qо)
х m х Z, (3.1.15)где Qcг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж
х кг-1;3.1.13. Величину импульса волны давления i, Па
х с, вычисляют по формулеi = 123
х mпр0,66 /r . (3.1.16)Автоматизированная информационно-справочная система требований пожарной безопасности (в соответствии с нормами строительного проектирования) “Экспертиза” |