Утверждены
Главным государственным
инспектором Российской Федерации
по пожарному надзору
Введены
Приказом ГУГПС МВД России
от 17 февраля 1997 г. N 8
Дата введения -
1 мая 1997 года
НОРМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК
ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
DETERMINATION OF CATEGORIES OF EXTERNAL
INSTALLATIONS ON FIRE HAZARD
НПБ 107-97
Разработаны Главным управлением Государственной
противопожарной службы (ГУГПС) и Всероссийским
научно-исследовательским институтом противопожарной обороны
(ВНИИПО) МВД России.
Внесены и подготовлены к утверждению нормативно-техническим
отделом ГУГПС МВД России.
Утверждены главным государственным инспектором Российской
Федерации по пожарному надзору.
Введены в действие Приказом ГУГПС МВД России от 17.02.1997
N 8.
Дата введения в действие - 01.05.1997.
Вводятся впервые.
Настоящие нормы устанавливают методику определения категорий
наружных установок производственного и складского назначения <*>
по пожарной опасности.
--------------------------------
<*> Далее по тексту - наружные установки.
Наружная установка - комплекс аппаратов и технологического
оборудования, расположенных вне зданий, с несущими и
обслуживающими конструкциями.
Настоящие нормы не распространяются на наружные установки для
производства и хранения взрывчатых веществ, средств инициирования
взрывчатых веществ, наружные установки, проектируемые по
специальным нормам и правилам, утвержденным в установленном
порядке, а также на оценку уровня взрывоопасности наружных
установок.
Требования норм должны учитываться в проектах на
строительство, расширение, реконструкцию и техническое
перевооружение, при изменениях технологических процессов и при
эксплуатации наружных установок. Наряду с настоящими нормами
следует также руководствоваться положениями ведомственных норм
технологического проектирования и специальных перечней, касающихся
категорирования наружных установок, согласованных и утвержденных в
установленном порядке.
Термины и их определения приняты в соответствии с
ГОСТ 12.1.033-81 и ГОСТ 12.1.044-89.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. По пожарной опасности наружные установки подразделяются
на категории А , Б , В , Г и Д .
н н н н н
1.2. Категории пожарной опасности наружных установок
определяются исходя из вида находящихся в наружных установках
горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных
свойств, особенностей технологических процессов.
1.3. Определение пожароопасных свойств веществ и материалов
производится на основании результатов испытаний или расчетов по
стандартным методикам с учетом параметров состояния (давление,
температура и т.д.).
Допускается использование справочных данных, опубликованных
головными научно-исследовательскими организациями в области
пожарной безопасности или выданных Государственной службой
стандартных справочных данных.
Допускается использование показателей пожароопасности для
смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.
2. КАТЕГОРИИ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
2.1. Категории наружных установок по пожарной опасности
принимаются в соответствии с табл. 1.
2.2. Определение категорий наружных установок следует
осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к
категориям, приведенным в табл. 1, от высшей (А ) к низшей (Д ).
н н
Таблица 1
----------T-------------------------------------------------------
|Категория| Критерии отнесения наружной установки к той или иной |
|наружной | категории по пожарной опасности |
|установки| |
+---------+------------------------------------------------------+
|А |Установка относится к категории А , если в ней присут-|
| н | н |
| |ствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) |
| |горючие газы; легковоспламеняющиеся жидкости с темпе- |
| |ратурой вспышки не более 28 °C; вещества и/или матери-|
| |алы, способные гореть при взаимодействии с водой, кис-|
| |лородом воздуха и/или друг с другом, при условии, что |
| |величина индивидуального риска при возможном сгорании |
| |указанных веществ с образованием волн давления превы- |
| | -6 |
| |шает 10 в год на расстоянии 30 м от наружной уста- |
| |новки |
+---------+------------------------------------------------------+
|Б |Установка относится к категории Б , если в ней присут-|
| н | н |
| |ствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) |
| |горючие пыли и/или волокна; легковоспламеняющиеся жид-|
| |кости с температурой вспышки более 28 °C; горючие жид-|
| |кости, при условии, что величина индивидуального риска|
| |при возможном сгорании пыле- и/или паровоздушных сме- |
| | -6 |
| |сей с образованием волн давления превышает 10 в год |
| |на расстоянии 30 м от наружной установки |
+---------+------------------------------------------------------+
|В |Установка относится к категории В , если в ней присут-|
| н | н |
| |ствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) |
| |горючие и/или трудногорючие жидкости; твердые горючие,|
| |и/или трудногорючие вещества, и/или материалы (в том |
| |числе пыли и/или волокна); вещества и/или материалы, |
| |способные при взаимодействии с водой, кислородом воз- |
| |духа и/или друг с другом гореть; не реализуются крите-|
| |рии, позволяющие отнести установку к категориям А или|
| | н |
| |Б , при условии, что величина индивидуального риска |
| | н |
| |при возможном сгорании указанных веществ и/или матери-|
| | -6 |
| |алов превышает 10 в год на расстоянии 30 м от наруж-|
| |ной установки |
+---------+------------------------------------------------------+
|Г |Установка относится к категории Г , если в ней присут-|
| н | н |
| |ствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) |
| |негорючие вещества и/или материалы в горячем, раска- |
| |ленном и/или расплавленном состоянии, процесс обработ-|
| |ки которых сопровождается выделением лучистого тепла, |
| |искр и/или пламени, а также горючие газы, жидкости |
| |и/или твердые вещества, которые сжигаются или утилизи-|
| |руются в качестве топлива |
+---------+------------------------------------------------------+
|Д |Установка относится к категории Д , если в ней присут-|
| н | н |
| |ствуют (хранятся, перерабатываются, транспортируются) |
| |в основном негорючие вещества и/или материалы в холод-|
| |ном состоянии и по перечисленным выше критериям она не|
| |относится к категориям А , Б , В , Г |
| | н н н н |
L---------+-------------------------------------------------------
2.3. В случае, если из-за отсутствия данных представляется
невозможным оценить величину индивидуального риска, допускается
использование вместо нее следующих критериев.
Для категорий А и Б :
н н
- горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные
смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного
предела распространения пламени (НКПР), превышает 30 м (данный
критерий применяется только для горючих газов и паров) и/или
- расчетное избыточное давление при сгорании газо-, паро- или
пылевоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки
превышает 5 кПа.
Для категории В :
н
- интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ
и/или материалов, указанных для категории В , на расстоянии 30 м
н
-2
от наружной установки превышает 4 кВт x м .
3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЗНАЧЕНИЙ КРИТЕРИЕВ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
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 Q и расчетного избыточного давления ДЕЛЬТА P при
w
сгорании газопаровоздушных смесей в случае реализации указанного
варианта максимально, то есть:
G = Q x ДЕЛЬТА P = max. (3.1.1)
w
Расчет величины G производится следующим образом:
а) рассматриваются различные варианты аварии и определяются из
статистических данных или на основе ГОСТ 12.1.004-91 вероятности
аварий со сгоранием газопаровоздушных смесей Q для этих
wi
вариантов;
б) для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по
изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления
ДЕЛЬТА P ;
i
в) вычисляются величины G = Q x ДЕЛЬТА P для каждого из
i wi i
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 максимальна.
i
При этом количество горючих газов и паров, вышедших в атмосферу,
рассчитывается исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом
п. п. 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 п. п.
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 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 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
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.
3.1.4. Масса газа m, кг, поступившего в окружающее
пространство при расчетной аварии, определяется по формуле:
m = (V + V ) x ро , (3.1.2)
а т r
где:
V - объем газа, вышедшего из аппарата, куб. м;
а
V - объем газа, вышедшего из трубопровода, куб. м;
т
-3
ро - плотность газа, кг x м .
r
При этом:
V = 0,01 x P x V, (3.1.3)
a 1
где:
P - давление в аппарате, кПа;
1
V - объем аппарата, куб. м.
V = V + V , (3.1.4)
т 1т 2т
где:
V - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения,
1т
куб. м;
V - объем газа, вышедшего из трубопровода после его
2т
отключения, куб. м.
V = q x T, (3.1.5)
1т
где:
q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим
регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его
-1
диаметра, температуры газовой среды и т.д., куб. м x с ;
T - время, определяемое по п. 3.1.3, с.
2 2 2
V = 0,01 x пи x P x (r x L + r x L +...+ r x L ), (3.1.6)
2т 2 1 1 2 2 n n
где:
P - максимальное давление в трубопроводе по технологическому
2
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 = m + m + m + m , (3.1.7)
р емк св. окр пер
где:
m - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;
р
m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых
емк
емкостей, кг;
m - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на
св. окр
которые нанесен применяемый состав, кг;
m - масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство
пер
в случае ее перегрева, кг.
При этом каждое из слагаемых (m , m , m ) в формуле
р емк св. окр
(3.1.7) определяют из выражения:
m = W x F x T, (3.1.8)
и
где:
-1 -2
W - интенсивность испарения, кг x с x м ;
F - площадь испарения, кв. м, определяемая в соответствии с
и
п. 3.1.3 в зависимости от массы жидкости m , вышедшей в окружающее
п
пространство;
T - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся
и горючих жидкостей в окружающее пространство согласно п. 3.1.3,
с.
Величину m определяют по формуле (при T > T ):
пер а кип
2C (T - T )
р а кип
m = min {0,8m ; --------------- m }, (3.1.9)
пер п L п
исп
где:
m - масса вышедшей перегретой жидкости, кг;
п
C - удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева
р
-1 -1
жидкости T , Дж x кг x К ;
а
T - температура перегретой жидкости в соответствии с
а
технологическим регламентом в технологическом аппарате или
оборудовании, К;
T - нормальная температура кипения жидкости, К;
кип
L - удельная теплота испарения жидкости при температуре
исп
-1
перегрева жидкости T , Дж x кг .
а
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 m вышедшей жидкости, кг, определяется в
п
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:
-6 _
W = 10 x \/M x P , (3.1.10)
н
где:
-1
M - молярная масса, г x моль ;
P - давление насыщенного пара при расчетной температуре
н
жидкости, определяемое по справочным данным в соответствии с
требованиями п. 1.3, кПа.
3.1.8. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии
данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ
-2
m из пролива, кг x м , по формуле:
суг
______
M / t
m = ---- x (T - T ) x (2 x лямбда x / ------ +
суг L о ж тв \/ пи x а
исп
__
5,1 x \/Re x лямбда x t
в
+ -------------------------), (3.1.11)
d
где:
-1
M - молярная масса СУГ, кг x моль ;
L - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре
исп
-1
СУГ T , Дж x моль ;
ж
T - начальная температура материала, на поверхность которого
о
разливается СУГ, К;
T - начальная температура СУГ, К;
ж
лямбда - коэффициент теплопроводности материала, на
тв -1 -1
поверхность которого разливается СУГ, Вт x м x К ;
лямбда
тв
а = ---------- - коэффициент температуропроводности
C x ро
тв тв
-1
материала, на поверхность которого разливается СУГ, кв. м x с ;
C - теплоемкость материала, на поверхность которого
тв
-1 -1
разливается СУГ, Дж x кг x К ;
ро - плотность материала, на поверхность которого
тв -3
разливается СУГ, кг x м ;
t - текущее время, с, принимаемое равным времени полного
испарения СУГ, но не более 3600 с;
U x d
Re = ----- - число Рейнольдса;
ню
в
-1
U - скорость воздушного потока, м x с ;
______
/4 x F
/ и
d = / ------- - характерный размер пролива СУГ, м;
\/ пи
-1
ню - кинематическая вязкость воздуха, кв. м x с ;
в
лямбда - коэффициент теплопроводности воздуха,
в
-1 -1
Вт x м x К .
Формула (3.1.11) справедлива для СУГ с температурой
T <= T . При температуре СУГ T > T дополнительно
ж кип ж кип
рассчитывается масса перегретых СУГ m по формуле (3.1.9).
пер
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 (C ), вычисляют по формулам:
НКПР
- для горючих газов (ГГ):
m
г 0,333
R = 14,5632 x (-----------) ; (3.1.12)
НКПР ро x C
г НКПР
- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):
P m
_ н 0,813 п 0,333
R = 3,1501 x \/K x (-----) x (--------) , (3.1.13)
НКПР C ро x P
НКПР п н
M
ро = -----------------------,
г,п V x (1 + 0,00367 x t )
о р
где:
m - масса поступивших в открытое пространство ГГ при
г
аварийной ситуации, кг;
ро - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном
г
-3
давлении, кг x м ;
m - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за
п
время полного испарения, но не более 3600 с, кг;
ро - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и
п
-3
атмосферном давлении, кг x м ;
P - давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре,
н
кПа;
K - коэффициент, принимаемый равным K = T / 3600 для ЛВЖ;
T - продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое
пространство, с;
C - нижний концентрационный предел распространения пламени
НКПР
ГГ или паров ЛВЖ, % (об.);
-1
M - молярная масса, кг x кмоль ;
-1
V - мольный объем, равный 22,413 куб. м x кмоль ;
о
t - расчетная температура, °C.
р
В качестве расчетной температуры следует принимать максимально
возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне
или максимально возможную температуру воздуха по технологическому
регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной
ситуации. Если такого значения расчетной температуры t по
р
каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать
ее равной 61 °C.
3.1.10. За начало отсчета горизонтального размера зоны
принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок,
трубопроводов и т.п. Во всех случаях значение R должно быть не
НКПР
менее 0,3 м для ГГ и 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
п. п. 3.1.3 - 3.1.8.
3.1.12. Величину избыточного давления ДЕЛЬТА P, кПа,
развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по
формуле:
0,33 0,66 2
ДЕЛЬТА P = P x (0,8m / r + 3m / r +
0 пр пр
3
+ 5m / r ), (3.1.14)
пр
где:
P - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным
0
101 кПа);
r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного
облака, м;
m - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по
пр
формуле:
m = (Q / Q ) x m x Z, (3.1.15)
пр сг o
где:
-1
Q - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж x кг ;
сг
Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении,
который допускается принимать равным 0,1;
6 -1
Q - константа, равная 4,52 x 10 Дж x кг ;
o
m - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в
результате аварий в окружающее пространство, кг.
3.1.13. Величину импульса волны давления i, Па x с, вычисляют
по формуле:
0,66
i = 123 x m / r. (3.1.16)
пр
3.2. Метод расчета значений критериев пожарной
опасности для горючих пылей
3.2.1. 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.
3.2.2. Количество поступивших веществ, которые могут
образовать горючие пылевоздушные смеси, определяется 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.
3.2.3. Расчетная масса пыли, поступившей в окружающее
пространство при расчетной аварии, определяется по формуле:
M = M + M , (3.2.1)
вз ав
где:
M - расчетная масса поступившей в окружающее пространство
горючей пыли, кг;
M - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;
вз
M - расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной
ав
ситуации, кг.
3.2.4. Величина M определяется по формуле:
вз
M = K x K x M , (3.2.2)
вз г вз п
где:
K - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;
г
K - доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти
вз
во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В
отсутствие экспериментальных данных о величине К допускается
вз
принимать K = 0,9;
вз
M - масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии,
п
кг.
3.2.5. Величина M определяется по формуле:
ав
M = (M + q x T) x K , (3.2.3)
ав ап п
где:
M - масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее
ап
пространство при разгерметизации технологического аппарата, кг;
при отсутствии ограничивающих выброс пыли инженерных устройств
следует полагать, 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
-1
их отключения, кг x с ;
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 - коэффициент пыления, представляющий отношение массы
п
взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из
аппарата в помещение. В отсутствие экспериментальных данных о
величине K допускается принимать: 0,5 - для пылей с дисперсностью
п
не менее 350 мкм; 1,0 - для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.
3.2.6. Избыточное давление ДЕЛЬТА P для горючих пылей
рассчитывается следующим образом:
а) определяют приведенную массу горючей пыли m , кг, по
пр
формуле:
m = M x Z x H / H , (3.2.4)
пр т то
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;
-1
H - теплота сгорания пыли, Дж x кг ;
т
6 -1
H - константа, принимаемая равной 4,6 x 10 Дж x кг ;
то
б) вычисляют расчетное избыточное давление ДЕЛЬТА P, кПа, по
формуле:
0,33 0,66 2
ДЕЛЬТА P = P x (0,8m / r + 3m / r +
0 пр пр
3
+ 5m / r ), (3.2.5)
пр
где:
r - расстояние от центра пылевоздушного облака, м. Допускается
отсчитывать величину r от геометрического центра технологической
установки;
P - атмосферное давление, кПа.
0
3.2.7. Величину импульса волны давления i, Па x с, вычисляют
по формуле:
0,66
i = 123m / r. (3.2.6)
пр
3.3. Метод расчета интенсивности теплового излучения
3.3.1. 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 или горение твердых горючих
материалов (включая горение пыли);
- "огненный шар" - крупномасштабное диффузионное горение,
реализуемое при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом
под давлением с воспламенением содержимого резервуара.
Если возможна реализация обоих случаев, то при оценке значений
критерия пожарной опасности учитывается наибольшая из двух величин
интенсивности теплового излучения.
-2
3.3.2. Интенсивность теплового излучения q, кВт x м , для
пожара пролива жидкости или при горении твердых материалов
вычисляют по формуле:
q = E x F x тау, (3.3.1)
f q
где:
E - среднеповерхностная плотность теплового излучения
f
-2
пламени, кВт x м ;
F - угловой коэффициент облученности;
q
тау - коэффициент пропускания атмосферы.
Значение E принимается на основе имеющихся экспериментальных
f
данных. Для некоторых жидких углеводородных топлив указанные
данные приведены в табл. 2.
При отсутствии данных допускается принимать величину E
f
-2 -2
равной: 100 кВт x м для СУГ, 40 кВт x м для нефтепродуктов, 40
-2
кВт x м для твердых материалов.
Таблица 2
СРЕДНЕПОВЕРХНОСТНАЯ ПЛОТНОСТЬ
ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАМЕНИ В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ДИАМЕТРА ОЧАГА И УДЕЛЬНАЯ МАССОВАЯ СКОРОСТЬ
ВЫГОРАНИЯ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ
----------T--------------------------------------------T----------
| Топливо | -2 |m, кг x |
| | E , кВт x м | -2 -1|
| | f |м x с |
| +--------T--------T--------T--------T--------+ |
| |d = 10 м|d = 20 м|d = 30 м|d = 40 м|d = 50 м| |
+---------+--------+--------+--------+--------+--------+---------+
|СПГ | 220 | 180 | 150 | 130 | 120 | 0,08 |
|(Метан) | | | | | | |
+---------+--------+--------+--------+--------+--------+---------+
|СУГ | 80 | 63 | 50 | 43 | 40 | 0,10 |
|(Пропан- | | | | | | |
|бутан) | | | | | | |
+---------+--------+--------+--------+--------+--------+---------+
|Бензин | 60 | 47 | 35 | 28 | 25 | 0,06 |
+---------+--------+--------+--------+--------+--------+---------+
|Дизельное| 40 | 32 | 25 | 21 | 18 | 0,04 |
|топливо | | | | | | |
+---------+--------+--------+--------+--------+--------+---------+
|Нефть | 25 | 19 | 15 | 12 | 10 | 0,04 |
+---------+--------+--------+--------+--------+--------+---------+
| Примечание. Для диаметров очагов менее 10 м или более 50 м|
|следует принимать величину E такой же, как и для очагов|
| f |
|диаметром 10 м и 50 м соответственно. |
L-----------------------------------------------------------------
Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле:
______
/4 x F
d = / -----, (3.3.2)
\/ пи
где F - площадь пролива, кв. м.
Вычисляют высоту пламени H, м, по формуле:
m 0,61
H = 42 x d x (-------------) , (3.3.3)
_____
ро x \/g x d
в
где:
-2
m - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг x м x
-1
с ;
-3
ро - плотность окружающего воздуха, кг x м ;
в
-2
g = 9,81 м x с - ускорение свободного падения.
Определяют угловой коэффициент облученности F по формулам:
q
_______
/ 2 2
F = \/ F + F , (3.3.4)
q V Н
где F , F - факторы облученности для вертикальной и
V Н
горизонтальной площадок соответственно, определяемые с помощью
выражений:
_______
1 1 h h /(S - 1)
F = -- x [- x arctg (-------) + - x {arctg ( / -------) -
V пи S ____ S \/ (S + 1)
/2
\/S - 1
_________________
A /(A + 1) x (S - 1)
- ------- x arctg ( / -----------------)}]; (3.3.5)
____ \/ (A - 1) x (S + 1)
/2
\/A - 1
_________________
1 (B - 1 / S) /(B + 1) x (S - 1)
F = -- x [----------- x arctg ( / -----------------) -
Н пи ______ \/ (B - 1) x (S + 1)
/ 2
\/ B - 1
_________________
(A - 1 / S) /(A + 1) x (S - 1)
- ----------- x arctg ( / -----------------)]; (3.3.6)
____ \/ (A - 1) x (S + 1)
/2
\/A - 1
2 2
A = (h + S + 1) / (2S); (3.3.7)
2
B = (1 + S ) / (2S); (3.3.8)
S = 2r / d; (3.3.9)
h = 2H / d, (3.3.10)
где r - расстояние от геометрического центра пролива до
облучаемого объекта, м.
Определяют коэффициент пропускания атмосферы по формуле:
-4
тау = exp [-7,0 x 10 x (r - 0,5d)]. (3.3.11)
-2
3.3.3. Интенсивность теплового излучения q, кВт x м , для
"огненного шара" вычисляют по формуле (3.3.1).
Величину E определяют на основе имеющихся экспериментальных
f
-2
данных. Допускается принимать E равным 450 кВт x м .
f
Значение F вычисляют по формуле:
q
H / D + 0,5
S
F = ------------------------------------ , (3.3.12)
d 2 2 1,5
4 x [(H / D + 0,5) + (r / D ) ]
S S
где:
H - высота центра "огненного шара", м;
D - эффективный диаметр "огненного шара", м;
S
r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности
земли непосредственно под центром "огненного шара", м.
Эффективный диаметр "огненного шара" D определяют по формуле:
S
0,327
D = 5,33m , (3.3.13)
S
где m - масса горючего вещества, кг.
Величину H определяют в ходе специальных исследований.
Допускается принимать величину H равной D / 2.
S
Время существования "огненного шара" t , с, определяют по
s
формуле:
0,303
t = 0,92 x m . (3.3.14)
s
Коэффициент пропускания атмосферы тау рассчитывают по формуле:
_______
-4 / 2 2
тау = exp [-7,0 x 10 x (\/ r + H - D / 2)]. (3.3.15)
S
4. МЕТОД ОЦЕНКИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА
4.1. Настоящий метод применим для расчета величины
индивидуального риска (далее по тексту - риска) на наружных
установках при возникновении таких поражающих факторов, как
избыточное давление, развиваемое при сгорании газо-, паро- или
пылевоздушных смесей, и тепловое излучение при сгорании веществ и
материалов.
4.2. Величину индивидуального риска R при сгорании газо-,
в
паро- или пылевоздушных смесей рассчитывают по формуле:
n
R = SUM Q x Q , (4.1)
в i=1 вi впi
где:
Q - вероятность возникновения i-й аварии с горением газо-,
вi
паро- или пылевоздушной смеси на рассматриваемой наружной
установке, 1/год;
Q - условная вероятность поражения человека, находящегося
впi
на заданном расстоянии от наружной установки, избыточным давлением
при реализации указанной аварии i-го типа;
n - количество типов рассматриваемых аварий.
Значения Q определяют из статистических данных или на основе
вi
ГОСТ 12.1.004-91. В формуле (4.1) допускается учитывать только
одну наиболее неблагоприятную аварию, величина Q для которой
в
принимается равной вероятности возникновения пожара с горением
газо-, паро- или пылевоздушных смесей на наружной установке по
ГОСТ 12.1.004-91, а значение Q вычислять исходя из массы горючих
вп
веществ, вышедших в атмосферу, в соответствии с п. п. 3.1.2 -
3.1.8.
4.3. Величину индивидуального риска R при возможном сгорании
п
веществ и материалов, указанных в табл. 1 для категории В ,
н
рассчитывают по формуле:
n
R = SUM Q x Q , (4.2)
п i=1 fi fпi
где:
Q - вероятность возникновения пожара на рассматриваемой
fi
наружной установке в случае аварии i-го типа, 1/год;
Q - условная вероятность поражения человека, находящегося
fпi
на заданном расстоянии от наружной установки, тепловым излучением
при реализации аварии i-го типа;
n - количество типов рассматриваемых аварий.
Значения Q определяют из статистических данных или на основе
fi
ГОСТ 12.1.004-91.
В формуле (4.2) допускается учитывать только одну наиболее
неблагоприятную аварию, величина Q для которой принимается равной
f
вероятности возникновения пожара на наружной установке по
ГОСТ 12.1.004-91, а значение Q вычислять исходя из массы горючих
fп
веществ, вышедших в атмосферу, в соответствии с п. п. 3.1.2 -
3.1.8.
4.4. Условную вероятность Q поражения человека избыточным
впi
давлением при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей на
расстоянии r от эпицентра определяют следующим образом:
- вычисляют избыточное давление ДЕЛЬТА P и импульс i по
методам, описанным в разделах 3.1 или 3.2;
- исходя из значений ДЕЛЬТА P и i вычисляют величину "пробит"
- функции Pr по формуле:
Pr = 5 - 0,26ln (V), (4.3)
где:
17500 8,4 290 9,3
V = (--------) + (---) , (4.4)
ДЕЛЬТА P i
где:
ДЕЛЬТА P - избыточное давление, Па;
i - импульс волны давления, Па x с;
- с помощью табл. 3 определяют условную вероятность поражения
человека. Например, при значении Pr = 2,95 значение Q = 2% =
вп
0,02, а при Pr = 8,09 значение Q = 99,9% = 0,999.
вп
4.5. Условную вероятность поражения человека тепловым
излучением Q определяют следующим образом:
fпi
а) рассчитывают величину Pr по формуле:
1,33
Pr = -14,9 + 2,56ln (t x q ), (4.5)
где:
t - эффективное время экспозиции, с;
-2
q - интенсивность теплового излучения, кВт x м , определяемая
в соответствии с разделом 3.3.
Величину t находят:
1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов:
t = t + x / u, (4.6)
о
где:
t - характерное время обнаружения пожара, с (допускается
о
принимать t = 5 с);
x - расстояние от места расположения человека до зоны, где
-2
интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт x м , м;
-1
u - скорость движения человека, м x с (допускается принимать
-1
u = 5 м x с );
2) для воздействия "огненного шара" - в соответствии с
разделом 3.3;
б) с помощью табл. 3 определяют условную вероятность Q
пi
поражения человека тепловым излучением.
4.6. Если для рассматриваемой технологической установки
возможен как пожар пролива, так и "огненный шар", в формуле (4.2)
должны быть учтены оба указанных выше типа аварии.
Таблица 3
ЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЕЛИЧИНЫ Pr
---------------T--------------------------------------------------
| Условная | Величина Pr |
| вероятность | |
| поражения, % | |
| +----T----T----T----T----T----T----T----T----T----+
| | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
+--------------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
| 0 | - |2,67|2,95|3,12|3,25|3,36|3,45|3,52|3,59|3,66|
| 10 |3,72|3,77|3,82|3,90|3,92|3,96|4,01|4,05|4,08|4,12|
| 20 |4,16|4,19|4,23|4,26|4,29|4,33|4,36|4,39|4,42|4,45|
| 30 |4,48|4,50|4,53|4,56|4,59|4,61|4,64|4,67|4,69|4,72|
| 40 |4,75|4,77|4,80|4,82|4,85|4,87|4,90|4,92|4,95|4,97|
| 50 |5,00|5,03|5,05|5,08|5,10|5,13|5,15|5,18|5,20|5,23|
| 60 |5,25|5,28|5,31|5,33|5,36|5,39|5,41|5,44|5,47|5,50|
| 70 |5,52|5,55|5,58|5,61|5,64|5,67|5,71|5,74|5,77|5,81|
| 80 |5,84|5,88|5,92|5,95|5,99|6,04|6,08|6,13|6,18|6,23|
| 90 |6,28|6,34|6,41|6,48|6,55|6,64|6,75|6,88|7,05|7,33|
+--------------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
| - |0,00|0,10|0,20|0,30|0,40|0,50|0,60|0,70|0,80|0,90|
+--------------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
| 99 |7,33|7,37|7,41|7,46|7,51|7,58|7,65|7,75|7,88|8,09|
L--------------+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-----
|
