В.4 Метод расчета критериев пожарной опасности для горючих пылей

В.3 Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве

В.2 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

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

- для горючих газов (ГГ):

,(В.12)

- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):

, (В.13)

где mг — масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;
rг — плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м–3 ;
СНКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (объемных);
К — коэффициент, принимаемый равным К = Т/3600 для ЛВЖ;
mп — масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;
rп — плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м–3;
Рн— давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;
Т — продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с;
M — молярная масса, кг × кмоль–1;
V0 — мольный объем, равный 22,413 м3 × кмоль–1;
tр — расчетная температура, °С. 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 tр по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С.

В.2.2 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.

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 давления DР, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле

(В.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, рассчитанная по формуле

(В.15)

где Qсг— удельная теплота сгорания газа или пара, Дж × кг–1;
Z — коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;
Q0— константа, равная 4,52 × 106 Дж × 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 × 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 М — расчетная масса поступившей в окружающее пространство горючей пыли, кг;
Мвз — расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;
Мав — расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной ситуации, кг;
ρст — стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг × м–3 ;
Vав — расчетный объем пылевоздушного облака, образованного при аварийной ситуации, м3.

В отсутствие возможности получения сведений для расчета Vав допускается принимать

М = Мвз + Мав. (В.18)

В.4.4 Мвз определяют по формуле

, (В.19)

где Кг — доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;
Квз — доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине Квз допускается принимать Квз = 0,9;
Мп — масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг.

В.4.5 Мав определяют по формуле

, (В.20)

где Мап — 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 × с–1;
Т — 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;
Кп — коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. В отсутствие экспериментальных данных о Кпдопускается 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 DР для горючих пылей рассчитывают в следующей последовательности:

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

, (В.21)

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;
Hт — теплота сгорания пыли, Дж × кг–1;
Hт0 — константа, принимаемая равной 4,52 × 106 Дж × кг–1;

б) вычисляют расчетное избыточное давление DР, кПа, по формуле:

, (В.22)

где Р0 — 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 × с, вычисляют по формуле:

(В.23)