2013-12-27
698
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 R НКПР, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (С НКПР) по ГОСТ 12.1.044, вычисляют по формулам:
- для горючих газов (ГГ):
,(В.12)
- для паров ненагретых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):
, (В.13)
| где m г — | масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг; |
| rг — | плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг × м–3 ; |
| С НКПР — | нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (объемных); |
| К — | коэффициент, принимаемый равным К = Т /3600 для ЛВЖ; |
| m п — | 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; |
| Р н— | давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа; |
| Т — | продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с; |
| M — | молярная масса, кг × кмоль–1; |
| V 0 — | мольный объем, равный 22,413 м3 × кмоль–1; |
| t р — | 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 t р 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 R НКПР 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 D Р, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитывают по формуле
(В.14)
где Р 0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
r — расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;
m пр — приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле
|
|
|
(В.15)
| где Q сг— | удельная теплота сгорания газа или пара, Дж × кг–1; |
| Z — | коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; |
| Q 0— | 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; |
| М вз — | расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; |
| М ав — | расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной ситуации, кг; |
| ρст — | стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг × м–3 ; |
| V ав — | расчетный объем пылевоздушного облака, образованного при аварийной ситуации, м3. |
В отсутствие возможности получения сведений для расчета V ав допускается принимать
М = М вз + М ав. (В.18)
В.4.4 М вз определяют по формуле
, (В.19)
| где К г — | доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; |
| К вз — | доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине К вз допускается принимать К вз = 0,9; |
| М п — | масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг. |
В.4.5 М ав определяют по формуле
, (В.20)
| где М ап — | 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; |
| К п — | коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. В отсутствие экспериментальных данных о К пдопускается 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 D Р для горючих пылей рассчитывают в следующей последовательности:
|
|
|
а) определяют приведенную массу горючей пыли m пр, 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; |
| H т — | теплота сгорания пыли, Дж × кг–1; |
| H т0 — | константа, принимаемая равной 4,52 × 106 Дж × кг–1; |
б) вычисляют расчетное избыточное давление D Р, кПа, по формуле:
, (В.22)
| где Р 0 — | 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)
