Расчет критериев взрывопожарной и пожарной опасности и определение категории помещения узла замера газа
1 Исходные данные
1.1 Характеристика помещения:
Длина l = 24 м
Ширина b = 12 м
Высота h = 5,5 м
Расчетная температура воздуха в помещении tp = 35 °С - абсолютная максимальная температура воздуха (для района Надыма) согласно табл. 2 СНиП 23-01 (см. табл 4.1. СП 131.13330.2012)
1.2 Характеристика веществ и материалов, обращающихся (находящихся) в помещении.
Природный газ (по метану - СН4): горючий газ (ГГ).
Молярная масса: 16,043 кг/кмоль.
Теплота сгорания: 50000 кДж/кг.
1.3 Характеристика технологического процесса:
В помещении происходит замер газа.
В помещении находится коллектор с природным газом, диаметром 700 мм, длиной 30 м, производительностью 550 тыс. м3/ч (152,8 м3/с), давлением 29 кг/см2 (2844 кПа).
Отключение автоматическое, без резервирования, расчетное время отключения принимается согласно НПБ 105 [1] (далее - НПБ) п. А1.2 СП12.13130.2009* равным 120 с.
2 Расчет критериев взрывопожарной и пожарной опасности
За расчетную аварийную ситуацию принимается разгерметизация коллектора и поступление горючего газа в помещение.
Определение категории помещений осуществляется путем последовательной проверки их принадлежности к категориям, приведенным в табл. 1 НПБ табл.5.1.СП 12.13130.2009*
2.1 Расчет избыточного давления взрыва производится по формуле (1) НПБ А1 СП12.13130.2009*:
,
где Рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным, для метана Рmax = 706кПа;
Р0 - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
т - масса горючего газа, поступившего в результате расчетной аварии в помещение, кг;
Z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве, для ГГ Z = 0,5;
Vсв - свободный объем помещения, м3;
Vсв = VпK = (24⋅12⋅5,5)0,8 = 1267,2 м3,
где Vп - объем помещения, м3;
K - коэффициент свободного объема помещения, равен 0,8;
ρг - плотность газа при расчетной температуре t, кг/м3, вычисляемая по формуле (2) НПБ А2 СП12.13130.2009*:
,
где М - молярная масса, кг/кмоль;
V0 - мольный объем, м3/кмоль;
tp - расчетная температура, °С,
кг/м3,
Сст - стехиометрическая концентрация ГГ, % (об), вычисляемая по формуле (3) НПБ А3 СП 12.13130.2009*:
;
где 
- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания
nc, nн, no, nx - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего,
для метана (СН4): 
;
% (об),
Kн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать равным 3).
2.2 Определяется объем газа, поступившего в результате расчетной аварии, м3:
Vав = Vт,
где Vт - объем газа, вышедшего из трубопровода, м3;
Vт = V1т + V2т,
где V1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3;
V1т = qT,
где q - расход газа, м3/с;
Т - расчетное время отключения, с;
V1т = 152,8⋅120 = 18336м3,
V2т = 0,01рР(r2⋅L),
где Р - давление в трубопроводе, кПа;
r - внутренний радиус трубопровода, м;
L - длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.
V2т = 0,01⋅3,14⋅2844(0,3382⋅30) = 306 м3,
Vт = 18336 + 306 = 18642 м3.
2.3 Определяется масса вышедшего при аварии газа:
т - масса горючего газа, кг, вышедшего в результате расчетной аварии, определяется по формуле (6) НПБ А6 СП12.13130.2009*:
m = Vавρг;
где Vав - объем газа, поступившего в результате аварийной ситуации, м3;
ρг - плотность газа при расчетной температуре, кг/м3,
m = 18642⋅0,63 = 11744,5 кг.
2.4 Определяется избыточное давление взрыва:
кПа.
3 Определение категории помещения по взрывопожарной опасности
При расчетной аварийной ситуации в помещение поступает горючий газ в количестве, достаточном для образования газовоздушной взрывоопасной смеси, создающей при сгорании избыточное давление взрыва ΔР больше 5 кПа, следовательно, помещение относится к взрывопожароопасной категории А.
