Тема 1. Основы пожарной безопасности применения электроустановок (стр. 3 )

По степени взрывоопасности взрывоопасные зоны подразделяются на 6 (шесть) классов.

Согласно ПУЭ для горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей предусмотрены четыре класса взрывоопасных зон: В-І, В-Іа, В-Іб, В-Іг.

Для взрывоопасной пыли предусмотрены два класса: В-ІІ и В-ІІа.

Наиболее опасными являются зоны классов В-І и В-ІІ. Они определяются и обосновываются нормативным и расчетным способами.

При определении взрывоопасных зон по ПУЭ принимается, что:

а) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси (Vвз. см.) превышает 5 % свободного объема помещения (Vс. о.п.);

б) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5 % свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность.

СП 12.13130.2009 предлагает альтернативную методику определения взрывоопасных производственных и складских помещений.

Согласно СП 12.13130.2009 помещение считают взрывопожароопасным, если расчетное развиваемое избыточное давление возможного взрыва превышает 5 КПа (1 кПа = 1 кН/м2 = 101,9 кгс/м2).

Избыточное давление взрыва ДР (кПа) в помещении для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С — углерода, Н — водорода, О — кислорода, N — азота, Cl — хлора, Вr — брома, J — йода, F — фтора, определяется по формуле:

,

где Рmax — максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать Рmax равным 900 кПа;

P0 — начальное давление (допускается принимать равным 101 кПа);

m — масса горючего газа или паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вышедших в результате расчетной аварии в помещение (кг);

Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать значение Z:

для водорода — Z = 1; для горючих газов (кроме водорода) —Z = 0,5; для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, — Z = 0,3; для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, нагретых ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля — Z =0,3; для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, нагретых ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля — Z = 0.

Vсв – свободный объем помещения (м3);

сг, п — плотность газа или пара при расчетной температуре (кг/м3);

— стехиометрическая концентрация горючих газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей и горючих жидкостей (объемных %);

Где:

Я - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

nС, nH, nО, nX – число атомов соответственно углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего;

Кн — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн = 3.

Расчет ДР для индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей может быть выполнен по формуле:

где Нт — теплота сгорания (Дж/кг);

св — плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0, (кг/м3);

Ср — теплоемкость воздуха (допускается принимать равной 1,01 Ч 103 Дж/кгоК);

Т0 — начальная температура воздуха (оК).

По этому же выражению производится и расчет избыточного давления взрыва для горючих пылей. В отсутствие возможности получения сведений для оценки величины Z допускается принимать Z = 0,5.

Расчетное избыточное давление взрыва ДР для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, определяется по приведенной выше методике, полагая Z = 1 и принимая в качестве величины Нт энергию, выделяющуюся при взаимодействии (с учетом сгорания продуктов взаимодействия до конечных соединений), или экспериментально в натурных испытаниях. В случае, когда определить величину ДР не представляется возможным, следует принимать ее превышающей 5 кПа.

Расчетное избыточное давление взрыва ДР для гибридных взрывоопасных смесей, содержащих горючие газы (пары) и пыли, определяется по формуле:

где ДР1 — давление взрыва, вычисленное для горючего газа (пара);

ДР2 — давление взрыва, вычисленное для горючей пыли.

Наружные установки производственного и складского назначения СП 12.13130.2009 предлагает считать взрывопожароопасными, если горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела воспламенения, 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.

Величину избыточного давления ДР, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, в этом случае определяют по формуле:

где Р0 — атмосферное давление (допускается принимать равным 101 кПа); r — расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака (м); mпр — приведенная масса газа или пара (кг), вычисляется по формуле:

где Qcг — удельная теплота сгорания газа или пара (Дж/кг);

Z —коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;

Q0 — константа, равная 4,52 Ч 106 Дж/кг;

m — масса горючих газов и/или паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство (кг).

ПУЭ классифицирует взрывоопасные зоны следующим образом.

Зоны класса В-І — зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т. п.

Зоны класса В-Іа — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Зоны класса В-Іб — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей, и которые отличаются одной из следующих особенностей. К классу В-Iб относятся также зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, и в которых работа с горючими газами и ЛВЖ производится без применения открытого пламени. Эти зоны не относятся к взрывоопасным, если работа с горючими газами и ЛВЖ производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами.

Зоны класса В-Іг — пространства у наружных установок — технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок, выбор электрооборудования для которых производится так же, как и для аналогичных установок в закрытых помещениях), надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п. К зонам класса В-Iг также относятся: пространства у проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений с взрывоопасными зонами классов В-I, В-Iа и В-II (исключение — проемы окон с заполнением стеклоблоками); пространства у наружных ограждающих конструкций, если на них расположены устройства для выброса воздуха из систем вытяжной вентиляции помещений со взрывоопасными зонами любого класса или если они находятся в пределах наружной взрывоопасной зоны; пространства у предохранительных и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппаратов с горючими газами и ЛВЖ.

Зоны класса В-ІІ — зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов).

Зоны класса В-ІІа — зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, указанные для класса В-II, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Согласно «Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности»  в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной смеси взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы:

– 0-й класс — зоны, в которых взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или хотя бы в течение одного часа;

– 1-й класс — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей, образующие с воздухом взрывоопасные смеси;

– 2-й класс — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования взрывоопасные смеси горючих газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварии или повреждения технологического оборудования;