Классификация взрыво- и пожароопасных зон

Вещества и материалы	Расчетное избыточное давление взрыва, кПа			Категория помещения по НПБ 105-95		Класс взрыво- или пожароопасной зоны		Размеры взрыво- или пожароопасной зоны
Взрывоопасные установки в помещениях
Горючие газы, ЛВЖ с tвсп £ 28 °С		Более 5		А		1, 2 В-I, В-Iа		Весь объем помещения
ЛВЖ с tвсп > 28 °C		Более 5		Б		1, 2 В-1, В-Iа		Весь объем помещения
Горючие газы, ЛВЖ		Равно или менее 5		В1  В3		1, 2 В-Iб		Часть объема помещения
Горючие пыли, волокна		Более 5		Б		21, 22 В-II, В-IIа		Весь объем помещения
Горючие пыли, волокна		Равно или менее 5		В1  В3		21, 22 В-II, В-IIа		Часть объема помещения
Горючие газы с НКП > 15 % и резким запахом (аммиак)		Более 5		А		2 В – Iа		Весь объем помещения
То же		Равно или менее 5		В1  В3		2 В – Iб		Часть объема помещения
Вещества и материалы, способные образовывать взрывоопасные смеси при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом		Более 5		А		2 В-Iа		Весь объем помещения
То же		Равно или менее 5		В1  В3		2 В – Iб		Часть объема помещения
Перегретые ГЖ		Более 5		Б		2 В –Iа		Весь объем помещения
Перегретые ГЖ		Равно или менее 5		В1  В3		2 В – Iб		Часть объема помещения
Газообразный водород		Равно или менее 5		В1  В3		2 В – Iб		Верхняя часть помещения [1, гл. 7.3]
Наружные взрывоопасные установки
Горючие газы, ЛВЖ	-		-		1, 2 В-I, В-Iг		Согласно ПУЭ [1, гл. 7.3]
Горючие пыли, волокна	-		-		21, 22 В-II, В-IIа		Согласно ПУЭ [1, гл. 7.3] седьмого изд.

Аналитическая оценка классов взрыво- и пожароопасных зон и их размеров

Выше указывалось, что в основу аналитической оценки класса взрывоопасной и пожароопасной зоны и ее размеров положен количественный показатель DР, т.е. расчетное избыточное давление взрыва взрывоопасной смеси.

Расчет избыточного давления взрыва DР. Порядок расчета заключается в следующем.

Массу вещества m, кг, участвующего в образовании реактивных зон взрывоопасных концентраций, определяют по формуле

m = m^* Z, (6.1)

где m^* - масса вещества, которая может быть аккумулирована в объеме помещения, кг; Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению НПБ 105-95 [21].

Согласно [21, табл. 2], допускается принимать следующие значения Z: 0,5 - для горючих газов и пылей; 0,3 – для ЛВЖ и ГЖ, нагретых до температуры вспышки и выше или ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля; 1 – для водорода.

Избыточное давление взрыва DР для веществ подгруппы А (индивидуальные горючие вещества, состоящие из атомов углерода С, водорода Н, кислорода О, азота N и галогенов: хлора Cl, брома Вr, йода I, фтора F) рассчитывают по формуле

DP = (P_max – P₀)((m 100) / (V_св r_г.п С_ст K_н)), (6.2)

где Р_mах - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа. Определяется экспериментально или по справочным данным (например, см. прил. 5 [8]), при отсутствии данных допускается принимать Р_mах равным 900 кПа; Р₀ - начальное давление, кПа, допускается принимать равным 101 кПа; m - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, и определяемая по формулам (6.1) и по [21, формулам (6) и (11)], кг; V_св - свободный объем помещения, м³ , допускается принимать 0,8 V_геом; r_г.п - плотность газа или пара при расчетной температуре, кгм^-3 ; С_ст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об); К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать равным 3.

Стехиометрическую концентрацию горючего вещества определяют по формуле

C_ст = 100 / (1+4,84b), (6.3)

где b – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения, определяемый по формуле

b = n_С + (n_Н – n_О) / 4 – n / 2, (6.4)

n_С, n_Н, n_О и n - число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле горючего.

Плотность пара или газа определяют по формуле

r_г.п = 12,15 M / (t_в + 273), (6.5)

где М - молекулярная масса вещества; t_в - расчетная температура воздуха, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации (при невозможности оценить этот показатель допускается принимать ее равной 61°С).

Избыточное давление взрыва DР для веществ подгруппы В (смеси и индивидуальные вещества, за исключением подгруппы А) рассчитывают по формуле

DP = mQ_тP_o / (V_свr_вС_в(t_в + 273)K_н), (6.6)

где Q_т - теплота сгорания вещества, кДж× кг^-1 (для некоторых веществ ее значения приведены в прил. 5 [8]); r_в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кгм^-3, определяется по формуле

r= 352 / (t_в + 273); (6.7)

где С_в - теплоемкость воздуха, Дж×кг^-1×К^-1 (допускается принимать равной 1,01× 10³ кДж× кг^-1 ×К ^-1 .

Расчет размеров взрывоопасной зоны. Как было сказано, размеры (объем) взрывоопасных зон нормативно оцениваются в зависимости от величины DР, т.е. если DР > 5 кПа, то взрывоопасная зона занимает весь объем помещения, а если DР £ 5 кПа, то ее размеры (в виде цилиндра) следует рассчитывать, используя литературу [8, гл. 3, п. 3.2] или [23].

Примеры расчетов величины DР для различных случаев технологических процессов с применением ГГ, ЛВЖ и горючих пылей и выводы о классах взрывоопасных зон и их размеров приводятся в работе [8, гл.3, п. 3.3].