2.5. Определение категории зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

Например, здания категории А:

Исходные данные:

Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещения здания F = 9000 м². В здании находятся помещения категории А суммарной площадью F_А = 400 м^2.

Определение категории здания:

Суммарная площадь помещений категории А составляет 4,44 % и не превышает 5 % площади всех помещений здания, но более 200 м²

Согласно НПБ 105-03 здание относится к категории А.

В прил. 3 приведено 11 примеров выполнения расчетов. Необходимо выполнить расчеты и определить категорию здания по взрывопожарной и пожарной опасности в каждом примере.

Практическое занятие №3 расчет флегматизирующей концентрации инертных разбавителей и галогеносодержащих ингибиторов

Предотвращение образования горючей среды достигается следующими путями:

1) поддержанием концентрации горючих газов, паров, взвесей и (или) окислителей в смеси вне пределов их воспламенения (ниже НКПР, выше ВКПР);

2) достижением достаточной концентрации флегматизатора в воздухе защищаемого объекта или его части.

Флегматизация заключается в создании в технологическом оборудовании или занимаемом помещении среды, не поддерживающей горение. Это один из эффективных способов предупреждения образования взрывоопасной смеси.

Различают 2 метода флегматизации:

1) разбавление воздуха инертными разбавителями (N₂, CО₂, пар);

2) введение в воздух ингибиторов горения – хладонов (СFВr₃; С₂ F₄ Вr₂, СF₃Сl), а также комбинированных составов (смесь N₂ с хладонами).

Первый метод предназначен для взрывозащиты технологического оборудования, а второй – преимущественно для защиты производственных помещений.

Флегматизацией инертными разбавителями достигается снижение концентрации кислорода в газовой смеси до 12...15 % (по объему). Для веществ с широким диапазоном воспламенения (Н_2, ацетилен, СО), некоторых металлосодержащих соединений (LiН) содержание кислорода при флегматизации необходимо снижать до 5 % (по объему) и ниже.

Флегматизация воздуха производственных помещений галогеносодержащими ингибиторами обеспечивает возможность не только взрывозащиты, но и пожаротушения. При этом для флегматизации требуется гораздо меньшее количество ингибитора (около 3...5 % по объему). Это обеспечивает быстрое создание флегматизированной среды, что очень важно при быстром заполнении помещений взрывоопасным веществом, достижение эффекта флегматизации при полученном содержании кислорода (около 18 % кислорода по объему), что допустимо для кратковременного пребывания людей.

Флегматизирующую концентрацию инертных разбавителей и галогенсодержащих ингибиторов применительно к воздушным смесям органических веществ, состоящих из атомов С, Н, N, О, можно рассчитать по формуле

φ_ф = 100 · (S – 4,84β)/1 + S + (γ – 1) · (1 + 4,84β), %, (1)

где S – безразмерный параметр, определяемый по формуле

S = n_н h_н + n_с h_с + n_о h_о + n_Nh_N + hΔQ, (2)

β – стехиометрический коэффициент О₂ в реакции горения, γ – безразмерный параметр, характеризующий флегматизирующую способность (табл. 3.1); n_н ,n_с, n_о, n_N – число соответствующих атомов в формуле горючего; h_н, h_с ,h_о ,h_N –эмпирические коэффициенты соответственно равные:

h_н = 2,989; h_с = 3,441; h_о = – 0,522; h_N = – 0,494; h = 0,0314 моль/кДж,

ΔQ^о – стандартная теплота образования горючего, кДж/моль.

Коэффициент β определяется по формуле

β = n_с + 0,25n_н – 0,5n₀ (3)

Расчет флегматизирующей концентрации инертных разбавителей (N₂ ,CО₂, Н₂О пар) для пылевоздушных смесей проводится по тем же формулам, в которых эмпирические коэффициенты соответственно равны:

• для пылей полимерных материалов:

h_н = 2,93; h_с = 10,17; h_о = –0,522; h_N = –0,49; h = 0,0263 моль/кДж

• для пылей лекарственных препаратов:

h_н = 2,06; h_с = 7,37; h_о = –0,53; h_N = –0,49; h = 0,0202 моль/кДж

Таблица 3.1

Параметры, характеризующие флегматизирующую способность флегматизаторов

Флегматизатор	γ	Флегматизатор	γ
Азот (N2)	1,00	Тетрахлорметан (CСl4)	4,8
Водяной пар (Н2О)	1,23	Трифтортрихлорэтан (C2F3Сl3)	5,6
Диоксид углерода (CО2)	1,56	Хлорпентафторэтан (C2FСl5)	6,0
Тетрафторметан (CF4)	2,40	Перфторпропан (C3F8)	6,1
Шестифтористая сера (SF6)	3,90	Хлорбромметан (CН2СlВr )	10,4
Дифторхлорметан (CНF2Сl)	3,30	Дифторхлорбромметан (CF2СlВr)	12,7
Фтортрихлорметан (CFСl3)	4,00	Трифторбромметан (CF3Вr)	16,2
Дифтордихлорметан CF2Сl2)	4,50	Дихлортетрафторэтан (C2F4Сl2)	6,0

Для практического применения значения флегматизирующей концентрации необходимо умножить на коэффициенты безопасности, которые равны 1, 2 для химически инертных газов (N₂ ,CО₂, Н₂О пар) и 1,5 для галогенсодержащих ингибиторов.

Пример. Определить концентрацию флегматизатора CF₂Сl₂ для предотвращения образования взрывоопасной смеси CН₄ метана с воздухом.

ΔQ^о_CН4 = 76,67 кДж/моль

Решение:

1. Определим величину стехиометрического коэффициента для метана CН₄.

β = n_с + 0,25n_н – 0,5n_о = 1 + 0,25 · 4 = 2

2. Пользуясь формулой (2) определим параметр S для метана.

S = 4 · 2,989 + 3,441 + 0,0314 · 76,67 = 17,8

3. Из табл.3.1 выбираем значение γ.

Для CF₂Сl₂ γ = 4,50.

4. Пользуясь формулой (1) определяем величину флегматизирующей концентрации для метано-воздушной смеси:

= 100 · (17,8 – 4,84 · 2)/1 + 17,8 + (4,5 – 1) · (1 + 4,84 · 2) = 15,41 %

5. Для повышения надежности по предупреждению образования взрывоопасности смеси вводим коэффициент безопасности:

=15,41·1,5 = 23,12 % (об.)

В прил. 2 (табл. П 2.4) приведены варианты задач по определению концентрации флегматизаторов. Номер варианта соответствует порядковому номеру в списке группового журнала.