Не так давно мы закончили категорирование помещения ювелирной мастерской, которая располагалась в общественном здании. И, совершенно не желая этого лишили руководства этого предприятия спокойного сна, так как не только не смогли «не заметить» 20 литровый баллон с пропаном, используемый в производственном процессе этой ювелирки и присвоили этой мастерской категорию А, но и сообщили руководителю, что размещение помещений с повышенной взрывопожароопасностью не допускается в общественных зданиях.
Естественно руководство этой мастерской обратилось к нам с вопросом – а есть ли законные способы «снизить категорию». И мы подсказали им, что такой способ есть и что он «замаскированно» содержится в самом СП 12.13130.2009.
Величина избыточного давления взрыва газо и паровоздушной смеси, образуемой в помещении прямо пропорционально зависит от количества горючего в воздухе. И, соотвественно, уменьшая количество горючего, мы можем снижать ту самую величину, от которой зависит и опасность этого помещения.
Снизить эту величину можно за счет аварийной или общеобменной вентиляции, которая заберет опасные вещества из помещения и заменит их на воздух. При этом забирать всё горючее и не требуется, достаточно забрать его часть. Именно этот физический смысл подразумевается в пункте А.2.3 приложения А к СП 12.13130.2009 который вводит для этого коэффициент К и описывает три условия, при которых его можно применять.
Перечислим эти условия:
1. Наличие в помещении системы аварийной или общеобменной вентиляции;
2. Наличие в указанных системах резервных вентиляторов;
3. Наличие автоматики, которая запускает данную систему при превышении определенного порога (предельно допустимой взрывобезопасной концентрации, вычисление которой мы оставим для отдельной статьи).
Отсутствие любого из этих условия (а практически везде они отсутствуют) позволяет не учитывать их при проведении расчетов для определения категорий. Поэтому уменьшение массы на специальный коэффициент К, вводимый рассматриваемым пунктом приложения А к СП 12 в большинстве расчетов не используется. Поэтому кратность вентиляции, которая является ключевым параметром при определении коэффициента К в практике специалиста определяющего категорию обычно запрашивается.
Совершенно обратная задача возникает, когда нужно определить какие именно параметры должны быть у вентиляции, которая поможет снизить категорию. В этом случае нужно выполнить обратную задачу, не определить коэффициент К, исходя из известной кратности воздухообмена, а определить эту кратность, чтобы подобрать нужные вентиляторы.
Для этого сначала нужно определить при какой массе горючих веществ и материалов величина изменения давления не будет достаточной для присвоения этому помещению категории А. Обозначим эту массу как mтр и преобразуем для её вычисления (касательно индивидуальных веществ и материалов) формулу А.1 СП 12
\(\Delta P = (P_{max} - P_0 )\bigg(\frac{mZ}{V_{св} \rho_{г,п}}\frac{100}{C_{ст}}\frac{1}{К_{П}}\bigg),\)
и представим её в следующем виде:
\(m_{тр}=\frac{\Delta P V_{св}\rho_{г(п)}С_{ст}К_{n}}{100(P_{max}-P_{0})Z}\) (1)
Так как в методике определения категорий коэффициент К представляет собой отношения полной массы горючих веществ вышедшей в помещение при аварийной ситуации (которую мы уже вычислили, рассчитывая параметры взрыва при определении категории) к введенной нами величине mтр т.е. к той массе горючего газа, при которой величина избыточного давления взрыва позволит не относить помещение к взрывоопасной категории, то мы можем связать эти, уже известные нам величины, с параметрами вентиляции, через которые определяется коэффициент К по формуле А.5 СП 12.
\(К=АТ+1=\frac{m}{m_{тр}}\) (2)
Отсюда мы можем вычислить величину А – кратность воздухообмена в помещении, с привязкой к тому значению требуемой массы, которое определили по формуле (1).
Перенесем все известные члены в правую часть уравнения, а все неизвестные в левую.
\(АТ=\frac{m}{m_{тр}}-1\)
Так как Т – время выхода газа или испарения легковоспламеняющейся или горючей жидкости не может быть равно нулю, мы можем разделить на Т обе части уравнения
\(\frac{АT}{T}=\frac{m}{m_{тр}T}-\frac{1}{T}\)
Откуда:
\(A=\frac{m - m_{тр}}{m_{тр}T}\) (3)
Таким образом, всё, что нужно, чтобы определить кратность воздухообмена в помещении мы знаем. Единственное, необходимо определиться с какой продолжительностью будут горючие вещества поступать в помещение.
А вот с временем поступления горючих веществ есть вопросы. Если со временем поступления паров горючей жидкости всё более или менее понятно, то вот с выходом газа явно есть нормативная сложность, вытекающая из фактически возможного сценария разрушения аппарата содержащего газ.
Для жидкости, повторимся, всё просто. Правила вычисления времени полного испарения жидкости, которое мы используем определяя категорию, возможно учитывать и выбирая параметры вентиляции.
Для того, чтобы определить продолжительность поступления паров жидкости в помещении возможно воскользоваться формулой из работы [1]
\(T=\frac{m_{ГЖ общ}}{W_{исп}S}\) (4)
Где mГЖобщ - обая масса всей горючей жидкости, обращающейся в помещении, S - площадь испарения, Wисп – интенсивность испарения, которую мы уже знаем, так как использовали проводя расчет категории и которая зависит от скорости воздушного потока в помещении, молярной массы вещества (которую можно определить в соответствующем разделе нашего сайта) и давлению насыщенных паров (также определяемому на странице онлайн-расчет по уравнению Антуана или формуле Сучкова).
\(W = 10^{-6} \eta \sqrt{M} P_{н}\)
В том случае, если полученное по формуе (4) время превышает 3600 секунд мы используем именно здачение 1 час ориентируясь на положение о том, что время полного испарения не может быть более часа, а если данное время меньше, чем пресловутый час – то используем полученное значение.
А вот в случае с газом – всё сложнее. В чем заключается трудность? В Методике СП 12.13130 указано, что время поступления горючего вещества Т, в формуле для определения коэффициента К – это время, определяемое определяемое в соответствии с пунктом А.1.2 Методики.
А этот пункт дает возможность определить это время только применительно к установкам, имеющим трубопроводы и запорные устройства. Время выхода горючего вещества из баллона, не имещего трубопроводов вообще не рассматривается.
Когда мы определяем категорию помещения с газом, то совершенно не важно, сколько он будет "поступать" в помещение из баллона, так как мы в любом случае берем всю его массу и считаем, что именно она будет образовывать газовоздушную смесь, способную к горению, в отличие от помещений с ЛВЖ и ГЖ, в которых время испарения жидкости, т.е. образования паровоздушной смеси, дает нам возможность определить массу этих самых паров. А вот при определении кратности воздухообмена для помещений с газовыми баллонами это время приобретает критическое значение.
В примерах из пособия [2] видно, что в таком случае коллеги берут почему-то время выхода газа 3600 секунд, как время полного испарения жидкости. Но почему это же время берется и для газов?
Совершенно непонятно, ведь гораздо худший сценарий аварии – мгновенное разрушение баллона с газом, и надо было бы учитывать при проектировании систем защиты именно его.
Может быть поэтому в работах [3 ,4] в примерах определения категории помещений с газовыми баллонами аварийная вентиляция вообще не учитывается.
Как поступить в данном случае специалисту перед которым стоит задача разработать мероприятия для снижения категории?
Можно (и полагаю нужно) не использовать данный способ снижения категории для помещений, содержащих баллоны с газом, так как невозможно спрогнозировать точное время выхода газа из сосуда при его разрушении, и использовать этот метод следует только для тех помещений, в которых газ поступает по трубопроводам, имеющим соответствующие системы аварийного отключения.
Можно идти пути, проторенному Корольченко А.Я. и Загорским Д.О. и представить, что газ будет поступать в помещение 3600 секунд и сослаться на имеющийся пример, один из авторов которого, является крупным ученым ВНИИПО и МГСУ.
Можно оставаться формалистом и взять 300 секунд (тем более, эта величина приближена к реальности при истечении газа из незначительно поврежленного баллона).
Можно брать «по худшему варианту» - мгновенное разрушение баллона и поступление газа в помещение за 1 секунду. Но тогда кратность воздухообмена в помещении будет, будет в триста раз больше, чем если бы мы брали время выхода 300 секунд и в 3600 раз больше, чем в том примере, который указан в учебном пособии [2].
В любом случае этот вопрос требует дополнительного обсуждения и запроса разъяснений во ВНИИПО МЧС России, как к автором методики.
Но, так или иначе это всё величины формулы (3) известны, а это значит, что кратность воздухообмена в помещении мы получим и, как следствие, зная объем помещения, сможем подобрать под данную кратность производительность вентилятора.
Подберем, не забывая при этом, что помимо кратности воздухообмена в помещении, существуют еще три нормативные условия (перечисленные нами ранее) для того, чтобы снизить категорию помещения используя вентиляцию от взрывоопасной до пожароопасной, и то, что формула (1) действительна только для индивидуальных веществ.
Для цитирования: П.Ю. Князев "Снижение категории А и Б посредством вентиляции" [электронный ресурс] "Лаборатория процессов горения и динамики пожара". - Электрон. дан. - Режим доступа: //firecategory.ru/articles.php?id=53, свободный Размещено 08 декабря 2018 года
Мне кажется эта статья не для каждого . Нужно иметь уже при себе познания ,которые могут понять полностью и употреблять эти познания для изменения категории . Думаю , эта статья для просвещенных людей
Интересный анализ над которым нужно будет поразышлять. Будет чем заняться в свободное время. Спасибо автору.