ВНТП 05-97

СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ

ВЕДОМСТВЕННЫЕ НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗДАНИЙ
ПРЕДПРИЯТИЙ И ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
ТРАНСПОРТА ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ
ОПАСНОСТИ

Дата введения 1997-08-01

Предисловие

РАЗРАБОТАНЫ Государственным институтом технико-экономических изысканий и проектирования железнодорожного транспорта МПС России (Гипротранстэи МПС РФ).

ВНЕСЕНЫ и подготовлены к утверждению Управлением военизированной охраны МПС России.

ПРИНЯТЫ указанием МПС России от 19.03.97 № Г-348у.

СОГЛАСОВАНЫ с Главным управлением Государственной противопожарной службы МВД России (письмо от 03.03.97 № 20/2.2/373).

ВЗАМЕН ВНТП 05-89/МПС СССР.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения

1.1. Настоящие нормы разработаны в соответствии с требованиями норм Государственной противопожарной службы МВД России (НПБ 105-95): «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности», с учетом специфики объектов отрасли.

Нормы распространяются на проектируемые новые, расширяемые, реконструируемые, технически перевооружаемые и действующие производственные и складские помещения и здания (или части зданий, выделенные противопожарными стенами - пожарные отсеки).

1.2. Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности предприятий и объектов железнодорожного транспорта определяются на стадии проектирования зданий и сооружений в соответствии с НПБ 105-95, настоящими нормами и перечнем (приложение 2).

1.3. Категории помещений и зданий следует применять для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных помещений и зданий в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, размещения помещений, конструктивных решений, инженерного оборудования. Мероприятия по обеспечению безопасности людей должны назначаться в зависимости от пожароопасных свойств и количеств веществ и материалов в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.044-89. Термины и определения приняты в соответствии со СТ СЭВ 447-77, СТ СЭВ 383-87, ГОСТ 12.1.033-81 и ГОСТ 12.1.044-89.

1.4. По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1 - В4, Г, Д в зависимости от количества и свойств находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов, с учетом особенностей технологических процессов размещаемых в них производств.

1.5. Методы расчета критериев взрывопожарной и пожарной опасности помещений приведены в разделах 3 и 4 НПБ 105-95. Отдельные положения указанных разделов более подробно излагаются в настоящих нормах, с учетом специфики отрасли (см. разделы 3, 4 и приложения 1, 2, 3, 4).

1.6. Категорию здания по взрывопожарной и пожарной опасности следует определять в соответствии с разделом 5 настоящих норм.

2. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности

2.1. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с табл. 1.

2.2. Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в табл. 1, от высшей (А) к низшей (Д).

Таблица 1

3. Методика определения категорий помещений объектов железнодорожного транспорта по взрывопожарной и пожарной опасности, в которых находятся (обращаются) легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (ЛВЖ и ГЖ)

3.1. Расчет критериев и показателей взрывопожарной опасности для определения категорий помещений А, Б проводится в следующем порядке.

3.1.1. В качестве расчетной температуры t_p принимается максимально возможная температура воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможная температура по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С.

3.1.2. Анализируется взрывопожароопасность технологического процесса производства в рассматриваемом помещении для обоснования расчетного варианта в соответствии с требованиями раздела 3 НПБ 105-95, с учетом п. 3.2. настоящих норм.

3.1.3. По справочным данным определяется температура вспышки, t_всп, жидкости (смеси горючих жидкостей), обращающихся в производстве. При отсутствии данных о температуре вспышки смеси, принимается температура вспышки наиболее опасного компонента. Если расчетная температура меньше температуры вспышки (t_p < t_всп) и отсутствует возможность образования аэрозоля, то расчет на этом прекращается и помещение относят к категориям В1 - В4 по расчету, согласно разделу 4 настоящих ВНТП.

3.1.4. Проводится расчет средней концентрации паров ЛВЖ в помещении по формулам, приведенным в п. 3.5. Если значение средней концентрации будет равно или превысит 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени, то коэффициент участия паров ЛВЖ во взрыве принимается равным 0,3 (Z = 0,3). Если средняя концентрация паров ненагретых ЛВЖ в помещении меньше 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени, то проводится расчет коэффициента Z участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве в соответствии с требованиями п. 3.5 настоящих ВНТП.

3.1.5. Устанавливаются основные исходные данные для расчета избыточного давления взрыва в помещении:

m_ж - масса жидкости, кг;

r_ж - плотность при расчетной температуре, кг×м^-3;

- состав горючей смеси жидкостей, % (масс);

М - молекулярная масса индивидуального вещества, кг×кмоль^-1;

М_см - молекулярная масса смеси, кг·кмоль^-1;

- химическая формула индивидуального вещества;

- суммарная химическая формула смеси;

 - среднее значение нижнего концентрационного предела распространения пламени горючей смеси % (об.);

Н_т - теплота сгорания индивидуального вещества или горючей смеси, кДж×кг^-1.

Перечисленные исходные данные могут быть получены из справочных данных (приложения 5 и 6) и справочной литературы, или рассчитаны. Примеры определения перечисленных параметров приведены в рекомендуемом приложении 4.

3.1.6. Подготавливаются данные о характеристике помещения:

L - длина помещения, м;

B - ширина помещения, м;

H - высота помещения, м;

A - кратность воздухообмена аварийной вентиляции, ч^-1;

 - скорость движения воздуха в помещении, м×с^-1;

V_св = 0,8 (L × B × H) - свободный объем помещения, м³.

3.1.7. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании данных расчета массы паров ЛВЖ m, поступивших в помещение, и избыточного давления взрыва DP. Если DP £ 5 кПа, то помещение относят к категориям В1 - В4 по расчету, согласно разделу 4 настоящих ВНТП.

3.2. Расчетное количество поступивших в помещение паров ЛВЖ определяется из следующих предпосылок:

3.2.1. Происходит расчетная авария одного из аппаратов (емкостей) или трубопровода, при которой в помещение может поступить максимальное количество наиболее опасных ЛВЖ в отношении последствий взрыва; все содержимое в аппарате (емкости) поступает в помещение. Происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.

Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать равным:

- времени срабатывания системы автоматики отключения трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

- 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

- 300 с при ручном отключении.

Не допускается использование технических средств для отключения трубопроводов, для которых времена отключения превышают приведенные выше значения.

Под «временем срабатывания» и «временем отключения» следует понимать промежуток времени от начала возможного поступления горючего вещества из трубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального давления и т.п.) до полного прекращения поступления жидкости в помещение. Быстродействующие клапаны-отсекатели должны автоматически перекрывать подачу жидкости при нарушении электроснабжения. В исключительных случаях, в установленном порядке, допускается превышение приведенных выше значений времени отключения трубопроводов специальным решением МПС по согласованию с Госгортехнадзором России на подконтрольных ему производствах и МВД России.

Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; происходит испарение из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, со свежеокрашенных и обработанных растворителями поверхностей изделий (вагонов, локомотивов, узлов и деталей различного назначения и т.п.); длительность испарения принимается равной времени ее полного испарения, но не более одного часа.

3.2.2. Количество ЛВЖ или ГЖ, поступившее в помещение из аппарата (емкости) и трубопроводов при аварии, определяется в кг по формуле:

где: V_ап - объем аппарата (емкости), м³;

e - степень наполнения аппарата (емкости);

L_нi, L_отi - длина i-го напорного и отводящего трубопроводов, м;

d_нi, d_отi - диаметр i-го напорного и отводящего трубопроводов, м;

q_i - производительность i-го насоса, м³·с^-1;

t_зi - время отключения i-го насоса (закрытия задвижек), с.

3.2.3. Расчет массы испарившейся жидкости, m в результате расчетной ситуации, определяется в кг по формуле:

где: m_p - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

m_расп - масса жидкости, поступившей из распыляющих устройств, принимается полностью перешедшей в пар, исходя из продолжительности работы этих устройств, кг;

m_емк - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей (аппаратов), кг;

m_обр - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый состав (растворители, свеженанесенные грунты, эмали, лаки при окрасочных работах), кг.

Под свеженанесенным составом следует понимать состав, соответствующий первоначальной консистенции лакокрасочных материалов по технологическому регламенту.

Каждое из слагаемых в формуле (3.2), кроме m_расп, определяется по формуле:

При поступлении жидкости в распыленном состоянии по формуле:

где: W - интенсивность испарения, кг×с^-1·м^-2;

F_и - площадь испарения, определяемая в соответствии с п. 3.2.5, м²;

Т - расчетное время испарения, с;

q_распi - расход жидкости из i-го распыляющего устройства, кг×с^-1;

t_pi - время работы i-гo устройства, с.

3.2.4. Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше окружающей среды ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W при температуре воздуха не более 35 °С по формуле:

где: h - коэффициент, принимаемый по табл. 2, в зависимости, от скорости воздушного потока, определяемой в п. 3.1.6, и температуры воздуха в помещении;

M - молекулярная масса кг×кмоль^-1 (для смесей принимается наибольшее значение молекулярной массы соответствующего компонента);

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре (для смесей принимается по компоненту с наибольшим давлением насыщенного пара), определяемое по формуле:

где: А, В, С_А - константы уравнения Антуана, определяемые по справочным приложениям 5 и 6.

Примечание: давление насыщенного пара индивидуальных веществ, приведенных в справочном приложении 5 под номерами: 20, 21, 26 - 28, 30, 34, 35, рассчитывается по формуле (3.6) без учета коэффициента размерности, равного 0,133:

Таблица 2

3.2.5. Площадь испарения F_и определяется по исходным данным о геометрических размерах поверхностей ЛВЖ или ГЖ, ограниченных местными преградами, или находящихся в различных емкостях, а также расчетом максимальной площади разлива жидкости на пол, исходя из условия, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,5 м², а остальных жидкостей - на 1 м² пола помещения. Площадь испарения свежеокрашенных (покрытых грунтом) поверхностей вагонов, локомотивов и других единиц подвижного состава определяется суммированием площадей отдельных конструкций (продольных стен, крыши, торцевых стен, тележек, подвагонного оборудования и т.п.). За расчетную площадь испарения принимается максимальная суммарная площадь поверхностей при наружной окраске (грунтовании) конструкций подвижного состава безвоздушным распылением, вручную и в электрополе.

3.2.6. Расчетное время испарения Т при определении массы паров ЛВЖ, поступивших в помещение, для каждого из слагаемых в формуле (3.3) принимается равным времени полного испарения жидкости с рассматриваемой поверхности, но не более 3600 с, по формуле:

Примечание. Масса ЛВЖ, m_ж, в кг, нанесенной на поверхности конструкций подвижного состава, определяется по данным карт типового технологического процесса нанесения лакокрасочных покрытий (растворителей).

3.2.7. В процессе испарения часть паров ЛВЖ удаляется из помещения под действием аварийной вентиляции. Массу паров жидкости, которая остается в помещении, определяют по формуле:

Работа аварийной вентиляции учитывается, если она обеспечена резервными вентиляторами с автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ), при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной расчетной аварии.

3.3. Расчет избыточного давления взрыва в помещении определяют на основании исходных данных, полученных в п.п. 3.1 и 3.2 настоящих ВНТП по формулам, проводимым ниже.

3.3.1. Определение избыточного давления взрыва в помещении для индивидуальных веществ и смесей ЛВЖ (ГЖ), состоящих из атомов C, H, О, N, Cl, Br, I, F, производится по формуле:

при условии Z = 0,3 допускается пользоваться упрощенной формулой:

где: P_max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси, определенное по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать P_max = 900 кПа;

P₀ - начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

m - масса паров ЛВЖ (ГЖ), поступивших в помещение в результате расчетной аварии, вычисляемая по формулам (3.2), (3.3). При работе аварийной вентиляции в формулы (3.9), (3.10) и (3.13) подставляется значение m_a из формулы (3.8);

Z - коэффициент участия горючего во взрыве определяется в соответствии с п. 3.5. ВНТП, если выполняются условия, изложенные в указанном пункте.

Допускается принимать значения Z по табл. 3.

V_св - свободный объем помещения, м³ определяется в соответствии с п. 3.1.6. настоящих ВНТП;

r_п - плотность пара, при расчетной температуре, кг×м^-3, определяется по формуле:

где: V₀ - объем кмоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м³·кмоль^-1;

t_p - расчетная температура, определяемая согласно п. 3.1.1., °С;

a - коэффициент температурного расширения пара, равный 0,00367 1/град (°С);

C_cт - стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ, % (об.), вычисляется по формуле:

где:  - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_c, n_н, n₀, n_x - число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле индивидуального горючего вещества (смеси);

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, принимается равным 3;

h - коэффициент полноты сгорания, принимается равным 1.

Примечания. 1. Плотность паров многокомпонентной смеси определяется по формуле (3.11), в которую подставляется значение молекулярной массы смеси, расчет которой приведен в прил. 4 (пример 3).

2. Стехиометрическая концентрация паров многокомпонентной смеси определяется по числу атомов С, Н, О и галоидов в молекуле смеси, согласно ее суммарной химической формуле. Расчет проводится по формуле (3.12).

Таблица 3

3.3.2. Определение избыточного давления взрыва для индивидуальных веществ, кроме упомянутых в п. 3.3.1., и смесей ЛВЖ (ГЖ), при отсутствии данных о химической формуле, молекулярной массе и константах уравнения Антуана, проводится по формуле (3.13).

где: Н_т - теплота сгорания индивидуального вещества или смеси, кДж×кг^-1 (для смесей углеводородов допускается принимать равной 42×10³ кДж×кг^-1);

 - плотность воздуха до взрыва, кг×м^-3;

С_р - теплоемкость воздуха, принимается равной 1,01 кДж×кг^-1×К^-1;

Т₀ = (273 + t_p) - начальная температура воздуха, К;

h - коэффициент полноты сгорания, принимается равным 1.

Допускается пользоваться упрощенными формулами, при условии Z = 0,3 и Н_т = 42×10³ кДж×кг^-1 (для углеводородов)

при условии Z = 0,3

3.4. Заключение о категории помещения дается в зависимости от расчетной величины избыточного давления взрыва и класса обращающихся веществ:

если избыточное давление взрыва превышает 5 кПа и в помещении находятся (обращаются) жидкости с температурой вспышки не более 28 °С, то его относят к категории А, при температуре вспышки более 28 °С - к категории Б;

если избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, то помещение относят к категориям В1 - В4 по расчету, согласно разделу 4 ВНТП.

Примеры определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности приведены в рекомендуемом приложении 4.

3.5. Расчетное определение коэффициента участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве Z проводится в том случае, когда средняя концентрация паров в помещении, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более 5, меньше 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени:

C_cр = 100 × m/(r_п × V_св) < 0,5 × С_нкпр

3.5.1. Коэффициент Z участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве рассчитывается по формулам:

при X_нкпр £ 0,5L и Y_нкпр £ 0,5B

при X_нкпр > 0,5L и Y_нкпр > 0,5B

3.5.2. Расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров ЛВЖ, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, рассчитываются по формулам:

где: K₁ - коэффициент, принимаемый равным 1,1958;

K₂ = Т/3600;

K₃ - коэффициент, принимаемый равным 0,04714 при отсутствии подвижности воздушной среды и 0,3536 при подвижности воздушной среды;

С_нкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об.);

L, B, H - длина, ширина и высота помещения, м;

S_п - площадь пола помещения, м²;

d - допустимые отклонения концентраций, принимаемые при отсутствии подвижности воздушной среды 1,25 и при подвижности воздушной среды 1,27 (при допускаемом уровне значимости Q (C > ) равным 0,05);

C₀ - предэкспоненциальный множитель, % (об.), равный:

при отсутствии подвижности воздушной среды

при подвижности воздушной среды

где C_н = 100×Р_н/Р₀ - концентрация насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре t_p (°C) воздуха в помещении, % (об.);

При отрицательных значениях логарифмов в формулах (3.18 - 3.20) расстояния X_нкпр, Y_нкпр, Z_нкпр принимаются равными 0. В этом случае коэффициент Z участия паров ненагретых ЛВЖ во взрыве в соответствии с формулами (3.16) и (3.17) будет равен 0.

3.5.3. Предварительная оценка коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.1.4. проводится по номограмме, приведенной на рис. 1 с использованием данных о концентрации насыщенных паров при расчетной температуре C_н и стехиометрической концентрации паров ЛВЖ С_ст.

Рис. 1

Значение Х определяется по формуле:

где С^* - величина, задаваемая соотношением С^* = j´С_ст;

j - эффективный коэффициент избытка горючего, принимаемый равным 1,9.

Если Z = 0, то расчет на этом прекращают и помещение относят к категориям В1 - В4 по расчету, согласно разделу 4 ВНТП.

Если 0 < Z < 0,3, то проводится дополнительный расчет величины Z по формулам (3.16) или (3.17). Результат этого расчета является окончательным.

Пример определения коэффициента Z приведен в рекомендуемом приложении 4.

3.6. Максимально допустимую массу паров ЛВЖ, поступивших в помещение, при воспламенении которой давление не превысит 5 кПа, определяют по формулам:

для индивидуальных веществ и смесей ЛВЖ в соответствии с п. 3.3.1.

На основе полученных расчетных данных могут быть разработаны технические решения по ограничению площади разлива ЛВЖ. Если проектом предусматривается аварийная вентиляция, выполненная в соответствии с требованиями п. 3.2.7., то масса поступающих в помещение паров и соответствующая ей площадь поверхности разлива могут быть увеличены с учетом проектируемой кратности воздухообмена аварийной вентиляции:

Пример расчета максимально допустимой площади разлива ЛВЖ в помещении приведен в рекомендуемом приложении 4.

4. Методика определения пожароопасных категорий В1 - В4 помещений объектов железнодорожного транспорта

4.1. Определение пожароопасной категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (далее - пожарная нагрузка, ПН) на любом из участков площадью не менее 10 м² с величиной удельной ПН, приведенной в табл. 4.

Таблица 4

Примечания:

1. В помещениях категорий В1 - В4 допускается наличие нескольких участков с пожарной нагрузкой, не превышающей значений, приведенных в табл. 4. В помещениях категории В4 расстояния между этими участками должны быть более предельных. В таблице 5 приведены рекомендуемые значения предельных расстояний (l_пр) в зависимости от величины критической плотности падающих лучистых потоков q_кр (кВт×м^-2) для пожарной нагрузки, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов. Величины l_пр, приведенные в таблице 5, рекомендуются при условии, если H > 11 м; если H < 11 м, то предельное расстояние определяется как l = l_пр + (11 - Н), где l_пр - определяется из таблицы 5, а H - минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия), м.

Значение q_кр для некоторых материалов пожарной нагрузки приведены в таблице 6.

Если пожарная нагрузка состоит из различных материалов, то значение q_кр определяется по материалу с минимальным значением q_кр.

Для материалов пожарной нагрузки с неизвестными значениями q_кр значения предельных расстояний принимаются l_пр ³ 12 м.

Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ или ГЖ, рекомендуемое расстояние (l_пр) между соседними участками размещения (разлива) пожарной нагрузки рассчитывается по формулам:

Таблица 5

Рекомендуемые значения предельных расстояний (l_пр) в зависимости от величины критической плотности падающих лучистых потоков (q_кр)

2. Если при определении категорий В2 или В3 количество пожарной нагрузки Q, определенное в п. 4.1.4, превышает или равно Q ³ 0,64 × g × H², то помещение будет относиться к категориям В1 или В2 соответственно.

Таблица 6

Критические плотности падающих лучистых потоков q_кр

4.1.1. Участком размещения удельной ПН, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов (ТГМ), является часть площади пола помещения, на которой расположены одно или несколько мест складирования ТГМ и изделий из них, рабочие места, столы, ремонтные позиции и т.п. при наличии между ними проходов (промежутков) технологического назначения шириной не более 1,5 м. Проходы и проезды шириной более 1,5 м являются границами участка. Площадь участка принимается равной суммарной площади, занятой ПН без учета проходов (промежутков) технологического назначения.

4.1.2. Участком размещения удельной ПН, состоящей из горючих и трудногорючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ), является площадь разлива жидкости на пол в результате аварии агрегата (емкости) или площадь, ограниченная местными противопожарными преградами (поддонами, приямками, бортиками), вмещающими объем находящейся в аварийном агрегате (емкости) жидкости, а также емкость при нормальной эксплуатации с открытой поверхностью находящейся в ней жидкости. Площадь разлива ЛВЖ или ГЖ принимается как площадь круга с радиусом , где S площадь разлива, принятая в соответствии с НПБ 105-95, м².

4.1.3. В помещениях, в которых проводится разборка, сборка, ремонт, испытание и техническое обслуживание всех видов подвижного состава участком размещения удельной ПН является площадь одной единицы или секции подвижного состава.

4.2. При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка, пожарная нагрузка Q (МДж) определяется из соотношения:

где G_i - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;

 - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж×кг^-1.

Удельная пожарная нагрузка (МДж×м^-2) определяется из соотношения:

где S - площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

4.3. При попадании в зону разлива горючей жидкости других агрегатов (емкостей), включая аварийный, в формулы (4.1) и (4.2) подставляются значения массы и низшей теплоты сгорания жидкостей, находящихся в этих агрегатах.

4.4. Значения низшей теплоты сгорания ТГМ, ЛВЖ, и ГЖ, обращающихся в помещениях объектов железнодорожного транспорта, а также средние значения этого параметра и порядок расчета удельной ПН для основных видов подвижного состава приведены в приложении 1.

4.5. В помещениях категории В4 предельные расстояния между участками площадью 10 м² для ЛВЖ и ГЖ определяются от границы разлива жидкости или местной преграды до ближайшего агрегата или емкости с ЛВЖ или ГЖ, а при наличии в помещении ТГМ - до границы участка размещения ТГМ. В последнем случае предельное расстояние принимается по таблице 5 с учетом поправки на высоту помещения. Если условия, приведенные в табл. 4 и примечании 1, не выполняются, то помещение не относится к категории В4. В этом случае помещение относят к категории В3 с последующей проверкой неравенства  в соответствии с требованиями примечания 2 к табл. 4.

4.6. Если удельная пожарная нагрузка не превышает 2200 МДж×м^-2 и находится в пределах категорий В3 - В2, а минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия) не ниже предельного для данной площади размещения ее максимальной величины в рассматриваемом помещении, то категория этого помещения будет соответствовать табличной (В3 или В2). Если указанное расстояние ниже предельного, определяемого по формуле: , где S_max - площадь размещения максимальной ПН для данного помещения, м², то категории помещения, определяемые по табл. 4, В2 или В3 повысятся на ступень выше и помещение будет относится к категориям В1 или В2 соответственно. График для определения величины Н_пр в зависимости от площади размещения максимальной ПН для данного помещения представлен на рис. 2.

Примеры определения пожароопасных категорий В1 - В4 помещений приведены в приложении 4.

Рис. 2

5. Категории зданий по взрывопожарной и пожарной опасности

5.1. Здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5 % площади всех помещений или 200 м².

Допускается не относить здание к категории А, если суммарная площадь помещений категории А в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м²), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.2. Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены два условия:

а) здание не относится к категории А;

б) суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех помещений или 200 м².

Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м²), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.3. Здание относится к категориям В1 - В3, если одновременно выполнены два условия:

а) здание не относится к категориям А или Б;

б) суммарная площадь помещений категорий А, Б и В1 - В3 превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.

Допускается не относить здание к категориям В1 - В3, если суммарная площадь помещений категории А, Б и В1 - В3 в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 3500 м²), и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.4. Здание относится к категории Г, если одновременно выполнены два условия:

а) здание не относится к категориям А, Б или В1 - В3;

б) суммарная площадь помещений категории А, Б, В1 - В3 и Г превышает 5 % суммарной площади всех помещений.

Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 - В3 и Г в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м²), и помещения категорий А, Б и В1 - В3 оборудуются установками автоматического пожаротушения.

5.5. Здание относится к категории В4, если оно не относится к категориям А, Б, В1 - В3 или Г.

5.6. Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В1 - В4, Г.

Приложение 1

Исходные данные для расчета удельной временной пожарной нагрузки в помещениях

Таблица 1

Низшая теплота сгорания  и плотность ТГМ, ЛВЖ и ГЖ, обращающихся в помещениях объектов железнодорожного транспорта

Таблица 2

Технические характеристики основных видов подвижного состава (средние значения)

Примечания:

1. Среднее значение низшей теплоты сгорания рассчитывается по формуле:

где: G_i,  - масса кг и низшая теплота сгорания МДж·кг^-1 i-го горючего или трудногорючего материала, входящего в пожарную нагрузку одной единицы (секции) подвижного состава.

2. Пожарная нагрузка Q (МДж) определяется по формуле:

Удельная ПН g (МДж×м^-2) по формуле:

где: S_пс - площадь в плане одной единицы (секции) подвижного состава, м².

3. Значение G_i и  пассажирских вагонов принимались по данным Тверского вагоностроительного завода и завода Аммендорф (ФРГ). Для остальных видов подвижного состава по данным института Гипрозаводтранс (по нормам технологического проектирования, нормам расхода материалов и конструктивным данным подвижного состава).

Примечание: Характеристики веществ и материалов, не вошедшие в табл. 1, могут быть получены из справочников [15, 16], а также по данным, опубликованным научно-исследовательскими организациями в области пожарной безопасности или выданным Государственной службой стандартных справочных данных.

Приложение 2
Справочное

ПЕРЕЧЕНЬ
помещений заводов и депо по ремонту и техническому обслуживанию подвижного состава, общих и специальных объектов и предприятий железнодорожного транспорта по категориям взрывопожарной и пожарной опасности А, Б, В1 - В4*

_____________

^* В перечень не включены помещения, которые можно отнести к категориям Г и Д согласно табл. 1 настоящих ВНТП.

_________________

^* В настоящем разделе приводится перечень стойловых частей депо. Для остальных цехов, отделений и производственных участков категории помещений определяются аналогично одноименным помещениям заводов по ремонту подвижного состава.

^** Категории электропомещений и кабельных сооружений, не вошедших в Перечень, определяются по данным ВНТП или Перечней Минтопэнерго

^*** Подробный перечень служебно-технических помещений зданий СЦБ и связи по категориям А, Б, В1 - В4 приводится в ВНТП «Устройства автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте».

Примечания. 1. Перечень разработан в соответствии с требованиями НПБ 105-95 ГУГПС МВД РФ и методики определения пожароопасных категорий В1 - В4 помещений объектов железнодорожного транспорта с учетом специфики отрасли, разработанной Гипротранстэи.

2. В графе 2 для каждого помещения приводится перечень веществ и материалов, входящих в состав пожарной нагрузки (ПН) в обобщенном виде: ЛВЖ - легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С; ЛВЖ^* - легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки свыше 28 °С до 61 °С; ГЖ - горючие и трудногорючие жидкости; ТГМ - твердые горючие и трудногорючие материалы. При наличии в помещении однородной ПН или возможности поступления в объем помещения горючих газов или пылей указывается конкретное наименование горючей жидкости, твердого горючего материала, горючего газа или пыли.

3. При обращении в помещении ЛВЖ категории помещений определяются с учетом климатической зоны размещения объекта. Абсолютная максимальная температура наружного воздуха определяется по СНиП 2.01.01-82.

4. В графе 3 представлены ожидаемые категории помещений, которые должны уточняться расчетом, а также категории помещений, однозначно назначаемые без расчета. Условия определения категории помещения (расчетом или без расчета) приведены в пп. 6 - 10 настоящего примечания.

5. Цех, отделение и участок являются административными единицами. Отделения и участки входят в состав цеха. Отделение может состоять из нескольких участков, а цех из нескольких отделений или участков. Отделения и участки могут размещаться в отдельных помещениях, выгороженных противопожарными преградами или в общем технологическом потоке цеха в пределах здания или пожарного отсека.

6. Категории взрывопожарной и пожарной опасности в Перечне определены при условии размещения отделения или участка, указанного в графе 1, в изолированном противопожарными преградами помещении. При размещении в общем технологическом потоке одного изолированного помещения двух или более отделений (участков), указанных в графе 1, с различными по взрывопожарной и пожарной опасности технологическими процессами, категорию помещения следует определять по НПБ 105-95 с учетом специфики отрасли, Методических указаний и рекомендаций, изложенных в разделах 2, 3 и приложении 4 настоящих ВНТП. При расчетном избыточном давлении взрыва в объеме помещения не превышающем 5 кПа, проводят расчет по определению категорий В1 - В4 для рассматриваемого помещения.

7. Помещения, в которых обращаются (хранятся) ЛВЖ, отнесены к высшей категории А или Б. В зависимости от конкретных объемно-планировочных характеристик помещения (свободного объема), а также при наличии аварийной вентиляции и местных противопожарных преград, ограничивающих площадь разлива ЛВЖ, на стадии проектирования или при пересмотре категории помещения действующего объекта, могут вноситься изменения в определение его категории в сторону снижения в соответствии с разделом 3 и приложением 4 настоящих ВНТП.

8. Помещения, в которых обращаются (хранятся) горючие газы или может образоваться взвешенная в объеме горючая пыль в результате аварийной ситуации, отнесены соответственно к категориям А и Б и могут быть пересчитаны в сторону снижения при соответствующем обосновании.

9. Помещения, в которых обращаются (хранятся) ГЖ и ТГМ, отнесены однозначно к одной из пожароопасных категорий В1 - В4 при условии, что она не зависит от расстояния от поверхности ПН до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия); способ размещения, площадь и величина максимальной удельной пожарной нагрузки являются стабильными для рассматриваемой группы идентичных производственных участков или отделений.

10. Категории пожароопасных помещений, в которых указанные в п. 9 условия не выполняются, определяются расчетом в зависимости от величины перечисленных в п. 9 параметров, в соответствии с разделом 4 и приложением 4 настоящих ВНТП. Для этих помещений в графе 3 Перечня показаны ожидаемые возможные пределы изменения пожароопасных категорий В1 - В4.

11. В зависимости от конкретных объемно-планировочных характеристик помещений, примененных в них технологических процессов и технологического оборудования, способов размещения пожарной нагрузки, выходящих за рамки настоящего Перечня, а также новых технологических процессов, отсутствующих в Перечне, на стадии проектирования могут вноситься изменения в определение категорий помещений на основе расчетов, выполненных в соответствии с требованиями НПБ 105-95 и настоящих ВНТП.

12. Согласно информации Минстроя и ГУГПС МВД Российской Федерации от 25/18 декабря 1995 г. (№ СП-601/13 и № 20/2.2/2449) «О применении НПБ 105-95 при проектировании» впредь до внесения соответствующих изменений в строительные нормы и правила при проектировании производственных, складских, сельскохозяйственных помещений и зданий следует руководствоваться следующими положениями при назначении противопожарных мероприятий, указанных в действующих нормах:

- к помещениям категорий В1, В2, В3 следует применять требования, установленные действующими СНиП для категории В. При этом для помещений категории В1 необходимо устанавливать более жесткие требования (на 20 %) по нормируемым параметрам путей эвакуации и площади таких помещений (если эта площадь установлена нормами). Для помещений категории В3 допускается в обоснованных случаях эти требования (к площади и путям эвакуации) принимать менее жесткими (на 20 %) по сравнению с действующими требованиями к категории В;

- к помещениям категории В4 следует применять требования, установленные действующими СНиП для категории Д;

- в помещениях, относимых в соответствии с утвержденными НПБ к непожароопасной категории Д (где применяются в технологии только негорючие вещества и материалы), их площади и параметры путей эвакуации не нормируются;

- в здании категории В при наличии помещений категории В1 допустимые его этажность или площадь пожарного отсека необходимо уменьшить на 25 %.

Приложение 3
Рекомендуемое

РАСЧЕТ
избыточного давления взрыва водорода в аккумуляторных помещениях

1. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

1.1. При расчете избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный в отношении взрыва период, связанный с формовкой и зарядом полностью разряженных батарей с напряжением более 2,3 В на элемент и наибольшем значении зарядного тока, превышающем в четыре раза максимальный зарядный ток.

1.2. Происходит заряд аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью, А×ч. Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Продолжительность поступления водорода в помещение соответствует конечному периоду заряда при обильном газовыделении и принимается равным 1 ч (Т = 3600 с).

1.3. За расчетную температуру принимается максимальная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне), согласно СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика».

2. Расчет поступающего в помещение водорода при заряде аккумуляторных батарей.

2.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа:

где: F = 9,65·10⁴ А×с×моль^-1 - постоянная Фарадея;

A - атомная единица массы водорода, равная 1 а.е.м = 1∙10^-3 кг×моль^-1;

Z = 1 - валентность водорода;

I - сила зарядного тока, А;

T - расчетное время заряда, с.

2.2. Объем водорода, поступающего в помещение при заряде нескольких батарей, м³

где r_r - плотность водорода, при расчетной температуре воздуха, кг×м^-3;

I_i - максимальный зарядный ток i-ой батареи, А;

n_i - количество аккумуляторов i-ой батареи.

Плотность водорода определяется по формуле:

где М - масса одного кмоля водорода, равная 2 кг×кмоль^-1;

V₀ - объем кмоля газа при НУ, равный 22,413 м³×кмоль^-1;

a - 0,00367, град^-1 - коэффициент температурного расширения газа;

t_в - расчетная температура воздуха, °С

Максимальная сила зарядного тока принимается по ГОСТ 825-73 «Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок».

3. Расчет избыточного давления взрыва водорода в аккумуляторном помещении, в соответствии с п. 3.5. НПБ 105-95.

3.1. Расчетная формула:

где P_max = 900 кПа, P₀ = 101 кПа, Z = 1,0

3.2. При расчете избыточного давления взрыва с учетом работы аварийной вентиляции, в соответствии с п. 3.2.7 необходимо расчетный объем водорода, V_н, поступивший в помещение, разделить на коэффициент К, определяемый по формуле:

К = А × Т + 1

где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, 1/с, (1/ч);

Т - 3600 с, продолжительность поступления водорода в объем помещения.

Система аварийной вентиляции должна быть обеспечена автоматическим пуском.

ПРИМЕР
определения категории аккумуляторного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

1. Исходные данные.

1.1. Аккумуляторное помещение проектируемого дома связи объемом V_пом = 27,2 м³ оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.

1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 в районе строительства 38 °С.

1.3. За расчетный вариант принимается одновременный заряд всех батарей, находящихся в аккумуляторном помещении, с наибольшим значением зарядного тока, превышающим в четыре раза максимально допустимый.

1.4. Плотность водорода при расчетной температуре воздуха:

1.5. Объем водорода, поступающего в аккумуляторное помещение при заряде двух батарей СК-4 и СК-1:

1.6. Свободный объем аккумуляторного помещения:

V_св = 0,8 × V_пом = 0,8 × 27,2 = 21,76 м³

2. Избыточное давление взрыва водорода в аккумуляторном помещении:

Так как расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа, то в соответствии с табл. 1 ВНТП аккумуляторное помещение следует относить к категории А.

3. Избыточное давление взрыва водорода в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции.

3.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 8 ч^-1, объем водорода, поступающего в помещение составит:

Избыточное давление взрыва при этом будет равно:

3.2. При кратности воздухообмена, А = 8 ч^-1 в помещении со свободным объемом V_св = 21,76 м³ достаточно удаление воздуха аварийной вентиляцией:

V_ав = A × V_св = 8 × 21,76 = 174 ≈ 180 м³/ч,

с учетом требований СНиП 2.04.05-91.

3.3. Заключение. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена А = 8 ч^-1, отвечающей требованиям п. 3.2.7, ВНТП, СНиП 2.04.05-91 и ПУЭ, допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.

Согласно п. 2.2 и табл. 1 ВНТП при расчетном давлении взрыва менее 5 кПа, аккумуляторное помещение следует относить к категории В4.

Приложение 3а

Расчет избыточного давления взрыва водорода в аккумуляторных
помещениях тяговых подстанций, оборудованных свинцовыми
аккумуляторными батареями с рекомбинацией газа

I. Общие положения

1.1. Настоящее Приложение разработано в соответствии с требованиями норм Государственной противопожарной службы МВД России (НПБ 105-95) "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" с учетом специфики объектов отрасли.

Приложение распространяется на проектируемые новые, расширяемые, реконструируемые, технически перевооружаемые и действующие аккумуляторные помещения, оборудованные свинцовыми аккумуляторами с рекомбинацией газа.

1.2. Категория аккумуляторного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности определяется на стадии проектирования зданий и сооружений в соответствии с НПБ 105-95, ВНТП 05-97 и настоящим Приложением.

1.3. Принцип работы свинцовых аккумуляторов с рекомбинацией газа (в дальнейшем "аккумуляторы") основан на внутренней или внешней рекомбинации (90 % и более) выделяемого водорода.

1.4. Категории помещений и зданий следует применять для установления нормативных требований по обеспечению взрывоопасной и пожарной безопасности указанных помещений и зданий в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, размещения помещений, конструктивных решений. Мероприятия по обеспечению безопасности людей должны назначаться в зависимости от пожароопасных свойств и количества веществ и материалов в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.044-89. Термины и определения приняты в соответствии со СТ СЭВ 447-77, СТ СЭВ 383-87, ГОСТ 12.1.033-81 и ГОСТ 12.1.044-89.

II. Расчет избыточного давления взрыва водорода

2.1. Выбор и обоснование расчетного варианта

2.1.1. При расчете избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный в отношении взрыва период, связанный с формовкой и зарядом полностью разряженных батарей с напряжением более 2,3 В на элемент и наибольшем значении зарядного тока, составляющем десять процентов от номинальной емкости батареи (0,1∙С).

2.1.2. Заряд аккумуляторных батарей происходит до номинальной емкости, (А∙ч). Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Для расчёта принимается наиболее неблагоприятный вариант - одновременная зарядка всех аккумуляторных батарей, находящихся в помещении. Время зарядки полностью разряженной аккумуляторной батареи по техническим характеристикам составляет 72 часа. Однако для расчёта и обоснования параметров вентиляции помещения достаточно расчёт поступления водорода произвести за 1 час зарядки.

2.1.3. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне), согласно СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".

2.1.4. Расчет проводится на основании данных об интенсивности выделения водорода W (м³/ч) при аварийном условии заряда аккумуляторов, подтвержденных заключениями ВНИИПО МВД России о пожаровзрывобезопасности аккумуляторов конкретной модели.

2.2. Методика расчета поступающего в помещение водорода при зарядке аккумуляторных батарей с рекомбинацией газа

1) Определяется объем водорода, поступившего в помещение при зарядке нескольких батарей:

V_н = (W₁∙n₁ + W₂∙n₂ + … + W_i∙n_i)∙Т, м³,

где W_i - интенсивность выделения водорода i-ой батареи, м³/ч,

n_i - количество аккумуляторов i-ой батареи, шт.;

Т - расчётная продолжительность поступления водорода, ч (Т = 1 ч).

2) Определяется объем водорода, поступившего в помещение при заряде, с учетом температуры наружного воздуха t_в:

V_н = V_н (1 + 0,00367∙t_в)/1,08,

3) Расчёт концентрации водорода за 1 час зарядки:

С = V_н∙100/(V_св∙K_н),

где: V_св - свободный объем помещения, м³;

K_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения (K_н = 3).

3) Производится расчет избыточного давления взрыва водорода в аккумуляторном помещении по методике НПБ 105-95 (п. 3.5):

ΔР = (P_max - P₀)∙V_н∙Z∙100/(V_св∙С_ст∙K_н), кПа,

где P_max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной среды в замкнутом объеме (P_max = 900 кПа);

P₀ - начальное давление (P₀ =101 кПа);

Z - коэффициент участия горючего во взрыве (Z = 1);

С_ст - стехиометрическая концентрация водорода (С_ст = 29,24 % (об)).

III. Пример определения категории аккумуляторного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности при применении аккумуляторов с рекомбинацией газа

3.1. Исходные данные.

Аккумуляторное помещение проектируемой тяговой подстанции электрифицированного участка железной дороги объемом 70 м³ оборудуется аккумуляторами с внутренней рекомбинацией газа производства французской фирмы "Ольдам Франс" ("Oldham France") серии ESPАСЕ RG, классифицируемые как "батареи с внутренней рекомбинацией газа". Батарея состоит из 102-х элементов (34 моноблока - аккумуляторы 6 RG 140 емкостью 140 А∙ч). Свободный объем помещения V_св = 56 м³.

Максимальная абсолютная температура воздуха в районе строительства согласно СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика" равна 35 °С.

Необходимо определить категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности.

3.1. Решение.

1) Производится оценка интенсивности выделения водорода W (м³/ч) аккумуляторов 6 RG 140.

Для этого используются данные (табл. 1) "Заключения о пожаровзрывобезопасности герметичных стационарных свинцовых аккумуляторов с рекомбинацией газа типа ESPACE RG, HI и EG (OPzV) фирмы "Oldham France S.A" ВНИИПО МВД России от 25 ноября 1997 г., которые соответствуют техническим характеристикам данных аккумуляторных батарей.

Таблица 1

Примечания:

1) ^* - при нормальных условиях заряда (U_зар < 2,3 В/эл; температура окружающей среды t_в = 20 ± 2 °C);

2) ^** - при аварийных условиях заряда (U_зар > 2,4 В/эл; температура окружающей среды t_в = 20 ± 2 °C);

3) Скорость выделения водорода прямо пропорциональна емкости элемента, поэтому для других емкостей скорость выделения водорода будет кратна значениям, указанным в таблице.

Поскольку скорость выделения водорода кратна емкости аккумуляторов, указанных в табл. 1 (для элемента RG емкостью 100 А∙ч W = 3,0 см³/ч), находим интенсивность выделения водорода одного аккумулятора (моноблока) 6 RG 140 емкостью 140 А∙ч при аварийных условиях заряда:

W_RG = (140/100)∙3,0 = 4,2 см³/ч = 4,2∙10^-6 м³/ч.

2) Определяется объем водорода, поступившего в помещение при заряде 102 моноблоков за расчётное время 1 час:

V_в = (W_RG∙n_RG)∙T = (4,2∙10^-6∙102)∙1 = 4284∙10^-7 м³.

3) Определяется объем водорода, поступившего в помещение при заряде с учетом температуры t_в = 35 °C:

V_н = V_н∙(1 + 0,00367∙t_в)/1,08 = 4284∙10^-7∙(1 + 0,00367∙35)∙1,08 = 4480∙10^-7 м³.

4) Определение концентрации водорода в помещении за 1 час зарядки:

С = V_н∙100/(V_св∙K_н) = 4480∙10^-7∙100/(56∙3) = 0,26∙10^-3 %, об.

Процентное содержание водорода в помещении намного ниже нижнего концентрационного предела взрыва (НКПР), равного 4% (по данным справочника "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения", т. 1, 2, М.: Химия, 1990 г.) Кроме того, процентное содержание водорода ниже, чем значение 0,1. НКПР = 0,1∙4 = 0,4 %, об, поэтому по НПБ 105-95 в данном помещении достаточно предусмотреть естественную вентиляцию, обеспечивающую концентрацию водорода не более 0,1 НКПР.

5) Производится расчет избыточного давления взрыва водорода в аккумуляторном помещении:

ΔР = (P_max - P₀)∙V_н∙Z∙100/(V_св∙С_ст∙K_н) = (900 -101)∙4480∙10^-7∙1∙100/(56∙29,24∙3) = 0,0072 кПа.

Поскольку расчетное избыточное давление взрыва значительно меньше 5 кПа, вследствие незначительного выделяющегося объема водорода, то в соответствии с табл. 1 ВНТП 05-97 данное помещение относится к категории В4.

IV. Рекомендации по обеспечению пожаровзрывобезопасности аккумуляторных помещений при использовании аккумуляторов с рекомбинацией газа

На основании заключений ВНИИПО МВД России о пожаровзрывобезопасности герметичных стационарных свинцовых аккумуляторов с рекомбинацией газа различных типов и фирм изготовителей, которые используются в источниках бесперебойного питания, необходимо выполнять следующие требования:

- в аккумуляторном помещении необходимо предусмотреть естественную вентиляцию, обеспечивающую концентрацию водорода не более 0,1 НКПР;

- зарядное устройство при любых колебаниях напряжения в сети должно поддерживать напряжение заряда не выше указанного в инструкции по эксплуатации и автоматически отключаться при превышении этого значения;

- в процессе эксплуатации необходимо исключить возможность возникновения источника зажигания в аккумуляторном помещении (курение, проведение работ с применением открытого источника пламени и т.д.);

- срок эксплуатации аккумуляторных батарей не должен превышать установленный техническими условиями;

- необходимо осуществлять периодический контроль напряжения заряда и его корректировку с учётом температуры окружающей среды, согласно техническим условиям и инструкции по эксплуатации.

V. Заключение

1. Аккумуляторное помещение тяговых подстанций при использовании аккумуляторов с рекомбинацией газа (90 % и более) относится по взрывопожарной и пожарной опасности к категории В4 при условии непревышения удельной пожарной нагрузки 180 МДж∙м^-2 (см. Раздел 4 ВНТП 05-97). Расчётное давление взрыва водорода значительно меньше 5 кПа.

2. К помещениям категории В4 следует применять требования пожарной безопасности, установленные действующими СНиП и НПБ, как для категории Д (см. Примечание 12 приложения 2 ВНТП 05-97).

3. Для помещений категорий В1 - В4 и ниже по заключению ВНИИПО МВД России (письмо от 11.11.99 г. № 43/3.5/1645) организация вытяжной вентиляции с искусственным побуждением не требуется, если естественная вентиляция обеспечивает поддержание концентрации горючих газов, паров и пыли менее 0,1 НКПР (для водорода 0,4 %, об.).

4. Систему отопления необходимо устанавливать согласно СНиП 2.04.05-91 (приложение 11), как для помещений без выделения пыли и аэрозоля.

5. Применение аккумуляторных батарей с рекомбинацией газа на объектах железнодорожного транспорта России допускается при наличии заключения ВНИИПО МВД России об их пожаровзрывобезопасности, согласованного с Управлением военизированной охраны и Департаментом электрификации и электроснабжения МПС России.

(Приложение 3а введено дополнительно. Изм. № 1)

Приложение 4
Рекомендуемое

1. ПРИМЕРЫ
определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
(без учета работы аварийной вентиляции)

1. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха ВРЗ

1.1. Исходные данные.

1.1.1. Характеристика помещения.

___________

^* Расчетная температура воздуха принята максимальная, согласно главе СНиП 2.01.01-82

1.1.2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация емкости, а также напорного и отводящего трубопроводов с последующим разливом наиболее опасного в отношении последствий взрыва ксилола. За расчетную температуру принимается температура воздуха в помещении:

t_p = 37 °С > t_всп = 24 °С.

1.1.3. Характеристика технологического блока.

1.1.4. Характеристика вещества.

1.2. Расчет массы ЛВЖ, поступившей в помещение, по формуле (3.1):

m_ж = [0,9∙0,075 + 0,785∙(10×0,025² + 10×0,04²) + 6,5×10^-5×300] × 860 = 93,955 кг

1.3. Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

1.3.1. Максимальная площадь разлива, согласно п. 3.2.5^*:

_____________

^* В примерах приводятся ссылки на пункты 3-го и 4-го разделов настоящих ВНТП.

1.3.2. Давление насыщенных паров по формуле (3.6):

1.3.3. Интенсивность испарения по формуле (3.5):

1.3.4. Время полного испарения разлившейся ЛВЖ по формуле (3.7):

За расчетное время испарения принимаем Т = 3600 с.

1.3.5. Масса испарившейся жидкости с поверхности разлива по формуле (3.3):

m = 0,283 × 10^-4 × 109,25 × 3600 = 11,13 кг

1.4. Определение средней концентрации паров ЛВЖ в помещении, согласно п. 3.5.

1.4.1. Расчет плотности пара по формуле (3.11):

1.4.2. Средняя концентрация паров ксилола в помещении

.

Значение средней концентрации паров ЛВЖ в объеме помещения превышает 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени ксилола, поэтому значение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве допускается принимать равным 0,3 (Z = 0,3).

1.5. Расчет избыточного давления взрыва.

1.5.1. Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, в соответствии п.3.3.1.

1.5.2. Стехиометрическая концентрация паров ЛВЖ по формуле (3.12)

1.5.3. Избыточное давление взрыва по формуле (3.9)

1.6. Заключение о категории помещения.

1.6.1. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ с t_всп = 24 °С. Категория помещения краскоприготовительного отделения - А, взрывопожароопасная.

2. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха ВРЗ с увеличенным объемом помещения (2-ой вариант)

2.1. Исходные данные.

2.1.1. Характеристика помещения

Остальные данные остаются те же, что и в примере 1 (см. пп. 1.1.2 - 1.1.41.2; 1.2; 1.3 настоящего Приложения).

2.2. Определение средней концентрации паров ЛВЖ (ксилола) в помещении (согласно п. 3.5 ВНТП).

2.2.1. Плотность пара определена в примере 1 (см. п. 1.4.1), r_п = 4,164 кг×м^-3.

2.2.2. Средняя концентрация паров ксилола в помещении

Средняя концентрация паров ксилола в помещении меньше 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени. В этом случае проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5.

2.3. Определение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5.3.

2.3.1. Концентрация насыщенных паров ксилола

2.3.2. Определение величины С^* по формуле С^* = j ∙ С_ст:

С^* = 1,9 × 1,932 = 3,67

С_ст = 1,932 - определена в примере 1 (см. п. 1.5.2.)

Значение функции Х по формуле (3.23) при С_н £ С^*:

Коэффициент Z по номограмме (рис. 1): при Х = 0,74 Z = 0,24 < 0,3.

В этом случае проводится расчет коэффициента Z по формулам (3.16) или (3.17).

2.4. Расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве.

2.4.1. Расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров ЛВЖ, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, определяются по формулам (3.18), (3.19), (3.20):

2.4.1.1. Предэкспоненциальный множитель C₀ в соответствии с п. 3.5.2.:

2.4.1.2.

2.4.2. Расчет коэффициента Z при Х_НКПР > 0,5L и Y_НКПР > 0,5L

Принимаем окончательно Z = 0,106

2.5. Расчет избыточного давления взрыва по формуле (3.9):

2.6. Заключение о категории помещения.

2.6.1. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно требованиям п. 2.2 и табл. 1, а также примечания 2 и табл. 4. ВНТП, помещение краскоприготовительного отделения следует отнести к категории В3, по следующему расчету: площадь разлива принимается равной не менее 10 м² с ограничением бортиками и приямком, вмещающим 93,955 кг жидкости; теплота сгорания ксилола равна 40,8 МДж×кг^-1; пожарная нагрузка Q = 93,955×40,8 = 3833 МДж; удельная ПН составит: ; расчетная ПН равна 0,64×383,3×7² = 12020 МДж. Пожарная нагрузка, определяемая по формуле (4.1), не превышает расчетную: Q = 3833 < 12020 МДж. Следовательно, помещение краскоприготовительного отделения относится к категории В3.

3. Определение категории помещения сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха ЛРЗ.

3.1. Исходные данные.

3.1.1. Характеристика помещения

3.1.2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Для расчета избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается перфорация наибольшего по объему бака для окраски полюсных катушек способом окунания и разгерметизация питающих трубопроводов по прямому и обратному потоку, с последующим разливом наиболее опасного в отношении последствий взрыва лака БТ-99. Одновременно происходит испарение с открытой поверхности второго бака, при выгрузке окрашенных полюсных катушек, размещенных в корзине (до 10 штук) для воздушной сушки в помещении.

За расчетную температуру принимается температура воздуха в помещении t_p = 37 °С > t_всп = 24 °С.

3.1.3. Характеристика технологического блока, участвующего во взрыве

3.1.4. Характеристика вещества

3.1.4.1. Суммарная химическая формула смеси растворителей, входящих в состав лака БТ-99, С_8,1Н_10,43

3.1.4.2. Молекулярная масса смеси

М_см = 8,1×12 + 10,43×1 = 107,63 кг∙кмоль^-1

3.2. Расчет массы лака БТ-99, поступившей в помещение при расчетной аварии, по формуле (3.1):

m_ж = [0,9×0,5 + 0,785×(10×0,025² + 10×0,04²) + 6,5×10^-5×300]×953 = 468,64 кг

Содержание смеси растворителей: 468,64×0,48 = 225 кг

3.3. Расчет массы испарившейся жидкости.

3.3.1. Максимальная площадь разлива, согласно п. 3.2.5.

Открытое зеркало испарения бака F_емк = 1,54 м²

Свежеокрашенная поверхность полюсных катушек F_обр = 6,28 м²

3.3.2. Давление насыщенных паров ксилола при расчетной температуре t = 37 °С, Р_н = 2,747 кПа (см. пример 1).

3.3.3. Интенсивность испарения смеси растворителей, входящих в состав лака БТ-99, согласно п. 3.2.4.

3.3.4. Время полного испарения смеси с поверхности разлива.

с открытой поверхности второго бака m_ж = 0,5×0,9×953×0,48 = 205,8 кг

За расчетное время испарения принимаем Т = 3600 с

3.3.5. Масса испарившейся смеси со всех поверхностей, при Т = 3600 с, по формуле (3.3)

m = 3,334×10^-5×3600×(245,8 + 1,54 + 6,28) = 30,495 кг

3.4. Определение средней концентрации паров смеси ЛВЖ в помещении, согласно п. 3.5.

3.4.1. Плотность паров смеси ЛВЖ по формуле (3.11)

r_п = 107,63/22,413×(1 + 0,00367×37) = 4,228 кг×м^-3

3.4.2. Средняя концентрация паров смеси

Среднее значение концентрационного предела распространения пламени смеси:

ксилол - 95,8 %, С_НКПР = 1,0 % (об.)

уайт-спирит - 4,17 %, С_НКПР = 0,7 % (об.)

С_ср = 0,352 % (об.) < 0,5×0,982 = 0,491 % (об.)

Средняя концентрация паров смеси в помещении меньше 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени. В этом случае проводится расчетное определение коэффициента Z в соответствии с п. 3.5.

3.5. Определение коэффициента Z участия паров смеси во взрыве в соответствии с п. 3.5.3.

3.5.1. Концентрация насыщенных паров наиболее опасного компонента смеси - ксилола:

3.5.2. Стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания смеси

3.5.3. Стехиометрическая концентрация паров смеси

3.5.4. Определение величины С^*

С^* = 1,9×1,893 = 3,567 (С_н < С^*)

Х = 2,719/3,567 = 0,762

3.5.5. По номограмме (рис. 1) находим значение коэффициента Z = 0,28 при X = 0,762

3.6. Определение коэффициента Z расчетом по формулам (3.16) или (3.17).

3.6.1. Определение расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров смеси по формулам (3.18 - 3.20).

3.6.1.1. Предэкспоненциальный множитель C₀ в соответствии с п. 3.5.2.

3.6.1.2. Расстояния по осям X, Y, Z:

3.6.2. Расчет коэффициента Z при X_НКПР > 0,5L и Y_НКПР > 0,5В

Принимаем окончательно Z = 0,102

3.7. Расчет избыточного давления взрыва по формуле (3.9):

3.8. Заключение о категории помещения.

3.8.1. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ с t_всп = 24 °С. Категория помещения сушильно-пропиточного отделения - А взрывопожароопасная.

4. Определение категории помещения сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха ЛРЗ при ограничении площади разлива ЛВЖ (2-ой вариант)

4.1. Исходные данные.

Исходные данные о характеристиках помещения и обращающихся в них ЛВЖ сохраняются такие же, что и в примере 3. С целью ограничения площади разлива ЛВЖ проектом реконструкции цеха предусматривается разместить автоклавы и баки для пропитки и окраски якорей и полюсных катушек в отдельном приямке, рассчитанном на аварийный пролив максимального количества ЛВЖ при расчетной аварии. Питающие трубопроводы для подачи ЛВЖ подвести из лакоприготовительного отделения через стену непосредственно к приямку.

Необходимо определить максимально допустимую площадь разлива ЛВЖ при аварийной ситуации приведенной в примере 3.

4.2. Определение максимально допустимой площади разлива ЛВЖ по формуле (3.27), при максимальном значении коэффициента Z = 0,3.

4.2.1. Максимально допустимая масса паров ЛВЖ при расчетной аварии, поступающих в помещение, при воспламенении которой давление не превысит 5 кПа, по формуле (3.24)

m_м.д = 6,258×10^-4×4,228×2048×1,893 = 10,26 кг

4.2.2. Масса паров, поступающих с поверхности окрашенных полюсных катушек и открытого зеркала испарения ЛВЖ из бака для окраски, принимается по данным из примера 3.

m_емк = 3600×3,334×10^-5×1,54 = 0,185 кг

m_обр = 3600×3,334×10^-5×6,28 = 0,755 кг

4.2.3. Максимально допустимая площадь разлива ЛВЖ, по формуле (3.27)

4.2.4. В технологической части проекта предусматривается для аварийного слива ЛВЖ приямок объемом V_пр = 26 м²×1,2 м = 31,2 м³, который обеспечивает прием максимального количества ЛВЖ при аварийной ситуации. Приямок заглублен на 1,2 м ниже уровня пола, перекрытие приямка не герметично. Принимаем открытое зеркало испарения ЛВЖ площадью, F_пр = 26 м² < 77,74 м², то есть условие соблюдения максимально допустимой площади разлива выполняется.

4.3. Расчет массы испарившейся жидкости при условии, что все содержимое из бака для окраски полюсных катушек и из трубопроводов, согласно принятому в примере 3 расчетному варианту аварии, поступает в приямок емкостью V_пр = 31,2 м³ и поверхностью испарения, F_пр = 26 м². Площади испарения, с открытой поверхности бака, F_емк = 1,54 м² и свежеокрашенных поверхностей полюсных катушек, F_обр = 6,28 м², остаются такими же, что и в примере 3.

4.3.1. Время полного испарения с поверхности приямка:

(m_ж.пр = 225 кг)

Принимаем расчетное время испарения Т = 3600 с. Время испарения с открытой поверхности бака и св. окрашенных катушек остается без изменения, Т = 3600 с.

4.3.2. Масса испарившейся смеси со всех поверхностей, при Т = 3600 с по формуле (3.3)

m = 3,334×10^-5×3600×(26 + 1,54 + 6,28) = 4,054 кг

4.4. Определение средней концентрации паров смеси ЛВЖ в помещении, согласно п. 3.5.

4.5. Расчет коэффициента Z и параметров С_н, С_ст, С^* приводится в примере 3, где Z = 0,23. Поэтому проводим расчет коэффициента Z по формулам (3.16) или (3.17).

4.5.1. Расстояние по осям X, Y, Z от источника поступления паров смеси по формулам (3.18 - 3.20).

4.5.1.1. Предэкспоненциальный множитель, C₀ в соответствии с п. 3.5.2.

4.5.1.2. Расстояния по осям X, Y, Z будут равны 0, так как согласно п. 3.5.2 значения логарифмов

 являются отрицательными

Принимаем окончательно Z = 0.

4.6. Заключение о категории помещения.

4.6.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно 0. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно требованиям п. 2.2 и табл. 1, а также табл. 4 и примечания 2 ВНТП помещение сушильно-пропиточного отделения со свободным объемом V_св = 2048 м³ следует отнести к категории В3 при условии ограничения площади разлива жидкости до 26 м² и оборудования аварийной емкостью. Содержание растворителя в приямке составляет 225 кг, высота помещения Н = 8 м. Используя данные табл. 1 приложения 1 находим низшую теплоту сгорания  = 42 МДж×кг^-1; определяем максимальную пожарную нагрузку в помещении Q = 225×42 = 9450 МДж; удельную ПН g = 9450/26 = 363,5 МДж×м^-2. Расчетная ПН равна 0,64×g×Н² = 0,64×363,5×8² = 14889 МДж. Пожарная нагрузка, определяемая по формуле (4.1), не превышает расчетную: Q = 9450 < 14889 МДж. Следовательно помещение сушильно-пропиточного отделения относится к категории В3.

5. Определение категории помещения при размещении двух и более различных технологических процессов, (цех разборки и подготовки вагонов ЭВРЗ)

5.1. Исходные данные.

5.1.1. Характеристика помещения цеха.

Цех разборки и подготовки вагонов размещается в одноэтажном здании II степени огнестойкости. Площадь цеха между противопожарными стенами 3500 м², высота до нижнего пояса ферм покрытия H = 10,8 м. Проектом предусматривается разместить в помещении цеха:

1. В общем потоке - участок разборки вагонов и участок очистки поверхности кузова, в помещении площадью 3178 м² и свободным объемом V_св = 0,8×3178×10,8 = 27458 м³;

2. В изолированном помещении - окрасочную камеру для грунтования поверхности кузова и окраски низа вагона и универсальную сушильную камеру.

Расчетная температура принята 30 °С.

5.1.2. Анализ взрывопожароопасности технологических процессов производства цеха.

5.1.2.1. Грунтование, окраска и сушка вагонов осуществляются в окрасочной и сушильной камерах в помещении категории А, изолированном от участков разборки и очистки вагонов тамбур-шлюзом.

5.1.2.2. На участках разборки и очистки вагонов одновременно находится в ремонте 10 пассажирских некупейных вагонов. Пожарная нагрузка в одном вагоне площадью 70,8 м² по данным табл. 2 приложения 1 составляет 8834 кг, низшая теплота сгорания горючих и трудногорючих материалов вагонных конструкций в среднем составляет  = 20,4 МДж×кг^-1.

Максимальное расстояние между вагонами составляет L_i = 5 м. Согласно п. 4.1.3. ВНТП участком размещения удельной ПН является площадь вагона. Используя справочные данные приложения 1, определяем пожарную нагрузку по формуле (2):

и удельную ПН по формуле (3):

По табл. 4 ВНТП помещение разборки вагонов и очистки поверхности кузова, следует отнести к категории В1.

5.1.2.3. Учитывая, что на участке очистки поверхности кузовов вагонов проводятся операции по снятию краски с применением смывки СП-6 и обезжириванию очищенных поверхностей с применением уайт-спирита, необходимо определить категорию помещения по данным о взрывопожароопасных свойствах обращающихся на участке веществ и массе поступающих паров ЛВЖ в объем помещения.

5.1.2.4. Согласно технологическому регламенту первоначально проводится очистка поверхности кузова с применением смывки СП-6. Снятая с поверхности старая краска, пропитанная смывкой, удаляется.

Очищенные поверхности подвергаются обезжириванию уайт-спиритом.

Расчетная температура принимается равной t_p = 30 °C. Поэтому, учитывая, что температура вспышки уайт-спирита, равная t_всп = 33 °С, больше расчетной, коэффициент участия паров Z во взрыве равен нулю. В этом случае избыточное давление взрыва DP = 0 и помещение можно отнести к категории В1. Однако на стадии очистки поверхности вагонов с применением СП-6, являющейся многокомпонентной смесью, в состав которой входит несколько различных видов ЛВЖ и ГЖ, для определения категории помещения цеха необходим расчет параметров пожарной опасности этой смеси.

Ниже приводятся состав смеси СП-6 и характеристика входящих в нее компонентов.

Плотность жидкости r_ж = 1251 кг/м³.

Содержание растворителей, %: метиленхлорид - 70,56; диоксолан - 1,3 - 9,21; ксилол (ГОСТ 9949-76) - 5,62; уксусная кислота - 2,25.

Содержание нелетучих компонентов, %: смола ПСХ-С - 11,24, парафин - 1,12. Химическая формула, молекулярная масса растворителей и содержание компонентов летучей части, %:

метиленхлорид - СН₂Cl₂; М = 89,94; 80,5 (ТГЖ, t_всп = -14 °С);

диоксолан-1,3 - С₃Н₆О₂; М = 74; 10,51 (ГЖ, t_всп = 82 °С);

ксилол - С_7,99Н_9,98; М = 106; 6,42 (ЛВЖ, t_всп = 24 °С);

уксусная кислота - С_3,7Н_7,4О_3,7; М = 111,097; 2,57 (ЛВЖ, t_всп = 38 °С).

Константы уравнения Антуана и нижний концентрационный предел воспламенения для ЛВЖ:

ксилол: А = 7,05479; В = 1478,16; С_А = 220,53; С_НКПР = 1,0 % (об.)

уксусная кислота: А = 7,79846; В = 1789,908; С_А = 245,909; С_НКПР = 3,33 % (об.); метиленхлорид: константы уравнения Антуана неизвестны; С_НКПР = 14 % (об.), трудногорючая жидкость.

Суммарная химическая формула смеси растворителей, входящих в состав смывки СП-6: С_1,728Н_3,07Cl_1,61O_0,305

Молекулярная масса смеси растворителей

М_см = (89,93×80,5 + 74×10,51 + 106×6,42 + 111,097×2,57)×10^-2 = 89,94

5.2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Для расчета избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный период в технологическом процессе расчистки поверхностей 4-х вагонов ЦМВ с применением смывки СП-6.

5.2.1. Расчет массы смеси СП-6, обращающейся в процессе очистки поверхностей вагонов.

По данным карты типового технологического процесса подготовки вагонов к нанесению лакокрасочных покрытий на каждый вагон расход смывки СП-6 составляет 4,2 кг, а площадь очистки, в среднем - 75 м². Смывка находится в герметически закрытых емкостях и наносится на поверхность кузова с помощью кисти.

Согласно исходным данным процентное содержание растворителей в смывке СП-6 составляет 87,64 %. Следовательно суммарный расход жидкости равен:

m_ж = 4×4,2×87,64×10^-2 = 14,72 кг

5.3. Расчет избыточного давления взрыва.

5.3.1. Выполнить расчет массы испарившейся жидкости не представляется возможным из-за отсутствия данных о константах уравнения Антуана для метиленхлорида, входящего в состав смеси растворителей смывки СП-6. Поэтому принимается, что масса смеси растворителей, нанесенная на поверхность кузовов вагонов общей площадью 300 м², полностью испарится. Следовательно масса паров ЛВЖ, поступивших в объем помещения разборки вагонов и очистки поверхности кузовов, составит m = 14,72 кг.

5.3.2. Расчет избыточного давления взрыва смеси ЛВЖ в этом случае выполняется по формуле (3.14):

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Следовательно помещение разборки вагонов и очистки поверхности кузовов следует отнести к категории В1.

6. Определение категории помещения цеха окраски пассажирских вагонов (ЦМВ) ВРЗ

6.1. Исходные данные.

6.1.1. Характеристика помещения цеха

6.1.2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Для расчета избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный период в технологическом процессе - естественная сушка 4-х окрашенных в окрасочной камере вагонов ЦМВ, в том числе 2-х в стадии окраски торцевых стен кузова вторым слоем безвоздушным распылением в общем помещении цеха. За расчетную температуру принимается температура воздуха в помещении t = 31 °С.

6.1.3. Характеристика лакокрасочных материалов и растворителей, расход ЛКМ и поверхность окраски в расчете на один вагон. Окраска продольных стен вагона (146 м²). Расход ЛКМ: эмаль ПФ-115 темно-зеленая - 15,76 кг (сухой остаток 66 %); летучая часть: уайт-спирит - 3,429 кг; ксилол - 1,929 кг, разбавитель РЭ-4В - 4,68 кг.

Окраска крыши вагона (104 м²).

Расход ЛКМ: эмаль ПФ-115 серая - 10,3 кг (сухой остаток - 63 %); летучая часть: уайт-спирит - 2,439 кг; ксилол - 1,371 кг, разбавитель РЭ-4В - 3,1 кг.

Окраска торцевых стен кузова безвоздушным распылением (20 м²).

Расход ЛКМ: эмаль ПФ-115 темно-зеленая - 3,76 кг (сухой остаток - 60 %); летучая часть: уайт-спирит - 0,818 кг; ксилол - 0,46 кг, разбавитель уайт-спирит - 0,2 кг.

Полная поверхность окраски кузова вагона составляет F_u = 370 м².

Суммарная масса растворителей (с учетом состава разбавителя РЭ-4В: сольвент нефтяной для лакокрасочной промышленности ГОСТ 10214-78 - 30 %, этилцеллозольв - 70 %):

6.1.4. Исходные параметры для расчета избыточного давления взрыва смеси.

6.2. Расчет массы испарившейся смеси ЛВЖ.

6.2.1. Площадь испарения равна полной поверхности окраски кузова вагона F_u = 370 м².

6.2.2. Давление насыщенного пара растворителей, входящих в состав смеси при t_p = 31 °С, рассчитанное по формуле (3.6): уайт-спирит - Р_н = 0,69 кПа; ксилол - Р_н = 2,0 кПа, этилцеллозольв - Р_н = 0,997 кПа; сольвент нефтяной - Р_н = 1,96 кПа.

6.2.3. Интенсивность испарения смеси определяется в соответствии с п. 3.2.4. по компонентам с наибольшим значением давления насыщенного пара и молярной массы (ксилол и уайт-спирит):

6.2.4. Время полного испарения с поверхности одного вагона.

Следовательно, за время испарения с поверхности четырех вагонов в помещение поступит вся масса паров растворителя

m = 18,427 · 4 = 73,708 кг

6.3. Расчет избыточного давления взрыва смеси.

Учитывая, что данные по химической формуле и молярной массе для сольвента отсутствуют, рассчитать избыточное давление взрыва смеси по формуле (3.9) не представляется возможным. Поэтому выполняется расчет по формуле (3.14), в которой принимается Z = 0,3 и Нт = 42∙10³ кДж∙кг^-1

DР = 1189,8 ∙ 73,708/19907 = 4,4 кПа < 5 кПа

Избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно помещение цеха следует относить к категориям В1 - В3 расчетом по Методике раздела 4 настоящих ВНТП.

2. ПРИМЕРЫ
определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
(с учетом работы аварийной вентиляции)

1. Определение категории помещения краскоприготовительного отделения малярного цеха ВРЗ.

1.1. Исходные данные и обоснование расчетного варианта аварии приведены в примере 1 раздела 1 настоящего приложения (п.п. 1.1.1. - 1.1.4).

1.2. Согласно п. 4.62. СНиП 2.04.05 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», расход воздуха для аварийной вытяжной вентиляции принимается по кратности воздухообмена, А = 8 ч^-1, с производительностью вентилятора при V_св = 500 м³ равной, V_ав = 8×500 = 4000 м³×ч^-1.

Скорость движения воздуха в помещении, при L = 20 м будет равна: U = 8/3600×20 = 0,044 м×с^-1.

1.3. Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

1.3.1. Масса ксилола, поступившего в помещение, максимальная площадь разлива жидкости и давление насыщенных паров ксилола принимаются без изменения по данным примера 1 раздела 1 настоящего приложения (п.п. 1.2, 1.3.1, 1.3.2).

1.3.2. Интенсивность испарения разлившейся ЛВЖ рассчитывается по формуле (3.6), в которой, согласно таблице 2, при скорости движения воздуха 0 < U £ 0,1 и температуре воздуха, t_в = 37 °С, коэффициент h = 1,6.

1.3.3. Время полного испарения разлившейся ЛВЖ по формуле (3.7)

За расчетное время испарения принимается Т = 3600 с.

1.3.4. Масса испарившейся жидкости с поверхности разлива по формуле (3.3)

m = 4,525×10^-5×109,25×3600 = 17,78 кг

1.4. Средняя концентрация паров ксилола в помещении определяется в соответствии с п. 3.5 ВНТП.

1.4.1. Плотность паров ксилола принимается по данным примера 1, r_п = 4,164 кг×м^-3.

1.4.2. Масса паров, остающаяся в помещении при работе аварийной вентиляции, по формуле (3.8)

1.4.3. Средняя концентрация паров, остающихся в помещении при работе аварийной вентиляции

Средняя концентрация паров ксилола в помещении при работе аварийной вентиляции меньше 50 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени. Поэтому проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5 ВНТП.

1.5. Определение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве в соответствии с п. 3.5.3.

1.5.1. Концентрация насыщенных паров ксилола

1.5.2. Определение величины С^* по формуле С^* = jС_ст:

С^* = 1,9·1,932 = 3,67

где С_ст = 1,932 - определена в примере 1 (см. п. 1.5.2).

Значение функции Х по формуле (3.23) при С_н £ С^*

Коэффициент Z по номограмме (рис. 1), при X = 0,74,

Z = 0,24 < 0,3

1.6. Расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве по формулам (3.16) или (3.17).

1.6.1. Расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров ЛВЖ, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени, по формулам (3.18), (3.19), (3.20).

1.6.1.1. Предэкспоненциальный множитель в соответствии с п. 3.5.2 (при подвижности воздушной среды)

1.6.1.2. Расстояния по осям X, Y, Z равны нулю, так как значения логарифмов в формулах (3.18), (3.19), (3.20) являются отрицательными:

Принимаем окончательно Z = 0.

1.7. Заключение о категории помещения.

1.7.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно нулю. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно п. 2.2 и табл. 1, а также примечания 2 и табл. 4 ВНТП, помещение краскоприготовительного отделения следует отнести к категории В3 при условии оборудования помещения вытяжной аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена A = 8 ч^-1, отвечающей требованиям п. 3.2.7 настоящих ВНТП и п.п. 4.61 - 4.67, СНиП 2.04.05-91. Расчеты по определению категории В3 помещения краскоприготовительного отделения приведены в примере 2 раздела 1 настоящего приложения.

2. Определение категории помещения сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха ЛРЗ

2.1. Исходные данные и обоснование расчетного варианта аварии приведены в примере 3 раздела 1 настоящего приложения (п. 3.1.1 - 3.1.4).

2.2. Согласно п. 4.62 СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» расход воздуха для аварийной вытяжной вентиляции принимается по количеству удаляемых газов из расчета 50 м³×ч^-1 на 1 м² площади пола помещения.

Производительность вентилятора при площади пола сушильно-пропиточного отделения 320 м² составит: V_ав = 50×320 = 16000 м³×ч^-1.

Кратность воздухообмена при этом будет равна:

где: 2048 м³ - свободный объем помещения.

Скорость движения воздуха в помещении при L = 32 м составит:

2.3. Расчет массы испарившейся ЛВЖ.

2.3.1. Масса лака БТ-99, поступившего в помещение, максимальная площадь разлива жидкости, открытое зеркало испарения и поверхность испарения свежеокрашенных полюсных катушек, а также давление насыщенных паров ксилола принимаются без изменений по данным примера 3 (п.п. 3.2, 3.3.1, 3.3.2).

2.3.2. Интенсивность испарения смеси растворителей, входящих в состав лака БТ-99, определяется по формуле (3.6), в которой, согласно таблице 2, при скорости движения воздуха 0 < U £ 0,071 м/с и температуре воздуха, t_в = 37 °С, коэффициент h = 1,6:

2.3.3. Время полного испарения смеси со всех поверхностей превышает максимальное нормативное. Поэтому за расчетное время испарения принимается Т = 3600 с.

2.3.4. Масса испарившейся смеси со всех поверхностей по формуле (3.3)

m = 5,334×10^-5×3600×(245,8 + 1,54 + 6,28) = 48,66 кг

2.4. Средняя концентрация паров смеси ЛВЖ в помещении определяется в соответствии с п. 3.5 ВНТП.

2.4.1. Плотность паров смеси ЛВЖ принимается по данным примера 3, r_п = 4,228 кг×м^-3.

2.4.2. Масса паров смеси, остающаяся в помещении при работе аварийной вентиляции, по формуле (3.8)

2.4.3. Средняя концентрация паров смеси, остающихся в помещении при работе аварийной вентиляции

где 0,491 % (об.) - 50 % среднего значения нижнего концентрационного предела распространения пламени смеси ксилола и уайт-спирита (см. п. 3.4.2 примера 3).

В этом случае проводится расчет коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве.

2.5. Определение коэффициента Z участия паров ЛВЖ во взрыве, в соответствии с п. 3.5.3.

2.5.1. Определение коэффициента Z по номограмме (рис. 1) дает такой же результат, что и в примере 3, так как параметры, необходимые для расчета, принимаются по данным примера 3 без изменений (п.п. 3.5.1 - 3.5.5.) Z = 0,23 < 0,3.

2.6. Определение коэффициента Z расчетом по формулам (3.16) или (3.17).

2.6.1. Определение расстояния по осям X, Y, Z от источника поступления паров смеси по формулам (3.18 - 3.20).

2.6.2. Предэкспоненциальный множитель C₀ определяется согласно п. 3.5.2 (при подвижности воздушной среды)

2.6.3. Расстояния по осям X, Y, Z равны нулю, так как значение логарифмов в формулах (3.18 - 3.20) являются отрицательными

Принимаем Z = 0.

2.7. Заключение о категории помещения.

2.7.1. Расчетное избыточное давление взрыва равно нулю. В технологическом процессе производства обращаются ЛВЖ. Согласно требованиям п. 2.2. и табл. 1, а также примечания 2 и табл. 4 ВНТП помещение сушильно-пропиточного отделения следует отнести к категории В3 при условии оборудования помещения вытяжной аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена A = 8 ч^-1, отвечающей требованиям п. 3.2.7 настоящих ВНТП и п.п. 4.61 - 4.67. СНиП 2.04.05-91. Расчеты по определению категории В3 помещения приведены в примере 4 раздела 1 настоящего приложения.

2.8. Предварительная оценка целесообразности и экономической эффективности мероприятий, направленных на снижение категории помещения во взрывопожарной и пожарной опасности.

2.8.1. Отнесение сушильно-пропиточного отделения к категории В3 может быть достигнуто как за счет ограничения площади разлива ЛВЖ до 26 м² и оборудования аварийной емкостью (пример 4), так и за счет оборудования помещения аварийной вентиляцией (пример 2).

Оба решения с точки зрения взрывобезопасности помещения дают практически одинаковый результат, в частности, отпадает необходимость предусматривать в проекте устройство тамбур-шлюзов, в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91 и СНиП 2.01.02-85.

2.8.2. Оборудование помещения аварийной емкостью (пример 4) более предпочтительно, так как в этом случае, наряду с взрывобезопасностью, решается вопрос о пожарной безопасности, если аварийная емкость и аппараты с открытым зеркалом испарения будут оборудованы автоматической установкой пожаротушения.

3. ПРИМЕРЫ
определения пожароопасных категорий В1 - В4 помещений объектов железнодорожного транспорта

1. Определить категорию помещения колесного цеха вагоноремонтного завода. Максимальная пожарная нагрузка на участке размещения колесно-накатных станков размером в плане S = 5,085 × 2,45 = 12,5 м², оборудованных поддонами, вмещающими 250 л турбинного масла (емкость гидробака 250 л). Максимальное расстояние между станками L_i = 2,5 м. Площадь поддона равна площади станка в плане. Расстояние от поверхности горения до нижнего пояса ферм H = 12,5 м.

Согласно п. 4.1.2. ВНТП за участок размещения удельной ПН принимается площадь поддона равная 12,5 м². Используя справочные данные табл. 1 приложения 1 определяем массу турбинного масла:

G = 0,25×900 = 225 кг; пожарную нагрузку по формуле (4.1)

Q = 225×41,87 = 9420 МДж и удельную ПН по формуле (4.2)

По табл. 4 ВНТП определяем категорию помещения В3.

По примечанию 2 ВНТП определяем расчетную ПН:

0,64×g×H² = 0,64×754×12,5² = 75400 МДж

Количество ПН по формуле (4.1) Q = 9420 МДж не превышает расчетную ПН

9420 < 75400 МДж,

следовательно категория помещения колесного цеха принимается В3.

2. Определить категорию помещения разборочно-моечного отделения тепловозоремонтного завода, в котором на разборке находится 12 секций тепловозов 2ТЭ10. Максимальное расстояние между ними составляет L_i = 5 м; расстояние до нижнего пояса ферм, с учетом высоты секции тепловоза от уровня головок рельсов, H = 16,2 - 4,5 = 11,7 м, площадь секции в плане S_пс = 57 м².

Согласно п. 4.1.3. ВНТП участок размещения удельной ПН является площадь секции тепловоза. Используя справочные данные табл. 2 приложения 1 определяем пожарную нагрузку по формуле (2):

и удельную ПН:  МДж×м^-2. По табл. 4. ВНТП определяем категорию помещения В3.

По примечанию 2 ВНТП вычисляем расчетную ПН:

0,64×g×H² = 0,64×472×11,72² = 41352 МДж.

Количество ПН, рассчитанное по формуле (2) Q = 26880, не превышает расчетную: 26880 < 41352 МДж, следовательно категория помещения разборочно-моечного отделения принимается В3.

3. Определить категорию помещения комплектовочной кладовой площадью 18´3 м и высотой до перекрытия H = 3 м. В кладовой хранится 90 кг резинотехнических изделий и 30 кг деталей древесины на площади 10 м².

Определяем пожарную нагрузку по формуле (4.2) ВНТП, используя данные табл. 1 приложения 1:

Согласно табл. 4 ВНТП помещение относится к категории В3.

По примечанию 2 определяем расчетную ПН:

0,64×g×H² = 0,64×343,1×3² = 1976 МДж.

Количество ПН по формуле (4.1) составляет Q = 3431 МДж и превышает расчетную ПН:

3431 > 1976 МДж,

следовательно категория помещения комплектовочной кладовой принимается В2.

4. Определить категорию помещения деревообделочного отделения ВРЗ площадью 1728 м². Высота помещения до междуэтажного перекрытия H = 7,2 м. Максимальное расстояние между участками размещения ПН из деревянных деталей, заготовок и пиломатериалов составляет L_i = 6 м.

Максимальная пожарная нагрузка - на участке размещения готовых деталей площадью S = 17,5 м². На участке складируется 10,5 м³ деталей сосновых пород. Используя справочные данные табл. 1 приложения 1 определяем массу древесины G = 10,5×500 = 5250 кг и пожарную нагрузку Q = 5250×13,8 = 72450 МДж; удельная ПН по формуле (4.2):

По табл. 4 ВНТП определяем категорию помещения деревообделочного отделения В1.

5. Определить категорию помещения столярно-комплектовочного отделения завода по ремонту рефрижераторных вагонов площадью S = 34×10 = 340 м². Высота помещения до нижнего пояса ферм H = 8,4 м. Максимальное расстояние между участком складирования ТГМ и границей разлива индустриального масла составляет L_i = 20 м. Пожарная нагрузка из ТГМ размещается на площади 10 м². В ее состав входят 68 кг пиломатериалов из сосновой древесины и 14 кг слоистого пластика. Индустриальное масло хранится в емкости объемом 40 л. Площадь разлива, ограниченная бортиками, составляет S = 10 м². Определяем пожарную нагрузку из ТГМ, используя данные табл. 1 приложения 1 по формуле (4.1):

Q = 68×13,8 + 14×18,7 = 1200 МДж,

удельную ПН по формуле (4.2):

Масса индустриального масла составляет G = 0,04×900 = 36 кг, пожарная нагрузка Q = 36×42 = 1512 МДж

Удельная ПН .

Минимальное значение q_кр по табл. 6 для сосновой древесины равно 13,9 кВт×м^-2.

Предельное расстояние по табл. 5 L = 6,5 м. С учетом минимального расстояния от поверхности ПН до нижнего пояса ферм, при высоте складирования ТГМ h = 0,5 м, предельное расстояние между участками, согласно п. 4.5. ВНТП составит L_пр = 6,5 + (11 - 7,9) = 9,6 м < 20 м. Согласно табл. 4 и примечанию 1 ВНТП категория помещения столярно-комплектовочного отделения принимается В4.

6. Определить категорию помещения колесного цеха при разливе турбинного масла с максимальной пожарной нагрузкой на участке размещения четырех колесно-накатных станков, не оборудованных местными противопожарными преградами. Площадь участка 100 м². Остальные исходные данные приведены в примере 1 настоящего приложения.

Площадь разлива турбинного масла в количестве 250 л из аварийного станка в центре участка составит 250 м². Принимая площадь разлива в форме круга, определяем радиус разлива жидкости:

Следовательно, все станки, находящиеся на участке площадью 100 м², попадают в зону разлива.

Суммарная масса турбинного масла, согласно п. 4.3., составит:

Определяем величину ПН в зоне разлива по формуле 4.1:

Q = 900×41,87 = 37683 МДж.;

Удельная ПН по формуле 4.2. составит:

Согласно п. 4.5. помещение колесного цеха не может быть отнесено к категории В4. Поэтому его следует отнести к категории В3, несмотря на то, что максимальная удельная ПН в зоне разлива меньше указанной в табл. 4 (150,7 < 181 МДж×м^-2).

По примечанию 2 ВНТП определяем расчетную ПН:

0,64×g×H² = 0,64×150,7×12,5² = 15070 МДж.

Количество ПН, вычисленное по формуле (4.1) Q = 37683 МДж превышает расчетную ПН:

37683 > 15070 МДж

Следовательно, помещение колесного цеха следует отнести к категории В2.

По сравнению с примером 1 (при условии оборудования станков местными противопожарными преградами) категория помещения колесного цеха повышается с В3 до В2.

Пример 6 можно решить, используя график, представленный на рис. 2. При этом не нужно определять расчетную ПН по формуле примечания 2 и сравнивать с ПН, рассчитанной но формуле (4.1). Зная площадь размещения максимальной ПН, равную S_max = 250 м², достаточно по графику определить, что этой площади соответствует Н_пр = 19,8 м, а расстояние от поверхности ПН (разлива жидкости на площади пола) до нижнего пояса ферм, согласно данным примера 6, составляет Н = 12,5 м. Следовательно: Н < Н_пр (12,5 < 19,8 м) и, в соответствии с п. 4.6, категория помещения колесного цеха должна быть повышена с В3 до В2.

Аналогичную задачу можно решить и для примера 2, согласно которому при удельной ПН g = 472 МДж×м^-2 категория помещения разборочно-моечного отделения по табл. 4 принимается В3. Минимальное расстояние от поверхности ПН до нижнего пояса ферм, с учетом высоты секции тепловоза, составляет H = 11,7 м. Площадь секции тепловоза равна S_max = 57 м². Следовательно указанной площади по графику соответствует Н_пр = 9,4 м. Учитывая, что Н > Н_пр (11,7 > 9,4 м), категория помещения не изменится.