Расчет категории наружной установки

ООО «Аудит Сервис Оптимум»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
____________С.Г. Светушенко
21 сентября 2010 года
Расчет категорий наружных установок по
взрывопожарной и пожарной опасности
Заключение № 2-РП
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КАТЕГОРИИ НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК
ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
по адресу: Владимирская обл., Петушинский р-н, пос. Вольгинский
Ответственный за выпуск:
Заместитель директора
А.И. Моисеев
г. Владимир,
600027, ул. Комиссарова, д. 28
Тел:/факс 8(4922) 31 71 69, Редакция № 1, 2010 г.
http://www.aso33.ru
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Содержание.
1. Общие положения.
3
2. Расчёт категории наружных установок
3
3. Список используемой литературы
15
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Расчет категории наружных установок на участке газопровода высокого
давления до п. Вольгинский Петушинского района выполнен на основе
технического задания на расчет категорий и соответствия с Федеральным законом
от 22.07.2008г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной
безопасности» (ФЗ), Сводом правил СП 12.13130.2009 «Определение категорий
помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной
опасности» разработанный ФГУВНИИПО МЧС России, утвержденный и
введённый в действие Приказом МЧС России от 25.03.2009г. №182 (СП), НПБ 10503 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по
взрывопожарной и пожарной опасности» (Москва, 2003г.) разработанными ФГУ
ВНИИПО МЧС России и нормативно-техническим отделом ГУГПС МЧС России
(НПБ), с использованием Пособия по применению НПБ 105-95 «Определение
категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» (П).
Газорегуляторный пункт шкафной ГРПШ-1 с регулятором давления РДГД20М
Имеется наружная установка (сооружение) ГРПШ с регулятором газа РДГД20М с основной линией редуцирования и байпасом, предназначенный для
редуцирования высокого давления на низкое, автоматического поддержания
заданного выходного давления независимо от изменения расхода и входного
давления, автоматического отключения подачи газа при аварийных повышении
или понижении выходного давления от допустимых заданных значений, очистки
газа.
Газорегуляторный пункт шкафной представляет собой рамную сварную
негорючую конструкцию, обшитую стальными листами, в которой расположено
газовое оборудование. Для окраски применяются порошковые составы. В
конструкции
пункта
вентиляция,
через
предусмотрена
жалюзийные
естественная
решетки,
постоянно
действующая
обеспечивающая
трехкратный
воздухообмен в час.
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Внешний вид показан на рисунке:
Условия эксплуатации ГРПШ соответствуют климатическому исполнению для
работы при температуре окружающей среды от минус 40 до плюс 60° С.
ГРПШ размещается на отдельно стоящих опорах. Расстояние от отдельно стоящих
ГРПШ до зданий и сооружений обеспечено не менее 10м (согласно СНиП 42-012002).
Схема подключения ГРПШ к газопроводу представлена на схеме.
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Газоснабжение бытовых помещений с пристройкой котельной в 150м южнее
ВНИИ ВВ и М п. Вольгинский Петушинского района осуществляется от
существующего полиэтиленового газопровода высокого давления. Прокладка
газопровода запроектирована подземная на глубине 1,0 и 2,5 м до верха трубы и
надземно на высоте 1,0 м от поверхности земли у ГРПШ по стене здания.
Прокладка газопровода принята в траншее шириной не менее 300мм. Укладка
полиэтиленового газопровода принята змейкой.
Общая протяженность трассы газопровода – 685.0 п.м, в том числе:
- подземный полиэтиленовый газопровод высокого давления – 681.0 м
- подземный стальной газопровод высокого давления - 4,0 м
Диаметр трубы, которая подходит к ГРПШ составляет 67 мм.
Техническая характеристика ГРПШ-1:
1. Регулируемая среда - природный газ ГОСТ 5542 - 87
2. Максимальное давление газа на входе: -0,6МПа
3. Диапазон настройки выходного давления, 2-...2,5кПа
4. Пропускная способность, мЗ/час -70,0
5. Пропускная способность при давлении О.ЗМПа - 40,0мЗ/час
6. Класс герметичности затвора клапанов - А по ГОСТ 9544-93
7. Диапазон настройки давления срабатывания автоматического отключения
подачи газа:
- при повышении выходного давления - от 3,0 до 4,5 кПа,
- при понижении выходного давления от 0,6 до 1,1 кПа
- при понижении входного давления - от -0,01МПа до 0,015Мпа
8. Диапазон настройки давления срабатывания предохранительно-сбросного
клапана, кПа от 0,3 до 0,8.
9. Зона неравномерности (пропорциональности) регулирования +10%
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
При разрушении газопровода возможно два варианта событий: выброс газа без
возгорания и выброс газа с последующим возгоранием.
Варианты выброса газа при разрушении газопровода без возгорания:
а) выброс в виде 2-х независимых струй из концов разрушенною трубопровода;
б) выброс в виде интегрального шлейфа из образовавшегося «котлована»
Расчет более сложного процесса распространения низкоскоростного интегрального
турбулентного шлейфа газа из котлована в условиях действия сносящего ветрового
потока должен проводиться по специализированным программам, реализующим
решение системы дифференциальных уравнений в частных производных,
отражающих в консервативной форме законы сохранения массы, импульса и
энергии и описывающих течение газа (в параметрах скорости, плотности,
температуры) при различных состояниях атмосферы и скоростях ветра.
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Категории наружных установок по пожарной опасности принимаются в
соответствии с таблицей:
Категория
наружной установки
Критерии отнесения наружной установки
к той или иной категории по пожарной опасности
Установка относится к категории АН, если в ней (хранятся,
перерабатываются,транспортируются)
горючие
газы,
Ан
присутствуют
легковоспламеняющиеся
жидкости
с
повышенная
температурой вспышки не более 28°С, вещества и
(или)
взрывопожароопасность материалы, способные гореть при взаимодействии с водой,
кислородом воздуха и (или) друг с другом (при условии, что
величина пожарного риска при возможном сгорании указанных
веществ с образованием
волн давления превышает одну
миллионную в год на расстоянии 30 м от наружной установки)
Установка относится к категории БН, если в ней присутствуют
(хранятся,
перерабатываются, транспортируются) горючие
Бн
пыли и (или) волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с
взрывопожароопасность
температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости (при
условии, что величина пожарного риска при возможном сгорании
пыле- и (или) паровоздушных смесей с образованием волн
давления превышает одну миллионную в год на расстоянии 30 м
от наружной установки)
Установка относится к категории ВН, если в ней присутствуют
(хранятся,
перерабатываются, транспортируются) горючие и
(или) трудногорючие жидкости, твердые горючие и (или)
Вн
трудногорючие вещества и (или) материалы (в том числе пыли и
пожароопасность
(или) волокна), вещества и (или) материалы, способные при
взаимодействии с водой, кислородом воздуха и (или) друг с
другом гореть, и если не реализуются критерии, позволяющие
отнести установку к категории АН или БН (при условии, что
величина пожарного риска при возможном сгорании указанных
веществ и (или) материалов превышает одну миллионную в
год на расстоянии 30 м от наружной установки)
Установка относится к категории ГН, если в ней присутствуют
(хранятся, перерабатываются, транспортируются)
негорючие
Гн
вещества
и (или) материалы в горячем, раскаленном и
умеренная
(или) расплавленном состоянии, процесс обработки которых
пожароопасность
сопровождается выделением лучистого тепла,
искр и (или)
пламени, а также горючие газы, жидкости и (или) твердые
вещества, которые
сжигаются или утилизируются в качестве
топлива.
Установка относится к категории ДН, если в ней присутствуют
(хранятся,
перерабатываются, транспортируются) в основном
Дн
негорючие вещества и (или) материалы в холодном состоянии
пониженная
и если по перечисленным выше критериям она не относится к
пожароопасность
категории АН, БН, ВН или ГН
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Определение категорий наружных установок следует осуществлять путем
последовательной проверки их принадлежности к категориям, приведенным в
таблице , от наиболее опасной (АН) к наименее опасной (ДН).
В случае, если из-за отсутствия данных представляется невозможным оценить
величину пожарного риска, допускается использование вместо нее следующих
критериев.
Для категорий АН и БН:
- горизонтальный размер зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с
концентрацией
горючего
выше
нижнего
концентрационного
предела
распространения пламени (НКПР) по ГОСТ 12.1.044, превышает 30 м (данный
критерий применяется только для горючих газов и паров) и (или) расчетное
избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси на
расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа.
Для категории ВН:
- интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и (или) материалов,
указанных для категории ВН, на расстоянии 30 м от наружной установки
−2
превышает 4 кВт · м .
Характеристики природного газа принимаются равными:
−3
 ρг - плотность газа, 1 .кг· м
−1
 Qсг - удельная теплота сгорания газа, 13.25 ∙ 106 Дж
; ·кг
Все данные взяты из справочника А.Н.Баратова «Пожаровзрывоопасность веществ
и материалов и средства их тушения» М. Химия, 1990.
Мы выбираем наиболее неблагоприятный вариант аварийной ситуации и ведем
дальнейший расчет в соответствии с п.В.1.3-В.1.9 СП 12.13130.2009. Происходит
разрыв газопровода высокого давления непосредственно перед наружной
установкой. При этом газ продолжает поступать, как по прямому, так и по
обратному трубопроводу в период от момента аварии до момента срабатывания
клапана-отсекателя.
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
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 систем автоматики отключения трубопроводов согласно
паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не
превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не
более 120 с);
 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в
год и не обеспечено резервирование ее элементов;
 300 с при ручном отключении.
Наиболее неблагоприятным вариантом является ручное отключение трубопровода,
поэтому расчетное время отключения принимаем равным 300 с.
Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной
аварии, определяется по формуле
m = ( Va + Vт )ρг
, где
Va - объем газа, вышедшего из аппарата, м3 ;
Vт - объем газа вышедшего из трубопровода, м3 ;
ρг - плотность газа, кг· м − 3 .
При этом Va = 0,01 ·P1V , где
P1 - давление в аппарате, кПа;
V - объем аппарата, м3 ;
Определим объем аппарата исходя из его габаритов и условного коэффициента
заполнения.
Размеры
ГРПШ-1
возьмем
из
технической
коэффициент заполнения примем равным 0,6. Тогда
Расчет категории наружной установки
документации
,
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
𝑉 = 0.47 м ∙ 0.471 м ∙ 0,15 м ∙ 0,6 = 0,02 м3
Давление в аппарате принимаем равным давлению в трубопроводе, которое равно
600 кПа. Соответственно 𝑉𝑎 = 0,12 м3 .
Vт = V1т + V2т
,где
V1т
3
- объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м ;
V2т
3
- объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м ;
V1т = qT
, где
q - расход газа, определяемый по технологическому регламенту в зависимости от
давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., ;
−1
Т – время отключения
газопровода, с.
м3 · с
𝑉1𝑇 = 300 с ∙ 0,3 м3 ∙ с−1 = 90м3
(
V2т = 0,01 ·πP2 r12L1 + r22L2 + …+ rn2Ln
)
, где
P2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту,
кПа;
r - внутренний радиус трубопроводов, м;
L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
Максимальное давление в трубопроводе принимаем равным номинальному, т.е.
P2=0,6 МПа. Участок рассматриваемого газопровода высокого давления идет от
врезки в магистральный газопровод до помещения с газовым оборудованием,
непосредственно перед которым установлен ГРПШ-1. Длинна этого участка
составляет 685 м. Диаметр газопровода составляет 67 мм (радиус 0,0335 м).
𝑉2𝑇 = 0,01 ∙ 𝜋 ∙ 600 кПа ∙ (0,0335 м)2 ∙ 685 м = 14.93 м3
Тогда 𝑉𝑇 = 14.93м3 + 90м3 = 104.93 м3 и с учетом того, что плотность ГГ при
расчетной температуре и атмосферном давлении равна 1 кг/м3
𝑚 = (104.93 м3 + 0.12 м3 ) ∙ 1
кг
м3
= 105.05 кг
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
В нашем случае жидкость не поступает из трубопровода, поэтому в расчете не
участвуют п.В1.5 – п.В1.9 СП 12.13130.2009 , в которых рассчитывается масса
паров жидкости, масса жидкости и интенсивность испарения.
Рассчитаем горизонтальные размеры зон, ограничивающих газо- воздушные смеси
с концентрацией горючего выше НКПР.
Горизонтальные размеры зоны
, м, ограничивающие область концентраций,
превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (по
ГОСТ 12.1.044), вычисляют по формуле (для горючих газов):
RНКПР = 14,5632 ·
(
mг
ρгCНКПР
)
0,333
где
mг - масса поступивших в открытое пространство ГГ, кг;
ρг - плотность ГГ кг· м − 3 ;
CНКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ, который
находится в пределах от 4,5 – 13,5 %. Принимаем его равным 4,5.
0,3333
105,05 кг
𝑅НКПР = 14,5632 ∙ ( кг
)
1 3 ∙ 4,5
м
= 41,57 м > 30 м
Рассмотрим зависимость горизонтальных размеров зоны от расхода газа q.
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
0.4
0.3
0.3
q
0.2
0.1
0
0
20
25
30
21.768
35
40
Rnkpr( q)
45
41.577
Как видно из представленного графика, наблюдается постепенное увеличение
границы допустимой зоны при увеличении расхода газа в трубопроводе. Наличие в
трубе газа под давлением даже при отсутствии расхода объясняет факт
присутствия границ зоны при q=0.
Избыточное давления ΔP , кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных
смесей, рассчитывают по формуле
ΔP = P0
(
0,33
0,66
0,8mпр
3mпр
5mпр
+
+
r
r2
r3
)
, где
Р0 - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;
mпр - приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
mпр =
Qсг
·mZ
Q0
,
−1
где Qсг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж ·кг ;
Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается
принимать равным 0,1;
Q0 - константа, равная 4,52 · 106 Дж · кг − 1 ;
m - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в
окружающее пространство, кг.
13.25 ∙ 106
𝑚пр =
∙ 0,1 ∙ 105,05
4.52 ∙ 106
Тогда избыточное давление на расстоянии 30 м будет равно
0,8 ∙ 105,050,33 3 ∙ 105,050,66 5 ∙ 105,05
∆𝑃 = 101 (
+
+
) = 21,744 кПа > 5 кПа
30
302
303
Создадим условную модель площади взрыва и рассчитаем в каждой ее точке
избыточное давление газа. Теперь мы можем построить логарифмическую
зависимость избыточного давления от координаты на плоскости взрыва
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Наибольшее давление наблюдается в области, находящейся на минимальном
расстоянии от места взрыва. Дальше величина избыточного давления начинает
убывать по экспоненте и на расстоянии 30 м будет равно 22 кПа.
Вывод: расчет наружной установки ГРПШ-1 показал, что горизонтальный размер
зоны, ограничивающей газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше
нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) по
ГОСТ 12.1.044, превышает 30 м и расчетное избыточное давление при сгорании
газо-воздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5
кПа. Таким образом, наружной установке присваивается категория Ан.
Расчет категории наружной установки
ООО «Аудит Сервис Оптимум»
Список используемой литературы
1. Федеральный закон от 22.07.2008г. №123-ФЗ «Технический регламент о
требованиях пожарной безопасности»
2. Свод правил СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий
и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»
разработанный ФГУВНИИПО МЧС России, утвержденный и введённый в
действие Приказом МЧС России от 25.03.2009г. №182
3. НПБ
105-03
«определение
категорий
помещений,
зданий
наружных
установок по взрывоопасности»
4. Пособие
по
применению
взрывопожарной
и
НПБ
пожарной
105-03
опасности
«Определение
при
категорий
рассмотрении
по
проектно-
сметной документации». М. 1997г.
5. Баратов
А.Н
и
др.
Справочник,
пожаровзрывоопасность
веществ
материалов и средств их тушения., М Химия 1990г.
6. Справочник химика под редакцией Никольского Б.П. 1 том, М. 1962г.
Расчет категории наружной установки
и