3.2 Задача на определение категории б. Помещение с горючими пылями.

Пример:

Помещение столярного цеха имеет длину 20 м., ширину 20 м. Максимальная высота помещения составляет 7 м, высота стен составляет 5 м. В помещении расположены четыре деревообрабатывающих станка, оборудованных системами пылеудаления. Пыль собирается в полиэтиленовые мешки. Масса пыли в мешке не превышает 20 кг. Также в помещении размещены деревянные заготовки массой не более 3000 кг, синтетические ткани массой не более 1000 кг.. Высота хранения не превышает 4 м. Влажная уборка в помещении осуществляется каждые 8 часов. Площадь труднодоступных поверхностей в помещении составляет 10 м².

Решение.

В соответствии с требованиями п. А. 1.1 [2] категорию пожаровзрывоопасности помещения необходимо определять для наиболее неблагоприятного в отношении последствий пожара или взрыва периода, исходя из вида обращающихся горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств.

В качестве наиболее неблагоприятной в помещении следует принять ситуацию, связанную с разрывом полиэтиленового мешка и поступлением в помещение 20 кг пыли.

В соответствии с требованиями п. А.1.1 [2] расчет избыточного давления взрыва в помещении необходимо производить по формуле (8).

Расчетная масса пыли, поступившей в объем помещении в результате аварийной ситуации, определяется по формуле:

(20)

где: m_ап – масса горючей пыли выбрасываемой в помещение из аппарата, кг;

q – производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварийный аппарат по трубопроводам (транспортерам) до момента их отключения, кг/с;

T – время отключения системы пылеудаления (прекращение подачи пыли в мешок при аварии), с;

K_n – коэффициент пыления.

Масса пыли, выбрасываемой в помещение, составляет m_ап = 20 кг. Производительность подачи пыли составляет q = 0, 041 кг/с. Поскольку для аварийного прекращения подачи пыли предусмотрены автоматические заслонки, то с учетом требований п. А.1.2. (в) [2] время отключения следует принять равным Т = 120 с. Дисперсность древесной пыли более 350 мкм. Поэтому с учетом требований п. А. 3.4. (в) [2] коэффициент пыления K_n принимается равным 0,5. Общее количество пыли, поступившей в объем помещения в результате разгерметизации мешка с пылью, будет составлять:

При обращении общего количества древесной пыли, поступившей в объем помещения, следует учесть, что до возникновения аварийной ситуации происходило пыленакопление на строительных конструкциях, инженерных коммуникациях и наружных поверхностях оборудования.

Масса пыли, которая может, отлагается на доступных для уборки поверхностях, определяется по формуле:

(21)

где: G_д.п – интенсивность пылеотложений на доступных для уборки поверхностях, кг/(м²*с);

F_д.п – площадь доступных для уборки поверхностей, м²;

n_д.п. – количество циклов работы оборудования между уборками доступных поверхностях;

τ_п – продолжительность одного цикла пылевыделения, с.

Интенсивность пылеотложений на доступных для уборки поверхностях составляет G_д.п = 8,2 *10^-7 кг/(м²*с). Площадь таких поверхностей равна 30 м². Поскольку уборка доступных поверхностей в помещений осуществляется после каждой смены, значение n_д.п. = 1. Продолжительность смены составляет 8 часов. Подставляя указанные значения в формулу (21), получим:

Масса пыли, которая может отлагаться на труднодоступных для уборки поверхностях, определяется по формуле:

(22)

где: G_т.д.п – интенсивность пылеотложений на труднодоступных для уборки поверхностях, кг/(м²*с);

F _т.д.п – площадь труднодоступных для уборки поверхностей, м²;

n _т.д.п – количество циклов работы оборудования между уборками на труднодоступных поверхностях;

τ_п - продолжительность одного цикла пылевыделения, с.

Интенсивность пылеотложений на труднодоступных для уборки поверхностях составляет G_т.д.п = 1,4 * 10^-7 кг/(м²*с). Площадь таких поверхностей равна 10 м². Учитывая, что уборка труднодоступных поверхностей в помещении осуществляется раз в три месяца (генеральная уборка), значения n _т.д.п следует принять равным 4. Подставляя указанные значения в формулу (22), получим:

Суммарная масса пыли, отложившейся на доступных и труднодоступных для уборки поверхностях, будет равна:

В соответствии с требованиями п. А.3.5 [2] необходимо дополнительно учесть эффективность пылеуборки в помещении. Поскольку уборка пыли в помещении осуществляется в ручную влажными тряпками, то коэффициент эффективности пылеуборки K_у следует принять равны 0,7. Доля горючей пыли в общей массе отложений составляет K_г = 0,9. С учетом этого, масса отложений пыли в помещении к моменту возникновения аварийной ситуации будет равна:

Количество аэрогеля, переходящего при аварийной ситуации во взвешенное состояние, определяется по формуле:

(23)

где: K_вз — доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации.

С учетом требований п. А.3.3 [2] коэффициент K_вз следует принять равным 0,9. Тогда расчетная масса взвихрившейся пыли составит:

Общая масса взвихренной пыли, образовавшийся в результате аварийной ситуации, составит:

Низшая теплота сгорания древесной пыли принимается равной Q_н = 16750 кДж/кг. Коэффициент участия горючего во взрыве Z, с учетом требований п. А.3.1. [2], следует принять равны 0,5. Коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения K_н = 3. Начальное давление Р₀ в соответствии с данными п. А.2.1 [2] допускается принимать равны 101 кПа.

Свободный объем помещения определяется как разность между герметическим объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим и инженерным оборудованием. Поскольку сведения об объеме, занимаемом технологическим оборудованием отсутствуют, то в соответствии с данными п. А.1.4 [2] свободный объем принимается равным 80 % геометрического объема помещения:

Теплоемкость воздуха С_р в соответствии с данными п. А.22 [2] допускается принимать равной 1,01*10³ Дж/(кг*К).

Плотность воздуха до взрыва можно определить по формуле (6). В соответствии с данными п. А.2.1 [2] в качестве расчетной темепературы необходимо принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного ее повышения при аварийной ситуации. По данным СНиП 23-01-99 абсолютная максимальная температура воздуха в Санкт-Петербурге составляет 34 ⁰С. Плотность воздуха при данной температуре будет составлять:

С учетом имеющихся данных, расчетное избыточное давление взрыва в помещении составит:

Поскольку избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, то в соответствии с требованиями п. 5.1 и таблицы 1 [2] помещение необходимо отнести к взрывопожароопасной категории Б.