Практическое задание 8

по учебному курсу «Пожарная безопасность технологических процессов»

Вариант ____ (при наличии)

Студент	(И.О. Фамилия)
Группа
Ассистент	(И.О. Фамилия)
Преподаватель	(И.О. Фамилия)

Тольятти 20__

Бланк выполнения задания 8

Задание	Решение
1. Определение варианта задания
2. Определение предельного расстояния L между участками размещения пожарной нагрузки с помощью табл.8.1 по критической плотности падающих лучистых потоков
3. Определение предельного расстояния L между участками размещения пожарной нагрузки с помощью формулы (1), если высота помещения H < 11 м
4. Определение предельного расстояния L для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ или ГЖ
5. Вывод о соответствии предельного расстояния L между участками размещения пожарной нагрузки и категории пожароопасности В4

Практическое задание № 9. Оценка качества воздуха при пожарах в закрытых помещениях

Тема 3.1. Пожарная безопасность химических процессов

Цель работы. Научиться оценивать качество воздуха при пожарах в закрытых помещениях.

Теоретический материал

При горении твердого, жидкого, газообразного топлива в атмосферу попадают вредные и токсичные вещества:

1. твердые частицы (зола, пыль, сажа);

2. оксиды серы SO₂, SO₃;

3. оксиды азота NO, NO₂;

4. оксид углерода CO;

5. органические вещества.

В процессе пиролиза углеводородных топлив получается канцерогенное вещество – бензапирен (б/п) – C₂₀H₁₂.

Одним из методов расчета количества загрязняющих веществ, образующихся при горении топлива, является метод удельных показателей выбросов вредных веществ. Этот метод дает оценочные суммарные количества вредных веществ, поступающих в атмосферу:

, (1)

где – масса загрязняющего вещества, кг;

– количество сжигаемого вещества, кг;

– удельный показатель выброса, кг/кг;

Удельный показатель выброса вещества зависит от вида и условий сжигания горючего вещества.

Таблица 9.1

Удельные показатели выбросов вредных веществ при сгорании топлива

Горючее вещество	Удельные показатели, кг/кг, (т/т)
	Твердые вещества	Оксиды серы	Оксид углерода (II)	Оксиды азота	Бензапирен
	тв·10-2	SO2·10-2	CO·10-2	NOx·10-3	б/п·10-5
Уголь	3–8	2–1	2–7	1–2	1–3
Торф	3–5	1–2	2–4	1–2	1–2
Древесина	2–8	1–2	3–5	8–1	1–2
Мазут	3–6	1–6	3–4	2–3	до 1
Газ	до 0,002	–	1–1,5	2–3	до 5

При неизвестных удельных выбросах вредных веществ данного вида топлива используют значения табл. 9.1. По ней определяют минимальный и максимальный выброс вредного вещества. Так, например, при горении угля в количестве 1000 кг выделится:

1. 30–80 кг твердых веществ;

2. 20–10 кг оксидов серы;

3. 20–70 кг оксида углерода;

4. 1–2 кг оксидов азота;

5. 0,01–0,03 кг бензапирена.

Расчет концентрации для каждого вредного вещества в помещении определяют по формуле

(2)

где C_i – концентрация загрязняющего вещества;

a_i – удельный показатель выброса (таблица 9.1), мг/мг;

M_i – количество загрязняющего вещества, кг;

V – объём помещения, м³.

Предполагается, что масса сгоревшего во время пожара вещества пропорциональна времени горения.

Расчет концентрации для каждого вредного вещества в помещении провести в различные периоды времени (строится график зависимости концентрация – время).

Нормативы загрязнения атмосферного воздуха

Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха является зависимость воздействия загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, на здоровье населения не только от значения их концентраций, но и от продолжительности временного интервала, в течение которого человек дышит данным воздухом.

Поэтому в Российской Федерации, как и во всем мире, для загрязняющих веществ, как правило, установлены 2 норматива:

1. норматив, рассчитанный на короткий период воздействия загрязняющих веществ. Данный норматив называется «предельно допустимые максимально–разовые концентрации»;

2. норматив, рассчитанный на более продолжительный период воздействия (8 часов, сутки, по некоторым веществам год). В Российской Федерации данный норматив устанавливается для 24 часов и называется «предельно допустимые среднесуточные концентрации».

ПДК_СС – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.

ПДК_МР – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация при вдыхании в течение 20–30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

Таблица 9.2

Предельно допустимые концентрации вредных веществ

№ п/п	Вредное вещество	ПДКсс, мг/м3	ПДКмр мг/м3
1	Твердые вещества	0,15	0,5
2	Оксид азота, (NO2)	0,04	0,085
3	Оксид углерода, CO	3	5
4	Оксид серы, SO2	0,05	0,5
5	Бензапирен	0,0001	–

Рекомендации по выполнению задания

1. Изучить теоретический материал и образец выполнения задания.

2. Выбрать вариант задания по таблице 9.3. Выбор варианта осуществляется по аналогии с заданием 4 (таблица 4.3).

3. Определить удельные показатели выбросов вредных веществ при сгорании топлива, таких как твердые вещества, Оксид азота (NO₂), Оксид углерода (CO), Оксид серы (SO₂) и бензапирен, используя таблицу 9.1.

4. Для расчета использовать максимальные значения удельных показателей выбросов вредных веществ из таблицы 9.1.

5. Определить предельно-допустимые концентрации загрязняющего вещества ПДКсс и ПДКмр (таблица 9.2).

6. Оформить отчёт на бланке выполнения задания 9 в соответствии с образцом.

Таблица 9.3

Исходные данные для вариантов задания

Вариант	Горючее вещество	Длина, ширина, высота цеха, м	Масса сгоревшего вещества, кг	Время горения, ч
1	Уголь	40, 20, 15	60	1
2	Торф	60, 30, 10	80	0,2
3	Древесина	100, 30, 15	100	1
4	Мазут	120, 50, 20	50	0,5
5	Уголь	90, 30, 15	30	0,5
6	Торф	150, 60, 15	30	0,6
7	Древесина	40, 30, 9	150	1
8	Мазут	120, 60, 20	100	1
9	Уголь	150, 70, 20	65	0,8
10	Торф	110, 65,15	25	0,6
11	Древесина	45, 40, 15	65	1
12	Мазут	65, 45, 10	85	0,8
13	Уголь	105, 30,15	110	1
14	Торф	110, 55, 20	70	0,7
15	Древесина	95, 35,15	35	0,6
16	Мазут	130, 65,15	35	0,5
17	Уголь	45, 35, 9	140	1
18	Торф	110, 65, 20	150	1
19	Древесина	110, 75, 20	75	0,9
20	Мазут	125, 65,15	25	0,6
21	Торф	60, 30, 10	80	0,2
22	Древесина	100, 30, 15	100	1
23	Мазут	120, 50, 20	50	0,5
24	Уголь	90, 30, 15	30	0,5
25	Торф	150, 60, 15	30	0,6
26	Древесина	40, 30, 9	150	1
27	Мазут	120, 60, 20	100	1
28	Уголь	150, 70, 20	65	0,8
29	Торф	110, 65,15	25	0,6
30	Древесина	45, 40, 15	65	1
31	Мазут	65, 45, 10	85	0,8
32	Уголь	105, 30,15	110	1
33	Торф	110, 55, 20	70	0,7
34	Древесина	95, 35,15	35	0,6
35	Мазут	130, 65,15	35	0,5
36	Уголь	45, 35, 9	140	1
37	Торф	110, 65, 20	150	1
38	Древесина	110, 75, 20	75	0,9
39	Мазут	125, 65,15	25	0,6
40	Торф	60, 30, 10	80	0,2
41	Древесина	100, 30, 15	100	1
42	Мазут	120, 50, 20	50	0,5
43	Уголь	90, 30, 15	30	0,5
44	Торф	150, 60, 15	30	0,6
45	Древесина	40, 30, 9	150	1
46	Мазут	120, 60, 20	100	1
47	Уголь	150, 70, 20	65	0,8
48	Торф	110, 65, 20	150	1
49	Древесина	110, 75, 20	75	0,9
50	Мазут	125, 65,15	25	0,6

Образец выполнения задания 9

Вероятностный пожар возникает в закрытом помещении с параметрами длина 40 м, ширина – 20 м и высотой – 15 м производственного цеха (параметры выбираются по номеру варианта). Система вентиляции и очистки газов не работает.

Задание: определить концентрацию загрязняющего вещества – уголь.

1. Оценим количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу при горении угля в количестве 1000 кг.

2. Определяем удельные показатели выбросов вредных веществ, максимальные значения которых выпишем из таблицы 9.1:

Твердые вещества	Оксид серы	Оксид углерода(II)	Оксид азота	Бензапирен
тв·102	SO2·102	CO·102	NOx·103	б/п·105
8	2	7	2	3

3. Рассчитываем массу выбросов:

4. Рассчитаем концентрации для каждого вредного вещества в помещении с использованием формулы (2):

5. Проведём расчёт концентрации выброса оксида углерода в помещении в различные периоды времени. При этом, предполагается, что масса сгоревшего во время пожара вещества пропорциональна времени горения.

Если по условию за один час сгорает 1000 кг угля, то за одну минуту – 16,7 кг. Определим концентрацию оксида углерода (СО) через минуту пожара:

Для определения времени наступления ПДКсс составим пропорцию:

Концентрация 1 минута	– 0,098 кг/м3.
Концентрация ПДКсс оксида углерода (СО) – Х мин.	– 3 кг/м3.

По аналогии определим ПДКмр.

Вывод: предельно допустимая среднесуточная концентрация оксида углерода в воздухе (ПДКсс) наступит через 3,06 минуты после развития пожара, а предельно допустимая максимальная разовая концентрация взвеси угля в воздухе наступит через 5,1 мин.

6. Аналогично проведем расчёт удельных показателей выбросов таких вредных веществ, твердые вещества, Оксид азота (NO₂), Оксид углерода (CO), Оксид серы (SO₂) и бензапирен и заполним табл. 9.4.

Таблица 9.4

Время достижения ПДКсс и ПДКмр вредных веществ

№ п/п	Вредное вещество	Время наступления ПДКсс, мин	Время наступления ПДКмр мин
1	Оксид углерода, CO	3,06	5,1
2	Оксид азота, (NO2)	...	...
3	Твердые вещества
4	Оксид серы, SO2
5	Бензапирен

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»

____________________________________________________________

(институт)

____________________________________________________________

(кафедра)