ГОСГОРТЕХНАДЗОР РОССИИ

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ, НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

0.1. Настоящие Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (далее по тексту – Правила) распространяются на вновь проектируемые, строящиеся, реконструируемые и действующие предприятия, организации и объекты (независимо от их организационно-правового статуса и форм собственности) химической, нефтехимической, нефтегазоперерабатывающей промышленности, а также другие объекты (в соответствии с разделом V действующего Перечня организаций, производств, объектов и работ, надзор за которыми осуществляют органы Федерального горного и промышленного надзора России), в которых обращаются вещества, образующие паро-, газо- и пылевоздушные взрывопожароопасные смеси.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Разработка технологического процесса, разделение технологической схемы на отдельные технологические блоки, ее аппаратурное оформление, выбор типа отключающих устройств и мест их установки, средств контроля, управления и противоаварийной защиты при обоснованной технологической целесообразности должны обеспечивать минимальный уровень взрывоопасности технологических блоков, входящих в эту систему.
1.2. Проектной организацией производится оценка энергетического уровня каждого технологического блока и определяется расчетом категория его взрывоопасности (приложение 1), дается обоснование эффективности и надежности мер и технических средств защиты, их способности обеспечивать взрывобезопасность данного блока и в целом всей технологической системы.
1.3. Категорию взрывоопасности блоков, определяемую расчетом, следует принимать на одну выше, если обращающиеся в технологическом блоке вещества (сырье, полупродукт, готовый продукт) относятся к I или II классу опасности по ГОСТ 12.1.007—76* «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» или обладают механизмом остронаправленного действия по ГОСТ 12.1.005—88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
1.4. При наличии в технологической аппаратуре вредных веществ или возможности их образования владельцем предприятия разрабатываются необходимые меры защиты персонала от воздействия этих веществ при взрывах, пожарах и других авариях…
1.11. Для каждого взрывопожароопасного объекта, с учетом технологических и других специфических особенностей, предприятием разрабатывается план локализации аварийных ситуаций (ПЛАС), в котором предусматриваются действия персонала по локализации аварийных ситуаций и предупреждению аварий, а в случае их возникновения – по локализации и максимальному снижению тяжести последствий, а также технические системы и средства, используемые при этом.
Планы локализации аварийных ситуаций составляются в соответствии с требованиями руководящих документов Госгортехнадзора России…
1.14. Персонал, связанный с эксплуатацией опасных производственных объектов, а также персонал газоспасательных и аварийных служб должен проходить профессиональный отбор с обязательным медицинским освидетельствованием и психологическим тестированием на профессиональную пригодность по методикам, утвержденным Госгортехнадзором России.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2.1. Для каждой технологической системы должны предусматриваться меры по максимальному снижению взрывоопасности технологических блоков, входящих в нее:
- предотвращение взрывов и пожаров внутри технологического оборудования;
- защита технологического оборудования от разрушения и максимальное ограничение выбросов из него горючих веществ в атмосферу при аварийной разгерметизации;
- исключение возможности взрывов и пожаров в объеме производственных зданий, сооружений и наружных установок;
- снижение тяжести последствий взрывов и пожаров в объеме производственных зданий, сооружений и наружных установок.

Приложение 1

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ВЗРЫВООПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Принятые сокращения:
ПГФ — парогазовая фаза;
ЖФ — жидкая фаза;
АРБ — аварийная разгерметизация блока.
Обозначение параметра-символа одним штрихом соответствует парогазовым состояниям среды, двумя штрихами – жидким средам, например, G ´ и G´´ соответственно масса ПГФ и ЖФ.

Обозначения:
Е – общий энергетический потенциал взрывоопасности, (полная энергия сгорания ПГФ, поступившей в окружающую среду при АРБ);
Еn´´ - полная энергия, выделяемая при сгорании неиспарившейся при АРБ массы ЖФ;
Еi ´ - энергия сгорания при АРБ ПГФ, непосредственно имеющейся в блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;
Еi" – энергия сгорания ПГФ, образующейся при АРБ из ЖФ, имеющейся в блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;
А, Аi – энергия сжатой ПГФ, содержащейся непосредственно в блоке и поступающей от смежных блоков, рассматриваемая как работа ее адиабатического расширения при АРБ;
V, V´ ´ - соответственно геометрические объемы ПГФ и ЖФ в системе, блоке;
0 – объем ПГФ, приведенный к нормальным условиям (T0= 293 К, Р0 = 0,1 МПа);
Р, P0 – соответственно регламентированное абсолютное и атмосферное (0,1 МПа) давления в в блоке;
vi´ - удельный объем ПГФ (в реальных условиях);
G1´, G1´´ - масса ПГФ и ЖФ, имеющихся непосредственно в блоке и поступивших в него при АРБ от смежных объектов;
G2´´ – масса ЖФ, испарившейся за счет энергии перегрева и поступившей в окружающую среду при АРБ;
q´, q´´ - соответственно удельная теплота сгорания ПГФ и ЖФ;
qPi– суммарный тепловой эффект химической реакции;
T – абсолютная температура среды: ПГФ или ЖФ;
Т0, Ti – абсолютная нормальная и регламентированная температуры ПГФ или ЖФ блока, К (T0 = 293 К);
t, t0 – регламентированная и нормальная температуры ПГФ и ЖФ блока (t0 = 20 °С);
Tк´´, tк´´ - температура кипения горючей жидкости (К или °С);
wi´, wi´´ – скорость истечения ПГФ и ЖФ в рассматриваемый блок из смежных блоков;
Si – площадь сечения, через которое возможно истечение ПГФ или ЖФ при АРБ;
ПPi– скорость теплопритока к ГЖ за счет суммарного теплового эффекта экзотермической реакции;
ПTi– скорость теплопритока к ЖФ от внешних теплоносителей;
К – коэффициент теплопередачи от теплоносителя к горючей жидкости;
F – площадь поверхности теплообмена;
Δt – разность температур теплоносителей в процессе теплопередачи (через стенку);
r – удельная теплота парообразования горючей жидкости;
с´ – удельная теплоемкость жидкой фазы;
β1, β2 – безразмерные коэффициенты, учитывающие давление (Р) и показатель адиабаты (k) ПГФ блока;
 μ– безразмерный коэффициент, учитывающий гидродинамику потока;
ρ, ρi – плотность ПГФ или ЖФ при нормальных условиях (Р = 0,1 МПа и t0 = 20 °С) в среднем по блоку и по i-ым, поступающим в него при АРБ потокам;
τi – время с момента АРБ до полного срабатывания отключающей аварийный блок арматуры;
τPi– время с момента АРБ до полного прекращения экзотермических процессов;
τTi– время с момента АРБ до полного прекращения подачи теплоносителя к аварийному блоку (прекращение теплообменного процесса);
θK– разность температур ЖФ при регламентированном режиме и ее кипении при атмосферном давлении;
G4´´ – масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока от твердой поверхности (пола, поддона, обвалования и т.п.);
С5´´ – масса ЖФ, испарившейся за счет теплопередачи от окружающего воздуха к пролитой жидкости (по зеркалу испарения);
 – суммарная масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока из окружающей среды;
FЖ – площадь поверхности зеркала жидкости;
Fп – площадь контакта жидкости с твердой поверхностью разлива (площадь теплообмена между пролитой жидкостью и твердой поверхностью);
ε – коэффициент тепловой активности поверхности (поддона);
λ – коэффициент теплопроводности материала твердой поверхности (пола, поддона, земли и т.п.);
сТ – удельная теплоемкость материала твердой поверхности;
ρТ – плотность материала твердой поверхности;
mИ – интенсивность испарения;
М – молекулярная масса;
R – газовая постоянная ПГФ;
η – безразмерный коэффициент;
РН – давление насыщенного пара при расчетной температуре;
τИ – время контакта жидкости с поверхностью пролива, принимаемое в расчет.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВООПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БЛОКА (Расчет выполняется в Международной системе СИ)

1 Энергетический потенциал взрывоопасности Е (кДж) блока определяется полной энергией сгорания парогазовой фазы, находящейся в блоке, с учетом величины работы ее адиабатического расширения, а также величины энергии полного сгорания испарившейся жидкости с максимально возможной площади ее пролива, при этом считается:
1) при аварийной разгерметизации аппарата происходит его полное раскрытие (разрушение);
2) площадь пролива жидкости определяется, исходя из конструктивных решений зданий или площадки наружной установки;
3) время испарения принимается не более одного часа:

, (1)

1.1. Е1´ – сумма энергий адиабатического расширения А (кДж) и сгорания ПГФ находящейся в блоке, кДж:

 (2)

Для практического определения энергии адиабатического расширения ПГФ можно воспользоваться формулой:

 , (3)

где β1 может быть принято по табл. 1.

 , (4)

где  

При избыточных значениях Р<0,07 МПа и PV´ <0,02 МПа•м3 энергию адиабатического расширения ПГФ (А) ввиду малых ее значений в расчет можно не принимать.
Для многокомпонентных сред значения массы и объема определяются с учетом процентного содержания и физических свойств составляющих эту смесь продуктов или по одному компоненту, составляющему наибольшую долю в ней.

Таблица 1

Значение коэффициента β1 в зависимости от показателя адиабаты среды и давления в технологическом блоке

Показатель адиабаты

Давление в системе, МПа

0,07 - 0,5
0,5 - 1,0
1,0 - 5,0
5,0 - 10,0
10,0 - 20,0
20,0 - 30,0
30,0 - 40,0
40,0 - 50,0
50,0 - 75,0
45,0 - 100,0
k=1,1
1,60
1,95
2,95
3,38
3,08
4,02
4,16
4,28
4,46
4,63
k=1,2
1,40
1,53
2,13
2,68
2,94
3,07
3,16
3,23
3,36
3,42
k=1,3
1,21
1,42
1,97
2,18
2,36
2,44
2,50
2,54
2,62
2,65
k=1,4
1,08
1,24
1,68
1,83
1,95
2,00
2,05
2,08
2,12
2,15

1.2. Е2´ – энергия сгорания ПГФ, поступившей к разгерметизированному участку от смежных объектов (блоков), кДж:

 , (5)

Для i-го потока:

 , (6)

где

при избыточном давлении Р ≤ 0,07 МПа:

1.3. Е1´´ – энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегретой ЖФ рассматриваемого блока и поступившей от смежных объектов за время τi, кДж:

 , (7)

Количество ЖФ, поступившей от смежных блоков:

 , (8)

где

 μ– в зависимости от реальных свойств ЖФ и гидравлических условий принимается в пределах 0,4-0,8;
ΔР – избыточное давление истечения ЖФ.

ПРИМЕЧАНИЕ. При расчетах скоростей источения ПГФ и ЖФ из смежных систем к аварийному блоку можно использовать и другие расчетные формулы, учитывающие фактические условия действующего производства, в том числе гидравлическое сопротивление систем, их которых возможно истечение.

1.4. E2´´ – энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет тепла экзотермических реакций, не прекращающихся при разгерметизации, кДж:

 , (9)

где τPi принимается для каждого случая, исходя из конкретных регламентированных условий проведения процесса и времени срабатывания отсечной арматуры и средств ПАЗ, с.

1.5. E3´´ – энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет теплопритока от внешних теплоносителей, кДж:

 , (10)

Значение (кДж/с) может определяться с учетом конкретного теплообменного оборудования и основных закономерностей процессов теплообмена () по разности теплосодержания теплоносителя на входе в теплообменный элемент (аппарат) и выходе на него:

где: WTi– секундный расход греющего теплоносителя;
rTi– удельная теплота парообразования теплоносителя,
а также другими существующими способами.

1.6. E4´´ – энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую поверхность (пол, поддон, грунт и т.п.) ЖФ за счет теплоотдачи от окружающей среды (от твердой поверхности и воздуха к жидкости по ее поверхности), кДж:

 , (11)

где  , (12)

 , (13)

здесь Т0 – температура твердой поверхности (пола, поддона, грунта и т.п.), К;
 π = 3,14;

, (14)

где

Значение безразмерного коэффициента η, учитывающего влияние скорости и температуры воздушного потока над поверхностью (зеркало испарения) жидкости, принимается по табл. 2.

Таблица 2

Значение коэффициента η

Скорость воздушного потока над зеркалом испарения, м/с

Значения коэффициента η при температуре воздуха в помещении tО.С., °С

10
15
20
30
35
0,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
3,0
2,6
2,4
1,8
1,6
0,2
4,6
3,8
3,5
2,4
2,3
0,5
6,6
5,7
5,4
3,6
3,2
1,0
10,0
8,7
7,7
5,6
4,6

Ориентировочно, значение  может определяться по табл. 3.
Для конкретных условий, когда площадь твердой поверхности пролива жидкости окажется больше или меньше 50 м2 (F П ≠ 50), производится пересчет массы испарившейся жидкости по формуле:

 , (15)

2. По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности E определяются величины приведенной массы и относительного энергетического потенциала, характеризующих взрывоопасность технологических блоков.

Таблица 3

Зависимость массы ПГФ пролитой жидкости от температуры ее кипения при τ= 180

Значение температуры кипения жидкой фазы tк, °С

Масса парогазовой фазы , кг (при FП = 50м2)

Выше 60

<10

от 60 до 40

10-40

от 40 до 25

40-85

от 25 до 10

85-135

от 10 до -5

135-185

от -5 до -20

185-235

от -20 до -35

235-285

от -35 до -55

285-350

от -55 до -80

350-425

Ниже - 80

>425

2.1. Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака m, приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46000 кДж/кг:

2.2. Относительный энергетический потенциал взрывоопасности QВ технологического блока находится расчетным методом по формуле:

 , (17)

По значениям относительных энергетических потенциалов QВ и приведенной массе парогазовой среды m осуществляется категорирование технологических блоков.
Показатели категорий приведены в табл. 4.

Таблица 4

Показатели категорий взрывоопасности технологических блоков

Категория взрывоопасности

QВ

m, кг

I

>37

>5000
II

27-37

2000-5000
III

<27

<2000

3. С учетом изложенных в данном приложении основных принципов могут разрабатываться методики расчетов и оценки уровней взрывоопасности блоков для типовых технологических линий или отдельных процессов. Методики должны в установленном порядке согласовываться с Госгортехнадзором России.

Приложение 2

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УЧАСТВУЮЩЕЙ ВО ВЗРЫВЕ МАССЫ ВЕЩЕСТВА И РАДИУСОВ ЗОН РАЗРУШЕНИЙ


Методика расчета может применяться при выборе основных направлений технических мероприятий по защите объектов и персонала от воздействия взрыва парогазовых сред, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений (перекисные соединения, ацетилениды, нитросоединения различных классов, продукты осмоления, трихлористый азот и др.), способных взрываться.
Методика дает ориентировочные значения участвующей во взрыве массы вещества.
1. В данной методике по результатам исследований крупномасштабных взрывов на промышленных объектах и экспериментальных взрывов приняты следующие условия и допущения.
1.1. В расчетах принимаются общие приведенные массы парогазовых сред m и соответствующие им энергетические потенциалы Е, полученные при количественной оценке взрывоопасности технологических блоков по методике, приведенной в приложении 1.
Для конкретных реальных условий значения m и Е могут определяться другими методами с учетом эффекта диспергирования горючей жидкости в атмосфере под воздействием внутренней и внешней энергий, характера раскрытия технологической системы, скорости истечения горючего продукта в атмосферу и других возможных факторов.
Масса твердых и жидких химически нестабильных соединений Wk определяется по их содержанию в технологической системе, блоке, аппарате.
1.2. Масса парогазовых веществ, участвующих во взрыве, определяется произведением:

 , (1)

где z – доля приведенной массы парогазовых веществ, участвующих во взрыве.
В общем случае для неорганизованных парогазовых облаков в незамкнутом пространстве с большой массой горючих веществ доля участия во взрыве может приниматься равной 0,1. В отдельных обоснованных случаях доля участия веществ во взрыве может быть снижена, но не менее чем до 0,02.
Для производственных помещений (зданий) и других замкнутых объемов значения z могут приниматься в соответствии с табл. 1.

Таблица 1

Значения z для замкнутых объемов (помещений)

Вид горючего вещества

z

Водород

1,0

Горючие газы

0,5

Пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей

0,3

1.3. Источники воспламенения могут быть постоянные (печи, факелы, не взрывозащищенная электроаппаратура и т.п.) или случайные (временные огневые работы, транспортные средства и т.п.), которые могут привести к взрыву парогазового облака при его распространении.
1.4. Для оценки уровня воздействия взрыва может применяться тротиловый эквивалент. Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды WТ (кг), определяемый по условиям адекватности характера и степени разрушения при взрывах парогазовых облаков, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений, рассчитывается по формулам:
1.4.1. Для парогазовых сред

, (2)

где:
0,4 – доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемой непосредственно на формирование ударной волны;
0,9 – доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;
q ´ – удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг;
qT – удельная энергия взрыва ТНТ, кДж/кг.
1.4.2. Для твердых и жидких химически нестабильных соединений

 , (3)

где: Wk – масса твердых и жидких химически нестабильных соединений;
qk – удельная энергия взрыва твердых и жидких химически нестабильных соединений.

2. Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусами R, центром которой является рассматриваемый технологический блок или наиболее вероятное место разгерметизации технологической системы. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений по фронту ударной волны ΔР и, соответственно, безразмерным коэффициентом К. Классификация зон разрушения приводится в таблице 2.

Таблица 2

Классификация зон разрушения

Класс зоны разрушения

K

ΔР, кПа

1

3,8

≥100
2

5,6

70

3

9,6

28

4

28,0

14

5

56,0

≤2,0

2.1. Радиус зоны разрушения (м) в общем виде определяется выражением:

 , (4)

где: К – безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект.

2.2. При выполнении инженерных расчетов радиусы зон разрушения могут определяться выражением:

, (5)

где при m ≤ 5000 кг

или при m ≥ 5000 кг

Последнее изменение: Четверг, 26 Январь 2012, 13:22