• Текст документа
  • Статус
Действующий



РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ "МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ ВЗРЫВОВ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ"

Утверждено приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 31.03.2016 г. N 137

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Руководство по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей" (далее - Руководство по безопасности) разработано в целях содействия соблюдению требований Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств", утвержденных приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 г. N 96 (далее - Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств"), и требований Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта", утвержденных приказом Ростехнадзора от 15 июля 2013 г. N 306 (далее - Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта").

2. Настоящее Руководство по безопасности содержит рекомендации к оценке параметров воздушных ударных волн при взрывах топливно-воздушных смесей, образующихся в атмосфере при промышленных авариях, для обеспечения требований промышленной безопасности при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, техническом перевооружении, реконструкции, эксплуатации, консервации и ликвидации опасных производственных объектов и не является нормативным правовым актом. Настоящее Руководство по безопасности содержит рекомендации по определению вероятных степеней поражения людей и степени повреждений зданий от взрывной нагрузки при авариях со взрывами облаков топливно-воздушных смесей на опасных производственных объектах.

3. Организации, осуществляющие оценку последствий аварий со взрывом топливно-воздушных смесей на опасных производственных объектах, могут использовать иные обоснованные способы и методы, чем те, которые указаны в настоящем Руководстве по безопасности.

4. В настоящем Руководстве по безопасности используются сокращения, обозначения а также термины и определения, приведенные в приложениях N 1 и 2 к настоящему Руководству по безопасности.

II. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗРЫВОВ ТВС

5. Для количественной оценки параметров воздушных ударных волн при взрывах ТВС рекомендуется рассматривать частичную разгерметизацию и полное разрушение оборудования, содержащего горючее вещество в газообразной или жидкой фазе, выброс этого вещества в окружающую среду, образование облака ТВС, инициирование ТВС, взрывное превращение (горение или детонация) в облаке ТВС.

6. В образовании облака ТВС рекомендуется рассматривать горючее вещество одного вида, а для смеси нескольких горючих веществ характеристики ТВС, используемые при расчетах параметров ударных волн, определяются отдельно.

7. Для расчета параметров ударных волн при взрыве облака ТВС рекомендуется учитывать следующие исходные данные:

характеристики горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС;

агрегатное состояние ТВС (газовое или гетерогенное);

средняя концентрация горючего вещества в смеси Руководство по безопасности ;

стехиометрическая концентрация горючего газа с воздухом Руководство по безопасности ;

масса горючего вещества в облаке, участвующая в создании поражающих факторов взрыва, Руководство по безопасности ;

удельная теплота сгорания горючего вещества Руководство по безопасности ;

информация об окружающем пространстве.

8. В качестве основных структурных элементов алгоритма расчета последствий аварийных взрывов ТВС (рисунок 1 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности) рекомендуется рассматривать:

определение массы горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС;

определение эффективного энергозапаса ТВС;

определение ожидаемого режима взрывного превращения ТВС;

расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн для различных режимов;

определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;

оценку поражающего воздействия взрыва ТВС.

III. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВА ТВС

Определение эффективного энергозапаса ТВС

9. Эффективный энергозапас горючей смеси определяется по соотношению:

Руководство по безопасности при Руководство по безопасности (1)


или

Руководство по безопасности при Руководство по безопасности .

10. При расчете параметров взрыва облака ТВС, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается. Для оценки объема газового облака ТВС можно воспользоваться простым соотношением:

Руководство по безопасности . (2)


11. Массу, участвующую во взрыве для дрейфующего облака ТВС, рекомендуется определять на момент времени, когда взрывоопасный объем дрейфующего облака достигает источников возможного воспламенения, или, если распределение источников воспламенения по территории неизвестно, то на момент времени, когда взрывоопасная масса при дрейфе достигает своего максимального значения. Определение массы, участвующей во взрыве для дрейфующего облака ТВС, рекомендуется выполнять в соответствии с Руководством по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ", утвержденным приказом Ростехнадзора от 20 апреля 2015 г. N 158.

Стехиометрическая концентрация горючего вещества в ТВС определяется из справочных данных или рассчитывается отдельно.

В случае, если определение концентрации горючего вещества в смеси затруднено, в качестве величины Руководство по безопасности в соотношении (1) принимается концентрация, соответствующая нижнему концентрационному пределу воспламенения горючего газа.

Теплота сгорания горючего газа Руководство по безопасности в ТВС берется из справочных данных или оценивается по формуле: Руководство по безопасности =44Руководство по безопасности МДж/кг.

Корректировочный параметр Руководство по безопасности для наиболее распространенных в промышленном производстве опасных веществ определяется по таблице N 1 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

Определение ожидаемого режима взрывного превращения

Классификация горючих веществ по степени чувствительности

12. ТВС, способные к образованию горючих смесей с воздухом, по своим взрывоопасным свойствам разделены на четыре класса. Классификация горючих веществ по степени чувствительности приведена в таблице N 1 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

В случае, если вещество отсутствует в таблице N 1 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности, его следует классифицировать по аналогии с имеющимися в данной таблице веществами, а при отсутствии информации о свойствах данного вещества относить его к классу 1, то есть рассматривать как наиболее опасный случай.

Классификация окружающей территории

13. Рекомендуется параметры ударной волны, геометрические характеристики окружающего пространства разделять на виды в соответствии со степенью его загроможденности в связи с тем, что характер окружающего пространства в значительной степени определяет скорость взрывного превращения облака ТВС.

Вид 1. Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки для данной смеси. Если размер детонационной ячейки для данной смеси неизвестен, то минимальный характерный размер турбулентных струй рекомендуется принимать равным 5 см для веществ класса 1; 20 см - для веществ класса 2; 50 см - для веществ класса 3 и 150 см - для веществ класса 4.

Вид 2. Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий.

Вид 3. Средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.

Вид 4. Слабо загроможденное и свободное пространство.

Классификация ожидаемого режима взрывного превращения

14. Для оценки параметров действия взрыва возможные режимы взрывного превращения ТВС разбиваются на шесть диапазонов по скоростям их распространения, причем пять из них приходятся на процессы дефлаграционного горения ТВС, поскольку характеристики процесса горения со скоростями фронта, меньшими 500 м/с, имеют существенные качественные различия.

15. Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения определяется с помощью таблицы N 2 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности в зависимости от класса горючего вещества и вида окружающего пространства. Допускается использование более точных значений скорости взрывного превращения при их обосновании.

16. Ниже приводятся режимы взрывного превращения ТВС по диапазонам скоростей.

Диапазон 1. Детонация или горение со скоростью фронта пламени 500 м/с и больше.

Диапазон 2. Дефлаграция, скорость фронта пламени 300-500 м/с.

Диапазон 3. Дефлаграция, скорость фронта пламени 200-300 м/с.

Диапазон 4. Дефлаграция, скорость фронта пламени 150-200 м/с.

Диапазон 5. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением:

Руководство по безопасности , (3)


где Руководство по безопасности - константа, равная 43.

Диапазон 6. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением:

Руководство по безопасности , (4)


где Руководство по безопасности - константа, равная 26.

Оценка агрегатного состояния ТВС

17. Для дальнейших расчетов необходимо оценить агрегатное состояние топлива в смеси. Предполагается, что смесь гетерогенная, если более 50% топлива содержится в облаке в виде капель, иначе ТВС считается газовой. Провести такие оценки можно исходя из величины давления насыщенных паров топлива при данной температуре и времени формирования облака. Для летучих веществ, таких как пропан, при температуре +20°С смесь можно считать газовой, а для веществ с низким давлением насыщенного пара (распыл дизельного топлива при +20°С) расчеты проводятся в предположении гетерогенной ТВС.

Расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн

18. После того как определен вероятный режим взрывного превращения, рассчитываются основные параметры воздушных ударных волн (избыточное давление Руководство по безопасности и импульс волны давления I) в зависимости от расстояния до центра облака.

Детонация газовых и гетерогенных ТВС

19. Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии r от центра облака при детонации облака ТВС предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние по соотношению:

Руководство по безопасности . (5)


При этом все соотношения также могут быть записаны в функциях аргумента Руководство по безопасности . При принятых в Руководстве допущениях между Руководство по безопасности и Руководство по безопасности существует простая связь: Руководство по безопасности .

20. Далее рассчитываются безразмерное давление Руководство по безопасности и безразмерный импульс фазы сжатия Руководство по безопасности .

21. В случае детонации облака газовой ТВС расчет производится по следующим формулам:

Руководство по безопасности ; (6)


Руководство по безопасности . (7)


Зависимости (6) и (7) справедливы для значений Руководство по безопасности , больших величины Руководство по безопасности =0,2 и меньших Руководство по безопасности =6,5;

22. В случае детонации облака гетерогенной ТВС расчет производится по следующим формулам:

Руководство по безопасности ; (8)


Руководство по безопасности . (9)


Зависимости (8) и (9) справедливы для значений Руководство по безопасности , больших величины Руководство по безопасности =0,25. В случае, если Руководство по безопасности , величина Руководство по безопасности полагается равной 18, а величина Руководство по безопасности =0,16.

Дефлаграция газовых и гетерогенных ТВС

23. В случае дефлаграционного взрывного превращения облака ТВС к параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы, добавляются скорость видимого фронта пламени Руководство по безопасности и степень расширения продуктов сгорания Руководство по безопасности . Для газовых смесей Руководство по безопасности принимается равной 7, для гетерогенных равной 4. Для расчета параметров ударной волны при дефлаграции гетерогенных облаков величина эффективного энергозапаса смеси домножается на коэффициент Руководство по безопасности .

24. Безразмерные давление Руководство по безопасности и импульс фазы сжатия Руководство по безопасности определяются по соотношениям:

Руководство по безопасности ; (10)

Руководство по безопасности

Руководство по безопасности . (11)


Выражения (10) и (11) справедливы для значений Руководство по безопасности , больших величины Руководство по безопасности =0,34, иначе вместо Руководство по безопасности в соотношения (10) и (11) подставляется величина Руководство по безопасности .

25. Далее вычисляются величины Руководство по безопасности и Руководство по безопасности , которые соответствуют режиму детонации и для случая детонации газовой смеси рассчитываются по соотношениям (6), (7), а для детонации гетерогенной смеси - по соотношениям (8), (9). Окончательные значения Руководство по безопасности и Руководство по безопасности выбираются из условий:

Руководство по безопасности ; Руководство по безопасности . (12)


26. После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины:

Руководство по безопасности ; (13)


Руководство по безопасности . (14)

IV. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВА ТВС

Профиль ударной волны

27. Характерный профиль ударной волны при взрыве ТВС показан на рисунке 2 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

При определении количественных характеристик дополнительных параметров ударной волны необходимо пользоваться рекомендациями, указанными в пунктах 28-34 настоящего Руководства по безопасности.

Параметры падающей волны при детонации облака газовой смеси

28. Параметры падающей волны при детонации облака газовой смеси рассчитывают по следующим соотношениям (при 1,3Руководство по безопасности 14):

Амплитуда фазы сжатия:

Руководство по безопасности . (15)


Амплитуда фазы разрежения:

Руководство по безопасности . (16)


Длительность фазы сжатия:

Руководство по безопасности . (17)


Длительность фазы разрежения:

Руководство по безопасности . (18)


Импульс фазы сжатия:

Руководство по безопасности . (19)


Импульс фазы разрежения:

Руководство по безопасности . (20)


29. Форма падающей волны с описанием фаз сжатия и разрежения в наиболее опасном случае детонации газовой смеси может быть описана соотношением:

Руководство по безопасности . (21)


30. Декремент затухания в падающей волне рассчитывается по соотношению:

Руководство по безопасности . (22)


Параметры отраженной ударной волны

31. Для расчета параметров отраженной ударной волны при ее нормальном падении на преграду используются следующие соотношения:

Амплитуда отраженной волны давления:

Руководство по безопасности . (23)


Амплитуда отраженной волны разрежения:

Руководство по безопасности . (24)


Длительность отраженной волны давления:

Руководство по безопасности . (25)


Длительность отраженной волны разрежения:

Руководство по безопасности . (26)


Импульс отраженной волны давления:

Руководство по безопасности . (27)


Импульс отраженной волны разрежения:

Руководство по безопасности . (28)


Общее время действия отраженных волн на мишень:

Руководство по безопасности . (29)


32. Форма отраженной волны с описанием фаз сжатия и разрежения с хорошей для практических целей точностью может быть описана соотношением:

Руководство по безопасности . (30)


33. Декремент затухания в отраженной волне рассчитывается по соотношению:

Руководство по безопасности . (31)


Соотношения (15)-(31) справедливы при значениях Руководство по безопасности до 51,6.

Параметры волны при произвольном режиме сгорания

34. Импульсные характеристики падающих и отраженных волн не зависят от скорости взрывного превращения, в связи с чем интенсивность и длительность действия ударных волн при Руководство по безопасности 1 рассчитываются по соотношениям, указанным в пунктах 28-33 настоящего Руководства по безопасности. Возможность таких оценок основана на сравнении опытных данных с фактическими сведениями об авариях.

V. ОЦЕНКА ПОРАЖАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

35. При взрывах ТВС существенную роль играют такие поражающие факторы, как длительность действия ударной волны и связанный с ней параметр импульс взрыва. Реальное деление плоскости факторов поражения на P-I - диаграмме для оценки уровня разрушения промышленных зданий ("импульс - давление") на рисунке 3 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности на две части (внутри - область разрушения, вне - область устойчивости) не имеет четкой границы. При приближении параметров волны к границе опасной области вероятность заданного уровня поражения нарастает от 0 до 100%. При превышении известного уровня величин амплитуды давления и импульса достигается 100-процентная вероятность поражения. Эти типичные особенности диаграмм поражения необходимо учитывать при отражении представления вероятности достижения того или иного уровня ущерба с помощью пробит-функции Руководство по безопасности .

Оценка вероятности повреждений промышленных зданий от взрыва облака ТВС

36. Вероятность повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, может оцениваться по соотношению:

Руководство по безопасности . (32)


Фактор Руководство по безопасности рассчитывается с учетом перепада давления в волне и импульса статического давления по соотношению:

Руководство по безопасности . (33)


37. Вероятность разрушений промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по соотношению:

Руководство по безопасности . (34)


В этом случае фактор Руководство по безопасности рассчитывается по формуле:

Руководство по безопасности . (35)


На рисунке 4 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности приведена P-I диаграмма, соответствующая различным значениям поражения зданий ударной волной при взрыве облака ТВС.

Оценка вероятности поражения людей при взрыве облака ТВС

38. В пунктах 39-41 приводятся соотношения, которые могут быть использованы для расчета уровня вероятности поражения воздушной волной живых организмов (в том числе и человека).

39. Вероятность длительной потери людьми ориентации в пространстве и (или) координации движений (состояние нокдауна), попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС, может быть оценена по величине пробит-функции:

Руководство по безопасности . (36)


Фактор опасности Руководство по безопасности рассчитывается по соотношению:

Руководство по безопасности . (37)


Безразмерное давление и безразмерный импульс задаются выражениями:

Руководство по безопасности и Руководство по безопасности , (38)


где m - масса тела живого организма, кг.

На рисунке 4 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности приведена P-I диаграмма, соответствующая различным значениям вероятности поражения людей, попавших в зону действия взрыва.

40. Вероятность разрыва барабанных перепонок у людей может оцениваться по пробит-функции:

Руководство по безопасности . (39)


41. Вероятность отброса людей волной давления может оцениваться по величине пробит-функции:

Руководство по безопасности . (40)


Здесь фактор Руководство по безопасности рассчитывается из соотношения:

Руководство по безопасности . (41)


Связь вероятности поражения с пробит-функцией Руководство по безопасности с вероятностью той или иной степени поражения определяется по таблице N 3 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

Оценка радиусов зон поражения

42. Для определения радиусов зон поражения может быть использован следующий метод, который состоит в численном решении уравнения:

Руководство по безопасности , (42)


причем константы k, Р*, I* зависят от характера зоны поражения и определяются из таблицы N 4 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности, а функции P(r) и I(r) находятся по соотношениям (8)-(14) соответственно.

43. Для оценки последствий взрывов ТВС допускается применять формулу для определения радиусов зон поражения:

Руководство по безопасности , (43)


где коэффициент Руководство по безопасности уровня разрушения зданий определяется согласно таблице N 5 приложения N 3 к настоящему Руководству по безопасности, а W - тротиловый эквивалент взрыва, определяемый из соотношения:

Руководство по безопасности , (44)


где Руководство по безопасности - теплота сгорания газа.

44. Для определения радиуса смертельного поражения человека в соотношение (43) следует подставлять величину Руководство по безопасности =3,8.

Примеры расчетов последствий аварийных взрывов ТВС приведены в приложении N 4 к настоящему Руководству по безопасности.

Приложение N 1. Список сокращений и обозначений

Приложение N 1
к Руководству по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей"
от ___ __________ 2016 г. N ____

     
Список сокращений и обозначений

В настоящем Руководстве по безопасности используются следующие обозначения и сокращения:

ВКПР - верхний концентрационный предел распространения пламени;

НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени;

ТВС - топливно-воздушная смесь;

Руководство по безопасности - скорость звука в воздухе, м/с;

Руководство по безопасности - концентрация горючего вещества в облаке ТВС, кг/мРуководство по безопасности ;

Руководство по безопасности - стехиометрическая концентрация вещества в смеси с воздухом, кг/мРуководство по безопасности ;

Е - эффективный энергозапас ТВС, Дж;

Руководство по безопасности * - коэффициент уравнения;

Руководство по безопасности - импульс волны давления, Па·с;

Руководство по безопасности - импульс фазы сжатия, Па·с;

Руководство по безопасности - импульс фазы разрежения, Па·с;

Руководство по безопасности - импульс отраженной волны давления, Па·с;

Руководство по безопасности - импульс отраженной волны разрежения, Па·с;

Руководство по безопасности - безразмерный импульс фазы сжатия;

Руководство по безопасности - коэффициент уравнения;

k - коэффициент уравнения;

Руководство по безопасности - декремент затухания;

Руководство по безопасности - декремент изменения давления в отраженной волне;

Руководство по безопасности - масса горючего вещества в облаке ТВС, участвующая в создании поражающих факторов взрыва, кг;

Руководство по безопасности - безразмерное давление;

Руководство по безопасности * - коэффициент уравнения;

Руководство по безопасности - избыточное давление, Па;

Руководство по безопасности - амплитуда волны давления, Па;

Руководство по безопасности - амплитуда волны разрежения, Па;

Руководство по безопасности - амплитуда отраженной волны давления, Па;

Руководство по безопасности - амплитуда отраженной волны разрежения, Па;

Руководство по безопасности - атмосферное давление, Па;

Руководство по безопасности - безразмерное давление;

Руководство по безопасности - пробит-функция повреждений стен промышленных зданий;

Руководство по безопасности - пробит-функция разрушения промышленных зданий;

Руководство по безопасности - пробит-функция длительной потери людьми ориентации в пространстве и (или) координации движений (состояние нокдауна);

Руководство по безопасности - пробит-функция разрыва барабанных перепонок у людей;

Руководство по безопасности - пробит-функция отброса людей волной давления;

r - расстояние от центра облака ТВС, м;

Руководство по безопасности - безразмерное расстояние от центра облака ТВС;

Руководство по безопасности - пороговое значение величины Руководство по безопасности ;

Руководство по безопасности - скорость видимого фронта пламени, м/с;

W - тротиловый эквивалент взрыва ТВС, кг;

m - средняя масса человека, кг;

Руководство по безопасности - удельная теплота сгорания газа, Дж/кг;

t - время процесса, с;

Руководство по безопасности - корректировочный параметр, характеризующий фугасные свойства ТВС;

Руководство по безопасности - параметрическое расстояние;

Руководство по безопасности - степень расширения продуктов сгорания;

Руководство по безопасности - длительность фазы сжатия, с;

Руководство по безопасности - длительность фазы разрежения, с;

Руководство по безопасности - длительность отраженной волны давления, с;

Руководство по безопасности - длительность отраженной волны разрежения, с.

Приложение N 2. Термины и определения

Приложение N 2
к Руководству по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей"

Доступ к полной версии этого документа ограничен

Ознакомиться с документом вы можете, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

Что вы получите:

После завершения процесса оплаты вы получите доступ к полному тексту документа, возможность сохранить его в формате .pdf, а также копию документа на свой e-mail. На мобильный телефон придет подтверждение оплаты.

При возникновении проблем свяжитесь с нами по адресу spp@kodeks.ru

Руководство по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей"

Название документа: Руководство по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей"

Номер документа: 137

Вид документа: Приказ Ростехнадзора

Принявший орган: Ростехнадзор

Статус: Действующий

Дата принятия: 31 марта 2016

Информация о данном документе содержится в профессиональных справочных системах «Кодекс» и «Техэксперт»
Узнать больше о системах