4.1 Общие положения

Классификация зон должна проводиться специалистами, знакомыми со свойствами горючих газов и паров, знающими технологический процесс и оборудование, в сотрудничестве с инженерами по безопасности, электриками и другим техническим персоналом. В настоящем стандарте содержатся рекомендации по классификации зон, в которых присутствует взрывоопасная газовая смесь, и по определению их размеров. Пример построения алгоритма для классификации взрывоопасных зон приведен на рисунке В.1 приложения В.

4.2 Источники утечки

Для установления класса взрывоопасной зоны должны быть определены источники и интенсивность утечек. Так как взрывоопасная газовая смесь может возникнуть только при смешивании горючего газа или пара с воздухом, необходимо установить наличие любого из горючих материалов в рассматриваемой зоне. В первую очередь должно быть установлено, находится ли горючий газ или пар (также, горючие жидкости и твердые вещества, которые могут образовать газ или пар) внутри технологического оборудования, которое не может быть полностью закрытым. Кроме этого должно быть выявлено технологическое оборудование, содержащее внутри взрывоопасную газовую смесь, и определены источники утечки горючих веществ, в результате которых взрывоопасная газовая смесь может образоваться снаружи.

Каждый элемент технологического оборудования (например, резервуар, насос, трубопровод, химический реактор и др.) должен рассматриваться как возможный источник утечки горючего вещества. Если какой-либо элемент оборудования не содержит горючего вещества, он не является источником образования взрывоопасной зоны вокруг него. То же относится к элементам, содержащим горючие вещества, утечка которых в атмосферу исключена (например, трубопровод с высоким качеством сварки не рассматривают как источник утечки).

Если тот или иной элемент оборудования является источником утечки горючего материала в атмосферу, прежде всего необходимо определить степень утечки согласно приведенным определениям на основании частоты и длительности утечки.

Вскрытие отдельных частей технологического оборудования, заключенных в корпус (например, во время замены фильтра или периодического заполнения), необходимо также рассматривать как утечку.

По предложенной методике каждую утечку горючего вещества классифицируют как постоянную (непрерывную), первой или второй степени.

Установив степень утечки, необходимо определить ее интенсивность и другие факторы, влияющие на класс и размеры зоны.

4.3 Классы зоны

Вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в зоне а, следовательно, и ее класс зависят в основном от степени утечки и уровня вентиляции.

Примечание - Постоянная (непрерывная) утечка образует, как правило, зону класса 0, утечка первой степени - зону класса 1 и второй степени - зону класса 2 (см. приложение Б).

4.4 Размеры взрывоопасной зоны

Размеры взрывоопасной зоны, в основном, зависят от приведенных ниже химических и физических характеристик, одна часть которых относится к горючим материалам, а другая - к технологическим процессам и оборудованию. При оценке влияния каждого из приведенных ниже факторов на размеры взрывоопасной зоны сделано допущение, что характеристики остальных остаются неизменными.

4.4.1 Интенсивность утечки газа или пара

Очевидно, что чем выше интенсивность утечки, тем больше размеры взрывоопасной зоны. Интенсивность утечки определяется следующими свойствами источника утечки:

а) геометрией источника утечки.

Под геометрией имеют в виду физические характеристики источника утечки, например открытую поверхность жидкости, неплотное фланцевое соединение и др. (см. приложение А);

б) скоростью истечения горючего вещества.

Для конкретного источника утечки интенсивность утечки возрастает с увеличением скорости истечения горючего вещества. Если горючее вещество находится внутри технологического оборудования, то скорость истечения зависит от давления рабочего процесса и геометрии источника утечки. Размер образующегося при истечении облака горючего газа или пара определяется скоростью истечения и скоростью рассеивания. Газ и пар, поступающие из источника утечки с высокой скоростью, образуют конусообразную струю, которая, увлекая за собой воздух, обладает способностью «саморазбавления». При этом уровень взрывоопасности образующейся газовой смеси практически не зависит от скорости движения окружающего воздуха. Если же утечка происходит с низкой скоростью, или скорость струи уменьшается из-за какого либо препятствия, то струя рассеивается и ее «разбавление» и уровень взрывоопасности газовой смеси будет зависеть от скорости окружающего воздуха;

в) концентрацией горючего вещества.

Интенсивность утечки возрастает с увеличением концентрации горючего пара или газа в высвобождаемом горючем веществе;

г) испаряемостью горючей жидкости.

Испаряемость зависит, в основном, от давления насыщенного пара и теплоты парообразования горючей жидкости.

Если давление насыщенного пара неизвестно, то следует руководствоваться температурами кипения и вспышки. Взрывоопасная смесь не может существовать, если температура вспышки превышает максимальную температуру горючей жидкости. Чем ниже температура вспышки, тем больше размеры взрывоопасной зоны. Если горючее вещество поступает в воздух таким образом, что образуется туман (например, путем распыления), то образование взрывоопасной смеси возможно при температуре, которая ниже температуры вспышки.

Примечания

1 Температура вспышки горючих жидкостей не является точной физической величиной.

2 Некоторые жидкости (например, некоторые галогенные углеводороды) не характеризуются таким параметром, как температура вспышки, хотя они и могут образовывать взрывоопасную газовую смесь. В этих случаях следует сравнивать установившееся значение температуры жидкости, соответствующее концентрации насыщенного пара при нижнем концентрационном пределе воспламенения, с максимальной температурой жидкости;

д) температурой жидкости.

Давление насыщенного пара возрастает с температурой, что приводит к увеличению интенсивности утечки.

Примечание - Температура жидкости после утечки может возрасти, например за счет нагретой поверхности оборудования, в контакте с которым она находится, или высокой окружающей температуры.

4.4.2 Нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР)

Для данного объема утечки горючего вещества, чем ниже НКПР, тем больше размеры взрывоопасной зоны.

4.4.3 Вентиляция

При увеличении уровня вентиляции размеры взрывоопасной зоны уменьшаются. Объекты, препятствующие вентиляции, могут увеличить размеры зоны. С другой стороны, такие препятствия, как стенки или потолки могут ограничивать размеры взрывоопасной зоны.

4.4.4 Относительная плотность газа или пара при утечке

Если газ или пар легче воздуха, то он будет подниматься вверх. Если же он тяжелее воздуха, то он будет скапливаться на уровне земли. Протяженность зоны в горизонтальном направлении на уровне земли будет возрастать с увеличением относительной плотности, а протяженность в вертикальном направлении над источником будет возрастать с уменьшением относительной плотности.

Примечания

1 Газы или пары с относительной плотностью менее 0,8 должны рассматриваться как более легкие, чем воздух, если же она более 1,2, то предполагается, что они тяжелее воздуха. Если относительная плотность газа или пара находится в промежутке между этими значениями, то следует учитывать обе возможности.

2 Опыт показывает, что аммиак - трудно воспламеняемый газ; утечка аммиака быстро рассеивается в воздухе, поэтому размеры взрывоопасной зоны в этом случае могут считаться незначительными.

4.4.5 Другие факторы, которые необходимо учитывать:

а) климатические условия;

б) топография.

4.4.6 Примеры источников утечки:

а) открытая поверхность жидкости.

В большинстве практических случаев температура жидкости ниже температуры кипения, и количество выделяющегося пара, в основном, зависит от следующих параметров:

- температуры жидкости,

- давления паров жидкости при температуре вблизи ее поверхности,

- размеров поверхности испарения;

б) струйный поток быстро испаряющейся жидкости (например, при струйном потоке или распылении).

При мгновенном испарении интенсивность утечки пара равна потоку жидкости, который определяется следующими параметрами:

- давлением жидкости,

- геометрией источника утечки.

Если мгновенного испарения жидкости не происходит, то необходимо рассматривать более сложную ситуацию, поскольку капли, жидкие струи и скопления жидкости могут создать отдельные источники утечки;

в) струя газовой смеси.

На интенсивность утечки влияют следующие параметры:

- давление внутри оборудования, содержащего газ,

- геометрия источника утечки,

- концентрация горючего газа в высвобождаемой смеси.

Примеры источников утечки также содержатся в приложении А.2.

4.5 Общие положения

4.5.1 При определении размеров взрывоопасной зоны необходимо учитывать возможность проникновения горючего газа, который тяжелее воздуха, ниже уровня земли (например, в колодцы и траншеи), и поступления горючего газа, который легче воздуха, в верхнюю часть помещения до уровня крыш.

4.5.2 Если источник утечки находится за пределами зоны или в прилегающей зоне, проникновение значительных количеств горючего газа или пара в зону может быть предотвращено следующими способами:

а) с помощью физических барьеров;

б) созданием избыточного статического давления в зоне, примыкающей к опасной зоне, что предотвращает проникновение в нее взрывоопасного газа или пара;

в) путем продувки зоны сильным потоком воздуха таким образом, чтобы обеспечить выход воздуха из всех отверстий, в которые может проникнуть горючий газ или пар.

В начало