Классификация пожароопасных и взрывоопасных зон

В соответствии с Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ (с изм. от 13.07.2015 г.) [4] пожароопасные зоны подразделяют на следующие классы:

1) П-I — зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 °С;

2) П-II — зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли или волокна;

3) П-IIа — зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества в количестве, при котором удельная пожарная нагрузка составляет не менее 1 МДж на 1 м²;

4) П-III — зоны, расположенные вне зданий, сооружений, строений, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 °С и более или любые твердые горючие вещества.

Методы определения классификационных показателей пожароопасной зоны устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.

Взрывоопасные зоны в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной смеси взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы:

1) 0-й класс — зоны, в которых взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или хотя бы в течение одного часа;

2) 1-й класс — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей, образующие с воздухом взрывоопасные смеси;

3) 2-й класс — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования взрывоопасные смеси горючих газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварии или повреждения технологического оборудования;

4) 20-й класс — зоны, в которых взрывоопасные смеси горючей пыли с воздухом имеют нижний концентрационный предел воспламенения менее 65 г/м³ и присутствуют постоянно;

5) 21-й класс — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации 65 и менее г/м³;

6) 22-й класс — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальном режиме работы оборудования не образуются взрывоопасные смеси горючих пылей или волокон с воздухом при концентрации 65 и менее г/м³, но возможно образование такой взрывоопасной смеси горючих пылей или волокон с воздухом только в результате аварии или повреждения технологического оборудования.

Методы определения классификационных показателей взрывоопасной зоны устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ-2003) устанавливают следующую классификацию взрывоопасных зон [14].

Зоны класса В-I — зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях и т. п.

Зоны класса В-Iа — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Зоны класса В-Iб — зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отличаются от классаВ-Iа некоторыми особенностями, приведенными в ПУЭ-2003.

Зоны класса В-Iг— пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок), надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива или налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.

Для наружных взрывоопасных установок взрывоопасную зону класса В-Iг считают в пределах от 0,5 до 2,0 м по горизонтали и вертикали в зависимости от их вида.

Зоны класса В-II—зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальном режимах работы (например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов).

Зоны класса В-IIа—зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, указанные для зоны В-II, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

1.7. Категории помещений, зданий и наружных установок
по взрывопожарной и пожарной опасности

Оценка пожаровзрывоопасности различных объектов заключается в определении возможных разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также опасных факторов пожаров и взрывов на людей. Определение этих опасных, воздействий на стадии проектирования объектов осуществляется на основе нормативных требований, разработанных соответствующими государственными органами с учетом наиболее жестких (т. е. наиболее опасных) условий протекания и проявления пожаров и взрывов, т. е. с учетом аварийных ситуаций [11].

Существуют два подхода к нормированию в области обеспечения пожаровзрывобезопасности — детерминированный и вероятностный. Детерминированный подход основан на распределении объектов по степени опасности, определяемой по параметру, характеризующему разрушающие последствия пожара и взрыва на категории и классы. При этом назначаются конкретные количественные границы этих категорий и классов. Вероятностный подход основан на концепции допустимого риска и предусматривает недопущение воздействия на людей опасных факторов пожара и взрыва с вероятностью, превышающей нормативную.

К достоинствам детерминированного подхода относятся сравнительная простота использования, достаточный для различных реальных ситуаций набор необходимых сведений. Недостатком этого подхода является то обстоятельство, что нередко его применение обусловливает затруднения по применению прогрессивных проектных решений и излишние затраты.

Вероятностный подход является более прогрессивным, поскольку дает возможность нахождения оптимального варианта проектного решения. Однако этот подход требует многочисленных дополнительных сведений (например, статистических данных о пожарах и взрывах для однотипных объектов), которые, как правило, отсутствуют.

В настоящее время основополагающим документом, устанавливающим степень пожарной и взрывопожарной опасности проектируемого объекта, является Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [4]. Этим документом предусматривается категорирование производственных и складских помещений, независимо от их функционального назначения, по пожарной и взрывопожарной опасности в соответствии с табл. 1.

Таблица 1.Категорирование производственных и складских помещений
по пожарной и взрывопожарной опасности

При расчете категории [11] принимается возможность аварийной разгерметизации одной наиболее крупной единицы технологического оборудования с наиболее пожаровзрывоопасным веществом. Учитывается также возможность натекания продуктов от подводящих коммуникаций за время до отключения соответствующих трубопроводов. Время отключения трубопроводов принимается:

t₁ — время, равное времени срабатывания системы автоматики отключений трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 10^–6 в год или обеспечено резервирование ее элементов;

t₂ — 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 10^–6 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;

t₃ — 300 с при ручном отключении.

Количественным критерием назначения категории является избыточное давление (∆Р), которое может развиться при взрывном сгорании максимально возможного скопления взрывоопасных веществ в помещении.

При∆Р> 5 кПа рассматриваемый объект относится к взрывопожароопасным категориям А или Б в зависимости от свойств веществ.

При∆Р < 5 кПа объект относится либо к категории В, либо к категории Д в зависимости от величины пожарной нагрузки.

Под пожарной нагрузкой понимается энергия, выделяемая при сгорании горючих материалов, находящихся на 1 м² пола помещения.

Расчет ∆Р производится по формуле

(1)

где m — масса горючего газа, пара ЛВЖ или взвешенной в воздухе горючей пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудования, кг; Н_Т— теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг; Р₀— атмосферное давление, 101 кПа; z — коэффициент участия горючего вещества во взрыве (z = 0,5 для газов и пылей, z = 0,3 для паров жидкостей, z = 1 для водорода; z = 0 для жидкостей, нагретых ниже температуры вспышки); V_n — свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геометрического объема, м³; р_в— плотность воздуха (можно принять равной 1,2 кг/м³); С_в— теплоемкость воздуха (можно принять равной 1,01 кДж/кг); Т₀ — температура в помещении (можно принять равной 293 К); K_н— коэффициент, учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3); K = At +1(А — кратность воздухообмена, с^–1; t — время поступления взрывоопасных веществ в помещение, с), К — коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию (этот коэффициент учитывается, если аварийная вентиляция оборудована резервными вентиляторами, автоматическим пуском при достижении взрывоопасной концентрации и электропитанием по первой категории надежности, по ПУЭ-2003).

Определение пожарной опасности категории помещения осуществляется путем сравнения максимального значения удельной, временной пожарной нагрузки на любом, из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в табл. 2.

Таблица 2.Величины удельной пожарной нагрузки для определения категории помещения

При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка, пожарная нагрузка, Q, МДж, определяется по формуле

где G_i — количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; Q^P_Hi — низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки МДж/кг; n — число видов материалов.

Удельная пожарная нагрузка, g, МДж/м², определяется из соотношения

(3)

где S — площадь размещения пожарной нагрузки, м² (но не менее 10 м²).

В помещениях категорий В1—В4 допускается наличие нескольких участков с пожарной нагрузкой, не превышающей значений, приведенных в табл. 3. В помещениях категории В4 расстояния между этими участками должны быть не более предельных. Значения пожарной нагрузки (q_кр) для некоторых материаловприведены в табл. 3.

Таблица 3.Значения пожарной нагрузки различных материалов

После категорирования помещений производится категорирование зданий, сооружений и строений по пожарной и взрывопожарной опасности исходя из доли и суммированной площади помещений той или иной категории опасности в этом здании, помещении, строении.

Согласно [11], здание относится к категории А, если суммарная площадь помещений категории А превышает 5 % площади всех помещений или 200 м². Если помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения, то норма 5 % увеличивается до 25 % или до 1000 м².

Здание относится к категории Б, если оно не относится к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % или 200 м², а если помещения оборудованы автоматическими установками пожаротушения, то здание можно не относить к категории Б, если суммарная площадь помещении категорий А и Б не превышает 25 % или 1000 м².

К категории В относятся здания, если, во-первых, они не отнесены к категориям А или Б, во-вторых, если суммарная площадь помещений категории А, Б и В превышает 5 % (10 % при отсутствии в здании помещений категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. Допускается не относить к категории В здания, если площадь помещений категории А, Б, В1, В2 и В3 при наличии в них установок автоматического пожаротушения не превышает 25 % площади здания (но не более 3500 м²).

Здание относится к категории Г, если, во-первых, не относится к категориям А, Б и В и, во-вторых, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1, В2, В3 и Г не превышает 5 % площади здания.

Здание не относится к категорий Г, если суммированная площадь помещений категорий А, Б, В1, В2, В3 и Г в здании не превышает 25 % суммированной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м²) и помещения категорий А, Б, В1, В2 и В3 оснащаются установками автоматического пожаротушения.

Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В или Г.

Наружные установки также категорируют по пожарной опасности (табл. 4).

Наружная установка — комплекс аппаратов и технологического оборудования, расположенных вне здания, с несущими и обслуживающими конструкциями.

Требования норм должны учитываться в проектах на строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение, при изменениях технологических процессов и при эксплуатации наружных установок.

Определение категорий наружных установок следует осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к категориям от высшей А_н к низшей Д_н. В случае еслииз-за отсутствия данных представляется невозможным оценить величину индивидуального риска, допускается использование вместо нее следующих критериев для категорий А_н и Б_н: горизонтальный размер зоны, ограничивающий газопаровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), превышает 30 м (данный критерий принимается только для горючих газов и паров) и (или) расчетное избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа.

Таблица 4.Категории наружных установок по пожарной опасности

Для категории В_н: интенсивность теплового излучения от очага пожара веществ и (или) материалов, указанных для категории В_н, на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 4 кВт/м².

Для всех производственных и складских помещений, наружных установок определяют категорию взрывопожарной и пожарной опасности, а также класс зоны по правилам устройства электроустановок, которые обозначают на дверях помещений или на наружных установках в виде табличек (рис. 6).

Рис. 6.Примеры обозначения табличек:
фон таблички — красный, цвет надписи — белый, вертикальная черта — белая.
Возможные размеры табличек: 100 ´ 300 мм; 150 ´ 300 мм; 200 ´ 400 мм; 300 ´ 600 мм

1.8. Классификация строительных материалов,
конструкций, зданий по пожарной опасности

Согласно ГОСТ 30244-94 [9], строительные материалы в зависимости от значений параметров горючести подразделяют на негорючие (НГ) и горючие (Г).

Горючие строительные материалы подразделяют:

– погорючести: на слабогорючие (Г1); умеренногорючие (Г2); сильногорючие (Г3);

– повоспламеняемости: на трудновоспламеняемые (В1); умеренновоспламеняемые (В2); легковоспламеняемые (В3);

– пораспространению пламени: на нераспространяющие (РП1); слабораспространяющие (РП2); умереннораспространяющие (РП3); сильнораспространяющие (РП4);

– подымообразующей способности: на с малой дымообразующей способностью (Д1); с умеренной дымообразующей способностью (Д2); с высокой дымообразующей способностью (Д3);

– потоксичности: на малоопасные (Т1); умеренно опасные (Т2); высокоопасные (Т3); чрезвычайно опасные (Т4).

Порядок отнесения материалов к тем или иным группам горючести определен соответствующими нормативными документами.

Строительные конструкцииклассифицируют по их огнестойкости и пожарной опасности [10].

Показателем огнестойкости строительных конструкций является предел огнестойкости, который устанавливают по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний:

1) потеря несущей способности (R) вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций;

2) потеря целостности (Е) в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя;

3) потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I) или достижения предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (W).

Предел огнестойкости для заполнения проемов (двери, окна, ворота и т. п.) в противопожарных преградах наступает при: потере целостности (Е), теплоизолирующей способности (I) в среднем более чем на 140 °С или в любой толчке более чем на 180 °С в сравнении с температурой конструкции до испытания или более 220 °С независимо от температуры до испытания, достижении предельной величины плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S).

Обозначение предела огнестойкости строительной конструкции состоит из условных обозначений, нормируемых для данной конструкции предельных состояний, цифры, соответствующей времени достижения одного из состояний (первого по времени) в минутах. Например:

– R 120 — предел огнестойкости 120 мин — по потере несущей способности;

– RЕ 60 — предел огнестойкости 60 мин — по потере несущей способности и потере целостности независимо от того, какое из двух предельных состояний наступит ранее;

– RЕI 30 — предел огнестойкости 30 мин — по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какое из этих предельных состояний наступит ранее.

Если для конструкции нормируются (или устанавливаются) различные пределы огнестойкости по различным предельным состояниям, обозначение предела огнестойкости состоит из двух или трех частей, разделенных между собой наклонной чертой. Например: R 120/EI 60.