Задание
В результате взрыва (пожара) было разрушено n-пролётное каркасное производственное помещение 45ˣ60ˣ4,5 м. По периметру помещения был протянут трубопровод высокого давления Pраб=2,5 МПа диаметром 0,3 м, из которого во время аварии со скоростью 70 м3/с в помещение выбрасывалось горючее вещество - формальдегид. В момент аварии в здании находилось 10 человек. Здание снабжено аварийной вентиляцией.
Решение
I Определение категории помещения, здания и сооружения в целом по взрывопожарной и пожарной опасности:
1) определим массу вещества, участвовавшую в пожаре или взрыве, исходя из самых неблагоприятных условий:
А)объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения:
V1T= 70*300=21000 м3 - при ручном отключении.
Б)объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения:
V2T= 0,01 
=0,01*3,14*2500*(0,3/2)2*2*(45+60)=370,9 м3
Р2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;
г - внутренний радиус трубопровода, м;
L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
В)масса газа, вышедшего из трубопровода:
m = (V1т + V2T) 
г, ρг=1,03 кг/м3,
m=(370,9+21000)*1,03=22012кг.
2) определим максимально возможную массу вещества при аварийном выбросе из условий непожаровзрывоопасности помещения и сравним её с массой п.1:
максимально возможная масса вещества при аварийном выбросе выделится при максимальном избыточном давлении, при котором сохраняются условия невзрывопожароопасности помещения, т.е. при критериальном давлении ΔPкр=5 кПа.
Избыточное давление взрыва 
Р 
= (Рmax - P0) 
Откуда Mmax=ΔPVсвρгСстКн/((Pmax-P0)*Z*100)
А)формальдегид CH2O, стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания 
=1+2/4-1/2=1.
стехиометрическая концентрация Сст = 
=100/(1+4,84*1)=17,1
Б)коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения Кн=3, коэффициент участия горючего во взрыве Z=0,5, максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме принимаем Pmax=900 кПа, начальное давление принимаем Po=101 кПа.
В)объем помещения Vпом=45*60*4,5=12150 м3,
свободный объем помещения Vсвоб=0,8*Vпом=9720 м3.
Г) Mmax=5*9720*1,03*17,1*3/((900-101)*0,5*100)=64,3 кг.
m>Mmax, т.е. масса формальдегида, участвовавшая в пожаре (взрыве), больше максимальной массы, рассчитанной из условий невзрывопожароопасности помещения.
3)определим избыточное давление взрыва и сравним его с критериальным значением:
Г) избыточное давление взрыва
Р = (Рmax - P0) =(900-101)* 
=1712,2 кПа.
Получаем, что избыточное давление взрыва много больше критериального значения Р=5 кПа, при котором происходит обрушение несущих конструкций здания.
4)определим пожарную нагрузку в помещении:
Q=m*Qрн/(μ*l*b)=22012*570,78*103/(30,03*45*60)=155 МДж/м2, категория помещения В-4.
5) определим тротиловый эквивалент:
K= m*Qрн/ Qрнтротила= 22012*570,78*103/(30,03*4,6*104)=9095 кг, категория базы
6) определим категорию помещения в соответствии со СНиП:
В помещении имеется трубопровод с горючим газом, количества которого при аварии достаточно чтобы развить избыточное давление более 5 кПа, откуда делаем вывод что помещение относится к категории А.
II Профилактические мероприятия:
1)определим степень огнестойкости конструкций, здания и сооружения в целом:
Согласно СНиП 2.0102-85 степень огнестойкости зданий определяется минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и максимальными пределами распространения огня по этим конструкциям.
Здания и сооружения для промышленных производств выполняются из несгораемых материалов (силикатный кирпич, железобетон). Поэтому предел распространения огня по конструкциям принимаем равным нулю и выбираем наибольшие пределы огнестойкости конструкций (табл.10.14 «Инженерная экология»).
Значит, степень огнестойкости конструкций, здания и сооружения в целом – I.
2)определим класс пожарной опасности конструкций: К0.
3)определим класс конструкционной пожарной опасности здания: С0.
4)определим класс функциональной пожарной опасности:
производственные и складские помещения относятся к классу Ф5.
III Эвакуация людей из здания:
1)чертеж схемы эвакуации людей из помещения
Периметр помещения П=2*(45+60)=210 м, минимальное расстояние между аварийными выходами lmin=1,5 
=21,7 м. Оборудуем 4 аварийных выхода:
через дверь 0,8ˣ2 м в центре каждой стены помещения помещения. Расстояние между эвакуационными выходами l=37,5 м.
2)определим необходимое время эвакуации (нормативное, исходя из объема и категории помещения):
Vпом=12150 м3, категория А, значит, tнб=0,5 мин.
3)определим расчетное время эвакуации:
согласно схеме эвакуации, при эвакуации людей из самой удаленной точки помещения, им не придется обходить оборудование, т.е. ширина участков пути на всем его протяжении одинакова, интенсивность движения потока равна qmax=16,5 м/мин. Время движения определяем по формуле t=l/V.
Плотность потока на первом участке пути (l1=28 м): D1=N1f/(l1δ1)=1*0,125/(28*1,5)=0,0029 м/м2,
где N1 - число людей на первом участке, f - средняя площадь горизонтальной проекции человека взрослого в зимней одежде -0,125, δ1- ширина первого участка пути.
Скорость движения потока людей V1=100 м/мин, интенсивность движения потока на первом участке q1=1 м/мин.
t1=l1/V1=0,28 мин.
При слиянии двух потоков в начале второго участка интенсивность движения потока q2=q1*δ1/δ2=1*1,5/0,8=1,88 м/мин<qmax, значит, условие слияния потоков выполнено.
Длина пути в проеме принимается равной нулю при толщине стены менее 0,7 м.
Расчетное время эвакуации t=t1=0,28 мин.
4)Значит, при взрыве в помещении люди успеют эвакуироваться из него.
IV Определение вероятности воздействия опасных факторов пожара на людей
Нормативная вероятность Qвн воздействия ОФП не должна превышать 10-6 в год в расчете на каждого человека. Уровень обеспечения безопасности работающих при пожарах отвечает требованиям, если расчетная вероятность ОФП соответствует соотношению: Qв≤ Qвн, Qв≤10-6.
Рассчитаем расчетную вероятность Qв:
Qв= Qвн(1-Рэ)(1-Рпз), где Рэ – вероятность эвакуации людей, Рпз – вероятность эффективной работы технических решений противопожарной защиты, Рпз=0,5.
Рэ=1-(1-Рзп)(1-Рдв), где Рэп – вероятность эвакуации по эвакуационным путям, Рэп=1, т.к. t<tнб; Рдв – вероятность эвакуации по наружным эвакуационным лестницам, переходам и т.д., Рдв=0, т.к. отсутствуют наружные эвакуационные пути.
Рэ=1, Qв=0< Qвн, значит, уровень безопасности людей отвечает требуемому.
V Построение «дерева событий и отказов»
Примем, что события, причиной которых является человек, имеют вероятность Р1=0,01, события, связанные с техникой и природными явлениями имеют вероятность Р2=10-3, теракты и саботаж – 10-4.
Рассчитаем вероятность возникновения взрыва:
сценарий аварии А29-В4-А10-В
А) Р(В35)=1-(1-Р(А47))(1-Р(А48))(1-А(49))=1-(1-0,01)3=0,0297
Р(В33)=(1-(1-Р(А43))Р(В35)=2,97·10-5, Р(В29)=(1-(1-Р(А39))Р(В33)=2,97·10-8
Р(В24)= 1-(1-Р(А29))Р(В29)=2,97·10-11, Р(В23)= 1-(1-Р(А26))(1-Р(А27))(1-А(28))=1-(1-0,01)3=0,0297
Р(В18)=Р(В23)Р(В24)=8,82·10-13, Р(В17)= 1-(1-Р(А19))(1-Р(А18))=1-(1-0,001)2=1,999·10-3
Р(В9)= Р(В17)Р(В18)=0,018·10-13, Р(В10)= 1-(1-Р(А5))(1-Р(А6))(1-А(7))=1-(1-0,01)3=0,0297
Б) аналогично
Р(В34)=0,0297, Р(В31)= 2,97·10-5, Р(В26)= 2,97·10-8, Р(В30)= 0,0297, Р(В25)= 2,97·10-5, Р(В21)= 2,97·10-13
Р(В27)= 1,999·10-3, Р(В32)=0,0297, Р(В28)= 2,97·10-5, Р(В22)= 5,937·10-8
Р(В15)=0,176·10-19, Р(В16)= 1,999·10-3, Р(В8)= 3,51·10-23.
Р(В3)=1,88·10-39, Р(В4)=1, Р(В1)= 1,88·10-39.
В) Р(В11)=2,997·10-3, Р(В5)= 2,997·10-6
Р(В19)=Р(В20)=Р(В14)=0,0297, Р(В12)=8,82·10-4, Р(В6)= 1,76·10-6,
Р(В13)=1,99·10-4, Р(В7)= 5,94·10-8, Р(В2)= 3,13·10-19
Окончательно, Р(В)=Р(В1)Р(В2)=5,89·10-58.
V Определим возможные защитные меры
Взрывозащита – комплекс технических мер и решений, предназначенных для недопущения взрыва. Существуют несколько способов обеспечения взрывобезопасности, цель которых – предотвратить возможность контакта внутренних искрообразующих или тепловыделяющих элементов аппаратуры с внешней взрывоопасной средой, либо препятствовать выходу наружу взрыва, возникшего внутри наружной оболочки аппаратуры путем его локализации.
1. Локализация – предотвращение распространения взрыва за пределы оболочки аппаратуры.
2. Изоляция (герметизация) – заливка компаундом, лаком, поддержание высокого давления внутри оболочки продувкой оборудования сжатым воздухом или инертным газом.
3. Заполнение оболочки кварцевым песком, погружение в масло.
4. Предотвращение или ограничение выделяемой электрической и тепловой энергии.
Предотвращение пожара должно достигаться предотвращением образования горючей среды и предотвращением образования в горючей среде источников зажигания.
1. Предотвращение образования горючей среды:
А) Максимально возможное применение негорючих и трудногорючих веществ.
Б) Изоляция горючей среды.
В) Максимальная механизация и автоматизация технологических процессов, связанных с обращением горючих веществ.
Г) Поддержание безопасной концентрации среды в соответствии с нормами и правилами безопасности.
Д) Применение устройств защиты производственного оборудования с горючими веществами от повреждений и аварий, установка отключающих, отсекающих и других устройств.
2. Предотвращение образования в горючей среде источников зажигания:
А)Применение машин, механизмов, оборудования, устройств при эксплуатации которых не образуются источники зажигания.
Б) Поддержание температуры нагрева поверхности машин, механизмов, оборудования, устройств, веществ и материалов, которые могут войти в контакт с горючей средой, ниже предельно допустимой, составляющей 80% наименьшей температуры самовоспламенения.
В) Исключение возможности появления искрового заряда в горючей среде с энергией равной и выше минимальной энергии зажигания.
Г) Применение неискрящего инструмента при работе с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами.