Файл: Лабораторная работа № 13 по ОТ 2011.pdf

По температуре самовоспламенения взрывоопасные смеси газов и паров подразделяют на шесть групп (табл. 1).

Таблица 1

Классификация взрывоопасных смесей по температуре самовоспламенения

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени

(НКПРП и ВКПРП) – минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси горючее вещество – окислительная среда, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Внутри этих пределов смесь горюча, а вне их – смесь гореть неспособна.

Значения концентрационных пределов применяются при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, при расчете взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей внутри технологического оборудования и трубопроводов, при проектировании вентиляционных систем, а также при расчете предельно допустимых взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей в воздухе рабочей зоны с потенциальными источниками зажигания, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности объекта.

На рис. 1 представлена зависимость скорости процесса горения взрывоопасных смесей от концентрации газов и паров.

Рис. 1. Зависимость скорости процесса горения взрывоопасных смесей от концентрации газов и паров

Максимальная скорость процесса горения достигается при стехиометрической концентрации, т. е. при концентрации, состав которой точно соответствует количественному содержанию веществ, соединяемых друг с другом при реакции горения.

Интервал между нижним и верхним пределами называется областью воспламенения. Величины пределов воспламенения используют при расчете допустимых концентраций внутри технологических аппаратов, систем рекуперации, вентиляции,

2

а также при определении предельно допустимой взрывоопасной концентрации (ПДВК) паров и газов при работе с применением искрящего инструмента.

Для газов и паров жидкости НКПРП и ВКПРП определяются в объемных процентах, для пыли и волокон – в граммах на кубический метр.

Аэровзвеси в зависимости от НКПРП делятся на особо взрывоопасные с

НКПРП 15 г/м3, взрывоопасные с НКПРП 65 г/м3 и пожароопасные с

НКПРП 65 г/м3.

Кроме объемных пределов воспламенения для паров ЛВЖ и ГЖ имеются температурные пределы распространения пламени.

Температурные пределы распространения пламени (НТПРП и ВТПРП) –

такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно НКПРП и ВКПРП.

Температурные пределы воспламенения учитывают при расчете безопасных температурных режимов закрытых технологических аппаратов с жидкостями и летучими твердыми веществами, работающих при атмосферном давлении. Безопасной для образования взрывоопасных паровоздушных смесей следует считать температуру вещества на 10 С ниже НТПРП или на 15 С выше ВТПРП.

Нормальная скорость распространения пламени – скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности. Такое неосложненное горение называется нормальным, а скорость перемещения пламени по неподвижной смеси вдоль нормали к его поверхности – нормальной скоростью пламени VН, см/с.

Значение нормальной скорости распространения пламени применяется в расчетах скорости нарастания давления взрыва газо- и паровоздушных смесей в закрытом, негерметичном оборудовании и помещениях, критического (гасящего) диаметра при разработке и создании огнепреградителей, площади легко сбрасываемых конструкций, предохранительных мембран и других разгерметизирующих устройств; при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов.

Минимальная энергия зажигания – наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

Значение минимальной энергии зажигания применяется при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасных условий переработки горючих веществ и электростатической искробезопасности технологических процессов.

Для ориентировочного расчета минимальной энергии зажигания паров и газов в воздухе Emin, мДж, применяется формула

где dкр – критический зазор, величину которого можно получить расчетным путем или на основе справочных данных, мм.

Критическим зазором (диаметром) называется максимальный диаметр трубки, при котором через нее невозможно распространение пламени горючей смеси.

3

С критическим диаметром (зазором) связано также определение категории взрывоопасной смеси, которая характеризует способность газопаровоздушной смеси передавать взрыв через узкие щели и фланцевые зазоры.

В соответствии с ГОСТ 30852.11-2002 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам» взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на категории взрывоопасности в зависимости от величины безопасного экспериментального максимального зазора

(БЭМЗ) и значения соотношения между минимальным током воспламенения испы-

туемого газа или пара к минимальному току воспламенения метана (МТВ).

БЭМЗ – это экспериментальный максимальный зазор, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе

Если шарообразную оболочку (рис. 2), части которой соединены между собой плоскими поверхностями, заполнить газопаровоздушной смесью и поместить в пространство с этой же смесью, то при поджигании ее в оболочке пламя, проникая через зазор (щель) между прилегающими поверхностями длиной В, может воспламенить окружающую среду, т. е. передать взрыв наружу. При определенных значениях длины и ширины зазора б в нем происходит затухание пламени. Это обусловлено тем, что тепловыделение при горении взрывоопасной смеси, заключенной в объеме зазора, меньше теплоотдачи к стенкам зазора. В узких каналах вследствие потерь тепла на стенки происходит понижение температуры в зоне реакции, уменьшение скорости распространения пламени, и пламя гаснет. Зазор между плоскими поверхностями длиной 25 мм, при котором частота передачи взрывов из стандартной оболочки составляет 50 %, принят за критический пламегасящий.

Рис. 2. Шарообразная оболочка для определения величины тушащего зазора: В и б – длина и ширина зазора

Взрывоопасные смеси подразделяются на категории:

Ι – метан на подземных горных работах; ΙΙ – газы и пары, за исключением метана на подземных горных работах.

В зависимости от значения БЭМЗ и МТВ газы и пары категории ΙΙ подразделяются согласно табл. 2.

4

Таблица 2 Категории взрывоопасности смесей в зависимости от величины БЭМЗ и МТВ

Для классификации большинства газов и паров достаточно использовать только или БЭМЗ или соотношение МТВ.

Одного критерия достаточно в следующих случаях:

для категории ΙΙА – БЭМЗ превышает 0,9 мм или соотношение МТВпревышает 0,9;

для категории ΙΙВ – БЭМЗ от 0,55 до 0,9 мм или соотношение МТВ от 0,5 до 0,8;

для категории ΙΙС – БЭМЗ меньше 0,5 мм или соотношение МТВ меньше 0,45. Необходимо определять как БЭМЗ, так и соотношение МТВ, когда известны

только:

соотношения МТВ, и они находятся в диапазоне 0,8–0,9 (тогда требуется определение БЭМЗ);

соотношения МТВ, и они находятся в диапазоне 0,45–0,5 (тогда требуется определение БЭМЗ);

БЭМЗ, и его значение находятся в диапазоне 0,5–0,55 мм (тогда требуется опреде-

ление соотношения МВТ).

Распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам приведено в табл. 3.

Таблица 3 Распределение некоторых взрывоопасных смесей по категориям и группам

5