Файл: Гармаза_Охрана труда. 2013.pdf

ками и пистолетами-распылителями лака, красок.

Налив жидкостей свободно падающей струей не допускается. Наливная трубка удлиняется до дна приемного сосуда с направлением струи вдоль его стенки. Жидкость, как правило, должна подаваться в сосуд ниже уровня содержащегося в ней остатка жидкости. При первоначальном наполнении жидкость подается со скоростью, не превышающей 0,5–0,7 м/с.

При разливе жидкостей диэлектриков в сосуды из токонепроводящих материалов (стеклянные, эмалированные и др.) применяют воронки из электропроводящего материала, которые надежно заземляют.

При шлифовании и полировании лаковых поверхностей антистатический эффект может быть достигнут следующими способами: уменьшением величины и изменением характера трения в результате применения различного рода углеводородов парафинового ряда, жиров и масел; увеличением поверхностей проводимости путем использования в составе пасты различных поверхностно-активных веществ.

Для предотвращения накопления зарядов статического электричества на рабочих, обслуживающих оборудование, которое генерирует статическое электричество, применяют устройство проводящих полов, антистатическую обувь. Проводимость такой обуви должна быть менее 107 Ом см. Обычно токопроводящая обувь имеет подошвы из кожи, токопроводящей резины или подошвы, прибитые заклепками из не искрящего при трении металла. Полы с удельным электрическим сопротивлением не выше 106 Ом см считаются электропроводящими, к ним относятся бетонные толщиной до 3 см, пенобетонные, резиновые с пониженным сопротивлением и др.

Заземляющие устройства для защиты от статического электричества должны выполняться в соответствии с требованиями ПУЭ. Сопротивление заземляющего устройства для защиты от статического электричества допускается до 100 Ом в связи с малой величиной разрядного тока (микроамперы). Для дополнительного снижения электрического сопротивления заземляющего устройства разрешается использование заземленных металлоконструкций и различных трубопроводов с невзрывоопасными средами.

Внутрицеховые заземляющие устройства для защиты от статического электричества должны выполняться в виде контура заземления, который прокладывается открыто. Все соединения токоотводов заземляющих устройств осуществляются сваркой.

219

Лекция № 13 Основные сведения о горении веществ и материалов

Вопросы:

1.Горение. Условия и виды горения.

2.Пожаровзрывоопасные показатели веществ и материалов.

3.Горение жидкостей. Классификация жидкостей в зависимости от температуры вспышки.

4.Горение пылей.

5.Классификация взрывоопасных смесей.

1. Горение. Условия и виды горения

Горение – это химическая окислительная реакция, которая сопровождается выделением тепла и свечением. Для возникновения и протекания процесса горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. При этом горючее вещество и окислитель должны находиться в определенном соотношении, а источник воспламенения должен иметь определенный запас энергии. В качестве окислителей в процессе горения могут выступать кислород, азотная кислота, пероксид натрия, бертолетова соль и др. В качестве горючего – многие органические соединения, сера, сероводород, большинство металлов в свободном виде, оксид углерода, водород и т. д. В качестве источника воспламенения могут быть пламя, искры, раскаленные предметы и т. д.

Внешнее проявление горения – пламя, которое характеризуется свечением и выделением тепла. При горении пламя может и не возникать, т. е. происходит беспламенное горение или тление.

В зависимости от агрегатного состояния исходных веществ и продуктов горения различают гомогенное горение, гетерогенное горение и горение взрывчатых веществ.

При гомогенном горении исходные вещества и продукты горения находятся в одинаковом агрегатном состоянии. К этому типу относится горение газовых смесей (например, природного газа с кислородом воздуха), горение негазифицирующихся конденсированных веществ (например, термитов – смесей алюминия с оксидами различных металлов), а также изотермическое горение – распространение цепной разветвленной реакции в газовой смеси без значительного разогрева.

При гетерогенном горении исходные вещества находятся в разных агрегатных состояниях. Например, горение угля, древесины, металлов, сжигание жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания. Процесс гетерогенного горения обычно очень сложен. Химическое превращение сопровождается дроблением горючего вещества и переходом его в газовую фазу в виде капель и частиц, образованием оксидных пленок на частицах металла, турбулизацией смеси и т. д.

Горение взрывчатых веществ связано с переходом вещества из кон-

220

денсированного состояния в газ. При этом на поверхности раздела фаз происходит сложный физико-химический процесс, при котором в результате химической реакции выделяются теплота и горючие газы, догорающие в зоне горения на некотором расстоянии от поверхности. Процесс горения усложняется переходом части конденсированного взрывчатого вещества в газовую фазу в виде небольших частичек или капель.

Движение пламени по газовой смеси называется распространением пла-

мени. В зависимости от скорости распространения пламени горение может быть диффузионным (несколько метров в секунду), дефлаграционным или взрывным (несколько десятков и сотен метров в секунду и детонационным (тысячи метров в секунду).

При горении химически неоднородных горючих систем, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны и имеют поверхности раздела (например, твердые материалы и жидкости), время диффузии кислорода к горючему веществу намного больше времени, необходимого для протекания химической реакции. В этом случае процесс протекает в диффузионной области, т. е. горение будет диффузионным. Такой вид горения представляют собой все пожары.

Если время физической стадии перемешивания горючих веществ с окислителем намного меньше времени протекания самой химической реакции, то такой процесс горения называют кинетическим, и он может протекать в виде взрыва.

Для дефлаграционного горения характерна передача тепла от слоя к слою, а пламя, возникающее в нагретой и разбавленной активными радикалами и продуктами реакции смеси, перемещается в направлении исходной горючей смеси. Это объясняется тем, что пламя становится источником, который выделяет непрерывный поток тепла и химически активных частиц. В результате этого фронт пламени перемещается в сторону горючей смеси.

Когда скорость распространения пламени составляет десятки и сотни метров в секунду, но не превышает скорости распространения звука в данной среде (344 м/с в атмосфере при нормальных условиях), происходит взрывное горение или взрыв.

Согласно ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ «Взрывобезопасность. Общие требования», взрыв – быстрое экзотермическое химическое превращение взрывоопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных проводить работу.

Взрыв, как правило, приводит к возникновению интенсивного роста давления. В окружающей среде образуется и распространяется ударная волна.

Ударная волна имеет разрушительную способность, если избыточное давление в ней выше 15 кПа. Она распространяется в газе перед фронтом пламени со звуковой скоростью – 330 м/с. При взрыве исходная энергия превращается в энергию нагретых сжатых газов, которая переходит в энергию движения, сжатия и разогрева среды. Возможны различные виды исходной энергии взрыва – электрическая, тепловая, энергия упругого сжатия, атомная, химическая.

221

Основными факторами, характеризующими опасность взрыва, являют-

ся: максимальное давление и температура взрыва; скорость нарастания давления при взрыве; давление во фронте ударной волны; дробящие и фугасные свойства взрывоопасной среды.

Общее действие взрыва проявляется в разрушении оборудования или помещения, вызываемых ударной волной, а также в выделении вредных веществ (продуктов взрыва или содержащихся в оборудовании).

Максимальное давление взрыва (Рmax) – наибольшее давление, возни-

кающее при дефлаграционном взрыве газо-, пароили пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Скорость нарастания давления при взрыве (dР/d ) – производная дав-

ления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро-, пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде от времени. При этом различают максимальную и среднюю скорости нарастания давления при взрыве. При установлении максимальной скорости используют приращение давления на прямолинейном участке зависимости давления взрыва от времени, а при определении средней скорости – участок между максимальным давлением взрыва и начальным давлением в сосуде до взрыва.

Обе эти характеристики являются важными факторами для обеспечения взрывозащиты. Их используют при установлении категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, при расчетах предохранительных устройств, при разработке мероприятий по пожаро- и взрывобезопасности технологических процессов.

При взрывном горении продукты горения могут нагреваться до 1500– 3000 С, а давление в закрытых системах достигать 0,6–0,9 МПа.

Вопределенных условиях взрывное горение может перейти в детонацию, когда скорость распространения пламени превышает скорость звука и может достигать 5000 м/с.

Детонация – есть процесс химического превращения системы окислитель – восстановитель, представляющий собой совокупность ударной волны, распространяющейся с постоянной скоростью и превышающей скорость звука, и следующей за фронтом зоны химических превращений исходных веществ. Химическая энергия, выделяющаяся в детонационной волне, подпитывает ударную волну, не давая ей затухать.

Врезультате взаимодействия горючего вещества с окислителем образуются продукты сгорания, состав которых зависит от исходных соединений и условий реакции горения.

При полном сгорании органических соединений образуются углекислый газ, диоксид серы, вода, азот, а при сгорании неорганических соединений – оксиды. В зависимости от температуры плавления продукты реакции могут либо находиться в виде расплава, либо подниматься в воздух в виде дыма. Расплавленные твердые частицы создают светимость пламени.

Состав продуктов неполного сгорания более разнообразен. Ими могут быть угарный газ, водород, атомарный кислород, оксиды азота, спирты и др.

Для того, чтобы прервать реакцию горения, необходимо нарушить усло-

222

вия ее возникновения и поддержания. Обычно для тушения используют нарушение двух основных условий устойчивого состояния – понижение температуры и режим движения газов.

Понижение температуры может быть достигнуто путем введения веществ, которые поглощают много тепла в результате испарения и диссоциации (например, вода, порошки).

Режим движения газов может быть изменен путем сокращения и ликвидации притока кислорода.

2. Пожаровзрывоопасные показатели веществ и материалов

Большинство промышленных предприятий отличаются повышенной пожарной опасностью, так как их характеризуют сложность производственных процессов и установок, наличие значительного количества огнеопасных жидкостей, горючих газов, твердых сгораемых материалов, большого количества емкостей и аппаратов, в которых находятся пожароопасные продукты под давлением, разветвленной сети трубопроводов с запорно-пусковой и регулирующей арматурой, большого количества электроустановок.

При оценке пожарной опасности того или иного технологического процесса необходимо знать, какие огнеопасные вещества или смеси используются, получаются или могут образовываться в процессе производства. Более высокую категорию пожарной опасности имеют предприятия с наличием веществ, способных образовывать взрывоопасные смеси с воздухом (горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости, пылевидные горючие материалы).

Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов определяют с целью получения исходных данных для разработки систем по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности.

Согласно ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения», пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества (материала) и условий его применения.

При определении пожаровзрывоопасности веществ и материалов различают:

газы – вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25 С и давлении 101,3 кПа превышает 101,3 кПа;

жидкости – вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25 С и давлении 101,3 кПа меньше 101,3 кПа. К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или каплепаде-

ния которых меньше 50 С;

твердые вещества и материалы – индивидуальные вещества и их смесевые композиции с температурой плавления или каплепадения больше 50 С, а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т. п.);

223