Файл: Охрана труда4.pdf

фаз происходит сложный физико-химический процесс, при котором

врезультате 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 распространени-

ем пламени. В зависимости от скорости распространения пламени

горение может быть диффузионным (несколько метров в секунду), дефлаграционным или взрывным (несколько десятков и сотен метров

всекунду 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

исотни 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

иобразованием сжатых газов, способных проводить работу.

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

260

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.

Основными факторами, характеризующими опасность взрыва,

являются: 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,

возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, пароили пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси

101,3 кПа.

Скорость нарастания давления при взрыве (dР/dτ) – производ-

ная давления 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.

В определенных 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

261

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.

В результате 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 условия 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

иликвидации притока кислорода.

4.1.2.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

262

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 каплепадения которых меньше 50°С;

•твердые вещества и материалы – индивидуальные вещества

иих смесевые композиции с температурой плавления или каплепадения больше 50°С, а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т. п.);

•пыли – диспергированные твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм.

Номенклатура показателей и их применяемость для характери-

стики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведена в табл. 4.1.

Число показателей, необходимых и достаточных для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов в условиях производства, переработки, транспортирования и хранения, определяет разработчик системы обеспечения пожаровзрывобезопасности объекта или разработчик стандарта и технических условий на вещество (материал).

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов – совокуп-

ность свойств, характеризующих способность к возникновению и распространению горения. Следствием горения, в зависимости от его скорости и условий протекания, могут быть пожар (диффузионное горение) или взрыв (дефлаграционное горение предварительно перемешанной смеси горючего с окислителем).

263

Таблица 4.1

Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов

Примечание. 1. Знак «+» обозначает применяемость, знак «–» – неприменяемость показателя.

2. Кроме указанных в табл. 4.1, допускается использовать другие показатели, более детально характеризующие пожаровзрывоопасность веществ и материалов.

264