В производственных условиях источниками зажигания являются. Производственный источник зажигания. Химические реакции, протекающие с выделением значительного количества тепла, таят потенциальную опасность возникновения пожара или взрыва. Условия образования

Пожар относится к крайне неприятным событиям, которые могут повлечь за собой не только порчу вещей, но и смерть человека. Однако для возникновения возгорания необходимо, чтобы были соблюдены некоторые определенные условия. Главными составляющими являются горючая среда и воздействующие на нее источники зажигания.

В данной статье мы постараемся дать определение этим понятиям, рассмотреть их виды, а также расскажем, как можно предотвратить возгорание путем исключения условий образования горючей среды.

Определение и виды источников зажигания

Началом любого воспламенения можно назвать момент воздействия источника на любое горючее вещество.

Источник зажигания – это средство, обладающее достаточным объемом энергии, температурой, которое при длительном воздействии на внешнюю среду способно вызвать воспламенение(горение).

Для того чтобы более точно понять определение, нужно рассмотреть источники зажигания и их классификацию. В основе их разделения лежит тот или иной вид энергии, поэтому источники бывают: электрические, химические, термические и механические.

Если в качестве примера взять обычную квартиру, то условно виды источников зажигания обозначим так:

  • Тепло от электрических обогревателей или водонагревателей
  • Искры, возникающие в процессе сварочных работ, например при ремонте труб
  • Открытый огонь (не потушенная папироса, горящая свеча, камин, зажженная спичка, рабочая конфорка газовой плиты)
  • , а так же вещества. Это горючие ископаемые, вещества химические, некоторые растительные продукты (масла, жиры).
  • Нарушения в работе различных электрических аппаратов и/или приборов (перегрузка, неисправность)

Перечисленные виды это возможные источники зажигания, которые вполне могут привести к пожару Вашей квартире, воздействуя высокой температурой на горючую среду. Дальше рассмотрим, что в нее входит и как она образуется.

Условия образования и виды горючей среды

Горючая среда – это все то, что может воспламениться при воздействии источника зажигания, другими словами, она может представлять собой любую внешнюю среду, воспламеняющуюся при соприкосновении с тем или иным источником зажигания, при этом обладает способностью самостоятельного горения даже после ликвидации этого источника.

Если описать проще, то это все, что есть в помещении, включая, воздух, в котором содержится кислород, являющейся необходимым элементом для начала возгорания. В науке данную среду назвали « ». Усредненной величиной является 50 кг такой среды на 1 м квартиры.

В зависимости от того, что в нее входит, она с разной силой может быть подвержена возгоранию. Существуют 3 класса веществ и материалов: негорючие, трудногорючие и горючие. Следует заметить, что каждое горючее вещество имеет индивидуальную . Температура в 300 о С является максимальной для большинства твердых материалов.

Чтобы узнать, к какому классу пожарной опасности относится то или иное оборудование или вещество необходимо заглянуть в сопроводительный документ.

Что относится к горючей среде

  1. Предметы интерьера и быта (одежда, книги, посуда), а также любое оборудование, имеющее в своем составе горючие материалы.
  2. Пыль, горючие газы (ацетилен, водород, метан, пропан), которые применяются в производствах.
  3. Отделочные и строительные материалы, облицовка, а также кабели, воздуховоды.

Предсказать поведение горючей среды в случае пожара крайне проблематично. В первые минуты обычно пламя устремляется к потолку. По мере того, как температура в помещении повышается, начинают воспламеняться горючие материалы, попадающие под ее действие. Происходит это в хаотичном порядке.

  1. Количество горючего вещества должно быть ограничено.
  2. Потенциальные источники зажигания следует отгородить от горючей среды с помощью использования изолированных отсеков.
  3. Нужно осуществлять контроль над концентрацией окислителя в среде, по возможности сделать ее минимальной.
  4. Поддерживать в помещении такую температуру, при которой риск возгорания будет минимальным.
  5. Оборудование, имеющее высокий класс пожарной опасности следует располагать на открытых территориях.
  6. Использование негорючих илии трудногорючих веществ (материалов).

Профилактические мероприятия по предотвращению пожара

Самым непредсказуемым источником зажигания принято считать открытый огонь. Для того чтобы снизить его опасность, необходимо придерживаться здравого смысла и определенных .

Касаемо курения в тамбурах или жилых помещениях, то для пепла должна быть пепельница, изготовленная из толстого стекла или негорючего пластика. Когда уходите из дома закрывайте окна, т.к. не потушенная сигарета, выброшенная из соседнего балкона, часто становится причиной возникновения пожара, ведь по статистике на балконе хранится много вещей, которые и образуют “пожарную нагрузку”.

К газовым плитам обязательно должны прилагаться сертификаты качества. Если обнаружена неисправность, то необходимо прекратить пользоваться плитой и вызвать мастера. Между плитой и легкосгораемыми предметами, включая строительные конструкции должно выдерживаться расстояние более 20 см. В деревянном доме стены необходимо изолировать от источника зажигания штукатуркой или стальным листом, .

Устанавливать газовые приборы имеет право только специалист. По окончании работы он оформляет акт о пуске прибора в эксплуатацию и выдает гарантию на дальнейшее обслуживание.

Водонагреватели не прикрепляются на неизолированные стены. перед каждым отопительным сезоном.

  • 1. ТЕРМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЗАЖИГАНИЯ
  • - Открытый огонь (непотушенной спички; топки; печи; зажигалки; паяльной лампы; керосинового нагревательного или осветительного прибора; свечи; газовой горелки; костра; факела; огневого реактора; газовой плиты и т.п.).
  • - Нагретая поверхность (огневого воздухонагревателя; печи; радиатора; трубопровода; химического реактора; установки для адиабатического сжатия прессуемых пластмасс и т.п.).
  • - Искры (из топки; двигателей внутреннего сгорания; огневой сушилки; при газосварке и т.п.).
  • - Очаг тления (непотушенная сигарета; головешка; остатки непотушенного костра; частицы угля, шлака).
  • - Нагретый газ (как продукт химических реакций и сжатия газов; газообразные продукты сгорания, выходящие из огневых сушилок, печей, двигателей внутреннего сгорания, топок; образующиеся при горении факелов, костров и т.п.).
  • 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЗАЖИГАНИЯ

Разогретые от трения детали и материалы (подшипники при перекосе, заклинивании, дефектах смазки; транспортерные ленты; приводные ремни на шкивах механизмов при пробуксовке, заклинивании, перегрузке; волокна материала, намотанного на вал; обрабатываемые на станках материалы при увеличении скорости резания, сверления, увеличении глубины подачи, работе затупленным инструментом и т.п.).

Искры фрикционные (при шлифовании; работе металлическим инструментом; перемещении камней, частиц металла в дробилках и измельчителях; ударах лопатки вентилятора о кожух, крышки металлического люка - о раму и т.п.).

  • 3. САМОВОЗГОРАНИЕ
  • - Очаг тепловыделения при микробиологических процессах.
  • - Очаг тепловыделения при химической реакции (при самовозгорании пирофорного вещества; взаимодействии вещества с водой; взаимодействии вещества с кислородом воздуха; взаимодействии веществ друг с другом).
  • - Очаг внутреннего тепловыделения при внешнем тепловом, физическом воздействии на вещество (тепла; света; удара; трения).
  • 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЗАЖИГАНИЯ
  • - Разряд атмосферного электричества (прямой удар молнии; вторичное воздействие; занос высокого потенциала молнии).
  • - Разряд статического электричества между проводящими телами.
  • - Газовый разряд (дуговой; искровой; тлеющий; коммутационный).
  • - Нагретая поверхность токопроводников, корпусных деталей (при коротком замыкании; токовой перегрузке в электросетях вследствие увеличения момента на валу электродвигателя - при повышении напряжения в сети, подключении дополнительного электроприемника, несоответствии сечения электропроводки нагрузке в сети, аварийном отключении одной фазной линии питания трехфазного двигателя; при увеличении электросопротивления из-за переходного сопротивления на контактирующих деталях - в электронагревательных приборах для отопления, приготовления пищи, в электроосветительных приборах с лампами накаливания и люминесцентными светильниками; при наличии на элементах электротехнических устройств тока утечки; при попадании напряжения на корпус электротехнических устройств или детали, которые нормально током не обтекаются).
  • - Раскаленные частицы металла (при коротком замыкании; электрической сварке; выключении и включении в коммутирующих аппаратах).

Вид источника зажигания характерен для определенных условий и процессов и отражается на динамике развития пожара. Однако для горючего материала не принципиально, чем обусловлена высокая температура нагретой поверхности: электронагревательным элементом, огневой топочной камерой или вихревыми токами, наведенными в стальном изделии за счет действия электромагнитного поля. Все эти подробности относятся к стадии диагностирования природы источника зажигания, чтобы затем уже говорить о причастности соответствующего явления к возникновению пожара. Сама же природа происхождения источника зажигания не имеет принципиального значения на стадии решения вопроса о том, возгорается ли данное вещество (данный материал) в известных условиях.

Сравнительный анализ показывает, что для экспертных исследований наиболее характерно решение задач относительно следующих видов источников зажигания:

  • 1) открытый огонь;
  • 2) нагретая поверхность (при контакте с веществом);
  • 3) нагретая поверхность (при тепловом излучении);
  • 4) нагретый газ;
  • 5) горящие частицы (искры);
  • 6) раскаленные частицы вещества (искры фрикционные, частицы металла и шлака в зоне газоэлектросварочных работ и т.п.);
  • 7) очаг тления;
  • 8) очаг внутреннего тепловыделения микробиологической природы;
  • 9) очаг внутреннего тепловыделения при химической реакции;
  • 10) очаг внутреннего тепловыделения при тепловом воздействии;
  • 11) дуговой газовый разряд;
  • 12) искровой газовый разряд.

Рис. 2. Процесс горения

Пожар - это неконтролируемый процесс поражения, сопровождающие­ся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Пожары по своим масштабам и интенсивности подразделяются на следующие виды:

Отдельный пожар - пожар, возникший в отдельном здании или со­оружении. Продвижение людей и техники по застроенной территории между отдельными пожарами возможно без средств защиты от теплового излучения;

Сплошной пожар - одновременное интенсивное горение преобладающего количества зданий и сооружений на данном участке за­стройки (90% зданий и сооружений). Продвижение людей и техники через участок сплошного пожара невозможно без средств защиты от теплового излучения;

Огневой шторм - особая форма распространяющегося сплошного по­жара, характерным признаком которого является приток свежего воздуха со всех сторон со скоростью не менее 50 км/час по направле­нию к границам огневого шторма (охватывает 90% зданий);

Массовый пожар - совокупность отдельных и сплошных пожаров охвативших более 25% зданий.

Основными причинами возникновения пожаров при производственных авариях и стихийных бедствиях являются:



Разрушения котельных, емкостей и трубопроводов с легковоспламеняющимися или взрывоопасными жидкостями и газами;

Короткие замыкания электропроводки в поврежденных или частично разрушенных зданиях и сооружениях;

Взрывы и возгорания некоторых веществ и материалов.

Возникновение пожаров, прежде всего, зависит от характера производ­ства и степени возгораемости или огнестойкости зданий и материалов, из которых они изготовлены. Основными поражающими факторами пожара являются непосредственное действие огня на горящий предмет (горение) и дистанционное воздействие на предметы и объекты высоких температур за счет излучения.

Особую опасность с точки зрения возможных потерь и ущерба представ­ляют взрывы.

Взрыв - это быстрое экзотермическое химическое превращение взры­воопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образовани­ем сжатых газов, способных проводить работу. То есть это частный случай горения, протекающего мгновенно с кратковременным выделением значи­тельного количества тепла и света. Особую опасность представляют объем­ные взрывы аэровзвесей, пылегазовых смесей (например, взрывы пыли на сахарных заводах, лесопилках, элеваторах, мукомольных заводах) или газовоздушных смесей (например, при проведении лакокрасочных работ).

Взрыв приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при моментальном расширении оказывает ударное механическое воздействие (давление, разрушение) на окружаю­щие тела. Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроб­лением, в воздушной или водной - вызывает образование воздушной или гидравлической ударных волн, которые и оказывают разрушающее воз­действие на помещенные в них объекты.

Взрывная волна есть движение среды, порожденное взрывом, при кото­ром происходит резкое повышение давления, плотности и температуры среды. Посредством взрывной волны (или разлетающихся продуктов взрыва - в вакууме) взрыв производит механическое воздействие на объекты, находящиеся на различных удалениях от места взрыва.

Фронт (передняя граница) взрывной волны распространяется по среде с большой скоростью, в результате чего область, охваченная движением, быстро расширяется.

Взрыв может быть вызван:

Детонацией конденсированных взрывчатых веществ;

Быстрым сгоранием воспламеняющего облака газа или пыли;

Внезапным разрушением сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью;

Смешиванием перегретых твердых веществ (расплава) с холодными жидкостями и т. д.

7 февраля 2008 года на сахарном заводе, расположенном в пригороде г. Саванна (шт. Джорджия, США), произошел взрыв сахарной пыли, в резуль­тате которого погибли 17 человек, более 100 человек получили травмы различной степени тяжести, а зданиям был причинен значительный ма­териальный ущерб.

показатели пожаро- и взрывоопасности

ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Государственный стандарт ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования» от 1 июля 1992 г. устанавливает общие требования по­жарной безопасности к объектам защиты различного назначения на всех стадиях их жизненного цикла, а ГОСТ 12.1.010-76 «Взрывобезопасность. Общие требования» от 1 января 1978 г. распространяется на производ­ственные процессы, в которых участвуют вещества, способные образовать взрывоопасную среду.

Одним из основных показателей пожароопасности, применяемых при классификации веществ и материалов по способности их к горению, явля­ется группа горючести. По горючести и вещества, и материалы подразде­ляются на три группы:

1) негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожароопасны­ми (например, окислители, а также вещества, выделяющие горючее продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

2) трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способ­ные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

3) горючие (сгораемые) - вещества и материалы, способные самовоз­гораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняю­щиеся вещества и материалы. Легковоспламеняющимися называют горю­чие вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременно­го (до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т. п.). Легковоспламеняющимися называются жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле.

Согласно строительным нормам и правилам «Противопожарные нормы» (СНиП 2.01.02-85) промышленные производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности все подразделяются на пять категорий (табл. 2).

(инициаторов горения)

Внутренние (скрытые) источники тепловой энергии – окислительные экзотермические реакции, приводящие к самовозгоранию (самовоспламенению). Воспламенение (загорание) произойдет, если время теплового воздействия внешнего или внутреннего источника теплоты на горючую смесь будет не менее периода, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению.

Пути и скорость распространения пламени и развития пожара определяются видом технологического процесса, агрегатным состоянием горючих материалов, размерами производства, техническим состоянием оборудования, уровнем и надежностью противопожарной защиты т.д. и т.п. Это 3-ий фактор ПО, который в каждом отдельном случае требует специального анализа и конкретизации.

2.4. В течение 12-13 мин. преподаватель дает пояснения об образовании горючей среды и технических решения по предупреждению возникновения этой опасности в различных аппаратах, в производственных помещениях и на открытых технологических площадках, где обращаются горючие жидкости, газы или твердыми материалы (пыль, порошки, волокна).

Различные технологические аппараты с пожаровзрывоопасными веществами при определенных условиях могут явиться местом возникновения пожара или взрыва. Для выявления возможности возникновения горения внутри технологического обору­дования необходимо, прежде всего, оценить возможность образования в нем горючей среды.

Для оценки возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования необходимо знать основные режимные параметры (рабочую температуру, давление, концентрацию и др.). Эти данные содержатся в технологической документации и являются определяющими при оценке возможности образования горючей среды. К технологической документации относятся технологическая часть проекта (на стадии проектирования производства) и техноло­гический регламент (на стадии эксплуатации производства).



Условия образования горючей среды в аппаратах с веществами различного агрегатного состояния (га­з, жидкость, твердое – пыль, порошок, волокно) несколько отлича­ются и в каждом отдельном случае имеют свои особенности, которые вы рассмотрите на практических занятиях и семинаре.

В закрытых аппаратах с жидкостями горючая среда может образоваться только в том случае, когда над поверхностью (зеркалом) жидкости имеется свободный объем. Сам факт и скорость образования ГС будет зависеть от наличия в этом пространстве окислителя (например, кислород воздуха), от вида (ЛВЖ или ГЖ) и физико-химических свойств жидкости, условий проведения технологического процесса.

Наличие над зеркалом жидкости свободного пространства явля­ется необходимым, но не достаточным условием для образования го­рючей среды. Достаточным условием является уровень концентрации паров, находящийся в концентрационных пределах РП, т.е.

Для аппаратов с неподвижным уровнем жидкости (например, для аппаратов непрерывного действия) оценка возможности образования горючей среды может быть сделана по температуре. При этом, необходимо чтобы рабочая температура жидкости t р была соизмерима со значениями темпера­турных пределов распространения пламени и выполнялось условие:

. (2.2)

Итак, возможность образования горючей среды в закрытых аппаратах с ГЖ и ЛВЖ может быть оценена путем:

Проверки наличия над зеркалом жидкости свободного паровоздушного объема;

Сравнения рабочей концентрации паров жидкости с концент­рационными пределами воспламенения;

Сравнения рабочей температуры жидкости в аппарате со значениями температурных пределов воспламенения.

Основными направлениями защиты от образования горючей среды в аппаратах с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями являются:

1. Ликвидация свободного паровоздушного объема одним из следующих способов:

· полное заполнение аппаратов жидкостью;

· хранение горючих и легковоспламеняющихся жидкостей под защитным слоем специальных ПАВ или устройств (плавающая крыша, понтон и др.);

· применение резинотканевых резервуаров.

2. Обеспечение безопасного температурного режима работы ап­паратов , то есть поддержание рабочей температуры t р ниже нижнего или выше верхне­го температурных пределов воспламенения (с учетом коэффициентов безопасности):

(t н - 10) ³ t р ³ (t в + 15). (2.3)

3. Использование негорючих (инертных) газов для заполнения свободного пространства аппаратов и передавливания горю­чих жидкостей.

4. Применение систем соединяющих между собой паровоздушные пространства различных емкостных аппаратов , позволяющих снизить концентрацию кислорода в паровоздушной смеси менее 16 % об., когда горение паров становится невоз­можным.

Аппараты с газами . Такие аппараты всегда находятся под избыточным давлением, поэтому поступление воздуха в них не­возможно, а, следовательно, невозможно и образование горючей среды.

Для предупреждения образования горючей среды внутри аппаратов с ГГ необходимо предусматривать следующие мероприятия и техни­ческие решения:

· поддерживать рабочую концентрацию горючего газа в смеси с окислителем за пределами области воспламенения, то есть ниже ниж­него и выше верхнего пределов распространения пламени;

· применять системы автоматической подачи негорючих (инертных) газов в объем аппаратов для разбавления (флегматизации) горючей сме­си.

· обеспечивать непрерывный автоматический контроль и сигнализацию об опасности со­держания в ГГ окислителя или же горючего га­за в окислителе.

· предусматривать системы автоматической блокировки, обес­печивающие прекращение подачи одного из компонентов горючей сме­си, а в некоторых случаях сразу двух компонентов, при опасных отк­лонениях концентрации от рабочих параметров.

В технологическом оборудовании с твердыми горючими вещества­ми и материалами горючая среда может образоваться при тепловом воздействии на них, в результате их самонагревания, при механической обработке до пылевидного состояния или получения волокон, порошка и т.п.

Сами твердые горючие вещества и материалы не способны образовывать в смеси с воздухом горючую среду. Если же их нагреть до некоторых критических температур, то может начаться процесс разло­жения с выделением летучих. Так, в процессе пиролиза древесины при температурах 150 - 275 о С происходит ее разложение менее с выделением окиси углерода, уксусной кис­лоты, метана, водорода и других газообразных веществ. Выделяющиеся продукты разложения в среде окислителя при определенных условиях могут образовывать горючую смесь. В таких случаях оценку возможности образования горючей среды в технологическом оборудовании производят, как и в случае с ЛВЖ, ГЖ или ГГ, по условию (2.1).

Основными мерами защиты от образования горючей среды в аппаратах с твердыми горючими вещества­ми и материалами, которые подвергаются тепловому воздействию или склонны к самонагреванию, являются:

· применение систем автоматического контроля за температурой материала и температурой в аппарате;

· применение систем автоматического регулирования темпера­туры в аппаратах;

· применение систем автоматического контроля концентра­ции горючих продуктов термического разложения в аппарате.

· применение систем автоматической подачи негорючих (инерт­ных) газов в объем аппаратов для разбавления го­рючей смеси.

Технологические аппараты с горючими пылями (порошками, волокнами) характеризуются значительной пожарной опасностью. При работе мельниц, дробилок, хлопковых разрыхлителей, центробежных классификаторов, систем пневмотранспорта образуется очень большое количество пыли. Пыль в таких аппаратах может находиться во взвешенном состоя­нии (аэрозоль) и в осевшем состоянии (аэрогель). В первом случае пожарная опасность пылей рассматривается как для газов и паров, во втором случае ― как для твердых веществ и материалов.

Повышенную опасность для технологического оборудования представляет осевшая пыль. Обладая развитой поверхностью контакта с окислителем, она в отложившемся состоянии может самовозгорать­ся, а при взвихрении образовывать горючую концентрацию. Это обс­тоятельство обуславливает характерную особенность циклического протекания пылевых взрывов. Сначала, как правило, происходит пер­вичный взрыв (вспышка) небольшой мощности в локальной зоне техно­логического оборудования. Образующаяся при этом взрывная волна приводит к взвихрению оставшейся пыли и образованию горючей пыле­воздушной смеси в значительно большем объеме. Происходит повтор­ный взрыв, который часто приводит к разрушению оборудования и об­разованию горючей концентрации уже в объеме производственного це­ха. Мощность последнего взрыва может оказаться достаточной для разру­шения всего здания, в котором размещается производство. Такое развитие событий характерно для аварийных ситуаций на зернофабриках, мукомольных заводах и элеваторах,

Для предупреждения образования горючей среды внутри техноло­гического оборудования с горючими пылями (порошками, волокнами) необходимо предусматривать следующие мероприятия и технические решения:

1. Применять, по возможности, менее пылящие технологические процессы (мокрые способы обработки, измельчение с увлажнением, вибрационный помол).

2. Использовать инертные газы или минеральные (неорганичес­кие) пыли для разбавления (флегматизации) пылевоздушного пространства аппара­тов.

3. Применять инертные газы для пневматической транспор­тировки

взрывоопасных пылей.

4. Оборудовать системы аспирации (местные отсосы) у пылящего технологического оборудования.

· Исключать возможность оседания горючей пыли на внутренних поверхностях аппаратов и трубопроводов.

5. Оборудовать аппараты и трубопроводы специальными лючками, обеспечивающими доступ для очистки внутренних поверхностей от отложений пыли.

В производственных помещениях и на открытых технологических площадках горючие паро-, газо- и пылевоздушные смеси образуются в двух случаях:

1. При выходе горючих веществ из нормально действующих технологических аппаратов, что, как правило, допускается технологическим регламентом.

2. При выходе горючих веществ из поврежденного по каким-либо причинам технологического оборудования (аварийная ситуация).

При нормальных режимах работы оборудования горючая среда на технологических участках может образовываться в том случае, если по условиям технологии применяются:

Аппараты с открытой поверхностью испарения (окрасочные ванны, ванны для пропитки изделий, ванны для промывки и обезжиривания деталей, закалочные ванны и т. п.). Горючая концентрация па­ров жидкости в смеси с воздухом над поверхностью таких аппаратов будет образовываться когда рабочая температура жидкости t р выше ее температуры вспышки:

(2.5)

Для предупреждения образования горючей среды при использова­нии аппаратов с открытой поверхностью испарения необходимо пре­дусматривать следующие мероприятия и технические решения:

· использовать по возможности закрытые (герметичные) аппараты;

· заменять ЛВЖ и ГЖ на пожаробезопасные жидкости и составы;

· поддерживать рабочую температуру горючей жидкости ниже температуры вспышки (с учетом коэффициента безопасности):

t р < (t всп – 10) (2.6)

· производить выбор наиболее рациональной формы открытого аппарата, позволяющей иметь минимальную величину поверхности ис­парения;

· использовать системы местных отсосов или улавливания выделяющихся при испарении паров жидкости непосредственно у аппа­ратов.

Аппараты с дыхательными устройствами. Данные аппараты представляют собой закрытые емкости, внутренний объем которых сообщается с ок­ружающей средой через дыхательные устройства (дыхательные трубы, клапана и т.п.). К таким аппаратам относятся резервуары, мерники, дозаторы и другие емкости, работа которых по условиям технологии требует изменения уровня жидкости (демонстрация слайда 10).

Лектор поясняет рисунок. Слайд остается на экране до демонстрации следующего по тексту слайда:

Слайд 10. Схема большого дыхания резервуара:

а – до начала заполнения; б – в период заполнения; 1- наполнительная линия; 2 – корпус; 3 – дыхательный клапан; 4 – уровень жидкости; 5 – расходная линия.

На практике различают малое и большое дыхание аппаратов. Под большим дыханием понимается вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении в нем уровня жидкости (при наполнении и опорожнении). Под малым дыханием понимается вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении температуры в его газовом пространстве. При этом уровень жидкости остается неизменным. Образование горючей среды у дыхательных уст­ройств возможно, если рабочая температура жидкости в аппарате больше или равна НТПР:

(3.7)

В этих случаях для предупреждения образования горючей среды снаружи аппаратов необходимо:

· герметизация внутреннего объема аппаратов путем установки специальных дыхательных клапанов;

· применение газоуравнительных систем, соединяющих между собой паровоздушные объемы различных емкостных аппаратов, за счет чего исключается выход паров в окружающее пространство;

· устройство систем улавливания и утилизации вытесняемых через дыхательные устройства паров (ад­сорбционные, абсорбционные, холодильные и другие установки);

· применение плавающих крыш и понтонов;

· снижение количества выбросов от малых дыханий, возникающих вследс­твие нагрева аппаратов от солнечной радиации (окраска аппаратов в светлые тона, орошение, устройство теплоизоляции);

· вывод дыхательных труб за пределы помещения.

Аппараты, периодически открываемые для выгрузки и загруз­ки веществ. Оценка возможности образования горючей среды в объеме помещений или локальных зонах в таких случаев может быть произведена путем сравнения фактической концентрации горючих веществ j ф со значением нижнего концентраци­онного предела распространения пламени j н. Горючая среда будет образовываться, если выполняется условие:

(2.8)

Для предотвращения образования горючей среды вследствие эксплуатации аппаратов периодического действия на практике необходимо предусматривать следующие меры:

· заменять по возможности аппараты периодического действия на герметичные аппараты непрерывного действия;

· максимально герметизировать загрузочные и разгрузочные устройства аппаратов;

· предусматривать системы местных отсосов горючих газов, паров и пылей у мест их сосредоточенного выхода из аппаратов (открываемые крышки, люки для взятия проб и т.п.).

Герметичные аппараты, работающие под избыточным давлени­ем. При эксплуатации таких аппаратов даже при их исправном состо­янии могут происходить небольшие утечки горючих веществ через прокладки, швы, разъемные соединения, уплотнения валов, плунжеров и т.п. Причины нарушения герметичности запланировано разобрать на практических занятиях для конкретных аппаратов и процессов.

Для уменьшения количества утечек при эксплуатации герметичных аппаратов необходимо:

· применять сварку, пайку и развальцовку для не­разъемных соединений;

· использовать легкодеформируемые и износоустойчивые прок­ладочные материалы (фибру, резину, асбест, паронит и т.п.) для разъемных соеди­нений;

· применять по возможности вместо сальниковых уплотнений торцевые уплотнения;

· оборудовать местные отсосы у мест установки сальни­ковых уплотнений;

· проводить проверку технологического оборудования на герметичность перед пуском, после ремонта, обслуживания, длительного простоя, а также через определенные периоды эксплуатации, оговоренные технологической инструкцией.

Наибольшую пожарную опасность технологическое оборудование представляет в случае аварийных ситуаций , когда нарушается его нормальный режим работы и происходит повреждение аппаратов и коммуникаций . Вероятность возникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций связанных с пожарами или приводящих к ним на промышленных объектах будет сведена в будущем к минимуму, если Вы отнесетесь с пониманием и ответственностью к изучению дисциплины ПБТП в совокупности с другими предметами курса подготовки инженеров пожарной безопасности.

Таким образом, пожарная безопасность технологических процессов определяется свойствами горючей среды (фактор-1), особенностями источников воспламенения (фактор-2) и путями распространения пожара (фактор-3). Для инженерных решений по обеспечению ПБ производства необходимо:

Знать и понимать сущность процессов, происходящих в тех или иных аппаратах, принцип их работы;

Уметь предвидеть причины, которые могут привести к разрушению оборудования;

Знать способы и приемы, позволяющие устранить нежелательные явления.

Задача курса «Пожарная безопасность технологических процессов» - научить видеть и предвидеть возможные пожаровзрывоопасные ситуации. Однако просто видеть и понимать суть происходящих явлений недостаточно, необходимо уметь управлять ими, принимать правильные решения. Только в этом случае может состояться специалист в области пожарной безопасности.

Подробно этот предмет Вы будете изучать на 4-5 курсах, но базой для его успешного освоения помимо данной лекции и вводных практических занятий являются фундаментальные дисциплины: химия, физика, математика; специальные дисциплины: теоретические основы процессов горения, термодинамика и теплопередача, гидравлика, пожарная тактика и др. Добросовестное их изучение – залог успешного освоения курса ПБТП.

Химические реакции, протекающие с выделением значительного количества тепла, таят потенциальную опасность возникновения пожара или взрыва, так как возможен неконтролируемый разогрев реагирующих, вновь образующихся или рядом находящихся горючих веществ. В условиях производства и хранения химических веществ встречается большое количество таких соединений, контакт которых с воздухом или водой, а также взаимный контакт ве­ществ друг с другом может быть причиной возникновения пожара.

Вещества, самовоспламеняющиеся и самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом . Нередко по условиям технологии на­ходящиеся в аппаратах вещества могут быть нагреты до темпера­туры, превышающей температуру их самовоспламенения. Так, пиролизный газ при получении этилена из нефтепродуктов имеет температуру самовоспламенения в пределах 530...550° С, а выходит из печей пиролиза с температурой 850° С. Мазут с температурой самовоспламенения 380...420° С на установках термического крекинга нагревается до 500° С; бутан и бутилен, имеющие температуру самовоспламенения соответственно 420 и 439° С, при получении бутадиена нагреваются до 550...650° С и т. д. Естественно, что при появлении неплотностей в аппаратах и трубопроводах и соприкосновении с воздухом выходящего наружу продукта, нагретого выше температуры самовоспламенения, происходит его загорание. В некоторых случаях используемые в технологии вещества имеют очень низкую температуру самовоспламенения, даже ниже температуры окружающей среды. Так, триэтилалюминий имеет температуру самовоспламенения минус 68° С, диэтилалюминийхлорид - минус 60° С, триизобутилалюминий - минус 40° С, фосфористый водород, жидкий и белый фосфор имеют температуру самовоспламенения ниже комнатной температуры. Загорания подобных веществ можно избежать только путем обеспечения хорошей герметичности аппа­ратов с исключением взаимоконтакта этих веществ с воздухом или использованием их в растворе.

Многие вещества, соприкасаясь с воздухом, способны к самовозгоранию. Самовозгорание начинается при температуре окружающей среды или после некоторого предварительного (иногда незначительного) их подогрева. Причины и условия самовозгорания жидких и твердых веществ подробно рассмотрены в литературе . К таким веществам следует отнести растительные масла и жи­вотные жиры, каменный и древесный уголь, сернистые соединения железа, некоторые сорта сажи, порошкообразные вещества (алюминий, цинк, титан, магний, торф, отходы нитроглифталевых лаков), олифу, скипидар, лакоткани, клеенку, гранитоль, сено, силос и т. п.

Длительность процесса самовозгорания веществ можно рассчитать по методике, разработанной и предложенной ВНИИПО МВД СССР:

lg t = A p + n p lgS; (5.15)

lg t = A b - n b lg τ, (5.16)

где t - начальная температура процесса самовозгорания, °С; τ - длительность процесса самовозгорания, ч; S - удельная поверх­ность штабеля (кучи), м 2 /м 3 ; А р, А ь, n p , п ь - константы, определяемые опытным путем (приведены в справочнике ).

Используя формулы (5.15) и (5.16), можно определить температуру начала саморазогрева, если известны размеры штабеля и предполагаемый срок хранения данного материала. Можно определить также длительность периода безопасного хранения, зная размеры штабеля и начальную температуру вещества, либо допустимые размеры штабеля - по начальной температуре и предполагаемой длительности хранения вещества.

Контакт самовозгорающихся химических веществ с воздухом происходит обычно при повреждении тары, розливе жидкости, расфасовке веществ, при сушке, открытом хранении твердых измельченных, а также волокнистых, листовых и рулонных материалов, при вскрытии аппаратов для осмотра и ремонта, при откачке жидкостей из резервуаров, когда внутри резервуаров имеются самовозгорающиеся отложения.

Наиболее специфичными для производственной аппаратуры являются случаи самовозгорания отложений сернистых соединений железа и термополимеров. Сернистые соединения железа образуются в результате химического взаимодействия сероводорода или свободной серы со стенками стальных аппаратов. Этот процесс протекает чаще всего при переработке и хранении сернистых нефтей и нефтепродуктов, хранении, очистке и переработке природного и попутного нефтяного газа, а также отходящих газов нефтепереработки, получении и очистке генераторных газов, водорода, коксового газа и т. д.

Наиболее активным по склонности к самовозгоранию является закисный сульфид железа. Окисление сернистых соединений железа начинается с подсыхания поверхности и соприкосновения ее с кислородом воздуха. При этом температура постепенно повышается, появляется голубой дымок, а затем небольшие язычки пла­мени. В результате отложения разогреваются иногда до 600...700° С. Избежать самовозгорания сернистого железа можно путем химической очистки от сероводорода поступающих на обработку веществ, а также постепенным окислением образовавшихся в аппаратах самовозгорающихся отложений. Замедляют процесс окисления самовозгорающихся соединений путем добавки небольшого количества воздуха (до 0,5%) к водяному пару, подаваемому на продувку аппаратов, либо путем заполнения аппарата водой и постепенного снижения ее уровня. Очистку стенок аппаратов следует вести при постоянном смачивании их водой, а получающиеся зачистки сразу же удалять и подвергать уничтожению.

Когда производственный процесс связан с использованием веществ, склонных к полимеризации, имеется возможность образования так называемых термополимеров. Они представляют собой рыхлое губчатое вещество со значительным количеством неиспользованных в процессе полимеризации кратных связей. Наличие этих связей и развитая поверхность термополимера определяют его способность к окислению и самовозгоранию при соприкосновении с воздухом.

Образование термополимеров предупреждают введением ингибиторов, устранением в технологической линии застойных участков и тупиков. Образовавшиеся термополимеры удаляют с поверхности аппаратов с такими же мерами предосторожности, с какими удаляют сернистые соединения железа.

Самовозгорающиеся вещества следует хранить изолированно от других огнеопасных веществ, препятствуя их соприкосновению с воздухом, вводить ингибиторы, тормозящие процесс окисления. Веществ, воспламеняющихся при взаимодействии с водой, на производстве имеется значительное количество. Выделяющееся при этом тепло может вызвать воспламенение образующихся или при мыкающих к зоне реакции горючих веществ. К веществам, воспламеняющимся или вызывающим горение при соприкосновении с водой, следует отнести щелочные металлы, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, негашеную известь, фосфористый кальций, фосфористый натрий, сернистый натрий, гидросульфит натрия. Многие из этих веществ (щелочные металлы, карбиды) при взаимодействии с водой образуют горючие газы, воспламеняющиеся от теплоты реакции:

2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 + Q.

При взаимодействии небольшого количества (3...5 г) калия и натрия с водой развивается температура выше 600...650° С. Если взаимодействуют более крупные куски, происходят взрывы с разбрызгиванием расплавленного металла. В мелкораздробленном состоянии щелочные металлы воспламеняются во влажном воздухе. Сильное разогревание может произойти при взаимодействии карбида кальция с водой:

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH)2 + C 2 H2+Q.

Для разложения 1 кг химически чистого карбида кальция необходимо 0,562 кг воды. При таком или меньшем количестве воды в "зоне реакции развивается температура до 800...1000° С. При этом куски карбида кальция раскаляются до свечения. Естественно, что образующийся в таких условиях ацетилен воспламеняется при контакте с воздухом, так как температура его самовоспламенения равна 335° С. При взаимодействии карбида с большим количеством воды ацетилен не воспламеняется, потому что тепло реакции поглощается водой. Карбиды щелочных металлов при соприкосновении с водой реагируют со взрывом.

Некоторые вещества, например негашеная известь, являются негорючими, но теплота реакции их с водой может нагреть соприкасающиеся горючие материалы до температуры самовоспламене­ния. Так, при контакте стехиометрического количества воды с нега­шеной известью температура в зоне реакции может достичь 600° С:

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 + Q.

Известны случаи пожаров деревянных складов, в которых хранилась негашеная известь. Пожары возникали, как правило, вскоре после дождя: вода попадала на негашеную известь через неисправную крышу или через щели пола.

Во влажном состоянии гидросульфид натрия и сернистый натрий интенсивно окисляются на воздухе с выделением свободной серы и большого количества тепла. Выделяющееся тепло нагревает серу до воспламенения (при влажности 10% воспламенение серы наступает при температуре 242° С).

Опасен контакт с водой алюминийорганических соединений, так как триэтилалюминий, диэтилалюминийхлорид, триизобутилалю-миний и другие подобные им вещества взаимодействуют с водой со взрывом.

Контакт веществ с водой или влагой воздуха происходит обычно при повреждении аппаратов и трубопроводов, при неисправности тары, а также при открытом хранении этих веществ. Однако вода может проникнуть в помещение и через открытые проемы в стенах, при неисправности покрытия или пола, при повреждении водопроводной линии и системы водяного отопления, при конденсации влаги из воздуха и т. п. Взрывы или усиление начавшегося пожара могут иметь место при попытках тушить подобные вещества водой или пеной. Выбор средств и способов тушения производится с учетом свойств веществ, обращающихся в производстве.

Воспламенение химических веществ при взаимоконтакте - явление, часто наблюдающееся в производстве. Чаще всего такие случаи происходят при действии окислителей на органические вещества. В качестве окислителей выступают хлор, бром, фтор, окислы азота, азотная кислота, перекиси натрия, бария и водорода, хромовый ангидрид, двуокись свинца, хлорная известь, жидкий кислород, селитры (нитраты аммония, щелочных и щелочноземельных металлов), хлораты (соли хлорноватой кислоты, например бертолетова соль), перхлораты (соли хлорной кислоты, например хлорнокислый натрий), перманганаты (соли марганцевой кислоты, например мар­ганцовокислый калий), соли хромовой кислоты и др.

Окислители, соприкасаясь или смешиваясь с органическими ве­ществами, вызывают их воспламенение. Некоторые окислители (селитры, хлораты, перхлораты, перманганаты, соли хромовой кислоты) образуют смеси с органическими веществами, взрывающиеся от незначительного механического или теплового воздействия.

Некоторые смеси окислителей и горючих веществ способны воспламеняться при действии на них серной или азотной кислоты или небольшого количества влаги. Алюминийорганические соединения, входя в контакт с кислотами, спиртами и щелочами, реагируют со взрывом. Многие инициаторы, катализаторы и порообразователи, широко используемые в производстве синтетических смол, пластических масс, синтетических волокон и каучука, воспламеняются и взрываются при взаимодействии с другими веществами. Пожароопасные свойства некоторых инициаторов и порофоров указаны в табл. 5.1.

На заводе синтетического каучука произошел взрыв емкости с гидроперекисью изопропилбензола (гиперизом), который вызвал повреждения производственных коммуникаций, фасада здания и лестничной клетки. Гипериз, используемый в качестве инициатора при производстве бутадиенстирольного каучука, поступал на завод в металлических бочках и перекачивался по резиновому шлангу в приемную емкость. Около бочек с гиперизом находились бочки с триэтаноламином. По ошибке в емкость с гидроперекисью стали закачивать триэтаноламин. Произошла бурная реакция, вызвавшая разложение всей массы гидроперекиси с указанными выше последствиями.

Реакции взаимодействия окислителя с горючим веществом способствуют измельченность вещества, повышенная начальная его температура, а также наличие инициаторов химического процесса. В некоторых случаях реакции носят характер взрыва. Поэтому окислители нельзя хранить совместно с другими горючими веществами, нельзя допускать какого-либо контакта между ними, если это не обусловлено характером технологического процесса.

Таблица 5.1

Вещество Пожароопасные свойства
Метил уретанбензолсуль-фогидразид (ЧХЗ-5) Горючее вещество. В смеси с сильными окислителями взрывается
Динитрозопентамети-лентетрамин (ЧХЗ-18) Нестойкое горючее вещество. Дает вспышку в смеси с кислотами и щелочами, взрывается с сильными окислителями
Азодинитрилизомасляной кислоты (ЧХЗ-57) Чувствителен к воздействию температуры, трению, удару. Температура воспламенения 60" С, самовоспламенения 240° С. При контакте с кислотами взрывается.
Персульфат аммония Сильный окислитель. В смеси с органическими соединениями может вызвать взрыв
Персульфат калия Сильный окислитель. Активно окисляет органические соединения, воспламеняет бумагу, ткани, древесину
Перекись водорода Сильный окислитель. В концентрированном виде воспламеняет все органические вещества и склонна к взрывному распаду
Гидроперекись изопропилбензола (гипериз) Взрывается в смеси с некоторыми органическими веществами и солями

Вещества, способные к воспламенению и взрыву при нагревании или механических воздействиях. Некоторые химические вещества нестойки по своей природе, способны разлагаться с течением времени под действием температуры, трения, удара и других факторов. Это, как правило, эндотермические соединения, и процесс их разложения связан с выделением большего или меньшего количества тепла. Это и взрывчатые вещества - селитры, перекиси, гидроперекиси, карбиды некоторых металлов, ацетилениды, ацетилен, диацетилен, порофоры и др.

Нарушение технологического регламента при производстве, использовании или хранении таких веществ, воздействие на них источников тепла (например приборов отопления, горячих продук топроводов) и особенно действие возможного пожара могут при­вести к взрывному их разложению. Подобные случаи неоднократно наблюдались при осуществлении процессов нитрации органических соединений, при получении перекисей и гидроперекисей, ацетилена и тому подобных веществ.

На нефтехимическом предприятии произошел взрыв ректификационной колонны с гидроперекисью изопропилбензола. Силой взрыва колонну (высотой 13 м, диаметром 2,2 м) сорвало с фундамента открытой площадки и отбросило в сторону. Возник пожар. Перед аварией колонна находилась в состоянии пуска. В процессе пуска произошло замерзание воды в системе захолаживания (отвод избыточного количества тепла из зоны химической реакции), что вызвало повышение температуры в, нижней части колонны до 99° С (вместо положенных по регламенту 90° С), разложение гипериза и взрыв.

Известны случаи, когда пожар, возникший на одной из установок, приводил к взрывному разложению продукта, находящегося в аппаратах этой установки, вызывая мощные взрывы оборудования с полным разрушением установки и повреждением аппаратов соседних установок.

Склонностью к взрывному распаду под действием повышенных давления и температуры обладает ацетилен. Наличие в ацетилене диацетилена и высших полиацетиленов усиливает опасность взрывного разложения газа. Диацетилен - взрывоопасный горючий газ, от искры и нагретого тела воспламеняется со взрывом. Около 12% диацетилена делает ацетилен способным к взрывному разложению даже при нормальном давлении. Не меньшей опасностью обладает бутиндиол. Это горючее вещество с температурой самовоспламенения 343° С. Горение протекает с сильным взрывом. При нагревании, перегонке, взаимодействии со щелочами, галогенами и солями тяжелых металлов происходит его взрывообразное разложение.

Еще раз следует отметить, что нестойкие химические вещества, способные к воспламенению и взрыву при нагревании и механических воздействиях, нельзя хранить вместе с другими горючими веществами. Следует строго придерживаться правил, регламентированных соответствующими нормами.

§ 5.5. Тепловое проявление электрической энергии -



Похожие статьи