Учебное пособие: Охрана труда

Таблица 4.1

Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов

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

Концентрационные пределы распространения пламени нижние или верхние -- это минимальное или максимальное содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Концентрационные пределы могут быть выражены через температуру (при атмосферном давлении). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам распространения пламени, называются температурными пределами распространения пламени (воспламенения) (нижним и верхним соответственно - НТПРП и ВТПРП).

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

На рис. 4.1 приведена зависимость давления при воспламенении (взрыве) газопаровоздушных смесей от их концентрации.

Интервал между нижним и верхним концентрационными пределами называется областью воспламенения.

Рис. 4.1 Зависимость давления при воспламенении (взрыве) горючих газопаровоздушных смесей от их концентрации

Величины пределов воспламенения используют при расчете допустимых концентраций внутри технологических аппаратов, систем рекуперации, вентиляции, а также при определении предельно допустимой взрывоопасной концентрации (ПДВК) паров и газов при работе с применением искрящего инструмента.

Процесс воспламенения и Горения жидкостей можно представить следующим образом. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньше нижнего температурного предела распространения пламени). После воспламенения паров жидкости скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044 температурой вспышки называется наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения.

Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения технологических процессов.

В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).

К легковоспламеняющимся относятся жидкости с температурой вспышки не более 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле. Для ЛВЖ температура воспламенения обычно на 1-5 °С выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35 "С.

В соответствии с ГОСТ 12.1.017, в зависимости от температуры вспышки ЛВЖ подразделяются на три разряда.

Особо опасные ЛВЖ - с температурой вспышки от -18 °С и ниже в закрытом тигле или от -13 °С и ниже в открытом тигле. К особо опасным ЛВЖ относятся ацетон, диэтиловый спирт, изопентан и др.

Постоянно опасные ЛВЖ - это горючие жидкости с температурой вспышки от -18 °С до +23 °С в закрытом тигле или от -13 °С до +27 °С в открытом тигле. К ним относятся бензил, толуол, этиловый спирт, этилацетат и др.

Опасные при повышенной температуре ЛВЖ - это горючие жидкости с температурой вспышки от 23 до 61 °С в закрытом тигле. К ним относятся хлорбензол, скипидар, уайт-спирит и др.

Температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности.

Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путями. Для экспериментального определения температуры вспышки заданную массу жидкости (вещества) нагревают с определенной скоростью, периодически зажигая выделяющиеся пары и визуально оценивая результаты зажигания.

Ориентировочно расчет температуры вспышки (Т_всп> К) производится по правилу Орманда и Гровена:

где Т_кип - температура кипения, К; т - коэффициент, равный 0,736.

Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при котором интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.

Температура самовоспламенения -- самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотерических реакций, заканчивающихся горением.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя) - такая его концентрация в горючей смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становятся невозможными при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Склонность к взрыву и детонации -- чувствительность к механическому воздействию (удару или трению).

Взрывоопасной средой являются: смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота и др.), способные к взрывчатому превращению, а также индивидуальные вещества, склонные к взрывному разложению (ацетилен, озон, гидразин, аммиачная селитра и др.).

Основными параметрами, характеризующими опасность взрыва, являются:

максимальное давление взрыва - наибольшее давление, возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа;

скорость нарастания давления при взрыве -- это производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро-, пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде от времени.

Минимальная энергия зажигания (W) - наименьшее значение энергии электрического разряда, способного воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом. Для ориентировочного расчета минимальной энергии зажигания паров и газов в воздухе E_min, МДж, применяется формула

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

Для оценки взрывоопасности газо- и паровоздушных смесей используют понятие критического зазора (диаметра).

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 12.1.011 взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на категории взрывоопасности в зависимости от величины безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ) и значения соотношения минимального тока воспламенения испытуемого газа или пара к минимальному току воспламенения метана (МТБ).

БЭМЗ - это экспериментальный максимальный зазор, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе (рис. 4.2).

Установлены два вида взрывоопасных смесей: I - метан на подземных горных работах; II - газы и пары, за исключением метана на подземных горных работах.

Рис. 4.2 Шарообразная оболочка для определения величины тушащего зазора: В и б - длина и ширина зазора

В зависимости от значений БЭМЗ и МТБ газы и пары подразделяются на категории (табл. 4.2).

Для классификации большинства газов и паров достаточно применения одного из критериев - значения БЭМЗ или МТБ.

Один критерий достаточен в следующих случаях:

для категории ПА - БЭМЗ больше 0,9 мм или соотношение МТБ больше 0,9;

для категории ИВ - БЭМЗ в пределах от 0,55 до 0,9 мм или соотношение МТБ в пределах от 0,5 до 0,8;

для категории НС - БЭМЗ меньше 0,5 мм или соотношение МТБ меньше 0,45.

Таблица 4.2

Категории взрывоопасное™ смесей в зависимости от величины БЭМЗ и МТБ

Необходимо определять как БЭМЗ, так и соотношение МТБ в следующих случаях:

если установлено только соотношение МТБ и его значение находится в пределах от 0,45 до 0,5 или от 0,8 до 0,9; если известен только БЭМЗ и его значение находится в пределах от 0,5 до 0,55.

Таблица 4.3

Классификация взрывоопасных смесей по температуре самовоспламенения

Кроме категорий взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на группы в зависимости от величины температуры самовоспламенения согласно табл. 4.3.

Характеристика взрывоопасных смесей необходима для обоснованного выбора электрооборудования для взры-во-и пожароопасных производственных помещений и наружных установок.

4.2 Основы профилактики пожаров и взрывов

4.2.1 Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности

В соответствии с Нормами пожарной безопасности Республики Беларусь НПБ 5-2000 помещения и здания подразделяются по взрывопожарной и пожарной опасности на категории А, Б, В1, В2, ВЗ, В4, П, Г2 и Д (табл. 4.4).