Шпаргалка: Защита от пожара и взрывов на производстве

При цепном самовоспламенении причиной ускорения реакции окисления является превышение скорости разветвления цепей над скоростью их обрыва.

Чисто цепное самовоспламенение -- довольно редкое явление, так как оно протекает при таких низких давлениях (значительно ниже 0,1 МПа).

3. Пожаровзрывобезопасность. Показатели пожаро- и взрывоопасности

В ГОСТ 12.1.044 - 89 регламентирована система оценки пожарной опасности веществ и материалов.

В соответствии с этим стандартом при оценке пожарной опасности веществ различают:

- газы -- вещества, абсолютное давление паров которых при 50 °С равно или более 300 кПа или критическая температура которых менее 50 °С;

- жидкости -- вещества с температурой плавления ниже 50 °С;

- твердые вещества и материалы с температурой плавления более 50 °С;

- пыли -- диспергированные твердые вещества и материалы с частицами размером менее 850 мкм.

Перечень показателей, характеризующих пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов, приведен в табл.1.

Таблица 1. Показатели, характеризующие пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов

Наименьшая (наибольшая) концентрация горючих газов, паров жидкостей или пылей в смеси с воздухом, при которой смесь уже (еще) может воспламениться от источника зажигания и пламя распространяется на весь объем горючей смеси, называется нижним (верхним) концентрационным пределом распространения пламени -- НКПР (ВКПР).

Чем шире область воспламенения, тем опаснее горючее вещество.

Температура самовоспламенения (T_{самовоспл}) -- самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Нормальная скорость распространения пламени (U_H, м/с) -- скорость перемещения плоского фронта пламени относительно не сгоревшей горючей смеси в направлении, перпендикулярном к его поверхности.

Минимальная энергия зажигания (W_мин, Дж) -- наименьшее значение энергии электрического разряда, способной воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом.

Максимальное давление взрыва (Р_макс, кПа) -- наибольшее давление, возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде (аппарате) при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Скорость нарастания давления взрыва (dP/dф, кПа/с) -- производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде (аппарате) от времени.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК, % (об.)) -- концентрация кислорода в горючей смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становятся невозможными.

Температура вспышки (Т_всп, °С) -- самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но при этом скорость их образования еще недостаточна для возникновения устойчивого горения.

ЛВЖ -- это жидкости, имеющие температуру вспышки не выше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом тигле).

ГЖ --это жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом тигле).

Температура воспламенения (T_ВОСПЛ, °С) -- наименьшая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение. Для ЛВЖ Т_воспл обычно на 1--5°С выше температуры вспышки, а для ГЖ эта разница может достигать 30--35 °С.

Зависимость между НТПР (ВТПР) и НКПР (ВКПР) выражается следующим образом:

,

Где , - давления насыщенных паров при НТПР и ВТПР соответственно, - атмосферное давление.

Свойства пожаровзрывоопасных веществ:

1. Горючесть зависит от состояния системы: вещество - окислитель, от температуры, давления, объема. Горючесть пыли зависит от ее измельченности.

По горючести вещества и материалы делятся на 3 группы:

- не горючие (не сгораемые) - не способны гореть в воздухе;

- трудно горючие вещества - способны возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способны самостоятельно гореть;

- горючие вещества и материалы - способные самовозгораться, а так же возгораться от источника зажигания и даже гореть самостоятельно.

Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества, к ним относятся вещества и материалы, способные воспламеняться (менее 50⁰ С) от источника зажигания с низкой энергией.

2. Температура вспышки.

Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси не сопровождающееся образованием газов и не переходящее в продолжительное горение.

Температура вспышки (Т_всп, °С) -- самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но при этом скорость их образования еще недостаточна для возникновения устойчивого горения.

3. Температура воспламенения (Т_воспл, °С) -- наименьшая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

4.Температура самовоспламенения (Т_{самовоспл}) -- самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

5.Нижний и верхний предел распространения пламени.

Нижний концентрационный предел распространения пламени - такая объемная массовая доля горючего вещества в смеси с окислительной средой выраженное в % или мг/м3, при которой смесь становится не способной к распространению пламени, т.е. это минимальное содержание горючего вещества в горючей смеси, при которой возможно распространение от источника зажигания.

Верхний концентрационный предел распространения пламени - такая объемная (массовая) доля горючей смеси со средой, выше которой смесь становится не способной к распространению пламени.

Область распространение пламени - область объемных (массовых) долей горючего вещества, заключенное между нижним и верхним концентрационными пределами.

6.Температурные пределы распространения пламени -- такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в определенной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения пламени (НКПР и ВКПР).

7.Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия искрового разряда, способная воспламенить наиболее легковоспламеняемые смеси вещества с воздухом.

4.Оценка пожаро и взрывоопасности производств

Пожаро-взрывоопасность производств, зданий и сооружений оценивается с учетом количества обращающихся там веществ и материалов, обладающих пожаро-взрывоопасными свойствами.

Оценка пожаровзрывоопасных свойств регламентируется нормативными документами:

Существуют 2 подхода к оценке пожаро- и взрывоопасности производств: детерминированный и вероятностный.

Детерминированный метод - основан на определении количественной дифференциации производств (разделение на категории и классы) СНиП II - 90 - 81* «Производственные здания промышленных предприятий”, СНиП 2.09.02-85 «Производственные здания”, ПУЭ.

Вероятностный метод - основан на расчете вероятности достижения определённого уровня пожаровзрывоопасности ГОСТ 12.1.004 - 85 Пожарная безопасность.

СНиП II-90 - 81* регламентирует категорирование производств пожаровзрывоопасности.

СНиП II-90 - 81* предусматривает 6 категорий производств (А, Б, В, Г, Д, Е).

А и Б - взрывопожароопасные производства, критериями назначения которых являются наличие в рассматриваемых объектах веществ, способных создавать взрывоопасные среды в объеме превышающем 5 % от объема всего помещения или обуславливать высокую пожароопасную нагрузку.

В - пожароопасная категория, характеризуемая наличием горючих материалов и веществ, способные только гореть, но не создавать взрывоопасные среды.

Г - характеризуется отсутствием горючих материалов, но с применением высоких температур.

Д - не пожароопасная, связана с применением несгораемых материалов в холодном состоянии.

Е - взрывоопасная категория, связана с применением горючих газов, способные создать взрывоопасные среды в объеме превышающем 5 % от объема помещения, но не могут высокую пожарную нагрузку.

Для определения категории производства по пожаро- и взрывоопасности пользуются СН 463-74, где имеется методика расчета взрывоопасной среды горючих газов с учетом аварийного режима выхода горючих газов жидкостей в производственное помещение.

Согласно этой методике максимальное количество горючих веществ, которое может попасть в помещение, рассчитывается из возможности аварий одной из наиболее крупной единицы горючего оборудования и утечки горючего из подводимого трубопровода в течении времени до исходного отключения оборудования.

В случае утечки и выброса горючих газов к взрывоопасным категориям относят производства, где выполняется следующее условие:

V - взрывоопасный объем, м³ , V_П - объем помещения, м³ , m - максимально возможная масса утечки газа, г, с - плотность утечки газа, г/м³ С_Н - нижний концентрационный предел газа, % об. , К - коэффициент, учитываемый при наличии аварии А - кратность вентиляции, с^-1.

В случае аварийного пролива горючей жидкости категории (А, Б) назначают по времени испарения жидкости в количестве, создающем взрывоопасную паровоздушную среду, в объеме превышающем 0,05 V_П.

Время испарения рассчитывается по формуле:

з - коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока на испарение жидкости. М - масса вещества в молях. Р - давление паров в кПа.

F - площадь пролива.

При ф_и < 1 часа, производство считается взрывопожарным.

Скорость испарения с 1м² от пролитой жидкости рассчитывается по формуле:

В результате развития принципа детерминированного категорирования промышленных объектов по пожаровзрывоопасности в последних нормах категорируют не производства, а здания и сооружения, в которых размещаются эти производства.

В новом нормативном документе оставлено 5 категорий, категория Е исключена (табл. 2).

Количество поступивших веществ, которые могут образовать взрывоопасные воздушные смеси, определяют исходя из:

1. Происходит расчетная наиболее неблагоприятная авария на 1 аппарат.

2. Все содержимое аппарата поступает в помещение.

3. Происходит одновременная утечка веществ из трубопроводов питающих аппарат по прямому и обратному потокам, в течении времени необходимого для отключения трубопроводов.

Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, оно должно быть минимальным с учетом отключения и зависит от характера технологического процесса.

Расчетное время отключения трубопровода принимается:

1. Время срабатывания системы автоматического отключения трубопроводов, согласно паспортным данным установки, если вероятность отказа системы автоматики не превышает 10^-6 в год или обеспечено резервирование ее элементов (но не более 3 секунд).