Положение об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств входит в число руководств по безопасности, носит рекомендательный характер и не является нормативным правовым актом. Положение содержит рекомендации по обеспечению пожаровзрывобезопасности, применительно к объектам ядерного топливного цикла, имеющим радиохимические производства, при их проектировании, сооружении, реконструкции эксплуатации и к научно-исследовательским организациям, в которых проводится радиохимическая переработка отработавшего ядерного топлива и облученных ядерных материалов и распространяется на объекты ядерного топливного цикла, связанные с технологическими операциями радиохимических производств.

Федеральная служба
и атомному надзору

ПОЛОЖЕНИЕ
ОБ ОЦЕНКЕ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

РБ-060-10

Москва 2010

Настоящее Положение об оценке пожаровзрывобезопасности производств (далее - Положение) входит в число руководств по безопасности, носит рекомендательный характер и не является нормативным правовым актом.

Настоящее Положение содержит рекомендации по обеспечению пожаровзрывобезопасности, применительно к объектам ядерного топливного цикла, имеющим радиохимические производства, при их проектировании, сооружении , реконструкции и эксплуатации и к научно-исследовательским организациям, в которых проводится радиохимическая переработка отработавшего ядерного топлива и облученных ядерных материалов.

Настоящее Положение распространяется на объекты ядерного топливного цикла, связанные с технологическими операциями радиохимических производств.

Выпускается впервые. *

_____________

* Разработан коллективом авторов в составе Е.Р. Назина, Г.М. Зачиняева, Е.В. Рябовой, А.В. Родина.

В настоящем документе применяются следующие термины и определения:

1. Взрыв в воздушной среде - локализованный в пространстве процесс быстрого перехода потенциальной энергии источника в кинетическую энергию окружающей среды в форме волны давления, колебаний грунта, летящих предметов и теплового излучения области энерговыделения.

2. Дефлагра ционный взрыв облаков газопаровоздушных смесей - энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической химической реакции с дозвуковой скоростью (взрывное горение).

3. Скорость газовыделения ( W ) - количество газообразных продуктов, выделяющихся в единицу времени при разложении химических веществ или взаимодействии компонентов смесей химических веществ.

4. Температура возникновения теплового взрыва (Т взр ) - температура химического вещества (смеси химических веществ), при которой тепловыделение в зоне химической реакции начинает превышать потери тепла из нее и происходит саморазогрев реагирующей системы.

5. Тепловой взрыв - экзотермическая самоускоряющаяся химическая реакция, протекающая с высокой скоростью и сопровождающаяся интенсивным тепло- и газовыделением.

6. Термическая стабильность химических веществ и смесей - способность к сохранению исходного состава под действием тепловых нагрузок.

7. Удельный объем газообразных продуктов теплового взрыва (V уд ) - объем парогазообразных продуктов, выделяющихся на единицу объема (массы) вещества (смеси) в результате теплового взрыва.

. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Положение об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств (далее - Положение) входит в число руководств по безопасности, носит рекомендательный характер и не является нормативным правовым актом.

2. Настоящее Положение содержит рекомендации Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по обеспечению пожаровзрывобезопасности (далее - ПВБ) применительно к объектам ядерного топливного цикла (далее - ЯТЦ), имеющим радиохимические производства (далее - РХП), при их проектировании, сооружении, реконструкции и эксплуатации и к научно-исследовательским организациям, в которых проводится радиохимическая переработка отработавшего ядерного топлива и облученных ядерных материалов.

3. Настоящее Положение распространяется на объекты ЯТЦ, связанные с технологическими операциями РХП:

▪ хранение отработавших тепловыделяющих сборок;

▪ растворение металлсодержащего сырья;

▪ фильтрование;

▪ переработка методами жидкостной экстракции и сорбции;

▪ подготовка исходных растворов, а также растворов, содержащих восстановители и окислители;

▪ образование и применение газовоздушных систем;

▪ использование осадительных процессов с последующей прокалкой осадков;

▪ хранение отработавших растворов, перлитных суспензий, используемых в процессах передела;

▪ упаривание высокоактивных и среднеактивных растворов.

. ПОТЕНЦИАЛЬНО ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА

4. Технологические процессы РХП предприятий ЯТЦ (далее - ПЯТЦ) являются потенциально пожаровзрывоопасными в случаях, если при их проведении:

1) образуются или используются горючие газы (водород, аммиак, метан, оксид углерода и др.);

2) используются горючие жидкости (экстрагенты, углеводородные разбавители и другие органические жидкости);

3) используются смеси восстановителей с азотнокислыми окислителями (смеси экстрагентов и органических сорбентов с азотной кислотой и нитратами; азотнокислые растворы, содержащие органические продукты и др.).

Примерный перечень потенциально пожаровзрывоопасных технологических процессов РХП ПЯТЦ приведен в приложении № к настоящему Положению.

5. На основе данных об авариях, имевших место в практике работы РХП ПЯТЦ, и информации о пожаровзрывоопасных свойствах химических веществ и смесей, используемых в технологических процессах РХП ПЯТЦ, в качестве моделей аварий в Положении приняты:

1) дефлаграционный взрыв облаков газопаровоздушных смесей;

2) разрушение сосудов (резервуаров) под действием внутреннего давления.

6. В качестве объектов, содержащих потенциальные источники аварий, рекомендуется рассматривать:

1) промышленные аппараты (растворители, экстракторы, сорбционные колонны, емкости для хранения отходов, выпарные аппараты, денитраторы, фильтры и др.);

2) системы вентиляции (общая, локальная), трубопроводы, газоходы;

3) защитные камеры, боксы, рабочие помещения и каньоны, в которых находятся аппараты.

III . ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕЩЕСТВ И СМЕСЕЙ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

7. В качестве исходных характеристик, определяющих пожаровзрывобезопасные условия проведения технологических процессов с потенциально опасными химическими веществами и смесями, необходимыми и достаточными рекомендуется считать:

1) для газовоздушных и газовых смесей - величины нижних концентрационных пределов распространения пламени (φ н ) (для индивидуальных газов принимаются справочные величины φ н ; способ расчета φ н для смесей горючих газов приведен в п. приложения № к настоящему Положению);

2) для горючих жидкостей - величины температуры вспышки (T всп ) и/или нижнего температурного предела распространения пламени (T н ) (определяются экспериментально или рассчитываются способом, изложенным в п. приложения № к настоящему Положению);

3) для смесей восстановителей с азотнокислыми окислителями - скорость газовыделения (W ), температура возникновения теплового взрыва (Т взр ), V уд парогазообразных продуктов экзотермических процессов окисления (тепловых взрывов) (для экстракционных и сорбционных смесей РХП эти характеристики приведены в приложении № к настоящему Положению).

. УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ИЛИ ВЗРЫВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА

8. Для возникновения воспламенения или взрыва при проведении технологических процессов необходимо одновременное наличие минимум двух факторов, каждый из которых отдельно не является исходным событием. Перечень условий возникновения воспламенения и/или взрыва при проведении технологических процессов РХП приведен в приложении № к настоящему Положению.

9. Причинами появления избыточного давления в аппаратах в подавляющем большинстве случаев являются окислительные процессы в смесях восстановителей (экстрагентов, сорбентов, органических продуктов и др.) с азотнокислыми окислителями (азотной кислотой, нитратами, оксидами азота), сопровождающиеся газовыделением, а также радиолиз органических продуктов и водных растворов. В зависимости от условий, окислительные процессы могут проходить при постоянной температуре с примерно постоянными скоростями газовыделения или с прогрессивным ростом температуры реагирующих смесей и скоростей газовыделения в режиме теплового взрыва.

. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА

10. Технические и организационные мероприятия по обеспечению ПВБ конкретных технологических процессов РХП рекомендуется разрабатывать на основе результатов анализа, включающего:

1) анализ всех стадий технологического процесса на предмет пожаровзрывоопасности и выявление потенциально опасных веществ и смесей;

2) расчетное или экспериментальное определение пожаровзрывоопасных характеристик обнаруженных потенциально опасных веществ и смесей;

3) выявление условий реализации потенциальной опасности (воспламенения газопаровоздушных смесей, теплового взрыва конденсированных веществ и смесей);

4) установление пределов безопасной эксплуатации (далее - ПБЭ) и (или) условий безопасной эксплуатации (далее - УБЭ);

5) разработку мероприятий по обеспечению УБЭ;

6) корректировку мероприятий по обеспечению УБЭ на основании результатов промышленной «обкатки» технологического процесса;

7) вероятностный анализ безопасности с привлечением информации об условиях возникновения аварий;

8) оценку последствий аварий с использованием соответствующих характеристик.

12. Для обеспечения ПВБ технологических процессов РХП рекомендуется соблюдать следующие условия:

▪ температура горючих жидкостей не должна превышать величины ПБЭ (величина ПБЭ принимается на 10 °С ниже величины Т н, наименьшей температуры жидкости, при которой происходит воспламенение паровоздушных смесей);

▪ пропускная способность сдувок аппаратов должна обеспечивать отвод выделяющихся газов в момент их максимального выделения;

▪ время нахождения смесей экстрагентов, сорбентов и восстановителей в закрытых аппаратах должно быть обусловлено технологической необходимостью при контроле за температурой содержимого и давлением в аппарате;

▪ наличие органических веществ сверх пределов растворимости в азотнокислых растворах, подаваемых на высокотемпературные операции (упаривание, ректификация HNO 3 , получение плава уранилнитрата, денитрация), должно быть исключено;

▪ нагревание в закрытых аппаратах азотнокислых растворов до температур выше 120 °С должно быть исключено;

▪ хранение сорбентов в нитратной форме допускается при влажности не менее 50 %;

осушение органических сорбентов, содержащих нитратные группы, должно быть исключено;

▪ во избежание осушения сорбента за счет теплоты радиоактивного распада допустимые количества радионуклидов в сорбционных колоннах должны быть обоснованы теплофизическими расчетами;

▪ высушивание смесей органических веществ (восстановителей) с нитратами с последующим нагреванием должно быть исключено;

▪ при хранении растворов и суспензий не допускается осушение осадков.

13. В целях обеспечения всесторонней и качественной оценки ПВБ технологических процессов РХП в обосновывающие документы, представляемые эксплуатирующей организацией для получения лицензии на виды деятельности в области использования атомной энергии, а также в экспертное заключение о ПВБ технологических процессов рекомендуется включать положения, перечисленные в приложении № к настоящему Положению.

Приложение № 1

технологических процессов радиохимических
производств, утвержденному приказом
Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору

Операция	Потенциальная опасность
Растворение отработавшего ядерного топлива	Интенсивное газовыделение при наличии органических веществ в регенерированной азотной кислоте; выделение водорода
Осветление растворов (фильтрование)	Выделение водорода; интенсивное газовыделение при окислении флокулянтов азотной кислотой; осушение содержимого фильтра и нагрев до Т взр за счет тепла радиоактивного распада
Отделение U и Pu от других актинидов и продуктов деления методом жидкостной экстракции	Выделение водорода; образование горючей смеси паров экстрагента с воздухом; создание избыточного давления в закрытом аппарате (или при недостаточной пропускной способности сдувок открытого аппарата) за счет окислительных процессов в смеси экстрагента и/или восстановителя с азотной кислотой; возникновение теплового взрыва в смеси экстрагента с азотной кислотой при достижении T взр
Получение плава уранилнитрата	Тепловой взрыв при содержании в упариваемом растворе экстрагента (или продуктов его превращения) сверх пределов растворимости
Аффинаж Pu	Выделение водорода; создание избыточного давления в аппарате за счет газовыделения при окислении экстрагента азотной кислотой, в том числе и в результате теплового взрыва; образование и накопление горючей газо-воздушной смеси в сдувочных коллекторах
Сорбционное извлечение продуктов деления (на примере Cs-137, Pm-147, Am-241 в виде диоксида)	Выделение водорода; создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного процесса газовыделения в азотнокислом растворе при окислении восстановителя; создание избыточного давления в аппарате за счет газовыделения при окислении сорбента азотной кислотой; тепловой взрыв при осушении органического сорбента в нитратной форме или из азотнокислого раствора и нагревании его до T взр
Хранение высокоактивных жидких растворов, перлитных суспензий, отработавшего экстрагента	Выделение радиолитического водорода и метана; образование горючей смеси паров отработавшего экстрагента и продуктов его гидролиза и радиолиза с воздухом; тепловой взрыв при наличии в азотнокислом растворе экстрагента в виде отдельной фазы и нагревании его до T взр
Упаривание растворов средней активности и высокоактивных растворов	Выделение водорода; тепловой взрыв при наличии в упариваемом растворе экстрагента или продуктов его превращения в виде отдельной фазы и нагревании до T взр
Остекловывание высокоактивных отходов	Образование способной к воспламенению газовой смеси с оксидом углерода (СО) при недостаточном окислении восстановителей азотнокислыми окислителями; создание избыточного давления в печи при попадании восстановителя в количестве, превышающем регламентное
Денитрация плава уранилнитрата	Тепловой взрыв при наличии в плаве экстрагента или продуктов его превращения в виде отдельной фазы
Приготовление раствора гидразиннитрата	Создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении гидразина азотной кислотой
Упаривание азотнокислых растворов, содержащих восстановители	Создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении восстановителей азотной кислотой
Электрохимическое и каталитическое восстановление урана	Выделение водорода
Использование гидразина в качестве восстановителя	Образование азотистоводородной кислоты и взрывоопасных азидов; создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении гидразина азотной кислотой

Приложение № 2
к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности
технологических процессов радиохимических

Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору

Вещество или смесь	Потенциальная опасность	Условия возникновения воспламенения и/или взрыва
Смесь горючих газов с воздухом	Воспламенение смеси	Смесь по составу находится в области воспламенения при наличии инициирующего импульса достаточной мощности
Горючая жидкость	Воспламенение паровоздушной смеси	Температура горючей жидкости выше Т всп или T н при наличии инициирующего импульса достаточной мощности
Смесь экстрагента с азотной кислотой в открытом аппарате		W за счет химической реакции выше скорости отвода газов сдувкой аппарата
Смесь экстрагента с азотной кислотой в закрытом аппарате	Создание в аппарате избыточного давления	Выделение газов при температуре смесей ниже Т взр
	Тепловой взрыв	Нагревание смеси до T взр
Смесь экстрагента с уранилнитратом в открытом и закрытом аппарате	Тепловой взрыв	Высыхание смеси и нагрев до T взр
Органический сорбент в нитратной форме или с нитратным комплексом металла в открытом и закрытом аппарате	Тепловой взрыв	Высыхание смеси и нагрев до T взр
Смесь органического сорбента с азотной кислотой в открытом аппарате	Создание в аппарате избыточного давления	W
	Тепловой взрыв	Высыхание смеси и нагрев до T взр
Смесь органического сорбента с азотной кислотой в закрытом аппарате	Создание в аппарате избыточного давления	Выделение газов за счет химической реакции при температуре смесей ниже T взр
	Тепловой взрыв	Высыхание смесей и нагрев до T взр
Азотнокислый раствор, содержащий восстановители, в открытом аппарате	Создание в аппарате избыточного давления	W за счет химической реакции выше скорости отвода газов сдувкой аппарата
Азотнокислый раствор, содержащий восстановители, в закрытом аппарате	Быстрое нарастание давления в аппарате вплоть до разрыва аппарата	Интенсивное газовыделение за счет экзотермических процессов окисления восстановителей
Смесь органических веществ (восстановителей) с нитратами в открытом и закрытом сосудах	Тепловой взрыв	Высыхание смесей и нагрев до Т взр

Приложение № 4
к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности
технологических процессов радиохимических
производств, утвержденному приказом
Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору

1. Состав и содержание документации о технологическом процессе

1.3. Рекомендуется приводить информацию о пожаровзрывоопасных характеристиках потенциально опасных веществ и смесей, перечень которых приведен в приложении № к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств, и об условиях реализации потенциальной опасности в форме горения, создания избыточного давления или взрыва.

1.6. Рекомендуется привести характеристики аппаратов, в которых находятся химические вещества или смеси (объем, степень заполнения, наличие контрольно-измерительных приборов и места их расположения, герметичность, наличие сдувок, систем «нагрев-охлаждение», коммуникации приема и выдачи продуктов) и их связь с другими аппаратами.

1.11. Рекомендуется привести перечень документов, обосновывающих ПВБ процесса (заключение о ПВБ, рекомендации о безопасных условиях проведения процессов, справки о результатах анализов и/или испытаний свойств потенциально опасных веществ и их смесей, отчеты о результатах расчетов и/или экспериментов, отчеты по научно-исследовательским работам, выполненные эксплуатирующей организацией и/или другими организациями).

2. Состав и содержание экспертного заключения о пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств

2.2. На основании анализа представленной информации рекомендуется указать потенциально опасные вещества и их смеси, технологические операции, в которых они используются и/или образуются.

2.3. Информация о результатах расчетного и/или экспериментального определения пожаровзрывоопасных свойств потенциально опасных веществ, их смесей, об условиях, при которых реализуется потенциальная опасность в форме горения, создания избыточного давления или взрыва может быть основой для оценки экспертной организацией надежности и достаточности организационно-технических мероприятий по обеспечению ПБЭ (если они установлены) и УБЭ. При недостаточности этих мероприятий могут быть выданы соответствующие рекомендации по обеспечению ПБЭ и УБЭ.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Дисциплина Охрана труда

На тему: Основы пожаро- и взрывобезопасности

Выполнил Ю.С. Повраков

Проверил Т.Н. Коваленко

Введение

Основы пожаро- и взрывобезопасности, общие сведения

Взрывозащищенное электрооборудование

Заключение

Список литературы

Введение

Пожаро - и взрывобезопасность - это состояния производственного объекта, при котором исключается возможность пожара или взрыва, в случае их возникновения, предотвращается воздействие на людей, вызываемых ими опасных и вредных факторов, и обеспечивается состояние материальных ценностей.

Пожаро- и взрывобезопасность обеспечивается мерами пожаро- и взрывозащиты, пожаро- и взрывопредупреждения, организационными и техническими мероприятиями. Все мероприятия по пожаро- и взрывобезопасности базируется на знании свойств веществ и механизме возникновения и развития процесса горения и взрыва.

Основными параметрами, характеризующими взрывоопасность среды, являются: температура вспышки и самовоспламенения; нормальная скорость распространения пламени; минимальное взрывоопасное содержание кислорода /окислителя/; минимальная энергия зажигания; склонность взрыву и детонации; чувствительность к механическому воздействию /удару и трению/.

Опасность взрыва определяется: давлением на фронте ударной волны; максимальным давлением взрыва; средней и максимальной скорости нарастания давления при взрыве; дробящим и фугасным действием взрывоопасной среды.

Следствием взрыва являются опасные и вредные факторы в виде ударной волны, пламени и пожара, разрушения оборудования, коммуникаций, конструкций зданий и сооружений, разлета осколков, выхода вредных продуктов из аппаратов.

Взрывоопасной средой являются - смеси газов, паров и пылей с воздухом и другими окислителями, взрывчатые вещества.

В качестве источника инициирования могут быть горящие или накаленные тела, электрические разряды, тепловые проявления химических реакций и механических воздействий, искры от улара и трения, ударные волны, солнечная радиация, электромагнитные и другие излучения.

Предотвращение взрывоопасной среды в помещениях и технологических аппаратах достигается: контролем состава воздушной среды; герметичностью оборудования; отводов взрывоопасной среды с помощью вентиляции, поддержанием состава среды вне области воспламенения, применением ингибирующих и флегматизирующих добавок.

Исключение источника инициирования взрыва обеспечивается: регламентацией огневых работ; ограничением нагрева оборудования до температуры, не выше критической.

взрывобезопасность пожар электрооборудование

Основы пожаро- и взрывобезопасности

Для предотвращения пожара и взрыва от тепловых источников электрического происхождения во взрывоопасных зонах помещений необходимо применить электрооборудование во взрывозащищенном исполнении. Взрывозащищенным является электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды при эксплуатации этого оборудования.

Для предупреждения пожаров и аварий от коротких замыканий, перегрузок, больших переходных сопротивлений и других причин необходим правильный выбор, монтаж и соблюдение установленного режима эксплуатации электрических сетей и электрооборудования (машин, аппаратов, устройств).

В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) помещения и наружные установки в зависимости от способности к образованию взрывоопасных смесей или возгоранию находящихся в них материалов и веществ делятся на взрыво- и пожароопасные.

Взрывоопасные зоны. Помещение или пространство в помещении либо вокруг наружной установки, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси, является взрывоопасной зоной.

Все помещение будет взрывоопасной зоной, если взрывоопасные парогазовоздушные или пылевоздушные смеси при воспламенении могут развивать расчетное избыточное давление, превышающее 5 кПа. Если взрывоопасная смесь при воспламенении развивает расчетное избыточное давление менее 5 кПа, то взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического оборудования, у которого возможно выделение горючих газов, паров, жидкостей и пыли. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность.

Зоны класса В - I располагаются в помещениях, где выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей в таком количестве, что могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например, при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях.

Зоны класса В - Iа располагаются в помещениях, где при нормальной эксплуатации взрывоопасных горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а их образования возможны только в результате аварий или неисправностей (нефтяные, газонасосные, компрессорные, цехи нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств).

Зоны класса В - Iб располагаются в помещениях, где как и в предыдущем случае, при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможно их образование только в результате аварий или неисправностей. Эти зоны отличаются одной из следующих особенностей:

горючие газы в них обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более);

резким запахом (например, аммиачные компрессорные);

горючие газы и пары имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси, при воспламенении которой может развиться избыточное давление не более 5 кПа и в которых работы с ГГ и ЛВЖ производятся без применения открытого огня (помещения зарядки аккумуляторных батарей, лаборатории и др.).

Зоны класса В - Iг - это пространства у наружных технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, у наземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами, у эстакад для слива и налива ЛВЖ, у открытых нефтеловушек, прудов-отстойников и др.

Для наружных взрывоопасных установок взрывоопасная зона класса В-Iг считается в следующих максимальных пределах по горизонтали и вертикали:

5 м - от проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений с взрывоопасными зонами классов В - I, В - Iа, В - II;

м - от устройства для выброса из предохранительных и дыхательных клапанов аппаратов с ГЖ или ЛВЖ;

м - от резервуаров с ЛВЖ и ГГ (газгольдеров) при наличии обвалования - в пределах всей площади внутри обвалования;

м - от места открытого слива и налива для эстакад с открытым сливом и наливом ЛВЖ.

Зоны класса В - II располагаются в помещениях, где выделяются горючие пыли и волокна в таком количестве, что способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы.

Зоны класса В - IIа располагаются в помещениях, где взрывоопасные концентрации пыли с воздухом могут образоваться только в результате аварии или неисправности.

Класс зоны помещения смежного с взрывоопасной зоной другого помещения определяется по таблице приведенной ниже

Класс взрывоопасной зоныКласс зоны помещения, смежного с взрывоопасной зоной другого помещения и отдельного от неестеной с дверьюстеной без проемов или проемами, оборудованными тамбурами-шлюзамиВ - IВ - IаНевзрыво- и непожароопаснаяВ - IаВ - Iб- " -В - IбНевзрыво- и непожароопасная- " -В - IIВ - IIа- " -В - IIаНевзрыво- и непожароопасная- " -

Пожароопасная зона - пространство внутри или вне помещения, в пределах которого постоянно или периодически образуются горючие вещества.

Зоны класса П - I располагаются в помещениях, где образуются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 оС.

Зоны класса П - II располагаются в помещениях, где выделяется горючая пыль или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3.

Зоны класса П - IIа располагаются в помещениях, где обращаются твердые горючие вещества.

Зоны класса П - III располагаются вне помещений, в них обращаются ГЖ с температурой вспышки выше 61оС или твердые горючие вещества.

В помещениях и наружных установках зоны, в которых твердые и газообразные вещества сжигаются в качестве топлива или утилизируются путем сжигания, не относятся в части их электрооборудования к пожароопасным.

Взрывозащищенное электрооборудование

Взрывозащищенное электрооборудование подразделяется по уровням и видам взрывозащиты, а также по группам и температурным классам.

По уровню взрывозащиты электрооборудование бывает повышенной надежности против взрыва, взрывобезопасное и особовзрывоопасное.

В электрооборудовании повышенной надежности против взрыва защита обеспечивается только при нормальном режиме работы (знак уровня-2). Во взрывобезопасном электрооборудовании - как при нормальном режиме работы, так и при повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме поврежденных средств взрывозащиты (знак уровня - 1). В особовзрывобезопасном электрооборудовании приняты дополнительные (по отношению к взрывоопасному электрооборудованию) средства взрывозащиты (знак уровня - 0).

Виды взрывозащиты электрооборудования следующие: взрывонепроницаемая оболочка - d; заполнение или продувка оболочки при избыточном давлении защитным газом - p; искробезопасная цепь - i; кварцевое заполнение оболочки с токоведущими частями - q; масляное заполнение оболочки с токоведущими частями - о; специальная взрывозащита - s; защита вида "е".

Группа взрывозащищенного оборудования определяется областью его применения;- рудничное, предназначенное для шахт и рудников;- для внутренней и наружной установки (кроме рудничного). II - группа делится на подгруппы IIА, IIВ и IIС, которые соответствуют категории взрывоопасных смесей.

Заключение

Перед началом работы на предприятии необходимо получить противопожарный инструктаж, а в помещениях и на работах с повышенной пожароопасностью пройти пожарно - технический минимум.

Пользоваться исправными выключателями, розетками, вилками, патронами и другой электроарматурой. Не оставлять без присмотра включенное оборудование и электроприборы, отключать электрическое освещение (кроме аварийного) по окончании работы.

При использовании в работе горючих и легковоспламеняющихся веществ убирать их в безопасное в пожарном отношении место. Не оставлять использованный обтирочный материал в помещении по окончании работы.

Список литературы

1) Пожарная тактика. Учеб. Для пожарно-техн. училищ / Я.С. Повзик, П.П.

Клюс, А.М. Матвейкин.

) Безопасность жизнедеятельности. Учебник под ред. 3.Л. Арустамова.

) Васильев В.Я., Семенов Л.И. Взрывобезопасность на предприятиях по хранению и переработке зерна.

) Клубань В.С., Петров А. П., Рябиков В.С. Пожарная безопасность предприятий промышленности и агропромышленного комплекса.

Приступая к изучению, оценке и прогнозированию пожарной обстановки, необходимо, прежде всего, уяснить, что пожарная безопасность на любом объекте обеспечивается в соответствии с требованиями действующего законодательства, Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации ППБ-01, стандартами, нормами, правилами и инструкциями, введенными в действие в установленном порядке.

Основным условием пожарной безопасности является исключение контакта источника зажигания с горючей средой, т.е. выполнение системы предотвращения пожара. Отсюда вытекает важнейшая задача пожарной профилактики - тщательный анализ имеющихся на производстве источников зажигания и горючей среды, разработка комплекса организационно-технических мероприятий по исключению взаимодействия этих составляющих пожара.

Второе условие обеспечения пожарной безопасности направлено на обеспечение предприятия или объекта надежной системой противопожарной защиты, в особенности, если источники зажигания и горючая среда постоянно присутствуют по условиям технологического процесса.

Пожарно-техническое обследование (ПТО) объекта в целях оценки и прогнозирования пожарной безопасности заключается в определении источников зажигания и горючих веществ (материалов) на рабочих местах и разработке соответствующих противопожарных мероприятий, направленных на исключение (устранение) опасных проявлений источников зажигания и исключение горючих веществ и материалов из системы «источник зажигания

Состояние и содержание зданий, сооружений и помещений должно соответствовать требованиям норм строительного проектирования СНиП 21-01. В зданиях должны быть предусмотрены конструктивные, объемно-планировочные и инженерно-технические решения, обеспечивающие в случае пожара: возможность эвакуации и спасения людей, возможность доступа личного состава пожарных подразделений и подачи средств пожаротушения к очагу пожара, нераспространение пожара на рядом расположенные здания, в том числе при обрушении горящего здания или сооружения.

Предотвращение распространения пожара достигается мероприятиями, ограничивающими площадь, интенсивность и продолжительность горения: конструктивными и объемно-планировочными решениями, ограничением пожарной опасности строительных материалов, снижением технологической взрывопожарной и пожарной опасности помещений и сооружений, наличием первичных средств пожаротушения, систем сигнализации и оповещения.

При анализе и прогнозировании пожарной опасности зданий и сооружений могут быть использованы расчетные сценарии, основанные на соответствии временных параметров развития и распространения опасных факторов пожара, процесса эвакуации персонала и боевых действий пожарных подразделений и расчетов по борьбе с пожаром.

Важное значение в выявлении, прогнозировании и оценке пожарной обстановки имеют мероприятия, проводимые по предотвращению лесных и торфяных пожаров. Для организации защиты лесов и торфяных массивов разрабатываются прогнозы пожарной обстановки на весенне-летний и осенний периоды. Данные прогноза систематически уточняются и дополняются и служат основой для проведения комплекса защитных мероприятий. Исходными данными для прогноза служат: сведения о наличии горючих материалов и их свойствах, сведения о метеоусловиях, о характере местности, наличии источников воды и т.д. Основными факторами, влияющими на интенсивность распространения пожаров, является влажность воздуха и скорость ветра. Данные оценки пожарной обстановки служат основанием для проведения профилактических противопожарных мероприятий, основными из которых являются: строительство водоемов, создание противопожарных барьеров в наиболее опасных участках, поддержание в установленном порядке защитных полос и противопожарных разрезов, устройство дорог противопожарного значения, подготовка средств связи и технических средств тушения пожаров.

Меры по соблюдению требований противопожарной безопасности и противопожарного режима на объекте должны осуществляться постоянно.

В гражданских заданиях предусматриваются противопожарные меры, связанные с системами отопления, электроснабжением, газовыми и керосиновыми приборами.

На складах, базах и магазинах включает соблюдение противопожарных разрывов между зданиями при их строительстве, создание внутреннего противопожарного водопровода, оборудование пожарной сигнализацией, разделение больших складских помещений противопожарными стенами, раздельное хранение легковоспламеняющихся и горючих веществ, запрет на печное и газовое отопление и др.

На промышленных объектах организуется в соответствии с категорией пожарной опасности технологических процессов, а также на основе общих требований ко всем объектам:

исполнение объекта в степени огнестойкости соответствующей категории пожарной опасности объекта;

устройство противопожарных разрывов между зданиями;

отделение складов с легковоспламеняющимися материалами и горючими материалами от основной территории.

На пожароопасных производствах должны быть предусмотрены:

внутренний противопожарный водопровод;

спринклерные и дренчерные установки;

пожарная сигнализация;

самозапирающиеся клапанные краны, противоразрывные мембраны, замена сгораемых перекрытий на несгораемые;

электрооборудование устанавливается в пылевлагонепроницаемом исполнении;

систематизация хранения горючих материалов;

бумерные склады для исключения накопления горючих материалов и отходов на рабочих местах;

отделение особо опасных технологических участков противопожарными стенами;

строгий противопожарный режим.

На сельскохозяйственных предприятиях пожарная профилактика осуществляется в процессе планировки и застройки населенных мест и в процессе производства. Проводятся следующие меры профилактики:

обработка сгораемых конструкций огнезащитными составами;

создание запасов огнетушителей, воды в бочках, песка и др., первичных средств пожаротушения:

разделение зерновых складов противопожарными стенами на отсеки;

молниезащита;

электрические сети прокладываются в стальных трубах или на изоляторах в разбежку;

3. на фермах запрещается перегрузка помещений кормами, кормокухни отделяются от помещений, в которых содержится скот;

противопожарная подготовка уборочной техники.

Меры по предотвращению взрывов направлены на исключение их инициирования за счет огня, искры, нагрева, удара, превышение нормального давления в емкости и т.д.

Во всех взрывоопасных производствах промышленные объекты оборудуются в противопожарном отношении. Обеспечивается исключение искрообразования, запрещается проводить огнеопасные работы, пользоваться электронагревательными приборами, работникам иметь спички и зажигалки. Все технологическое оборудование заземляется.

В помещениях, особенно с разного рода заглублениями, с помощью газоанализаторов осуществляется контроль воздушной среды с целью своевременного выявления взрывоопасных концентраций газовоздушных смесей. Работы поводятся при действующей приточной и вытяжной вентиляции.

На технологическом оборудовании устанавливаются различные предохранительные устройства - предохранительные клапаны, запорные приспособления, прерыватель потока, отсекатели, гидравлические затворы.

Пожары и взрывы - самые распространенные ЧС. Наиболее часто и с тяжелыми последствиями они происходят на пожаро- и взрывоопасных объектах. Это промышленные объекты, использующие в производственных процессах горючие, взрывоопасные и взрывчатые вещества, а также железнодорожный и трубопроводный транспорт, несущий наибольшую нагрузку по перемещению пожаро- и взрывоопасных грузов.

Пожар - неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

М, кг/м 2 , - это масса горючих и трудно горючих веществ и материалов, приходящая на 1 м 2 площади пола помещения или открытой площадки; подразделяется на нагрузки фактическую Мф и критическую М кр.

Горючая среда - среда, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.

Источник зажигания - это тепловой источник с достаточной для зажигания температурой, энергией и длительностью действия.

Пожарная опасность объектов защиты - состояние объекта, характеризуемое возможностью возникновения и развития пожара (взрыва), а также воздействие на людей и имущество опасных факторов пожара (взрыва). Пожарная опасность определяется пожаровзры- воопасностью веществ и материалов.

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов - способность их к образованию горючей среды (пожароопасной или взрывоопасной), характеризуемой их физико-химическими свойствами и поведением в условиях пожара. Пожаровзрывоопасность веществ определяется соответствующими показателями.

В соответствии с ФЗ от 27.07.2008 № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями на 10 июля 2012 г.) предусмотрен перечень показателей, необходимых для оценки пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов, в зависимости от их агрегатного состояния (всего 36). Перечень обязательных показателей, которые должны быть указаны в технической документации, приведен в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Номенклатура основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов

Показатель	Газы	Жидкости	Твердые	Пыли
Группа горючести
Температура самовоспламенения
Концентрационные пределы воспламенения
Максимальное давление взрыва
Температура вспышки
Температура воспламенения
Температура самовоспламенения
Температурные пределы распространения пламени
Коэффициент дымообразования
Показатель токсичности продуктов горения
Индекс взрывоопасности

В воздухе содержится около 21%об. кислорода. Горение большинства веществ становится невозможным при понижении содержания кислорода до 14-18%об. Только некоторые горючие вещества (водород, ацетилен) могут гореть при концентрации кислорода в воздухе 10% об. и менее. При дальнейшем уменьшении содержания кислорода горение большинства веществ прекращается. Опасными факторами пожара являются: открытый огонь и искры; повышенная температура окружающей среды; токсичные продукты горения; дым; пониженная концентрация кислорода; падающие части строительных конструкций и др.

В жилых и общественных зданиях пожар возникает из-за неисправности электросети и электроприборов, утечки газов, возгорания электроприборов, оставленных под напряжением без присмотра, неосторожного обращения и шалости детей с огнем, использования неисправных или самодельных отопительных приборов, оставленных без присмотра печей и каминов, выброса горящей золы вблизи строений, беспечности и небрежности в обращении с огнем и по другим причинам.

Причинами пожаров на производстве чаще всего бывают нарушения норм и правил пожарной безопасности, допущенные при проектировании и строительстве зданий и сооружений, несоблюдение элементарных мер пожарной безопасности персоналом, неосторожное обращение с огнем, нарушение правил пожарной безопасности при осуществлении технологических процессов, а также при эксплуатации электроустановок и др.

Распространение пожара в зданиях чаще всего происходит из-за поступления свежего воздуха, дающего дополнительный приток кислорода, по вентиляционным каналам, через окна и двери. Вот почему не рекомендуется разбивать стекла в окнах горящего помещения и оставлять открытыми двери

Пожар легче предупредить, чем ликвидировать. В борьбе с пожарами особенно важна быстрая реакция на него в первые минуты. Почти все пожары, исключая возникшие из-за взрывов, бывают вначале небольшими, их можно легко локализовать сразу после возникновения. При пожаре нельзя поддаваться панике, необходимо сохранять спокойствие и принимать эффективные меры борьбы с ним. Если огонь полностью ликвидировать в кратчайшее время невозможно, то следует вызвать пожарную охрану по телефону 01 . Звонить надо сразу же после возникновения пожара, а не тогда, когда он уже набрал силу. Вызов должен содержать четкую информацию о месте пожара, его причинах и вероятной угрозе для людей. Надо назвать свои имя и номер телефона для получения дальнейших указаний.

Взрыв - кратковременный процесс горения или разложения вещества, происходящий с большой скоростью, и сопровождающийся выделением большого количества энергии, газов и паров в ограниченном объеме.

Взрывчатые вещества - это химические соединения, содержащие в своем составе кислород.

Взрывчатые процессы (взрывы) - это очень быстрое превращение большого количества потенциальной химической или физической энергии системы в кинетическую энергию продуктов взрыва (газы, осколки).

Нижний концентрационный предел распространения пламени (предел воспламенения) [ф„] - это объемная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой (выраженная в % или в г/м 3), с уменьшением которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Верхний концентрационный предел распространения пламени (предел воспламенения) [ф в ] - это объемная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой, с увеличением которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

На основании ГОСТ Р 22.0.8-96 взрыв - это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу.

Взрывоопасность вещества в значительной степени зависит от того, в каком агрегатном состоянии оно находится, которое, в свою очередь, зависит от давления Р и от температуры Т.

По типу взрывного процесса взрывы подразделяют на дефлаграци- онные и детонационные.

Дефлаграционный взрыв облаков газововоздушной смеси (ГВС) и топливовоздушной смеси (ТВС) - это энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической, химической реакции с дозвуковой скоростью (взрывное горение).

Детонационный взрыв облаков газо- и топливовоздушных смесей - энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической химической реакции со сверхзвуковой скоростью.

На взрывоопасных объектах возможны следующие виды взрывов:

• - неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток времени в ограниченном пространстве (взрывные процессы);
• - образование облаков топливовоздушных смесей или других газообразных, пылевоздушных веществ, вызванное их быстрыми взрывными превращениями (объемный взрыв);
• - взрывы трубопроводов, сосудов, находящихся давлением или с перегретой жидкостью (физические взрывы).

Аварийный взрыв - чрезвычайная ситуация, возникающая на опасном объекте в любой момент времени в ограниченном пространстве спонтанно по стечению обстоятельств или в результате ошибочных действий работающего на нем персонала.

Взрыв в твердой среде вызывает ее разрушение и дробление, в воздушной или водной - образует воздушную или гидравлическую ударную волну, которая оказывает разрушающее воздействие на объекты.

Основными поражающими факторами взрыва являются:

• - воздушная ударная волна;
• - тепловое излучение и разлетающиеся осколки;
• - пылевые, дымные и токсические газовые облака и аэрозоли, возникшие от веществ, применявшихся в техпроцессе или образовавшихся в ходе пожара;
• - пламя и пожар.

Вещества, введение которых в горючую смесь сужает область ее воспламенения или полностью устраняет возможность горения, называют флегматизаторами. Основные методы предупреждения взрывов:

• - метод анализаторный (путем установки анализаторов);
• - метод объемно-планировочных решений;
• - метод защиты с помощью автоматической системы подавления.

Масштабы последствий взрывов зависят от их мощности и среды, в которой они происходят. Радиусы зон разрушения объектов и поражения людей могут составлять несколько километров.

Причинами взрывов на производстве могут быть разрушения и повреждения емкостей, аппаратов и трубопроводов, содержащих горючие вещества; нарушение норм технологического режима (превышение давления, температуры и др.); отсутствие контроля за состоянием потенциально взрывоопасных объектов и др.

В быту и в общественных местах главная причина взрывов - неразумное поведение граждан, прежде всего детей и подростков, при обращении с огнем, отопительными устройствами, автомобильным топливом и др. Наиболее частая причина - взрыв природного или сжиженного горючих газов, а в последнее время - террористические акты.

Опасен не только сам взрыв, но и его последствия (воздушная ударная волна, обрушение зданий и сооружений, разрушение коммуникаций, линий электропередачи, пожары, гибель людей и др.).

Контрольные вопросы и темы по главе 7

• 1. При каком процентном содержании кислорода возможно горение?
• 2. Причины пожаров.

Вопрос для самоконтроля

Какой фактор способствует распространению пожара?

• а) Поступление свежего воздуха.
• б) Солнечное тепло.
• в) Понижение температуры.

Физико-химические основы процессов горения (взрывов). Горение – сложное быстропротекающее химическое превращение, сопровождающееся выделением значительного количества тепла и (обычно) свечением. В большинстве случаев горение представляет собой экзотермическое окислительное взаимодействие горючего вещества с окислителем. К горению относят не только процессы взаимодействия веществ с кислородом (или другими окислителями), но и разложение взрывчатых веществ, соединение ряда веществ с хлором и фтором, оксидов натрия и бария с диоксидом углерода и т. д. Химическая реакция горения всегда является сложной, т. е. состоит из ряда элементарных химических превращений. Химическое превращение при горении происходит одновременно с физическими процессами: переносом тепла и массы. Поэтому скорость горения всегда определяется как условиями тепло- и массопередачи, так и скоростью протекания химических реакций.

Условия возникновения и виды горения. Всё разнообразие процессов горения может быть сведено к двум основным явлениям: возникновению и распространению пламени. Появлению пламени всегда предшествует процесс прогрессирующего самоускорения реакции, вызванный изменением внешних условий: появлением в горячей среде источника зажигания, нагревом смеси горючего с окислителем до некоторой критической температуры стенками аппарата или в результате адиабатического сжатия. Зажигание горючей смеси инициируется внешним источником зажигания (электрической или фрикционной искрой, высоко нагретой поверхностью, открытым пламенем).

Если ограничиться рассмотрением зажигания газов искрой, то процесс может быть представлен в следующем виде: температура в канале электрической искры достигает 10 000 °С. В этой зоне происходит термическая диссоциация и ионизация молекул, что приводит к интенсивному протеканию химических реакций. Однако, вызвав горение в зоне разряда, искра может не вызвать дальнейшего распространения пламени по смеси. Горючую смесь может зажечь только такая искра, в канале которой выделяется энергия, достаточная для обеспечения условий распространения пламени на весь объём смеси. Для этого надо, чтобы близлежащие слои горючей смеси успели воспламениться, прежде чем нагретый искрой объём остынет. При горении химически неоднородных горючих систем, т. е. систем, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны и имеют поверхности раздела (твёрдые материалы и жидкости, струи газов и паров, поступающие в воздух), время диффузии окислителя к горючему веществу несоизмеримо больше времени, необходимого для протекания химической реакции. В этом случае процесс протекает в диффузионной области. Такое горение называют диффузионным . Все пожары представляют собой диффузионное горение. Если же время физической стадии процесса оказывается несоизмеримо меньше времени, необходимого для протекания химической реакции, то можно принять, что время сгорания химически неоднородной системы примерно равно времени протекания самой химической реакции. Скорость процесса практически определяется только скоростью химической реакции. Такое горение называют кинетическим , например, горение химически однородных горючих систем, в которых молекулы окислителя хорошо перемешаны с молекулами горючего вещества и не затрачивается время на смесеобразование (гомогенное горение). Поскольку скорость химической реакции при высокой температуре велика, горение таких смесей происходит мгновенно, в виде взрыва. Если продолжительность химической реакции и физическая стадия процесса горения соизмеримы, то горение протекает в промежуточной области, в которой на скорость горения влияют как химические, так и физические факторы. Пространство, в котором сгорают пары и газы, называется пламенем , или факелом. В случае когда горит заранее не подготовленная смесь паров или газов с воздухом, пламя называют диффузионным . Если такая смесь образуется в пламени в процессе горения, – пламя кинетическое. В условиях пожара газы, жидкости и твёрдые вещества горят диффузионным пламенем. Наиболее характерным свойством возникновения очага пламени является его способность к самопроизвольному распространению по горючей смеси. В понятие распространение пламени объединены разнообразные явления, сопровождающиеся образованием дефлаграционных (распространяющихся с дозвуковой скоростью) и детонационных (распространяющихся со сверхзвуковой скоростью) пламён. Дефлаграционные пламёна, в свою очередь, подразделяются на ламинарные и турбулентные. Для объяснения процессов, приводящих к возникновению горения и развитию процессов горения, предложены так называемые тепловая и цепная теории.

Тепловой взрыв. Под тепловым взрывом (или тепловым самовоспламенением) понимают процесс развития химических реакций, протекающих с достаточно большим выделением тепла, характеризующихся достаточно высокой энергией активации и заканчивающихся появлением пламени. Основной идеей тепловой теории является представление о наличии обратной связи между химической реакцией и выделяемым ею теплом. В ходе протекания экзотермического превращения выделяется тепло, пропорциональное скорости реакции, и вещество разогревается. При этом, в зависимости от интенсивности химической реакции и условий теплообмена с внешней средой, возможны следующие варианты развития процесса:

· если реакция идёт достаточно медленно и, значит, скорость тепловыделения невелика, стенки реакционного сосуда успевают выделяющееся тепло отводить в окружающую среду. В результате этого при некоторой температуре, лишь немного превышающей температуру окружающей среды, устанавливается тепловое равновесие между реагирующей системой и внешней средой;

· если начальная температура реагирующей системы достаточно высока и выделяющееся тепло не успевает отводиться во внешнюю среду, наблюдается процесс быстрого повышения температуры реагирующей системы, заканчивающийся появлением пламени. Этот процесс мы воспринимаем как самовоспламенение или взрыв. Тепловой взрыв возникает тем легче, чем выше скорость тепловыделения и больше температура сгорания. Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что в одних случаях самовоспламенение носит тепловой характер, а в других – цепной.

Цепной взрыв представляет собой разновидность автокаталитических реакций. Характерной особенностью цепного самовоспламенения является его автокатализ не конечными продуктами реакции (СО 2 и Н 2 О), а образующимися в результате промежуточных химических превращений свободными радикалами. К самовоспламенению и взрыву даже в изотермических условиях могут приводить разветвлённые цепные реакции. Отличие разветвлённых цепных реакций от других типов автокаталитических процессов заключается в периодическом возникновении реакций, в которых вместо одного активного атома или радикала возникает два или несколько новых.

Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов – совокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению горения. Следствием горения может быть пожар или взрыв. Всего показателей пожаровзрывоопасности более двадцати. Но нам будет достаточно рассмотреть наиболее часто применяющиеся (см. ГОСТ 12.1.044–89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов»).

Группа горючести – классификационная характеристика способности веществ и материалов к горению. По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы:

· негорючие (несгораемые) – вещества (материалы), не способные к горению. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

· трудногорючие (трудносгораемые) – вещества и материалы, способные гореть при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

· горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °С, зафлегматизированные смеси, не имеющие вспышки, относятся к легковоспламеняющимся (ЛВЖ). Особо опасными называют ЛВЖ с температурой вспышки не более 28 °С.

Температура вспышки – наименьшая температура конденсированного вещества, при которой над её поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Значение температуры вспышки применяется при характеристике пожарной опасности жидкости. Температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно зависит от физических свойств членов гомологического ряда. Она повышается с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Так, метиловый спирт имеет М=32 и t всп. =8 °С, а последний член ряда, Н-амиловый спирт, – t всп =40 °С.

Температура воспламенения – наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.

Температура самовоспламенения – самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Нижние (верхние) концентрационные пределы распространения пламени (НКПРП и ВКПРП) – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Невозможность воспламенения горючей смеси при концентрации ниже НКПРП объясняется малым количеством горючего вещества и избытком воздуха. Смесь, имеющая небольшое количество горючего и избыток воздуха, характеризуется минимальной скоростью распространения пламени, низкой температурой горения (до 1 300 °С) и небольшим давлением взрыва (~0,3 МПа). При концентрации горючего в смеси выше НКПРП горение проходит с большой скоростью, давление при взрыве повышается. Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) характеризуется избытком горючего и малым количеством воздуха. Концентрационная область распространения пламени различных газо- и паровоздушных смесей неодинакова. Наибольшую область имеют оксид этилена, водород, а наименьшую – пропан, бутан. Чем ниже НКПРП и больше концентрационная область распространения пламени, тем большую пожарную опасность они представляют. Зная область распространения пламени в процессе применения и хранения газов и горючих жидкостей, можно поддерживать такой режим, при котором концентрации горючего будут выше верхнего или ниже нижнего КП. Концентрационная область сильно зависит от температур и давлений в аппаратах и хранилищах. Поскольку НКПРП большинства горючих газов сравнительно невелик, переработка таких газов при концентрациях, меньших НКПРП, малоэффективна. Для взрывоопасных смесей с ВКПРП до 15…30 % об. целесообразно переобогащение смеси горючим и поддержание такой концентрации на заданном уровне в течение всего цикла технологического процесса. Например, для смесей углеводородов от метана до гексана с кислородом при нормальных условиях ВКПРП составляет 61…40 % об, для смесей с воздухом максимальное взрывоопасное содержание горючего составляет 15…7 % об.

Для газовых смесей заметное изменение области воспламенения наблюдается при пониженном давлении; при этом происходит её сокращение вплоть до смыкания нижней и верхней границ области воспламенения. Ниже этого давления воспламенение смеси любого состава невозможно. При повышении температуры на каждые 100 °С НКПРП снижается на 10 % от первоначальной величины, ВКПРП увеличивается на 15 %. В тех случаях, когда по технологическим (или экономическим) причинам процесс нужно вести при такой концентрации горючего газа с воздухом, которая находится в области распространения пламени, в смесь вводят флегматизаторы, в присутствии которых смесь становится негорючей. В качестве инертных флегматизаторов применяют азот, аргон, диоксид углерода, водяной пар, продукты сгорания топлива (Н 2 О, СО 2 , N 2).

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода при флегматизации и ингибировании газовых смесей (МВСК) – это такая концентрация кислорода в газо- или паровоздушной смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становится невозможными при любом содержании горючего в этой смеси.

Мощность источника и минимальная энергия зажигания . С изменением мощности источника зажигания может изменяться область воспламенения. Особенно это характерно для диэлектрических разрядов. Так, увеличение мощности искры приводит к расширению пределов воспламенения горючей смеси, причём наиболее сильно увеличивается ВКПРП. Однако расширение области воспламенения происходит до определённого предела. Искры, которые не вызывают дальнейшего расширения области воспламенения, называются насыщенными . Допустимая энергия искрового разряда не должна превышать 40 % минимальной энергии зажигания.

Минимальной энергией зажигания называется наименьшее значение энергии электрического разряда, способное воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь газа (пара или пыли) с воздухом.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения) – такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (НТПРП) и верхнему (ВТПРП) концентрационным пределам распространения пламени. Для обеспечения безопасности технологический процесс проводят при температуре ниже НТПРП на 10 °С или выше ВТПРП на 15 °С. На температурные пределы распространения пламени оказывает влияние начальное давление: уменьшение начального давления по сравнению с атмосферным приводит к снижению этого показателя, повышение – к увеличению.

Защита ТП и оборудования от аварий и взрывов

Действующей системой стандартов безопасности труда установлено, что производственные процессы и производственное оборудование должны быть пожаро- и взрывобезопасными (ГОСТ12.3.0002–75, ГОСТ 12.2.003–74). Стандарты предусматривают систему контроля и управления технологическим процессом, обеспечивающую защиту работающих и аварийное отключение производственного оборудования. В комплекс пожаровзрывозащиты должен входить ряд вариантов защиты, связанных с исключением из процесса горючей (взрывоопасной) системы или возможных источников зажигания, а также с использованием способов ограничения и подавления взрывов. Следует учитывать, что мероприятия по защите от взрывов лучше всего осуществляются в оборудовании наименьшего объёма.

Распространённым способом снижения вероятности взрыва является установление безопасного технологического регламента, когда даже при резких возмущениях процесса его «опасные» параметры (температура, давление) не могут приблизиться к границе устойчивости. Снижение скорости протекания процесса достигается уменьшением скорости подачи исходных компонентов, варьированием температурного режима и применением специальных разбавителей.

Осуществление технологического процесса в среде инертного разбавителя (N 2 , CO 2 , H 2 O) позволяет снизить вероятность взрыва смеси, однако добавки инертного компонента (70…110 % об. от горючей смеси) затрудняют отделение от них конечного продукта, требуют использования дополнительного технологического оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры. Инертные разбавители целесообразно использовать также на некоторых стадиях технологического процесса.

Значительное сужение концентрационных пределов воспламенения и подавление взрывов достигается при комбинированном действии химических ингибиторов (фторбромсодержащих углеводородов) с диоксидом углерода, азота, диэтиламином.

Предотвратить взрыв можно регулированием и поддержанием такого состава смеси, при котором содержание горючего компонента находится вне концентрационных пределов воспламенения. Поскольку НКПРП большинства горючих газов, используемых при получении полимеров, сравнительно невелик, переработка таких газов при концентрациях, меньших НКПРП, малоэффективна. Для взрывоопасных смесей с верхним концентрационным пределом воспламенения до 15…30 % целесообразно переобогащение смеси горючим и поддержание такой концентрации на заданном уровне в течение всего технологического цикла. Однако если процесс осуществляется в вакууме, то в случае нарушения герметичности аппарата возможны подсос воздуха и образование взрывоопасных концентраций и, как следствие, взрыв и разрушение технологического оборудования.

Технологическим способом снижения опасности является также перевод периодического или полунепрерывного технологического процесса в непрерывный. Вследствие уменьшения объёма реактора непрерывного действия, по сравнению с объёмом реактора периодического действия, при той же производительности снижается общий объём реакционной массы, находящейся в цехе. Тем самым облегчаются возможные последствия аварии, однако вероятность возникновения самой аварии и взрыва не уменьшается. Технологический режим (t , p ) при непрерывном процессе поддерживается постоянным, что существенно облегчает автоматизацию технологического процесса и снижает его опасность.

Для производств, связанных с применением мелкодисперсных материалов (пылей), одной из задач является снижение летучести пыли. Для этого пыль увлажняют в местах её образования или в местах, где возможно увеличение содержания пыли в воздухе. Увлажнение проводят до такого состояния пыли, при котором не образуется аэрозоль. Замена пылесборников скрубберами с увлажнением помогает решить эту задачу. Для улучшения смачивания к воде добавляют ПАВ.

Достаточно эффективными мерами, обеспечивающими безопасность процесса, являются своевременное удаление скоплений пыли, обеспечение надёжной герметизации соответствующего оборудования, применение вакуумного транспортирования пылевидных материалов, снижающего содержание кислорода в горючей смеси, взамен транспортирования под давлением воздуха. Для уменьшения опасности взрыва очень часто оборудование для опасных операций или выносят на открытый воздух, или размещают в небольших обособленных зданиях. Одним из важных мероприятий по предотвращению действия давления взрыва в системе является сброс давления через вышибаемые проёмы, к которым относятся остеклённые части здания, двери, распашные ворота, легкопанельные стены, лёгкие сбрасываемые крыши.

Ограничение и подавление взрывов. Механизм ограничения и подавления взрывов, как и в случаях тушения пожаров, основан на охлаждении, инертизации и ингибировании горения. Устройство, служащее для подавления взрыва, включает в себя три основных элемента:

· чувствительный датчик, реагирующий на определённый параметр взрыва (давление, температуру, тепловую радиацию);

· исполнительный механизм, который под влиянием начального импульса обеспечивает срабатывание устройства и диспергирование вещества, тушащего пламя. Скорость срабатывания устройства должна быть больше максимальной скорости нарастания давления взрыва;

· тушащее средство.

Период между моментами воспламенения и достижения разрушающего давления составляет примерно 30¸40 мс, поэтому автоматическая блокировка с тушащим средством должна срабатывать в течение более короткого времени. Широкое применение в химической промышленности нашли автоматические системы взрывозащиты, которые подразделяются на системы предупреждения, локализации и подавления взрывов.

Системы предупреждения аварий и взрывов могут быть двух видов:

· основные защитные воздействия первого вида, возвращающие процесс в режим нормального функционирования: подача «жёсткого» хладагента – она применяется в случае, когда развитие аварийной ситуации приводит к нарушению температурного режима, а резкое охлаждение не вызывает полного прекращения процесса; прекращение подачи одного или нескольких компонентов, когда причиной возникновения аварийной ситуации является нарушение расхода или соотношения исходных компонентов или когда нарушается температурный режим в сторону увеличения опасности; стравливание избыточного давления из аппарата – применяется, когда предаварийное состояние характеризуется повышением давления; подключение дополнительного технологического оборудования, например через ловушку, когда защитные воздействия первого вида приводят к временному замедлению процесса;

· прекращение процесса – осуществляется защитными воздействиями второго вида: сброс реакционной массы в специальную ёмкость, заполненную разбавителем; подача в реактор разбавителя, резко затормаживающего процесс и делающего невозможным дальнейшее использование реакционной массы; подача «жёсткого» хладагента, если последовавшее за этим снижение температуры вызывает такие необратимые реакции, которые приводят к невозможности дальнейшего использования реакционной массы.

Системы локализации взрывов. Системы приводятся в действие при возникновении загораний и угрозе разрушения технологического оборудования и здания от избыточного давления. Принцип действия систем локализации заключается в обнаружении аварийного состояния датчиком – преобразователем, подаче исполнительной команды на срабатывание устройства разгерметизации, инертизации и пожаротушения. После срабатывания устройств разгерметизации (предохранительной мембраны) в очаг возгорания подаётся флегматизирующий инертный разбавитель или (через насадки – распылители) огнетушащее вещество для ликвидации или локализации загорания.

Чтобы предотвратить распространение пламени на смежные аппараты, применяют устройства блокирования – огнепреградители различных типов и пламеотсекатели. По способу устройства огнепреградители могут быть сухими, орошаемыми, с водяным статическим затвором. По конструкции они делаются с насадкой из гранулированных материалов, пластинчатые, сетчатые, металлокерамические или металловолокнистые. Огнепреградители используют также для оборудования «дыхательных», продувочных и сбросных линий аппаратов и ёмкостей с ЛВЖ, газопаровоздушных линий со взрывоопасными концентрациями смесей, коммуникаций с газами, способными к взрывному разложению. Пламегасящий эффект огнепреградителей определяется в основном диаметром пламегасящих каналов, поскольку длина и материал стенок этих каналов мало влияют на теплоотвод из зоны горения. При уменьшении диаметра пламегасящего канала увеличивается его поверхность на единицу массы реагирующей смеси, вследствие этого возрастают потери тепла из зоны горения. При критическом диаметре скорость реакции горения резко уменьшается, так что дальнейшее распространение пламени полностью прекращается.

Для локализации пламени в трубопроводах, транспортирующих различные горючие вещества (газы, пыли), применяют форсуночные пламепреградители. Принцип их действия заключается в создании огнетушащей зоны впереди движущегося фронта пламени специальными устройствами, которые обеспечивают высокоскоростную подачу жидкого или газообразного огнепреградителя в полость защищаемого трубопровода.

В качестве пламеотсекателей, предотвращающих распространение огня по газопроводу, используют изолирующие клапаны, а также гидрозатворы, которые обеспечивают механическое перекрытие рабочего сечения газопровода шиберами или заслонками и одновременную подачу внутрь газопровода огнетушащей жидкости.

Устройства разгерметизации предназначены для обеспечения необходимого по условиям взрывозащиты проходного сечения для сброса избыточного давления, возникающего при взрыве внутри аппарата. При этом давление в аппарате не должно превышать допустимого значения.

Для обеспечения необходимой площади разгерметизирующих разгрузочных отверстий наибольшее применение нашли предохранительные устройства – клапаны и разрушающиеся мембраны. Разгрузка противовзрывных устройств должна быть организована таким образом, чтобы избежать выброса пламени в рабочее помещение и повторного взрыва. Для этого рекомендуется противовзрывные устройства снабжать трубами, площадь сечения которых должна быть не менее площади разгрузочного отверстия, а длина – не более 3 м. Трубы выводят наружу, причём они должны быть по возможности прямыми.

Пожаровзрывоопасность электроустановок. Во взрыво- и пожароопасных производствах, особенно при работе с взрывоопасными газами, парами, пылями (ацетиленом, оксидом этилена, ацетоном, диэтиловым эфиром), электроустановки могут быть источниками воспламенения. Так, при неправильной эксплуатации или неисправности электрооборудования возможны его перегрев или появление искровых разрядов, которые могут вызвать пожар или взрыв горючей среды, наносящий большой материальный ущерб. Поэтому электрооборудование, работающее во взрывоопасных средах, выполняется по специальным правилам и может эксплуатироваться без опасности их воспламенения.

Электрическая искра является одним из наиболее мощных источников воспламенения. Большая температура (около 10 000 °С) в канале искрового разряда способствует протеканию интенсивных окислительно-восстановительных реакций. Возникновение электрических искр в производственных условиях возможно при замыкании и размыкании электрических цепей в выключателях, рубильниках, пусковой и другой аппаратуре, а также при коротком замыкании, плохих электрических контактах.

Основными способами борьбы с воспламенением от электрооборудования являются правильный выбор и надлежащая эксплуатация этого оборудования во взрыво- и пожароопасных производствах. В связи с этим все помещения (цехи, участки), наружные установки, согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ), классифицируют на взрывоопасные (В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг, В-II, В-IIа) и пожароопасные (П-I, П-II, П-IIа, П-III) зоны.

Взрывоопасная зона – это пространство, в котором имеются или могут появиться взрывоопасные смеси и в пределах которого на исполнение электрооборудования накладываются ограничения с целью уменьшения вероятности возникновения взрыва, вызванного электрооборудованием.

К классу В-I относятся зоны производственных помещений, в которых выделяются горючие газы и пары в таком количестве и обладают такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом или другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальных недлительных режимах работы, например: при загрузке и разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых сосудах.

К классу В-Iа относятся зоны производственных помещений, в которых взрывоопасная концентрация газов и паров возможна только в результате аварии или неисправностей.

К классу В-Iб относятся те же зоны, что и к классу В-Iа, но имеющие одну из следующих особенностей:

· горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (>15 % об.) и резким запахом при ПДК;

· при аварии в этих зонах возможно создание только местной взрывоопасной концентрации, распространяемой на объём не более 5 % общего объёма зоны;

· горючие газы и жидкости используются в небольших количествах без применения открытого пламени, в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами.

К классу В-Iг относятся наружные установки, содержащие взрывоопасные газы, пары, жидкости, причём взрывоопасная концентрация может создаться только в результате аварии или неисправностей.

К классу В-II относятся зоны производственных помещений, в которых возможны образования взрывоопасных концентраций пылей или волокон с воздухом или другим окислителем при нормальных, недлительных режимах работы.

К классу В-IIа относятся зоны, аналогичные зонам класса В-II, в которых взрывоопасные концентрации пылей и волокон могут образоваться только в результате аварий или неисправностей.

Пожароопасная зона – это открытое пространство, в котором могут находиться горючие вещества как при нормальном технологическом процессе, так и при возможных его нарушениях.

К классу П-I относятся зоны производственных помещений, в которых применяют или хранят жидкости с температурой вспышки выше 61 °С.

К классу П-II относятся зоны производственных помещений, в которых при проведении технологического процесса выделяются горючая пыль или частицы волокон с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м 3 к объёму воздуха или взрывоопасные пыли, содержание которых в воздухе производственных помещений по условиям эксплуатации не достигает взрывоопасных концентраций.

К классу П-IIа относятся зоны производственных и складских помещений, в которых содержатся или перерабатываются твёрдые или волокнистые горючие вещества; горючие пыли и волокна здесь не выделяются.

К классу П-III относятся наружные установки, в которых применяются или хранятся горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °С, а также твёрдые горючие вещества.

Применяемые в означенных помещениях электроустановки должны обеспечивать как необходимую степень защиты их обмоток от воздействия окружающей среды, так и необходимую безопасность в отношении пожара или взрыва по причине их неисправности. В соответствии с ПУЭ в пожароопасных зонах используется электрооборудование закрытого типа, внутренняя полость которого отделена от внешней среды оболочкой. Аппаратуру управления, защиты и светильники рекомендуется применять в пыленепроницаемом исполнении. Вся электропроводка должна быть обеспечена надёжной изоляцией. Во взрывоопасных зонах и наружных установках необходимо использовать взрывозащищённое электрооборудование, изготовленное в соответствии с ГОСТ12.2.020–76 «Электрооборудование взрывозащищённое». В соответствии с ним всё электрооборудование по уровню взрывозащиты, т. е. степени взрывозащиты, подразделяется на три класса:

· класс 2 – повышенной надёжности против взрыва, в котором взрывозащита обеспечена только при нормальном режиме работы;

· класс 1 – взрывобезопасное, в котором взрывозащита обеспечивается и при признанных вероятных повреждениях, кроме повреждений средств взрывозащиты;

· класс 0 – особо взрывобезопасное, в котором по отношению к взрывобезопасному приняты дополнительные средства взрывозащиты.

Взрывозащита обеспечивается взрывонепроницаемой оболочкой, искробезопасными электрическими цепями, недопущением появления опасных нагревов, искр, дуг; продувкой внутренних полостей чистым воздухом или инертным газом; заполнением токоведущих полостей минеральным маслом, любым жидким негорючим диэлектриком; кварцевым заполнением оболочек; заполнением эпоксидными смолами, имеющими оболочку под постоянным избыточным давлением воздуха или инертного газа.

Пусковую аппаратуру (выключатели, магнитные пускатели) в классах В-I и В-II необходимо выносить за пределы взрывоопасных помещений и снабжать устройством дистанционного управления. Провода внутри взрывоопасных помещений следует прокладывать в стальных трубах или использовать для этих целей бронированный кабель. Светильники для классов В-I, В-II и В-Iа также должны быть взрывозащищёнными.