Пожаро- и взрывобезопасность промышленных объектов

Номенклатура показателей и  их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ  и материалов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Перечень показателей пожаровзрывоопасности  и их применяемость

 

Показатель	Агрегатное  состояние веществ и			материалов
	газы	жидкости	твердые	пыли
Группа горючести	+	+	+	+
Температура вспышки	-	+	+	-
Температура воспламенения	-	+	+	+
Температура самовоспламенения	+	+	+	+
Концентрационные пределы  распространения пламени (воспламенения)	+	+	-	+
Температурные пределы распространения  пламени (воспламенения)	-	+	-	-
Температура тления	_	-	+	+
Условие теплового самовозгорания	-	-	+	+
Минимальная энергия зажигания	+	+	.	+
Кислородный индекс	-	-	+	-
Способность взрываться и  гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими  веществами	+	+	+	+
Нормальная скорость распространения  пламени	+	+	-	-
Скорость выгорания	-	+	-	-
Коэффициент дымообразования	-	-	+	-
Минимальное взрывоопасное  содержание кислорода	+	+	-	+
Максимальное давление взрыва	+	+	-.	+
Скорость нарастания давления взрыва	+	+	-	+
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора	+	+	-	+

Примечание:

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

В ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов» даны способы  определения этих показателей.

При оценке пожарной опасности веществ  и материалов необходимо учитывать  их агрегатное состояние. Поскольку  горение, как правило, происходит в  газовой среде, то в качестве показателей  пожарной опасности необходимо учитывать условия, при которых образуется достаточное для горения количество газообразных горючих продуктов.

Температура самовоспламенения характеризует  минимальную температуру вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.

Минимальная концентрация горючих  газов и паров в воздухе, при  которой они способны загораться и распространять пламя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения; максимальная концентрация горючих  газов и паров, при которой  еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения. Область составов и смесей горючих газов и паров с воздухом, лежащих между нижним и верхним пределами воспламенения, называется областью воспламенения.

Концентрационные пределы воспламенения  не постоянны и зависят от ряда факторов. Наибольшее влияние на пределы  воспламенения оказывают мощность источника воспламенения, примесь инертных газов и паров, температура и давление горючей смеси. Изменение пределов воспламенения с повышением температуры может быть оценено по следующему правилу: при повышении температуры на каждые 100° величины нижних пределов воспламенения уменьшаются на 8-10%, а верхних пределов воспламенения увеличиваются на 12-15%.

Значения нижних пределов воспламенения многих горючих веществ (углеводородов и их производных) с достаточной для практики точностью могут быть рассчитаны по уравнению С_н=0,5 С_стех, где С_стех - концентрация горючего, соответствующая стехиометрическому соотношению горючего и воздуха (об. %).

Для многокомпонентных  горючих смесей расчет пределов (%) производится по правилу Ле-Шателье:

g₁/c₁+g₂/c₂+... + g_n/c_n    (1)

где с-предел воспламенения (верхний  и нижний); g₁ ,g₂ ,... g_n - содержание горючих компонентов, % от суммарного содержания горючих компонентов, т. е. g₁ + g₂+... + g_n = 100; с₁, с₂ ,.., c_n - соответствующие (верхние или нижние) пределы воспламенения горючих компонентов, %.

Концентрация насыщенных паров  жидкостей находится в определенной взаимосвязи с ее температурой. Используя это свойство, можно концентрационные пределы воспламенения насыщенных паров выразить через температуру жидкости, при которой они образуются.

Основным параметром, характеризующим  пожарную опасность аэрозолей, является нижний концентрационный предел взрываемости (НКПВ), измеряемый в граммах на кубический метр горючей смеси. По степени взрывопожароопасности пыли классифицируются на 2 группы и 4 класса.

Пыли с НКПВ до 65 г/м³ включительно относятся к группе А, в которой выделяют: 1 класс - пыли с НКПВ менее 15 г/м³ и 2 класс - пыли с НКПВ от 15 до 65 г/м³. Пыли с НКПВ выше 65 г/м³ относятся к группе Б, в которой выделяют: 3 класс - пыли с температурой самовоспламенения до 250°С включительно и 4 класс - пыли с температурой самовоспламенения более 250 °С.

Температурой вспышки называется самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Пользуясь этой характеристикой, все горючие жидкости по пожарной опасности можно разделить на два класса: к первому относятся жидкости с температурой вспышки до 61 °С (бензин, этиловый спирт, ацетон, серный эфир, нитроэмали и т. д.), они называются легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), особо опасными называются ЛВЖ с температурой вспышки не более 28° С; ко второму - жидкости с температурой вспышки выше 61 °С (масло, мазут, формалин и др.), они называются горючими жидкостями (ГЖ).

Температура воспламенения - наименьшая температура горючего вещества, при  которой оно выделяет горючие  пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температурные пределы  воспламенения- температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения жидкостей.

По горючести вещества и материалы  делятся на:

а) негорючие - не воспламеняющиеся при  воздействии достаточно мощных импульсов;

б) трудногорючие - способные гореть при воздействии источника зажигания, но не способные гореть после его удаления;

в) горючие - способные возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Тлением называется беспламенное горение  твердого вещества при температурах 400 - 600° С, часто сопровождающееся выделением дыма. Температурой тления считается температура, при которой  происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.

Условие теплового самовозгорания - экспериментально выявленная зависимость  между температурой окружающей среды, количеством вещества и временем до момента самовоспламенения.

Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенять наиболее легковоспламеняющуюся смесь горючего вещества с окислителем.

Кислородный индекс - минимальное  содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний.

Способность взрываться и гореть при  взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами определяется при механическом смешивании исследуемых веществ в заданной пропорции.

Нормальная скорость распространения  пламени - скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном его поверхности.

Скорость выгорания - количество жидкости, сгорающее в единицу времени  с единицы поверхности.

Коэффициентом дымообразования является показатель Д_m , характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или тлении определенного количества материала в условиях специальных испытаний

                 (2)

где V — вместимость камеры измерений (3*10^-3м³); L - длина пути луча света в задымленной среде, м; m - масса образца, кг; Т₀ и Т_min   - значения начального и конечного светопропускания, % (Т = 100%). Различают составы:

• с малой дымообразующей способностью, Д_m < 50 м²/кг;
• с умеренной дымообразующей способностью, 50 < Д_т < 500 м²/кг;

- с высокой дымообразующей способностью, Д_т> 500 м²/кг.

Индексом распространения пламени  называется условный безразмерный показатель, характеризующий способность веществ воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло.

По этому показателю вещества классифицируются на:

- не распространяющие пламя по поверхности, индекс равен 0;

- медленно распространяющие пламя по поверхности, индекс свыше 0 до 20 включительно;

- быстро распространяющие пламя по поверхности, индекс свыше 20.

Показатель токсичности продуктов  горения полимерных материалов Н_CL50 - отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных. Классификация материалов по этому показателю приведена в табл. 2.

Минимальной флегматизирующей концентрацией флегматизатора считается наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

Минимальным взрывоопасным  содержанием кислорода является такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, окислителя и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючей смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо, - паро - или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Таблица 2

Классификация материалов по значению показателя токсичности

 

Класс опасности	НCL50 , г /м3 при времени экспозиции, мин.
		5	15	30	60
Чрезвычайно опасные	до 25	До 17	до 13	до 10
Высокоопасные	25-70	17-50	13-40	10-30
Умеренно опасные	70-210	50-150	40-120	30-90
Малоопасные	свыше 210	свыше 150	свыше 120	свыше 90

Скорость нарастания давления взрыва - производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде от времени.

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

4. Способы  и средства тушение пожары.

В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили следующие принципы прекращения горения:

1. изоляция очага горения от воздуха или снижение путем разбавления воздуха негорючими газами концентрации кислорода до значения, при котором не может происходить горение;
2. охлаждение очага горения ниже определенных температур;
3. интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени;
4. механический срыв пламени в результате воздействия на него сильной струи газа или воды;

Таблица 3

Необходимое время  эвакуации людей