Пожежо- та вибухобезпека
Пожежна та вибухова небезпека речовин
Пожежа- неконтрольоване горіння поза спеціальним осередком, що завдає матеріальних збитків [14].
Вибух- швидке перетворення речовини (вибухова горіння), що супроводжується виділенням енергії та утворенням стислих газів, здатних виконувати роботу [15].
При визначенні пожежо- та вибухонебезпечності речовин та матеріалів розрізняють [16]:
гази- речовини, тиск насиченої пари яких при температурі 25 °С перевищує 101,3 кПа;
рідини- речовини, тиск насиченої пари яких при температурі 25 °С менше 101,3 кПа;
тверді речовини та матеріали— індивідуальні речовини та їх сумішеві композиції з температурою плавлення або краплепадіння більше 50 °С, а також речовини, що не мають температури плавлення (наприклад, деревина, тканини тощо);
пили- дисперговані тверді речовини та матеріали з розміром частинок менше 850 мкм.
Основними показниками пожежо- та вибухонебезпечності речовин є: група горючості речовини; температури спалаху, займання, самозаймання, самонагрівання та тління; концентраційні та температурні межі поширення полум'я (займання) та ін.
Група горючості- класифікаційна характеристика здатності речовин та матеріалів до горіння.
Горіння- екзотермічна реакція, що протікає в умовах її прогресивного самоприскорення.
За горючістю речовини та матеріали поділяють на три групи:
негорючі(негорючі) - речовини та матеріали, не здатні до горіння в повітрі. Негорючі речовини можуть бути пожежо- та вибухонебезпечними (наприклад, окислювачі або речовини, що виділяють горючі продукти при взаємодії з водою, киснем повітря або друг з однимдругом);
трудногорючі(трудозаймисті) - речовини і матеріали, здатні горіти в повітрі при впливі джерела запалювання, але не здатні самостійно горіти після його видалення;
горючі(згоряються) - речовини та матеріали, здатні самозайматися, а також загорятися при дії джерела запалювання та самостійно горіти після його видалення.
Температура спалаху— найменша температура конденсованої речовини, за якої в умовах спеціальних випробувань над його поверхнею утворюються пари, здатні спалахувати у повітрі від джерела запалювання; стійке горіння у своїй немає.
Спалах— швидке згоряння паро- і газоповітряної суміші над поверхнею палива, що супроводжується короткочасним видимим світінням. Горючі рідини з температурою спалаху не більше 61 °С у закритому тиглі або 66 °С у відкритому тиглі, зафлегматизовані суміші, що не мають спалаху в закритому тиглі, відносять до легкозаймистих. Особливо небезпечними називають легкозаймисті рідини з температурою спалаху трохи більше 28 °З. Температура спалаху tвсп служить з метою оцінки пожежо- і вибухонебезпечності переважно горючих рідин. Однак деякі тверді речовини (камфара, нафталін, фосфор та ін), що помітно випаровуються при відносно невисоких температурах, також можуть оцінюватися щодо пожежо- та вибухонебезпечності температурою спалаху.
Значення tвсп деяких рідин, що згоряються, наведені в табл. 6.16.
Таблиця 6.16.
Показники пожежної небезпеки деяких паро- та газоповітряних сумішей [14, 17]
1 При атмосферному тиску та температурі 20 °С.
Температура спалаху визначається експериментально, проте наближені її значення можуть бути обчислені за емпіричнимиформул.
Наприклад, маючи значення температури кипіння рідиниТK,можна обчислитиTBCПз виразу
Температура займання— найменша температура речовини, за якої в умовах спеціальних випробувань речовина виділяє горючі пари та гази з такою швидкістю, що при впливі на них джерела запалювання спостерігається займання.
Запалення- полум'яне горіння речовини, ініційоване джерелом запалювання і триває після його видалення.
Температура займання tвос характеризує здатність речовини до самостійного горіння. Вона використовується для встановлення ступеня горючості та пожежо- та вибухонебезпечності рідин, твердих речовин та осілих пилів (аерогелів).
Для легкозаймистих рідин (ЛЗР) tс вище температури спалаху на 1—5 °С, а для горючих рідин (ГР) — на 30—35 °С. Вона рідше застосовується з метою оцінки пожежо- і вибухонебезпечності рідин, ніж tвoс. Для більшості твердих речовин tвос лежить в межах 50-600 ° С [17].
Температура самозаймання- найменша температура навколишнього середовища, за якої в умовах спеціальних випробувань спостерігається самозаймання речовини.
Самовоспламененіе- різке збільшення швидкості екзотермічних об'ємних реакцій, що супроводжуються полум'яним горінням і (або) вибухом.
Температура самозаймання tсв використовується для оцінки пожежо- та вибухонебезпечності всіх горючих речовин - газоподібних, рідких, твердих та пилоподібних. Вона залежить від ряду факторів, у тому числі від співвідношення між горючим компонентом суміші та повітрям. Для більшості речовин tсв відповідає складу суміші, близької до стехіометричного.
Для суміші, що складається з пар двох або більше рідин, tсв нижче середньої арифметичноїтемператури самозаймання окремих рідин. Температура самозаймання твердих речовин залежить від кількості продуктів, що виділяються, і ступеня подрібненості речовини.
Температура самонагрівання— найнижча температура речовини, коли він у ньому виникають практично помітні екзотермічні процеси.
Температура самонагрівання tсн характеризує схильність речовин до самозаймання та використовується для визначення безпечних меж їх нагріву. За ГОСТ 12.1.044-84 безпечною температурою тривалого нагрівання речовини є температура, що не перевищує 90% її температури самонагрівання.
Підвищення температури речовини до tсн може відбуватися під впливом зовнішнього джерела теплоти, а також фізичних та біологічних процесів у речовині (адсорбції газів та пар, окислення, розкладання, життєдіяльності мікроорганізмів тощо).
Температура тління- температура речовини, за якої відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних реакцій окислення, що закінчуються виникненням тління [16].
Тління- безполум'яне горіння твердої речовини (матеріалу) при порівняно низьких температурах (400-600 ° С), що часто супроводжується виділенням диму.
p align="justify"> Температуру тління tт враховують при розробці заходів щодо забезпечення пожежної безпеки технологічних процесів із застосуванням твердих горючих речовин і пилів, а також при експертизах причин пожеж. Пил, що тліє, є дуже пожежонебезпечним, так як при струшуванні тліючої маси пил миттєво запалюється і може статися вибух.
Концентраційні межі поширення полум'я (займання) газо- і пароповітряної вибухонебезпечної суміші виражають, як правило, ставленням (у відсотках) обсягу газів або парів, що містяться всуміші з повітрям до обсягу цієї суміші (див. табл. 6.16), а іноді ставленням маси газів або пар до обсягу суміші (г/м 3 ). Межі займання аерозолів оцінюють лише у грамах на кубічний метр (г/м 3 ).
Нижні межі поширення полум'я більшості пилів становлять 2,5-32 г/м3. Така концентрація відповідає високій запиленості повітря, при якій предмети важко розрізнити на відстані 1—2 м. Верхні межі вибуху пилу дуже великі, наприклад, для торф'яного пилу верхня межа становить 2200, для пилу бурого вугілля 4200 г/м 3 . Така запиленість усередині приміщення практично недосяжна, вона можлива лише у пристроях пневмотранспорту горючих пилів, у закритих матеріалопроводах, розмольних машинах тощо.
Концентраційні межі поширення полум'я речовин визначають експериментальним шляхом за ГОСТ 12.1.044-89.
Температурні межі поширення полум'я— такі температури речовини, при яких його насичена пара утворює в окислювальному середовищі концентрації, рівні відповідно нижньому (нижню температурну межу) і верхній (верхню температурну межу) концентраційним межам поширення полум'я.
Значення температурних меж поширення полум'я слід враховувати при розробці заходів щодо забезпечення пожежо- та вибухобезпеки об'єкта відповідно до вимог ГОСТ 12.1.004 та ГОСТ 12.1.010.
Між температурними та концентраційними межами займання існує зв'язок, який виражається наступним рівнянням, що дозволяє обчислювати температурні межі займання за відомими значеннями концентраційних меж і навпаки:
| р= φпpпро∙10 -2 , | (6.21) |
дер- парціальний тиск насиченої парипри температурі, що дорівнює температурній межі займання речовини (нижньому або верхньому) у повітрі при загальному тискуроб,Па; φп — концентраційна межа займання речовини (відповідно нижня або верхня) у повітрі при тих же значеннях температури та тиску, об'ємні частки, %.