Производственные источники воспламенения их характеристика и причины. Источники зажигания и горючая среда. Зажигание горючей среды от перегрева при трении

ИСТОЧНИК ЗАЖИГАНИЯ - источник энергии, инициирующий загорание. Должен обладать достаточной энергией, температурой и длительностью воздействия.

Как уже было раньше отмечено, горение может возникнуть при влиянии на ГС разнообразных источников зажигания. По природе происхождения источники зажигания можно классифицировать:

• 
  открытый огонь, раскаленные продукты горения и нагретые ими поверхности;
• 
  тепловые проявления механической энергии;
• 
  тепловые проявления электрической энергии;
• 
  тепловые проявления химических реакций (из этой группы в самостоятельную группу выделены открытый огонь и продукты горения).

Открытый огонь, раскаленные продукты горения и нагретые ими поверхности

Для производственных целей широко используют огонь, огневые печи, реакторы, факелы для сжигания паров и газов. При проведении ремонтных работ часто используют пламя горелок и паяльных ламп, применяют факелы для отогревания замерзших труб, костры для прогрева грунта при сжигании отходов. Температура пламени, а также количество тепла, которое при этом выделяется, достаточны для зажигания почти всех горючих веществ.

Открытое пламя. Пожарная опасность пламени обусловленна температурой факела и временем его влияния на горючие вещества. Например, воспламенение возможно от таких “малокалорийных” ИЗ, как тлеющий окурок сигареты или папиросы, зажженной спички (табл 1).

Источники открытого огня - факелы - нередко используют для разогрева застывшего продукта, для освещения при осмотре аппаратов в темноте, например, при измерении уровня жидкостей, при разведении костра на территории объектов с наличием ЛВЖ и ГЖ.

Высоконагретые продукты горения - газообразные продукты горения, которые получаются при горении твердых, жидких и газообразных веществ и могут достигать температур 800-1200оС. Пожарную опасность представляет выход высоконагретых продуктов через неплотности в кладке топок, дымовых каналов.

Производственными источниками зажигания также являются искры, которые возникают при работе топок и двигателей. Они представляют собой твердые раскаленные частицы топлива или окалины в газовом потоке, которые получаются в результате неполного сгорания или механического выноса горючих веществ и продуктов коррозии. Температура такой твердой частицы достаточно высокая, но запас тепловой энергии (W) небольшой из-за маленькой массы искры. Искра способна зажечь только вещества, достаточно подготовленные к горению (газо-паровоздушные смеси, осевшая пыль, волокнистые материалы).

Топки “искрят” из-за конструктивных недостатков; из-за использования сорта топлива, на который топка не расcчитана; из-за усиленного дутья; из-за неполного сгорания топлива; из-за недостаточного распыления жидкого топлива, а также из-за не соблюдения сроков чистки печей.

Искры и нагар при работе ДВС образуются при неправильном регулировании системы подачи топлива, электрозажигания; при загрязнении топлива смазочными маслами и минеральными примесями; при продолжительной работе двигателя с перегрузками; при нарушении сроков очистки выхлопной системы от нагара.

Пожарная опасность искр котельных, труб паровозов и тепловозов, а также других машин, костра в значительной степени определяются их размером и температурой. Установлено, что искра d = 2 мм пожароопасна, если имеет t » 1000°С; d=3 мм - 800°С; d = 5 мм - 600°С.

Опасные тепловые проявления механической энергии

В производственных условиях пожароопасное повышение температуры тел в результате преобразования механической энергии в тепловую наблюдается:

• 
  при ударах твердых тел (с образованием или без образования искр);
• 
  при поверхностном трении тел во время их взаимного перемещения;
• 
  при механической обработке твердых материалов режущим инструментом;
• 
  при сжатии газов и прессовании пластмасс.

Степень разогрева тел и возможность появления при этом источника зажигания зависит от условий перехода механической энергии в тепловую.

Искры, которые получаются при ударах твердых тел.

Размеры искр удара и трения, которые представляют собой раскаленную до свечения частичку металла или камня, обычно не превышают 0,5 мм. Температура искр нелегированных малоугольных сталей может достигать температуры плавления металла (около 1550оС).

В производственных условиях от удара искр воспламеняются ацетилен, этилен, водород, оксид углерода, сероуглерод, метано-воздушная смесь и другие вещества.

Чем больше в смеси кислорода, тем интенсивнее горит искра, тем выше горючесть смеси. Искра, которая летит, непосредственно не воспламеняет пылевоздушной смеси, но, попав на осевшую пыль или на волокнистые материалы, вызовет появление очагов тления. Так на мукомольных, ткацких и хлопкопрядильных предприятиях около 50% всех пожаров возникает от искр, которые высекаются при ударах твердых тел.

Искры, которые получаются при ударах алюминиевых тел о стальную окисленную поверхность, приводят к химическому воздействию с выделением значительного количества тепла.

Искры, образующиеся при попадании в машины металла или камней.

В аппаратах с мешалками, дробилках, аппаратах-смесителях и других, в том случае, если вместе с обрабатываемыми продуктами попадают куски металла или камни, могут образовываются искры. Искры образуются также при ударах подвижных механизмов машин об их неподвижные части. В практике нередко бывает так, что ротор центробежного вентилятора сталкивается со стенками кожуха или игольчатыми и ножевыми барабанами волокноотделительных и трепальных машин, которые быстро вращаются, ударяются о неподвижные стальные решетки. В таких случаях наблюдается искрообразование. Оно возможно и при неправильном регулировании зазоров, при деформации и вибрации валов, изнашивании подшипников, перекосах, недостаточном креплении на валах режущего инструмента. В таких случаях возможно не только искрообразование, но и поломка отдельных частей машин. Поломка узла машины, в свою очередь, может быть причиной образования искр, так как частицы металла попадают при этом в продукт.

Зажигание горючей среды от перегрева при трении.

Всякое перемещение соприкасающихся друг с другом тел требует затраты энергии на преодоление работы сил трения. Эта энергия в основном превращается в теплоту. При нормальном состоянии и правильной эксплуатации частей, которые трутся, тепло, которое выделяется своевременно отводится специальной системой охлаждения, а также рассеивается в окружающая среде. Увеличение тепловыделения или уменьшение теплоотвода и теплопотерь, ведет к повышению температуры трущихся тел. По этой причине происходит воспламенение горючей среды или материалов от перегрева подшипников машин, сильно затянутых сальников, барабанов и транспортерных лент, шкивов и приводных ремней, волокнистых материалов при наматывании их на валы машин и апаратов, которые вращаются.

В этом отношении наиболее пожароопасными являются подшипники скольжения сильно нагруженных и высокооборотистых валов. Плохое качество смазки рабочих поверхностей, их загрязнение, перекос валов, перегрузка машин и черезмерное затягивание подшипников - все это может явиться причиной перегрузки. Очень часто корпус подшипников загрязняется отложениями горючей пыли. Это также создает условия для их перегрева.

На объектах, где применяются или обрабатываются волокнистые материалы происходит их загорание при наматывании на вращающиеся узлы (прядильные фабрики, льнозаводы, эксплуатация комбайнов). Волокнистые материалы и соломистые продукты наматываются на валы возле подшипников. Наматывания сопровождается постепенным уплотнением массы, а потом сильным нагреванием ее при трении, обугливанием и воспламенением.

Выделение тепла при сжатии газов.

Значительное количество тепла выделяется при сжатии газов в результате межмолекулярного движения. Неисправность или отсутствие системы охлаждения компрессоров может привести к их разрушению при взрыве.

Опасные тепловые проявления химических реакций

В условиях производства и хранения химических веществ встречается большое количество таких химических соединений, контакт которых с воздухом или водой, а также взаимный контакт друг с другом может быть причиной возникновения пожара.

1) Химические реакции, которые протекают с выделением значительного количества тепла, имеют потенциальную опасность возникновения пожара или взрыва, так как возможный неконтролируемый процес разогрева реагирующих, вновь образующихся или рядом находящихся горючих веществ.

2) Вещества, которые самовоспламеняются и самовозгораются при контакте с воздухом.

3) Нередко, по условиям технологического процеса, вещества, находящиеся в апаратах, могут быть нагретые до температуры, превышающей температуру их самовозгорания. Так, продукты пиролиза газа при получении этилена из нефтепродуктов имеют температуру самовоспламенения в границах 530 – 550оС, а выходят из печей пиролиза при температуре 850оС. Мазут с температурой самовоспламенения 380 – 420оС на установках термического крекинга нагревается до 500оС; бутан и бутилен, который имеют температуру самовоспламенения соответственно 420оС и 439оС, при получении бутадиена нагревается до 550 – 650оС и т. д. При выходе наружу этих веществ происходит их самовоспламенение.

4) Иногда вещества в технологических процесах имеют очень низкую температуру самовоспламенения:

Триэтилалюминий - Al (C2H5)3 (-68°С);

Диэтилалюминийхлорид - Al (C2H5)2Сl (-60°С);

Триизобутилалюминий (-40°С);

Фтористый водород, жидкий и белый фосфор - ниже комнатной.

5) Многие вещества при контакте с воздухом способны к самовозгоранию. Самовозгорание начинается при температуре окружающей среды или после некоторого преварительного их подогрева. К таким веществам следует отнести растительные масла и жиры, сернистые соединения железа, некоторые сорта сажи, порошковидные вещества (алюминий, цинк, титан, магний и т.п.), сено, зерно в силосах и т.п.

Контакт самовоспламеняющихся химических веществ с воздухом происходит обычно при повреждении тары, разливе жидкости, расфасовке веществ, при сушении, открытом хранении твердых измельченных, а также волокнистых материалов, при откачке жидкостей из резервуаров, когда внутри резервуаров есть самовоспламеняющиеся отложения.

Вещества, которые воспламеняются при взаимодействии с водой.

На промышленных объектах имеется значительное количество веществ, воспламеняющихся при взаимодействии с водой. Выделяющееся при этом тепло может вызвать воспламенение образующихся или примыкающих к зоне реакции горючих веществ. К веществам, воспламеняющимся или вызывающим горение при соприкосновении с водой, следует отнести щелочные металлы, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, сернистый натрий и др. Многие из этих веществ при взаимодействии с водой образуют горючие газы, воспламеняющиеся от теплоты реакции:

2К +2Н2О=КОН+Н2+Q.

При взаимодействии небольшого количества (3...5 г) калия и натрия с водой температура поднимается выше 600...650оС. Если взаимодействуют в большом количестве, происходят взрывы с разбрызгиванием расплавленного металла. В дисперсном состоянии щелочные металлы загораются во влажном воздухе.

Некоторые вещества, например негашеная известь, являются негорючими, но теплота реакции их с водой может нагреть горючие материалы, которые находятся рядом, до температуры самовоспламенения. Так, при контакте воды с негашеной известью температура в зоне реакции может достичь 600оС:

Са + Н2О = Са(ВОН)2 + Q.

Известны случаи пожаров в птичниках, где в качестве подстилки применялось сено. Пожары возникали после обработки птицеводческих помещений негашеной известью.

Опасен контакт с водой алюминийорганических соединений, так как их взаимодействие с водой происходит со взрывом. Усиление пожара или взрыва, что начались, может произойти при попытках тушить подобные вещества водой или пеной.

Воспламенение химических веществ при взаимоконтакте происходят при действии окислителей на органические вещества. В качестве окислителей выступают хлор, бром, фтор, окислы азота, азотная кислота, кислород и много других веществ.

Окислители при взаимодействии с органическими веществами вызовут их загорание. Некоторые смеси окислителей и горючих веществ способны загоратся при действии на них серной или азотной кислотой или небольшим количеством влаги.

Реакции взаимодействия окислителя с горючим веществом содействует измельченность веществ, его повышенная начальная температура, а также наличие инициаторов химического процеса. В некоторых случаях реакции носят характер взрыва.

Вещества, которые воспламеняются или взрываются при нагревании или механическом воздействии.

Некоторые химические вещества нестойки по природе, способны разлагаться с течением времени под действием температуры, трения, удара и других факторов. Это, как правило, эндотермические соединения, и процесс их разложения связан с выделением большого или меньшего количества тепла. К ним относятся селитры, перекиси, гидроперекиси, карбиды некоторых металлов, ацетилениды, ацетилен и др.

Нарушения технологического регламента, использования или хранения таких веществ, влияние на них источника тепла может привести к взрывному их разложению.

Склонность к взрывному разложению под действием повышенной температуры и давления имеет ацетилен.

Тепловые проявления электрической энергии

При несоответствии электрооборудования характеру технологической среды, а также в случае несоблюдения правил эксплуатации этого электрооборудования может возникнуть пожаровзрывоопасная ситуация на производстве. Пожаровзрывоопасные ситуации возникают в технологических процесах производств при КЗ, при пробоях прослойки изоляции, при чрезмерном перегреве электродвигателей, при повреждениях отдельных участков электрических сетей, при искровых разрядах статического и атмосферного электричества и т.д.

К разрядам атмосферного электричества относятся:

• 
  Прямые удары молнии. Опасность прямого удара молнии состоит в контакте ГС с каналом молнии, температура в котором достигает 2000оС при времени действия около 100 мкс. От прямого удара молнии воспламеняются все горючие смеси.
• 
  Вторичные проявления молнии. Опасность вторичного проявления молнии состоит в искровых разрядах, которые возникают в результате индукционного и электромагнитного влияния атмосферного электричества на производственное оборудование, трубопроводы и строительные конструкции. Энергия искрового разряда превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих веществ из Wmin = 0,25 Дж.
• 
  Занос высокого потенциала. Занос высокого потенциала в здание происходит по металлическим коммуникациям не только при их прямом поражении молнией, но и при расположении комуникаций в непосредственной близости от молниеотвода. При несоблюдении безопасных расстояний между молниеотводом и коммуникациями, энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и больше. То есть достаточна для загорания практически всех горючих веществ.

Термическое действие токов КЗ. В результате КЗ происходит термическое действие на проводник, который нагревается до высоких температур и может являться ИЗ горючей среды.

Электрические искры (капли металла). Электрические искры образуются при КЗ электропроводки, электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания общего назначения.

Размер капель металла при КЗ электропроводки и плавлении нити накаливания электроламп достигает 3 мм, а при электросварке 5 мм. Температура дуги при электросварке достигает 4000 оС, поэтому дуга будет источником зажигания для всех горючих веществ.

Электрические лампы накаливания. Пожарная опасность светильников обусловлена возможностью контакта ГС с колбой электрической лампы накаливания, нагретой выше температуры самовоспламенения ГС. Температура нагревания колбы электрической лампочки зависит от ее мощности, размеров и расположения в пространстве.

Искры статического электричества. Разряды статического электричества могут образоваться при транспортировании жидкостей, газов и пыли, при ударах, измельчении, распылении и подобных процессах механического влияния на материалы и вещества, являющиеся диэлектриками.

Вывод: Для обеспечения безопасности технологических процессов, в которых возможен контакт горючих веществ с источниками зажигания, необходимо точно знать их природу для исключения воздействия на среду.

Вопрос 2: Профилактические мероприятия исключающие воздействия источников зажигания на горючую среду.;

Противопожарные мероприятия, которые исключают контакт горючей среды (ГС) с открытым пламенем и раскаленными продуктами горения.

Для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологических процессов, процессов переработки, хранения и транспортирования веществ и материалов необходимы разработка и внедрение инженерно-технических мероприятий, которые предотвращают образование или внесение в ГС источника зажигания.

Как было отмечено раньше, не каждое нагретое тело может быть источником зажигания, а только те нагретые тела, которые способны нагреть некоторый объем горючей смеси до определенной температуры, когда скорость тепловыделения равняется либо превышает скорость теплоотвода из зоны реакции. В этом случае мощность и продолжительность теплового влияния источника должны быть такие, чтобы на протяжении определенного времени поддерживались критические условия, необходимые для формирования фронта пламени. Поэтому, зная эти условия (условия формирования ИЗ), можно создать такие условия ведения технологических процессов, которые исключали бы возможность образования источников зажигания. В тех случаях, когда условия безопасности не выполняются, внедряют инженерно-технические решения, которые разрешают исключить контакт ГС с источниками зажигания.

Основным инженерно-техническим решением, которое исключает контакт горючей среды с открытым пламенем, раскаленными продуктами сгорания, а также высоконагретыми поверхностями является изоляция их от возможного соприкосновения как при нормальной работе оборудования, так и при авариях.

При проектировании технологических процессов с наличием аппаратов “огневого” действия (трубчатые печи, реакторы, факелы) необходимо предусматривать изоляцию этих установок от возможного столкновения с ними горючих паров и газов. Это достигается:

• 
  размещением установок в закрытых помещениях, обособленных от других аппаратов;
• 
  размещением на открытых площадках между “огневыми” аппаратами и пожароопасными установками защитных преград. Например, размещения закрытых сооружений, которые выполняют роль преграды.
• 
  соблюдением пожаробезопасных регламентированных разрывов между аппаратами;
• 
  применением паровых завес в тех случаях, когда невозможно обеспечить пожаробезопасное расстояние;
• 
  обеспечением безопасного конструктивного выполнения факельных горелок устройствами беспрерывного сжигания, схема которого приведена на рис. 1.

Рисунок 1 - Факел для сжигания газов: 1 - линия подачи водяного пара; 2 - линия поджигания очередной горелки; 3 - линия подачи газа к очередной горелке; 4 - горелка; 5 - ствол факела; 6 - огнепреградитель; 7 - сепаратор; 8 - линия, по которой подводят газ на сжигание.

Поджигание газовой смеси в очередной горелке осуществляют с помощью так называемого пламени, которое бежит, (предварительно подготовленная горючая смесь поджигается электрозапалом и пламя, перемещаясь вверх, производит поджиг газа горелки). Чтобы уменьшить образование дыма и искр, к факельной горелке подводят водяной пар.

• 
  исключением образования “малокалорийных” ИЗ (на объектах курение разрешается только в специально оборудованных местах).
• 
  использованием горячей воды или водяного пара для отогревания замерзших участков технологического оборудования вместо факелов (оборудование открытых стоянок автомобилей системами подачи горячего воздуха) или индукционных грелок.
• 
  очисткой трубопроводов и вентиляционных систем от горючих отложений пожаробезопасным средством (пропарка и механическая очистка). В исключительных случаях допускается выжигание отходов после демонтажа трубопроводов на специально отведенных участках и постоянных местах проведения огневых работ.
• 
  контролем за состоянием кладки дымовых каналов при эксплуатации топок и ДВС, не допускать неплотности и прогаров выхлопных труб.
• 
  защитой высоконагретых поверхностей технологического оборудования (камеры ретурбентов) теплоизоляцией с защитными кожухами. Предельно допустимая температура поверхности не должна превышать 80% температуры самовоспламенения горючих веществ, которые обращаются в производстве.
• 
  предупреждением опасного проявления искр топок и двигателей. На практике данное направление защиты достигается предупреждением образования искр и использованием специальных устройств для улавливания и их тушения. Для предупреждения образования искр предусматривают: автоматическое поддержание оптимальной температуры подаваемой на сжигание горючей смеси; автоматическое регулирование оптимального соотношения между топливом и воздухом в горючей смеси; предупреждение продолжительной работы топок и двигателей в форсированном режиме, с перегрузкой; использование тех видов топлива, на которые рассчитаны топка и двигатель; систематическая очистка внутренних поверхностей топок, дымовых каналов от сажи и выпускных коллекторов двигателей от нагаромаслянных отложений и т.п.

Для улавливания и тушения искр, которые образуются при работе топок и двигателей, применяют искроулавливатели и искрогасители, работа которых основана на использовании гравитационных (осадочных камер), инерционных (камер с перегородками, сетками, насадками), центробежных сил (циклонные и турбинно-вихревые камеры).

Наибольшее распространение на практике получили искроулавливатели гравитационного, инерционного и центробежного типа. Ими оборудуют, например, дымовые каналы дымогазовых сушилок, системы выпуска выхлопных газов автомобилей и тракторов.

Для обеспечения глубокой очистки топочных газов от искр на практике часто применяют не один, а несколько разнообразных типов искроулавливателей и искрогасителей, которые соединяют между собою последовательно. Многоступенчатое искроулавливание и тушение надежно себя зарекомендовало, например, в технологических процессах сушки измельченных горючих материалов, где в качестве теплоносителя используются дымовые топочные газы в смеси с воздухом.

Противопожарные мероприятия, которые исключают опасные тепловые проявления механической энергии

Предотвращение образования источников зажигания от опасных тепловых влияний механической энергии является актуальной задачей на взрывопожароопасных объектах, а также на объектах, где применяются или перерабатываются пыль и волокна.

Для предотвращения образования искр при ударах, а также выделении тепла при трении применяются такие организационные и технические решения:

Применение искробезопасного инструмента. В местах возможного образования взрывоопасных смесей паров или газов необходимо применять взрывобезопасный инструмент. Искробезопасными считают инструменты, выполненные из бронзы, фосфористой бронзы, латуни, берилия и др.

Пример: 1. Искробезопасные башмаки торможения ж.д. цистерн.2. Латунный инструмент для открывания барабанов с карбидом кальция на ацетиленовых станциях.

Применение магнитных, гравитационных или инерционных улавливателей. Так, для очистки хлопка-сырца от камней перед поступлением его в машины устанавливают гравитационные или инерционные камнеулавливатели. Металлические примеси в сыпучих и волокнистых материалах улавливают также магнитными сепараторами. Такие устройства широко применяются в мукомольном и крупяном производстве, а также на комбикормовых заводах.

Если есть опасность попадания в машину твердых немагнитных примесей, осуществляют, во-первых, тщательную сортировку сырья, во-вторых, внутреннюю поверхность машин, об которую эти примеси могут удариться, футеруют мягким металлом, резиной или пластмассой.

Предотвращение возникновения ударов подвижных механизмов машин об их неподвижные части. Основные пожарно-профилактические мероприятия, направленные на предотвращение образования искр удара и трения, сводятся к тщательному регулированию и балансированию валов, правильному отбору подшипников, проверке величины зазоров между подвижными и неподвижными частями машин, их надежному креплению, которое исключает возможность продольных перемещений; предотвращению перегрузки машин.

Выполнение во взрывопожароопасных помещениях полов, которые не искрят. Повышенные требования по искробезопасности выдвигаются к производственным помещениям с наличием ацетилена, этилена, окиси углерода, сероуглерода и др., полы и площадки которых выполняют из материала, который не образует искр, или выстилают резиновыми ковриками, дорожками и т.п.

Предотвращение загорания веществ в местах интенсивного тепловыделения при трении. С этой целью для предупреждения перегрева подшипников осуществляют замену подшипников скольжения на подшипники качения (там, где существует такая возможность). В других случаях осуществляется автоматический контроль температуры их нагревания. Визуальный контроль температуры осуществляется нанесением термовосприимчивых красок, которые изменяют свой цвет при нагревании корпуса подшипника.

Предупреждение перегрева подшипников также достигается: оборудованием автоматических систем охлаждения с применением в качестве хладоагента масел или воды; своевременным и качественным техническим обслуживанием (систематическая смазка, предупреждение чрезмерного затягивания, ликвидация перекосов, очищение поверхности от загрязнений).

Во избежание перегревов и загораний транспортерных лент и приводных ремней нельзя допускать работу с перегрузкой; следует контролировать степень натяжения ленты, ремня, их состояние. Нельзя допускать завалов башмаков элеваторов продукцией, перекосов лент и трение их об кожухи. При использовании мощных высокопроизводительных транспортеров и элеваторов могут применяться устройства и приспособления, которые автоматически сигнализируют о работе с перегрузкой и останавливают движение ленты при завале башмака элеватора.

Для предотвращения наматывания волокнистых материалов на вращающиеся валы машин необходимо их защищать от непосредственного столкновения с обрабатываемыми материалами путем использования втулок, цилиндрических и конических кожухов, кондукторов, направляющих планок, противонамоточных щитов и т.п. Кроме того, устанавливается минимальный зазор между цапфами вала и подшипниками; ведется систематическое наблюдение за валами, где могут быть наматывания, своевременная очистка их от волокон, защита их специальными противонамоточными острыми ножами, которые разрезают волокно, которое наматывается. Такую защиту имеют, например, трепальные машины на льнозаводах.

Предупреждение перегрева компрессоров при сжатии газов.

Предупреждение перегрева компрессоров обеспечивается делением процесса сжатия газов на несколько ступеней; устройством систем охлаждения газа на каждой ступени сжатия; установкой защитного клапана на нагнетательной линии за компрессором; автоматическим контролем и регулированием температуры сжимаемого газа путем изменения расхода охлаждающей жидкости, подаваемой в холодильники; автоматической системой блокирования, которая обеспечивает отключение компрессора в случае увеличения давления или температуры газа в нагнетательных линиях; очисткой теплообменной поверхности холодильников и внутренних поверхностей трубопроводов от нагаромасляных отложений.

Предотвращение образования источников зажигания при тепловых проявлениях химических реакций

Для предотвращения зажигания горючих веществ в результате химического взаимодействия при контакте с окислителем, водой необходимо знать, во-первых, причины, которые могут привести к такому взаимодействию, во-вторых, химию процессов самовоспламенения и самовозгорания. Знание причин и условий образования опасных тепловых проявлений химических реакций позволяет разрабатывать эффективные противопожарные мероприятия, которые исключают их появление. Поэтому основными противопожарными мероприятиями, которые предупреждают опасные тепловые проявления химических реакций являются:

Надежная герметичность аппаратов, которая исключает контакт веществ, нагретых выше температуры самовоспламенения, а также веществ с низкой температурой самовозгорания с воздухом;

Профилактика самовозгорания веществ путем снижения скорости протекания химических реакций и биологических процессов, а также устранение условий аккумуляции тепла;

Снижение скорости протекания химических реакций и биологических процессов осуществляют разнообразными методами: ограничением влажности при хранении веществ и материалов; снижение температуры хранения веществ и материалов (например зерна, комбикормов) путем искусственного охлаждения; хранение веществ в среде с пониженным содержанием кислорода; уменьшение удельной поверхности контакта самовоспламеняющихся веществ с воздухом (брикетирования, гранулирования порошковидных веществ); применение антиокислителей и консервантов (хранение комбикормов); устранение контакта с воздухом и химически активными веществами (перекисними соединениями, кислотами, щелочами и т.п.) путем раздельного хранения самовоспламеняющихся веществ в герметичной таре.

Зная геометрические размеры штабеля и начальную температуру вещества, можно определить безопасный период их хранения.

Устранение условий аккумуляции тепла осуществляется следующим способом:

• 
  ограничением размеров штабелей, караванов или куч хранимого вещества;
• 
  активным вентилированием воздуха (сена и других волокнистых растительных материалов);
• 
  периодическим перемешиванием веществ при их продолжительном хранении;
• 
  снижением интенсивности образования горючих отложений в технологическом оборудовании с помощью улавливающих устройств;
• 
  периодической очисткой технологического оборудования от самовоспламеняющихся горючих отложений;

Предупреждение воспламенения веществ при контакте друг с другом. Пожары от воспламенения веществ при контакте друг с другом предупреждают раздельным складированием, а также устранением причин их аварийного выхода из аппаратов и трубопроводов.

Исключение воспламенения веществ в результате саморазложения при нагревании или механическом воздействии. Предупреждение воспламенения веществ, предрасположенных к взрывному разложению, обеспечивают путем защиты от нагревания до критических температур, механических воздействий (ударов, трения, давления и т.п.).

Профилактика возникновения источников зажигания от тепловых проявлений электрической энергии

Предупреждение опасных тепловых проявлений электрической энергии обеспечивается:

• 
  правильным выбором уровня и вида взрывозащиты электродвигателей и аппаратов управления, другого электрического и вспомогательного оборудования в соответствии с классом пожаро- или взрывоопасности зоны, категории и группы взрывоопасной смеси;
• 
  периодическое проведение испытаний сопротивления изоляции электросетей и электрических машин в соответствии с графиком планово-предупредительного ремонта;
• 
  защита электрооборудования от токов короткого замыкания (КЗ) (применение быстродействующих предохранителей или автоматических выключателей);
• 
  предупреждение технологической перегрузки машин и аппаратов;
• 
  предупреждение больших переходных сопротивлений путем систематического обзора и ремонта контактной части электрооборудования;
• 
  исключение разрядов статического электричества путем заземления технологического оборудования, повышением влажности воздуха или применением антистатических примесей в наиболее вероятных местах генерирования зарядов, ионизация среды в аппаратах и ограничение скорости движения жидкостей, которые электризуются;
• 
  защита зданий, сооружений, отдельно стоящих аппаратов от прямых ударов молнии молниеотводами и защитой от вторичных ее воздействий.

Не следует пренебрегать мерами пожарной пофилактики на предприятиях. Так как любые сэкономленные средства на противопожарной защите будут несоизмеримо малы в сравнении с убытками от пожара, возникшего по этой причине.

Вывод по занятию:

Исключение воздействия источника зажигания на вещества и материалы является одним из основных мероприятий исключающим возникновение пожара. На тех объектах где не удается исключить пожарную нагрузку, особое внимание уделяется исключению источника зажигания.

Страница 4 из 14

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАЖИГАНИЯ

Источник зажигания - средство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения данной среды.

Под производственными источниками зажигания следует понимать такие источники, существование или появление которых связано с осуществлением технологических процессов производств.

Производственные источники зажигания характеризуются воспламеняющей способностью, которую оценивают упрощенно - путем сравнения температуры, теплосодержания и времени его теплового действия с соответствующими характеристиками горючей смеси.

При этом считают, что источник тепла опасен как источник зажигания, если:

температура искры Т и больше (или равна) температуре самовоспламенения горючей среды Т св, в контакте с которой находится искра

Т и ³Т св (1.33)

количество тепла, заключенное в искре, q и больше (или равно) минимальной энергии зажигания горючей среды q мин

q и ³ q мин (1.34)

время действия искры t и (определяется при охлаждении искры до Т св) больше (или равно) периода индукции горючей среды t инд:

t и ³ t инд.(1.35)

Если хотя бы одно из названных условий не выполняется, то искра не обладает воспламеняющейся способностью и, следовательно, она не может быть отнесена к источнику зажигания.

Параметры предполагаемого источника зажигания можно определить расчетным или опытным путем, а горючей среды - по справочной литературе.

В условиях производства существует большое количество различных источников зажигания.

Вероятность возникновения источника зажигания принимают равной нулю в следующих случаях:

• если источник не способен нагреть вещество выше 80% значения температуры самовоспламенения вещества или температуры самовозгорания вещества, имеющего склонность к тепловому самовозгоранию;
• если энергия, переданная тепловым источником горючему веществу (паро-, газо-, пылевоздушной смеси) ниже 40% минимальной энергии зажигания;
• если за время остывания теплового источника он не способен нагреть горючие вещества выше температуры воспламенения;
• если время воздействия теплового источника меньше суммы периода индукции горючей среды и времени нагрева локального объема этой среды от начальной температуры до температуры воспламенения.

По времени действия различают:

• постоянно действующие (они предусмотрены технологическим регламентом при нормальном режиме работы оборудования);
• потенциально возможные источники зажигания, возникающие при нарушениях технологического процесса.

По природе проявления различают следующие группы источников зажигания:

• открытый огонь и раскаленные продукты сгорания;
• тепловое проявление механической энергии;
• тепловое проявление химических реакций;
• тепловое проявление электрической энергии.

Следует иметь в виду, что эта классификация носит условный характер. Так, открытый огонь и раскаленные продукты сгорания имеют химическую природу проявления. Однако, учитывая особую пожарную опасность, эту группу принято рассматривать отдельно.

Открытый огонь и раскаленные продукты сгорания.

В условиях производства для осуществления многих технологических процессов используется открытое пламя, например, в аппаратах огневого действия (трубчатых печах, реакторах, сушилках и т. п.), при производстве огневых работ, при сжигании выбрасываемых в атмосферу паров и газов на факельных установках.

Поэтому открытый огонь и раскаленные продукты сгорания обычно используются или образуются в огневых печах, заводских факельных установках и при проведении огневых работ. Кроме этого, высоконагретые продукты сгорания, образующиеся при сжигании топлива в топках и двигателях внутреннего сгорания; искры топок и двигателей, образующиеся в результате неполного сгорания твердого, жидкого или газообразного топлива.

Мероприятия, предупреждающие пожары от открытого огня и раскаленных продуктов горения:

1. Изоляция аппаратов огневого действия:

1.1. рациональное размещение на открытых площадках;

1.2. устройство противопожарных разрывов;

1.3. устройство между аппаратами огневого действия и газопароопасными аппаратами экранов в виде стен или отдельных закрытых линий, выполненных из негорючих материалов;

1.4. устройство паровых завес по периметру печей с газоопасных сторон.

2. Соблюдение правил пожарной безопасности при проведении огневых работ.

3. Изоляция высоконагретых продуктов сгорания:

3.1. контроль за состоянием дымовых каналов;

3.2. защита высоконагретых поверхностей (трубопроводов, дымовых каналов) теплоизоляцией;

3.3. устройство противопожарных разделок и отступок и т.п.

4. Защита от искр при работе топок и двигателей:

4.1. соблюдение оптимальных температур и соотношения между топливом и воздухом в горючей смеси;

4.2. контроль за техническим состоянием и исправностью устройств для сжигания топлива;

4.3. систематическая очистка внутренних поверхностей топок, дымовых каналов и двигателей внутреннего сгорания от сажи и нагаромасляных отложений;

4.4. использование искроуловителей и искрогасителей (рис. 10 … 12).

5. Ограничение источников огня, не вызванных потребностями технологического процесса:

5.1. оборудование мест для курения;

5.2. применение горячей воды, пара, для обогрева замерзших труб;

5.3. распаривание и очистка скребками отложений в аппаратах вместо их выжигания.

Тепловое проявление механической энергии.

При взаимном трении тел за счет совершения механической работы происходит их разогрев. При этом механическая энергия переходит в тепловую. Тепловой нагрев, т. е. температура трущихся тел в зависимости от условий трения может быть достаточной для воспламенения горючих веществ и материалов. При этом нагретые тела выступают в качестве источника зажигания.

В производственных условиях наиболее распространенными случаями опасного нагрева тел при трении являются:

• удары твердых тел с образованием искр;
• поверхностное трение тел;
• сжатие газов.

(инициаторов горения)

Внутренние (скрытые) источники тепловой энергии – окислительные экзотермические реакции, приводящие к самовозгоранию (самовоспламенению). Воспламенение (загорание) произойдет, если время теплового воздействия внешнего или внутреннего источника теплоты на горючую смесь будет не менее периода, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению.

Пути и скорость распространения пламени и развития пожара определяются видом технологического процесса, агрегатным состоянием горючих материалов, размерами производства, техническим состоянием оборудования, уровнем и надежностью противопожарной защиты т.д. и т.п. Это 3-ий фактор ПО, который в каждом отдельном случае требует специального анализа и конкретизации.

2.4. В течение 12-13 мин. преподаватель дает пояснения об образовании горючей среды и технических решения по предупреждению возникновения этой опасности в различных аппаратах, в производственных помещениях и на открытых технологических площадках, где обращаются горючие жидкости, газы или твердыми материалы (пыль, порошки, волокна).

Различные технологические аппараты с пожаровзрывоопасными веществами при определенных условиях могут явиться местом возникновения пожара или взрыва. Для выявления возможности возникновения горения внутри технологического обору­дования необходимо, прежде всего, оценить возможность образования в нем горючей среды.

Для оценки возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования необходимо знать основные режимные параметры (рабочую температуру, давление, концентрацию и др.). Эти данные содержатся в технологической документации и являются определяющими при оценке возможности образования горючей среды. К технологической документации относятся технологическая часть проекта (на стадии проектирования производства) и техноло­гический регламент (на стадии эксплуатации производства).

Условия образования горючей среды в аппаратах с веществами различного агрегатного состояния (га­з, жидкость, твердое – пыль, порошок, волокно) несколько отлича­ются и в каждом отдельном случае имеют свои особенности, которые вы рассмотрите на практических занятиях и семинаре.

В закрытых аппаратах с жидкостями горючая среда может образоваться только в том случае, когда над поверхностью (зеркалом) жидкости имеется свободный объем. Сам факт и скорость образования ГС будет зависеть от наличия в этом пространстве окислителя (например, кислород воздуха), от вида (ЛВЖ или ГЖ) и физико-химических свойств жидкости, условий проведения технологического процесса.

Наличие над зеркалом жидкости свободного пространства явля­ется необходимым, но не достаточным условием для образования го­рючей среды. Достаточным условием является уровень концентрации паров, находящийся в концентрационных пределах РП, т.е.

Для аппаратов с неподвижным уровнем жидкости (например, для аппаратов непрерывного действия) оценка возможности образования горючей среды может быть сделана по температуре. При этом, необходимо чтобы рабочая температура жидкости t р была соизмерима со значениями темпера­турных пределов распространения пламени и выполнялось условие:

. (2.2)

Итак, возможность образования горючей среды в закрытых аппаратах с ГЖ и ЛВЖ может быть оценена путем:

Проверки наличия над зеркалом жидкости свободного паровоздушного объема;

Сравнения рабочей концентрации паров жидкости с концент­рационными пределами воспламенения;

Сравнения рабочей температуры жидкости в аппарате со значениями температурных пределов воспламенения.

Основными направлениями защиты от образования горючей среды в аппаратах с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями являются:

1. Ликвидация свободного паровоздушного объема одним из следующих способов:

· полное заполнение аппаратов жидкостью;

· хранение горючих и легковоспламеняющихся жидкостей под защитным слоем специальных ПАВ или устройств (плавающая крыша, понтон и др.);

· применение резинотканевых резервуаров.

2. Обеспечение безопасного температурного режима работы ап­паратов , то есть поддержание рабочей температуры t р ниже нижнего или выше верхне­го температурных пределов воспламенения (с учетом коэффициентов безопасности):

(t н - 10) ³ t р ³ (t в + 15). (2.3)

3. Использование негорючих (инертных) газов для заполнения свободного пространства аппаратов и передавливания горю­чих жидкостей.

4. Применение систем соединяющих между собой паровоздушные пространства различных емкостных аппаратов , позволяющих снизить концентрацию кислорода в паровоздушной смеси менее 16 % об., когда горение паров становится невоз­можным.

Аппараты с газами . Такие аппараты всегда находятся под избыточным давлением, поэтому поступление воздуха в них не­возможно, а, следовательно, невозможно и образование горючей среды.

Для предупреждения образования горючей среды внутри аппаратов с ГГ необходимо предусматривать следующие мероприятия и техни­ческие решения:

· поддерживать рабочую концентрацию горючего газа в смеси с окислителем за пределами области воспламенения, то есть ниже ниж­него и выше верхнего пределов распространения пламени;

· применять системы автоматической подачи негорючих (инертных) газов в объем аппаратов для разбавления (флегматизации) горючей сме­си.

· обеспечивать непрерывный автоматический контроль и сигнализацию об опасности со­держания в ГГ окислителя или же горючего га­за в окислителе.

· предусматривать системы автоматической блокировки, обес­печивающие прекращение подачи одного из компонентов горючей сме­си, а в некоторых случаях сразу двух компонентов, при опасных отк­лонениях концентрации от рабочих параметров.

В технологическом оборудовании с твердыми горючими вещества­ми и материалами горючая среда может образоваться при тепловом воздействии на них, в результате их самонагревания, при механической обработке до пылевидного состояния или получения волокон, порошка и т.п.

Сами твердые горючие вещества и материалы не способны образовывать в смеси с воздухом горючую среду. Если же их нагреть до некоторых критических температур, то может начаться процесс разло­жения с выделением летучих. Так, в процессе пиролиза древесины при температурах 150 - 275 о С происходит ее разложение менее с выделением окиси углерода, уксусной кис­лоты, метана, водорода и других газообразных веществ. Выделяющиеся продукты разложения в среде окислителя при определенных условиях могут образовывать горючую смесь. В таких случаях оценку возможности образования горючей среды в технологическом оборудовании производят, как и в случае с ЛВЖ, ГЖ или ГГ, по условию (2.1).

Основными мерами защиты от образования горючей среды в аппаратах с твердыми горючими вещества­ми и материалами, которые подвергаются тепловому воздействию или склонны к самонагреванию, являются:

· применение систем автоматического контроля за температурой материала и температурой в аппарате;

· применение систем автоматического регулирования темпера­туры в аппаратах;

· применение систем автоматического контроля концентра­ции горючих продуктов термического разложения в аппарате.

· применение систем автоматической подачи негорючих (инерт­ных) газов в объем аппаратов для разбавления го­рючей смеси.

Технологические аппараты с горючими пылями (порошками, волокнами) характеризуются значительной пожарной опасностью. При работе мельниц, дробилок, хлопковых разрыхлителей, центробежных классификаторов, систем пневмотранспорта образуется очень большое количество пыли. Пыль в таких аппаратах может находиться во взвешенном состоя­нии (аэрозоль) и в осевшем состоянии (аэрогель). В первом случае пожарная опасность пылей рассматривается как для газов и паров, во втором случае ― как для твердых веществ и материалов.

Повышенную опасность для технологического оборудования представляет осевшая пыль. Обладая развитой поверхностью контакта с окислителем, она в отложившемся состоянии может самовозгорать­ся, а при взвихрении образовывать горючую концентрацию. Это обс­тоятельство обуславливает характерную особенность циклического протекания пылевых взрывов. Сначала, как правило, происходит пер­вичный взрыв (вспышка) небольшой мощности в локальной зоне техно­логического оборудования. Образующаяся при этом взрывная волна приводит к взвихрению оставшейся пыли и образованию горючей пыле­воздушной смеси в значительно большем объеме. Происходит повтор­ный взрыв, который часто приводит к разрушению оборудования и об­разованию горючей концентрации уже в объеме производственного це­ха. Мощность последнего взрыва может оказаться достаточной для разру­шения всего здания, в котором размещается производство. Такое развитие событий характерно для аварийных ситуаций на зернофабриках, мукомольных заводах и элеваторах,

Для предупреждения образования горючей среды внутри техноло­гического оборудования с горючими пылями (порошками, волокнами) необходимо предусматривать следующие мероприятия и технические решения:

1. Применять, по возможности, менее пылящие технологические процессы (мокрые способы обработки, измельчение с увлажнением, вибрационный помол).

2. Использовать инертные газы или минеральные (неорганичес­кие) пыли для разбавления (флегматизации) пылевоздушного пространства аппара­тов.

3. Применять инертные газы для пневматической транспор­тировки

взрывоопасных пылей.

4. Оборудовать системы аспирации (местные отсосы) у пылящего технологического оборудования.

· Исключать возможность оседания горючей пыли на внутренних поверхностях аппаратов и трубопроводов.

5. Оборудовать аппараты и трубопроводы специальными лючками, обеспечивающими доступ для очистки внутренних поверхностей от отложений пыли.

В производственных помещениях и на открытых технологических площадках горючие паро-, газо- и пылевоздушные смеси образуются в двух случаях:

1. При выходе горючих веществ из нормально действующих технологических аппаратов, что, как правило, допускается технологическим регламентом.

2. При выходе горючих веществ из поврежденного по каким-либо причинам технологического оборудования (аварийная ситуация).

При нормальных режимах работы оборудования горючая среда на технологических участках может образовываться в том случае, если по условиям технологии применяются:

Аппараты с открытой поверхностью испарения (окрасочные ванны, ванны для пропитки изделий, ванны для промывки и обезжиривания деталей, закалочные ванны и т. п.). Горючая концентрация па­ров жидкости в смеси с воздухом над поверхностью таких аппаратов будет образовываться когда рабочая температура жидкости t р выше ее температуры вспышки:

(2.5)

Для предупреждения образования горючей среды при использова­нии аппаратов с открытой поверхностью испарения необходимо пре­дусматривать следующие мероприятия и технические решения:

· использовать по возможности закрытые (герметичные) аппараты;

· заменять ЛВЖ и ГЖ на пожаробезопасные жидкости и составы;

· поддерживать рабочую температуру горючей жидкости ниже температуры вспышки (с учетом коэффициента безопасности):

t р < (t всп – 10) (2.6)

· производить выбор наиболее рациональной формы открытого аппарата, позволяющей иметь минимальную величину поверхности ис­парения;

· использовать системы местных отсосов или улавливания выделяющихся при испарении паров жидкости непосредственно у аппа­ратов.

Аппараты с дыхательными устройствами. Данные аппараты представляют собой закрытые емкости, внутренний объем которых сообщается с ок­ружающей средой через дыхательные устройства (дыхательные трубы, клапана и т.п.). К таким аппаратам относятся резервуары, мерники, дозаторы и другие емкости, работа которых по условиям технологии требует изменения уровня жидкости (демонстрация слайда 10).

Лектор поясняет рисунок. Слайд остается на экране до демонстрации следующего по тексту слайда:

Слайд 10. Схема большого дыхания резервуара:

а – до начала заполнения; б – в период заполнения; 1- наполнительная линия; 2 – корпус; 3 – дыхательный клапан; 4 – уровень жидкости; 5 – расходная линия.

На практике различают малое и большое дыхание аппаратов. Под большим дыханием понимается вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении в нем уровня жидкости (при наполнении и опорожнении). Под малым дыханием понимается вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении температуры в его газовом пространстве. При этом уровень жидкости остается неизменным. Образование горючей среды у дыхательных уст­ройств возможно, если рабочая температура жидкости в аппарате больше или равна НТПР:

(3.7)

В этих случаях для предупреждения образования горючей среды снаружи аппаратов необходимо:

· герметизация внутреннего объема аппаратов путем установки специальных дыхательных клапанов;

· применение газоуравнительных систем, соединяющих между собой паровоздушные объемы различных емкостных аппаратов, за счет чего исключается выход паров в окружающее пространство;

· устройство систем улавливания и утилизации вытесняемых через дыхательные устройства паров (ад­сорбционные, абсорбционные, холодильные и другие установки);

· применение плавающих крыш и понтонов;

· снижение количества выбросов от малых дыханий, возникающих вследс­твие нагрева аппаратов от солнечной радиации (окраска аппаратов в светлые тона, орошение, устройство теплоизоляции);

· вывод дыхательных труб за пределы помещения.

Аппараты, периодически открываемые для выгрузки и загруз­ки веществ. Оценка возможности образования горючей среды в объеме помещений или локальных зонах в таких случаев может быть произведена путем сравнения фактической концентрации горючих веществ j ф со значением нижнего концентраци­онного предела распространения пламени j н. Горючая среда будет образовываться, если выполняется условие:

(2.8)

Для предотвращения образования горючей среды вследствие эксплуатации аппаратов периодического действия на практике необходимо предусматривать следующие меры:

· заменять по возможности аппараты периодического действия на герметичные аппараты непрерывного действия;

· максимально герметизировать загрузочные и разгрузочные устройства аппаратов;

· предусматривать системы местных отсосов горючих газов, паров и пылей у мест их сосредоточенного выхода из аппаратов (открываемые крышки, люки для взятия проб и т.п.).

Герметичные аппараты, работающие под избыточным давлени­ем. При эксплуатации таких аппаратов даже при их исправном состо­янии могут происходить небольшие утечки горючих веществ через прокладки, швы, разъемные соединения, уплотнения валов, плунжеров и т.п. Причины нарушения герметичности запланировано разобрать на практических занятиях для конкретных аппаратов и процессов.

Для уменьшения количества утечек при эксплуатации герметичных аппаратов необходимо:

· применять сварку, пайку и развальцовку для не­разъемных соединений;

· использовать легкодеформируемые и износоустойчивые прок­ладочные материалы (фибру, резину, асбест, паронит и т.п.) для разъемных соеди­нений;

· применять по возможности вместо сальниковых уплотнений торцевые уплотнения;

· оборудовать местные отсосы у мест установки сальни­ковых уплотнений;

· проводить проверку технологического оборудования на герметичность перед пуском, после ремонта, обслуживания, длительного простоя, а также через определенные периоды эксплуатации, оговоренные технологической инструкцией.

Наибольшую пожарную опасность технологическое оборудование представляет в случае аварийных ситуаций , когда нарушается его нормальный режим работы и происходит повреждение аппаратов и коммуникаций . Вероятность возникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций связанных с пожарами или приводящих к ним на промышленных объектах будет сведена в будущем к минимуму, если Вы отнесетесь с пониманием и ответственностью к изучению дисциплины ПБТП в совокупности с другими предметами курса подготовки инженеров пожарной безопасности.

Таким образом, пожарная безопасность технологических процессов определяется свойствами горючей среды (фактор-1), особенностями источников воспламенения (фактор-2) и путями распространения пожара (фактор-3). Для инженерных решений по обеспечению ПБ производства необходимо:

Знать и понимать сущность процессов, происходящих в тех или иных аппаратах, принцип их работы;

Уметь предвидеть причины, которые могут привести к разрушению оборудования;

Знать способы и приемы, позволяющие устранить нежелательные явления.

Задача курса «Пожарная безопасность технологических процессов» - научить видеть и предвидеть возможные пожаровзрывоопасные ситуации. Однако просто видеть и понимать суть происходящих явлений недостаточно, необходимо уметь управлять ими, принимать правильные решения. Только в этом случае может состояться специалист в области пожарной безопасности.

Подробно этот предмет Вы будете изучать на 4-5 курсах, но базой для его успешного освоения помимо данной лекции и вводных практических занятий являются фундаментальные дисциплины: химия, физика, математика; специальные дисциплины: теоретические основы процессов горения, термодинамика и теплопередача, гидравлика, пожарная тактика и др. Добросовестное их изучение – залог успешного освоения курса ПБТП.

Вопрос №52. Что такое пожар? Условия возникновения пожара.

Пожар – неуправляемое, несанкционированное горение веществ, материалов и газовоздушных смесей вне специального очага, и приносящее значительный материальный ущерб, поражение людей на объектах и подвижном составе, которое подразделяется на наружное и внутреннее, открытое и скрытое;

– это горение веществ, характеризующееся существенными размерами распространения, высокими температурами и продолжительностью, представляющее опасность для людей.

Для того чтобы произошло возгорание, необходимо наличие трёх условий:

1. Горючие вещества и материалы

2. Источник зажигания – открытый огонь, химическая реакция, электроток.

3. Наличие окислителя, например кислорода воздуха.

Сущность горения заключается в следующем – нагревание источников зажигания горючего материала до начала его теплового разложения. В процессе теплового разложения образуется угарный газ, вода и большое количество тепла. Выделяется также углекислый газ и сажа, которая оседает на окружающем рельефе местности. Время от начала зажигания горючего материала до его воспламенения называет временем воспламенения .

С момента воспламенения начинается пожар.

Вопрос №53. Горючая среда, условия воспламенения в горючей среде.

Горючая среда – это среда, способная воспламеняться при воздействии источника зажигания. Горючая среда состоит из горючего вещества и окислителя. Окислителем обычно бывает кислород воздуха.

По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы:

Негорючие (несгораемые) – вещества и материалы, неспособные к горению в воздухе;

Трудно горючие (трудно сгораемые) – вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания;

Горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Возникновение и продолжение горения возможно при оп­ределенном количественном соотношении горючего вещества и кислорода, а также при определенной температуре и тепловой энергии источника воспламенения.

Абсолютное большинство горючих веществ независимо от их агрегатного состояния при нагревании переходят в паро- или газообразные продукты и, перемешиваясь с кислородом возду­ха, образуют горючую смесь, которая при дальнейшем нагрева­нии воспламеняется. Этот процесс воспламенения есть не что иное, как окисление составных частей газовой смеси, проте­кающее по цепной реакции.

Нагрев вещества до возникновения его горения может быть вызван различными источниками. Но во всех случаях теп­ловое воздействие источников сводится к нагреванию вещества до температуры воспламенения или температуры самовоспла­менения.

Температурой воспламенения называется та темпера­тура, до которой нужно нагреть вещество, его часть или поверх­ностный слой, обращенный к источнику воспламенения, чтобы оно загорелось от источника воспламенения и продолжало го­реть после его удаления.

Фактически горит не само вещество, а продукты его раз­ложения, выделяющиеся пары и газы в смеси с кислородом воз­духа.

Нагрев вещества или его поверхностного слоя до темпе­ратуры воспламенения необходим потому, что только при этом условии горючее вещество выделяет такое количество газов и паров пли продуктов разложения, которое не только образует с воздухом горючую смесь, но и может обеспечить устойчивое горение вещества до его полною сгорания.

Итак, для процесса горения необходимо наличие горючей среды и источника воспламенения.

Вопрос №54. Источники воспламенения.

Источник воспламенения (зажигания) – средство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения.

К источникам зажигания относятся:- электрический разряд;- источники нагревания поверхности оборудования и (или) его частей;- разряд статического электричества, наведенного на неметаллические оболочки оборудования и (или) его части;- фрикционное искрение при соударении оборудования и (или) его частей, изготовленных из материалов, содержащих легкие сплавы;- блуждающие электрические токи и катодная защита от коррозии;- удары молнии;- источники электромагнитных, ультразвуковых, оптических и ионизирующих излучений;- адиабатическое сжатие и ударные волны;- экзотермические реакции, включая самовоспламенение пыли.

Похожая информация:

1. I. Перечень вопросов для проведения проверки знаний кандидата на получение свидетельства частного пилота с внесением квалификационной о виде воздушного судна - самолет

Химические реакции, протекающие с выделением значительного количества тепла, таят потенциальную опасность возникновения пожара или взрыва, так как возможен неконтролируемый разогрев реагирующих, вновь образующихся или рядом находящихся горючих веществ. В условиях производства и хранения химических веществ встречается большое количество таких соединений, контакт которых с воздухом или водой, а также взаимный контакт ве­ществ друг с другом может быть причиной возникновения пожара.

Вещества, самовоспламеняющиеся и самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом . Нередко по условиям технологии на­ходящиеся в аппаратах вещества могут быть нагреты до темпера­туры, превышающей температуру их самовоспламенения. Так, пиролизный газ при получении этилена из нефтепродуктов имеет температуру самовоспламенения в пределах 530...550° С, а выходит из печей пиролиза с температурой 850° С. Мазут с температурой самовоспламенения 380...420° С на установках термического крекинга нагревается до 500° С; бутан и бутилен, имеющие температуру самовоспламенения соответственно 420 и 439° С, при получении бутадиена нагреваются до 550...650° С и т. д. Естественно, что при появлении неплотностей в аппаратах и трубопроводах и соприкосновении с воздухом выходящего наружу продукта, нагретого выше температуры самовоспламенения, происходит его загорание. В некоторых случаях используемые в технологии вещества имеют очень низкую температуру самовоспламенения, даже ниже температуры окружающей среды. Так, триэтилалюминий имеет температуру самовоспламенения минус 68° С, диэтилалюминийхлорид - минус 60° С, триизобутилалюминий - минус 40° С, фосфористый водород, жидкий и белый фосфор имеют температуру самовоспламенения ниже комнатной температуры. Загорания подобных веществ можно избежать только путем обеспечения хорошей герметичности аппа­ратов с исключением взаимоконтакта этих веществ с воздухом или использованием их в растворе.

Многие вещества, соприкасаясь с воздухом, способны к самовозгоранию. Самовозгорание начинается при температуре окружающей среды или после некоторого предварительного (иногда незначительного) их подогрева. Причины и условия самовозгорания жидких и твердых веществ подробно рассмотрены в литературе . К таким веществам следует отнести растительные масла и жи­вотные жиры, каменный и древесный уголь, сернистые соединения железа, некоторые сорта сажи, порошкообразные вещества (алюминий, цинк, титан, магний, торф, отходы нитроглифталевых лаков), олифу, скипидар, лакоткани, клеенку, гранитоль, сено, силос и т. п.

Длительность процесса самовозгорания веществ можно рассчитать по методике, разработанной и предложенной ВНИИПО МВД СССР:

lg t = A p + n p lgS; (5.15)

lg t = A b - n b lg τ, (5.16)

где t - начальная температура процесса самовозгорания, °С; τ - длительность процесса самовозгорания, ч; S - удельная поверх­ность штабеля (кучи), м 2 /м 3 ; А р, А ь, n p , п ь - константы, определяемые опытным путем (приведены в справочнике ).

Используя формулы (5.15) и (5.16), можно определить температуру начала саморазогрева, если известны размеры штабеля и предполагаемый срок хранения данного материала. Можно определить также длительность периода безопасного хранения, зная размеры штабеля и начальную температуру вещества, либо допустимые размеры штабеля - по начальной температуре и предполагаемой длительности хранения вещества.

Контакт самовозгорающихся химических веществ с воздухом происходит обычно при повреждении тары, розливе жидкости, расфасовке веществ, при сушке, открытом хранении твердых измельченных, а также волокнистых, листовых и рулонных материалов, при вскрытии аппаратов для осмотра и ремонта, при откачке жидкостей из резервуаров, когда внутри резервуаров имеются самовозгорающиеся отложения.

Наиболее специфичными для производственной аппаратуры являются случаи самовозгорания отложений сернистых соединений железа и термополимеров. Сернистые соединения железа образуются в результате химического взаимодействия сероводорода или свободной серы со стенками стальных аппаратов. Этот процесс протекает чаще всего при переработке и хранении сернистых нефтей и нефтепродуктов, хранении, очистке и переработке природного и попутного нефтяного газа, а также отходящих газов нефтепереработки, получении и очистке генераторных газов, водорода, коксового газа и т. д.

Наиболее активным по склонности к самовозгоранию является закисный сульфид железа. Окисление сернистых соединений железа начинается с подсыхания поверхности и соприкосновения ее с кислородом воздуха. При этом температура постепенно повышается, появляется голубой дымок, а затем небольшие язычки пла­мени. В результате отложения разогреваются иногда до 600...700° С. Избежать самовозгорания сернистого железа можно путем химической очистки от сероводорода поступающих на обработку веществ, а также постепенным окислением образовавшихся в аппаратах самовозгорающихся отложений. Замедляют процесс окисления самовозгорающихся соединений путем добавки небольшого количества воздуха (до 0,5%) к водяному пару, подаваемому на продувку аппаратов, либо путем заполнения аппарата водой и постепенного снижения ее уровня. Очистку стенок аппаратов следует вести при постоянном смачивании их водой, а получающиеся зачистки сразу же удалять и подвергать уничтожению.

Когда производственный процесс связан с использованием веществ, склонных к полимеризации, имеется возможность образования так называемых термополимеров. Они представляют собой рыхлое губчатое вещество со значительным количеством неиспользованных в процессе полимеризации кратных связей. Наличие этих связей и развитая поверхность термополимера определяют его способность к окислению и самовозгоранию при соприкосновении с воздухом.

Образование термополимеров предупреждают введением ингибиторов, устранением в технологической линии застойных участков и тупиков. Образовавшиеся термополимеры удаляют с поверхности аппаратов с такими же мерами предосторожности, с какими удаляют сернистые соединения железа.

Самовозгорающиеся вещества следует хранить изолированно от других огнеопасных веществ, препятствуя их соприкосновению с воздухом, вводить ингибиторы, тормозящие процесс окисления. Веществ, воспламеняющихся при взаимодействии с водой, на производстве имеется значительное количество. Выделяющееся при этом тепло может вызвать воспламенение образующихся или при мыкающих к зоне реакции горючих веществ. К веществам, воспламеняющимся или вызывающим горение при соприкосновении с водой, следует отнести щелочные металлы, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, негашеную известь, фосфористый кальций, фосфористый натрий, сернистый натрий, гидросульфит натрия. Многие из этих веществ (щелочные металлы, карбиды) при взаимодействии с водой образуют горючие газы, воспламеняющиеся от теплоты реакции:

2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 + Q.

При взаимодействии небольшого количества (3...5 г) калия и натрия с водой развивается температура выше 600...650° С. Если взаимодействуют более крупные куски, происходят взрывы с разбрызгиванием расплавленного металла. В мелкораздробленном состоянии щелочные металлы воспламеняются во влажном воздухе. Сильное разогревание может произойти при взаимодействии карбида кальция с водой:

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH)2 + C 2 H2+Q.

Для разложения 1 кг химически чистого карбида кальция необходимо 0,562 кг воды. При таком или меньшем количестве воды в "зоне реакции развивается температура до 800...1000° С. При этом куски карбида кальция раскаляются до свечения. Естественно, что образующийся в таких условиях ацетилен воспламеняется при контакте с воздухом, так как температура его самовоспламенения равна 335° С. При взаимодействии карбида с большим количеством воды ацетилен не воспламеняется, потому что тепло реакции поглощается водой. Карбиды щелочных металлов при соприкосновении с водой реагируют со взрывом.

Некоторые вещества, например негашеная известь, являются негорючими, но теплота реакции их с водой может нагреть соприкасающиеся горючие материалы до температуры самовоспламене­ния. Так, при контакте стехиометрического количества воды с нега­шеной известью температура в зоне реакции может достичь 600° С:

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 + Q.

Известны случаи пожаров деревянных складов, в которых хранилась негашеная известь. Пожары возникали, как правило, вскоре после дождя: вода попадала на негашеную известь через неисправную крышу или через щели пола.

Во влажном состоянии гидросульфид натрия и сернистый натрий интенсивно окисляются на воздухе с выделением свободной серы и большого количества тепла. Выделяющееся тепло нагревает серу до воспламенения (при влажности 10% воспламенение серы наступает при температуре 242° С).

Опасен контакт с водой алюминийорганических соединений, так как триэтилалюминий, диэтилалюминийхлорид, триизобутилалю-миний и другие подобные им вещества взаимодействуют с водой со взрывом.

Контакт веществ с водой или влагой воздуха происходит обычно при повреждении аппаратов и трубопроводов, при неисправности тары, а также при открытом хранении этих веществ. Однако вода может проникнуть в помещение и через открытые проемы в стенах, при неисправности покрытия или пола, при повреждении водопроводной линии и системы водяного отопления, при конденсации влаги из воздуха и т. п. Взрывы или усиление начавшегося пожара могут иметь место при попытках тушить подобные вещества водой или пеной. Выбор средств и способов тушения производится с учетом свойств веществ, обращающихся в производстве.

Воспламенение химических веществ при взаимоконтакте - явление, часто наблюдающееся в производстве. Чаще всего такие случаи происходят при действии окислителей на органические вещества. В качестве окислителей выступают хлор, бром, фтор, окислы азота, азотная кислота, перекиси натрия, бария и водорода, хромовый ангидрид, двуокись свинца, хлорная известь, жидкий кислород, селитры (нитраты аммония, щелочных и щелочноземельных металлов), хлораты (соли хлорноватой кислоты, например бертолетова соль), перхлораты (соли хлорной кислоты, например хлорнокислый натрий), перманганаты (соли марганцевой кислоты, например мар­ганцовокислый калий), соли хромовой кислоты и др.

Окислители, соприкасаясь или смешиваясь с органическими ве­ществами, вызывают их воспламенение. Некоторые окислители (селитры, хлораты, перхлораты, перманганаты, соли хромовой кислоты) образуют смеси с органическими веществами, взрывающиеся от незначительного механического или теплового воздействия.

Некоторые смеси окислителей и горючих веществ способны воспламеняться при действии на них серной или азотной кислоты или небольшого количества влаги. Алюминийорганические соединения, входя в контакт с кислотами, спиртами и щелочами, реагируют со взрывом. Многие инициаторы, катализаторы и порообразователи, широко используемые в производстве синтетических смол, пластических масс, синтетических волокон и каучука, воспламеняются и взрываются при взаимодействии с другими веществами. Пожароопасные свойства некоторых инициаторов и порофоров указаны в табл. 5.1.

На заводе синтетического каучука произошел взрыв емкости с гидроперекисью изопропилбензола (гиперизом), который вызвал повреждения производственных коммуникаций, фасада здания и лестничной клетки. Гипериз, используемый в качестве инициатора при производстве бутадиенстирольного каучука, поступал на завод в металлических бочках и перекачивался по резиновому шлангу в приемную емкость. Около бочек с гиперизом находились бочки с триэтаноламином. По ошибке в емкость с гидроперекисью стали закачивать триэтаноламин. Произошла бурная реакция, вызвавшая разложение всей массы гидроперекиси с указанными выше последствиями.

Реакции взаимодействия окислителя с горючим веществом способствуют измельченность вещества, повышенная начальная его температура, а также наличие инициаторов химического процесса. В некоторых случаях реакции носят характер взрыва. Поэтому окислители нельзя хранить совместно с другими горючими веществами, нельзя допускать какого-либо контакта между ними, если это не обусловлено характером технологического процесса.

Таблица 5.1

Вещества, способные к воспламенению и взрыву при нагревании или механических воздействиях. Некоторые химические вещества нестойки по своей природе, способны разлагаться с течением времени под действием температуры, трения, удара и других факторов. Это, как правило, эндотермические соединения, и процесс их разложения связан с выделением большего или меньшего количества тепла. Это и взрывчатые вещества - селитры, перекиси, гидроперекиси, карбиды некоторых металлов, ацетилениды, ацетилен, диацетилен, порофоры и др.

Нарушение технологического регламента при производстве, использовании или хранении таких веществ, воздействие на них источников тепла (например приборов отопления, горячих продук топроводов) и особенно действие возможного пожара могут при­вести к взрывному их разложению. Подобные случаи неоднократно наблюдались при осуществлении процессов нитрации органических соединений, при получении перекисей и гидроперекисей, ацетилена и тому подобных веществ.

На нефтехимическом предприятии произошел взрыв ректификационной колонны с гидроперекисью изопропилбензола. Силой взрыва колонну (высотой 13 м, диаметром 2,2 м) сорвало с фундамента открытой площадки и отбросило в сторону. Возник пожар. Перед аварией колонна находилась в состоянии пуска. В процессе пуска произошло замерзание воды в системе захолаживания (отвод избыточного количества тепла из зоны химической реакции), что вызвало повышение температуры в, нижней части колонны до 99° С (вместо положенных по регламенту 90° С), разложение гипериза и взрыв.

Известны случаи, когда пожар, возникший на одной из установок, приводил к взрывному разложению продукта, находящегося в аппаратах этой установки, вызывая мощные взрывы оборудования с полным разрушением установки и повреждением аппаратов соседних установок.

Склонностью к взрывному распаду под действием повышенных давления и температуры обладает ацетилен. Наличие в ацетилене диацетилена и высших полиацетиленов усиливает опасность взрывного разложения газа. Диацетилен - взрывоопасный горючий газ, от искры и нагретого тела воспламеняется со взрывом. Около 12% диацетилена делает ацетилен способным к взрывному разложению даже при нормальном давлении. Не меньшей опасностью обладает бутиндиол. Это горючее вещество с температурой самовоспламенения 343° С. Горение протекает с сильным взрывом. При нагревании, перегонке, взаимодействии со щелочами, галогенами и солями тяжелых металлов происходит его взрывообразное разложение.

Еще раз следует отметить, что нестойкие химические вещества, способные к воспламенению и взрыву при нагревании и механических воздействиях, нельзя хранить вместе с другими горючими веществами. Следует строго придерживаться правил, регламентированных соответствующими нормами.

§ 5.5. Тепловое проявление электрической энергии -