Источники зажигания. Источники зажигания и горючая среда Источник воспламенения определение

Для возникновения пожара необходимо наличие горючего вещества, кислорода, источника воспламенения, обеспечивающего начало реакции горения. Пожар начинается именно с момента воспламенения горючего вещества.

Большинство пожаров связаны с горением газообразных веществ. Горение твердых и жидких веществ предполагает их предварительный переход в газообразную фазу. При горении жидкостей газообразная фаза образуется от испарения при кипении. При горении почти всех твердых веществ газообразная фаза возникает при тепловом разложении вещества под действием высоких температур с образованием продуктов, способных улетучиваться. Этот процесс называют пиролизом . Когда горючий материал разлагается, он выделяет пары углерода и водорода, которые при горении соединяются с кислородом воздуха. В результате этого образуются диоксид углерода и вода с выделением очень большого количества тепла.

Источники возгорания:

Открытый огонь (тлеющая сигарета, зажженная спичка, газо-пламенная горелка и др.);

Тепло от аварийной работы электросети, электрической аппаратуры, приборов;

Искры, брызги и выбросы расплавленного металла при сварочных работах;

Самовозгорание веществ и материалов.

Горючая среда - это все, что содержится внутри помещения. Горючую среду, отнесенную к 1 м 2 помещения, называют пожарной нагрузкой. За среднюю пожарную нагрузку принято принимать 50 кг горючей среды на 1 м 2 помещения.

По горючести все вещества и материалы подразделяются на три группы:

Негорючие, т.е. не способные к горению в воздухе, но которые тем не менее могут быть пожароопасными (могут выступать в роли окислителей или веществ, выделяющих горючие продукты при взаимодействии с водой; например, негорючий карбид кальция даже при контакте с влагой воздуха выделяет взрывоопасный газ ацетилен);

Трудногорючие, которые способны возгораться от источника зажигания, но самостоятельно не горят, когда этот источник удаляют;

Горючие, которые возгораются от источника зажигания и продолжают гореть после его удаления; некоторые из них могут и самовозгораться.

Каждое горючее вещество и материал имеет свою температуру воспламенения. Эта температура колеблется от отрицательных значений (для таких веществ и материалов, как бензин, керосин, лаки, краски и другие), до положительных, достаточно высоких, значений. Для большинства твердых материалов температура воспламенения не превышает 300 °С.

Время воспламенения может колебаться от мгновения до нескольких месяцев (при процессах самовозгорания).

Горючие газы, жидкости или пыли могут образовывать в производственном помещении взрывоопасные смеси. Взрыв, как правило, переходит в пожар. Смесь воздуха с испарениями растворителей может оказаться взрывоопасной средой. Такой вариант вероятен, например, в цехе окраски в случае выхода из строя системы вентиляции.

Развитие пожара во времени характеризуется тремя фазами.

Первые минут 10 (это среднее время) огонь распространяется линейно вдоль горючего материала. В это время дым заполняет помещение, пламени почти не видно; температура внутри помещения нарастает, доходит до 250…300 °С, т.е. до температуры разложения и воспламенения большинства сгораемых материалов. К концу первой фазы резко возрастает температура в зоне горения, пламя распространяется на всю пожарную нагрузку и на все конструкции. После этого пожар переходит в фазу объемного развития.

Фаза объемного развития почти всегда характеризуется мгновенным распространением пламени по всему помещению. Еще через 10 минут наступает разрушение остекления и увеличивается приток свежего воздуха, что резко ускоряет развитие пожара. Скорость выгорания достигает максимума. В этих условиях горят даже трудногорючие материалы, создаются условия для обрушения строительных конструкций. Возникают наибольшие трудности в тушении пожара. На 20…25-й минуте от начала пожара происходит его стабилизация, которая продолжается 20…30 мин. После этого пожар идет на убыль, если не имеет возможности распространения на другие помещения.

В третьей фазе происходит догорание материала. Температура в зоне горения остается высокой, растет расход огнетушащих веществ, некоторые из них оказываются малоэффективными.

При проектировании различных объектов, учитывая их специфику (взрыво- и пожароопасность), закладывают строительные конструкции определенной огнестойкости. Огнестойкость - это способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и сохранять способность выполнять обычные эксплуатационные функции.

Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. Согласно Нормам пожарной безопасности НПБ 105-95, предусматривается разделение промышленных и складских помещений, зданий и сооружений на категории по взрывопожарной и пожарной опасности. Это необходимо для установления требований к указанным объектам по застройке, планировке, этажности, размещению помещений, выбору строительных материалов и конструкций, инженерного оборудования и т.д.

Помещения, в зависимости от веществ, применяемых в технологических процессах или являющихся конечным продуктом производства, относятся к пяти категориям - от А (высшей по взрывопожарной и пожарной опасности) до Д (низшей).

На железнодорожном транспорте к категории А относят, например, участки окраски кузовов, сушильно-пропиточные отделения, нефтеналивные установки. К категории Б - полимерный цех, цех ремонта топливной аппаратуры, столярные и деревообрабатывающие цехи. К категории В - производства с использованием масел, мазутов, обмоточные отделения, полировочные трансформаторные помещения, склады твердых горючих веществ, административные помещения с горючей мебелью и оборудованием. К категории Г - помещения котельных, цехи с применением нагрева, плавки, сварки и других технологий, использующих вещества в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии. К категории Д относятся помещения и склады с негорючими материалами, оборудованием, изделиями.

Открытый огонь и раскаленные продукты горения. Пожары и взрывы нередко возникают от постоянно действующих или внезапно появляющихся источников открытого огня и продуктов, сопровождающих процесс горения, - искр, раскаленных газов.
Открытый огонь может воспламенить почти все горючие вещества, так как температура при пламенном горении очень высокая (от 700 до 1500° С); при этом выделяется большое количество тепла и процесс горения, как правило, является продолжительным. Источники огня могут быть разнообразными - технологические нагревательные печи, реакторы огневого действия, регенераторы с выжиганием органических веществ из негорючих катализаторов, печи и установки для сжигания и утилизации отходов, факельные устройства для сжигания побочных и попутных газов, курение, использование факелов для обогрева труб и т. д. Основной мерой противопожарной защиты от стационарных источников открытого огня является их изоляция от горючих паров и газов при авариях и повреждениях. Поэтому аппараты огневого действия лучше размещать на открытых площадках с определенным противопожарным разрывом от смежных аппаратов или изолировать их, размещая обособленно в закрытых помещениях.
Наружные трубчатые огневые печи оборудуют устройством, позволяющим при авариях создать вокруг них паровую завесу, а при наличии смежных аппаратов со сжиженными газами (например, газофракционирующие установки) печи отделяют от них глухой стеной высотой 2-3 м и сверху ее прокладывают перфорированную трубу для создания паровой завесы. Для безопасного розжига печей используют электрозапальники или специальные газовые запальники. Весьма часто пожары и взрывы возникают при производстве огневых (например, сварочных) ремонтных работ из-за неподготовленности аппаратов (о чем говорилось выше) и площадок, где они расположены. Огневые ремонтные работы, кроме
наличия открытого пламени, сопровождаются разлетом
з стороны и падением на нижележащие площадки раска- пенных частичек металла, где они могут воспламенить горючие материалы. Поэтому, кроме соответствующей подготовки аппаратов, подлежащих ремонту, подготавливается и окружающая площадка. В радиусе 10 м убирают все горючие материалы и пыль, сгораемые конструкции защищают экранами, принимают меры к предупреждению попадания искр в нижележащие этажи. Подавляющее большинство огневых работ проводят, используя специально оборудованные стационарные площадки или мастерские.
На производство огневых работ в каждом отдельном случае получается специальное разрешение администрации и санкция пожарной охраны.

В необходимых случаях разрабатывают дополнительные меры обеспечения безопасности. Места производства огневых работ осматривают специалисты пожарной охраны до начала и после окончания работы. При необходимости на время производства работ устанавливают пожарный пост с соответствующей пожарной техникой.
Для курения на территории предприятия и в цехах оборудуют специальные помещения или выделяют соответствующие площадки; для отогрева замерзших труб используют горячую воду, водяной пар или индукционные грелки.
Искры - раскаленные твердые частицы, не полностью сгоревшего топлива. Температура таких искр чаще всего находится в пределах 700-900° С. При попадании в воздух искра сгорает сравнительно медленно, так как на ее поверхности частично адсорбируется двуокись углерода и другие продукты горения.
Снижение пожарной опасности от действия искр достигается устранением причин искрообразования, а при необходимости - улавливанием или гашением искр.
Улавливание и гашение искр при работе топок и двигателей внутреннего сгорания достигается использованием искроулавливателей и искрогасителей. Конструкции искроулавливателей очень разнообразны. Устройства для улавливания и гашения искр основаны на использовании силы тяжести (осадительные камеры), силы инерции (камеры с перегородками, насадками, сетками, жа- люзийные устройства), центробежной силы (циклонные

улавливатели, турбинно-вихревые), сил электрического притяжения (электрофильтры), охлаждения продуктов сгорания водой (водяные завесы, улавливание поверхностью воды), охлаждения и разбавления газов водяными парами и др. В некоторых случаях устанавливают

/ - топка; 2 - осадительная камера; 3 - циклонный искроулавливатель; 4 - дожигательная насадка
последовательно несколько систем искрогашения, как показано на рис. 3.7.
Тепловое проявление механической энергии. Опасное в пожарном отношении превращение механической энергии в теплоту имеет место при ударах твердых тел с образованием искр, трении тел при взаимном перемещении относительно друг друга, адиабатическом сжатии газов и т. д.
Искры удара и трения образуются при достаточно сильном ударе или интенсивном истирании металлов и других твердых тел. Высокая температура искр трения определяется не только качеством металла, но и окислением его кислородом воздуха. Температура искр нелегированных малоуглеродистых сталей превышает иногда

1500° С. Изменение температуры искр удара и трения в зависимости от материала соударяющихся тел и прилагаемого усилия показано на графике рис. 3.8. Несмотря на высокую температуру, искры удара и трения имеют небольшой запас тепла в связи с незначительностью их массы. Многочисленными опытами установлено, что

Рис. 3.8. Зависимость температуры искр удара и трения от давления соударяемых тел

наиболее чувствительными к искрам удара и трения являются ацетилен, этилен, сероуглерод, окись углерода, водород. Вещества, имеющие большой период индукции и требующие для воспламенения значительного количества тепла (метан, естественный газ, аммиак, аэрозоли и т. д.), искрами удара и трения не поджигаются.
Искры, упавшие на осевшую пыль и волокнистые материалы, создают очаги тления, которые могут вызвать пожар или взрыв. Большой поджигательной способностью обладают искры, получающиеся при ударах алюминиевых предметов по окисленной поверхности стальных деталей. Предупреждение взрывов и пожаров от искр удара и трения достигается применением неискрящих инструментов для повседневного использования и при аварийных работах во взрывоопасных цехах; маг-
нитных сепараторов и камнеулавливателей на линиях" подачи сырья в машины ударного действия, мельницы и т. п. аппараты; выполнением деталей машин, которые могут соударяться друг с другом, из искробезопасных металлов или путем строгой регулировки величины зазора между ними.
Неискрящими считаются инструменты, выполненные из фосфористой бронзы, меди, алюминиевых сплавов АКМ-5-2 и Д-16, легированные стали, содержащие 6- 8% кремния и 2-5% титана и т. п. He рекомендуется применять обмедненный инструмент. Во всех случаях, где это возможно, операции ударного действия следует заменять безударными*. При использовании стальных ударных инструментов во взрывоопасных средах место работы усиленно вентилируют, соударяющиеся поверхности инструмента смазывают консистентными смазками.
Разогрев тел от трения при взаимном перемещении зависит от состояния поверхностей трущихся тел, качества их смазки, давления тел друг на друга и условий отвода тепла в окружающую среду.
При нормальном состоянии и правильной эксплуатации трущихся пар избыток выделяющегося тепла своевременно отводится в окружающую среду, обеспечивая поддержание температуры на заданном уровне, т. е., если Qtp= QnoT, то /раб = Const. Нарушение этого равенства приведет к увеличению температуры трущихся тел. По этой причине опасные перегревы имеют место в подшипниках машин и аппаратов, при буксовании транспортерных лент и приводных ремней, при наматывании волокнистых материалов на вращающиеся валы, механической обработке твердых горючих веществ и т. д.
Чтобы уменьшить возможность перегрева, вместо подшипников скольжения для высокооборотных и сильно нагруженных валов применяют подшипники качения.
Большое значение имеет систематическая смазка подшипников (особенно подшипников скольжения). Для нормальной смазки подшипника используют тот сорт масла, который принят с учетом нагрузки и числа оборотов вала. Если естественное охлаждение недостаточно для отвода избыточного тепла, устраивают принудительное охлаждение подшипника проточной водой или циркулирующим маслом, обеспечивают контроль за темпе-

ратурой подшипников и применяемой жидкости для их охлаждения. За состоянием подшипников систематически наблюдают, очищают от пыли и грязи, не допускают перегрузки, вибраций, перекосов и нагрева сверх установленных температур.
He следует допускать“перегрузки транспортеров, Защемления ленты, ослабления натяжения ремня, ленты. Применяют устройства, автоматически сигнализирующие о работе с перегрузкой. Вместо плоскоременных передач применяют клиноременные, которые практически исключают буксование.
От попадания волокон в зазоры между вращающимися и неподвижными частями машины, постепенного уплотнения волокнистой массы и ее трения о стенки машины (на текстильных фабриках, льно- и пенько-джуто- вых заводах, в сушильных цехах заводов химических волокон и др.) уменьшают зазоры между цапфами валов и подшипниками, применяют втулки, кожухи, щиткЦ и другие противонамоточные устройства для защиты валов от соприкосновения с волокнистыми материалами. В некоторых случаях устанавливают противонамоточные ножи и т. п.
Разогрев горючих газов и воздуха при их сжатии в компрессорах. Повышение температуры газа при адиабатическом сжатии определяется уравнением

где Tll1 Tk - температура газа до и после сжатия, °К; Pm Pk - начальное и конечное давления, кГ/см2\ k - показатель адиабаты, для воздуха?=1,41.
Температура газа в цилиндрах компрессора при нормальной степени сжатия не превышает 140-160° С. Так как конечная температура газа при сжатии зависит от степени сжатия, а также от величины начальной температуры газа, то во избежание чрезмерного перегрева при сжатии до высоких давлений газ сжимают постепенно в многоступенчатых компрессорах и охлаждают после каждой ступени сжатия в межступенчатых холодильниках. Чтобы избежать повреждений компрессора, контролируют температуру и давление газа.
Повышение температуры при сжатии воздуха нередко приводит к взрывам компрессоров. Взрывоопасные концентрации образуются в результате испарения и разложения смазочного масла в условиях повышенных температур. Источниками воспламенения являются очаги самовозгорания продуктов разложения масла, отлагающихся в нагнетательном воздуховоде и ресивере. Установлено, что на каждые IO0C повышения температуры в цилиндрах компрессора процессы окисления ускоряются в 2-3 раза. Естественно, что взрывы, как правило, происходят не в цилиндрах компрессоров, а в нагнетательных воздуховодах и сопровождаются горением масляного конденсата и продуктов разложения масла, скапливающихся на внутренней поверхности воздуховодов. Во избежание взрывов воздушных компрессоров, кроме контроля за температурой и давлением воздуха, устанавливают и строго выдерживают оптимальные нормы подачи смазочного масла, систематически очищают нагнетательные воздуховоды и ресиверы от горючих отложений.
Тепловое проявление электрической энергии. Тепловое действие электрического тока может проявиться в виде электрических искр и дуг при коротком замыкании; чрезмерного перегрева двигателей, машин, контактов и отдельных участков электрических сетей при перегрузках и переходных сопротивлениях; перегрева в результате проявления вихревых токов индукции и самоиндукции; при искровых разрядах статического электричества и разрядах атмосферного электричества.
При оценке возможности возникновения пожаров от электрооборудования необходимо учитывать наличие, состояние и соответствие имеющейся защиты от воздействия окружающей среды, коротких замыканий, перегрузок, переходных сопротивлений, разрядов статического и атмосферного электричества.
Тепловое проявление химических реакций. Химические реакции, протекающие с выделением значительного количества тепла, таят потенциальную возможность возникновения пожара, взрыва, так как при этом возможен разогрев реагирующих или рядом находящихся горючих веществ до температуры их самовоспламенения.
Химические вещества по опасности тепловых проявлений экзотермических реакций разделяют на следующие группы (подробнее об этом сказано в гл. I).
а. Вещества, воспламеняющиеся при соприкосновении с воздухом, т. е. имеющие температуру самовоспламенения ниже температуры окружающей среды (например, алюминийорганические соединения) или нагретые выше температуры их самовоспламенения.
б. Вещества, самовозгорающиеся на воздухе, - растительные масла и животные жиры, каменный и древесный уголь, сернистые соединения железа, сажа, порошкообразные алюминий, цинк, титан, магний, торф, отходы нитроглифталевых лаков и т. д.
Самовозгорание веществ предупреждают уменьшением поверхности окисления, улучшением условий отвода тепла в окружающую среду, снижением начальной температуры среды, использованием ингибиторов процессов самовозгорания, изоляцией веществ от соприкосновения с воздухом (хранение и обработка под защитой негорючих газов, защита поверхности измельченных веществ пленкой жира и т. д.).
в. Вещества, воспламеняющиеся при взаимодействии с водой, - щелочные металлы (Na, К, Li), карбид кальция, негашеная известь, порошок и стружка магния, титана, алюминийорганические соединения (триэтилалюминий, триизобутил алюминий, диэтил алюминийхлорид и т. п.). Многие из этой группы веществ при взаимодействии с водой образуют горючие газы (водород, ацетилен), которые в процессе реакции могут воспламеняться, а некоторые из них (например, алюминийорганические соединения) при контакте с водой дают взрыв. Естественно, что такие вещества хранят и используют, защищая от соприкосновения с ними производственной, атмосферной и почвенной воды.
г. Вещества, воспламеняющиеся при контакте друг с другом, - это в основном окислители, способные в определенных условиях воспламенять горючие вещества. Реакциям взаимодействия окислителей с горючими веществами способствуют измельченность веществ, повышенная температура и наличие инициаторов процесса. В некоторых случаях реакции носят характер взрыва. Окислители нельзя хранить совместно с горючими веществами, нельзя допускать какой-либо взаимоконтакт между ними, если это не обусловлено характером технологического процесса.

д. Вещества, способные разлагаться с воспламенением или взрывом при нагревании, ударе, сжатии и т. п. воздействиях. К ним относятся взрывчатые вещества, селитры, перекиси, гидроперекиси, ацетилен, порофор ЧХЗ-57 (азодинитрилизомасляной кислоты) и др. Такие вещества в процессе хранения и использования предохраняют от опасных температур и опасных механических воздействий.
Химические вещества перечисленных выше групп нельзя хранить совместно, а также вместе с другими горючими веществами и материалами.

Рис. 2. Процесс горения

Пожар - это неконтролируемый процесс поражения, сопровождающие­ся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Пожары по своим масштабам и интенсивности подразделяются на следующие виды:

Отдельный пожар - пожар, возникший в отдельном здании или со­оружении. Продвижение людей и техники по застроенной территории между отдельными пожарами возможно без средств защиты от теплового излучения;

Сплошной пожар - одновременное интенсивное горение преобладающего количества зданий и сооружений на данном участке за­стройки (90% зданий и сооружений). Продвижение людей и техники через участок сплошного пожара невозможно без средств защиты от теплового излучения;

Огневой шторм - особая форма распространяющегося сплошного по­жара, характерным признаком которого является приток свежего воздуха со всех сторон со скоростью не менее 50 км/час по направле­нию к границам огневого шторма (охватывает 90% зданий);

Массовый пожар - совокупность отдельных и сплошных пожаров охвативших более 25% зданий.

Основными причинами возникновения пожаров при производственных авариях и стихийных бедствиях являются:

Разрушения котельных, емкостей и трубопроводов с легковоспламеняющимися или взрывоопасными жидкостями и газами;

Короткие замыкания электропроводки в поврежденных или частично разрушенных зданиях и сооружениях;

Взрывы и возгорания некоторых веществ и материалов.

Возникновение пожаров, прежде всего, зависит от характера производ­ства и степени возгораемости или огнестойкости зданий и материалов, из которых они изготовлены. Основными поражающими факторами пожара являются непосредственное действие огня на горящий предмет (горение) и дистанционное воздействие на предметы и объекты высоких температур за счет излучения.

Особую опасность с точки зрения возможных потерь и ущерба представ­ляют взрывы.

Взрыв - это быстрое экзотермическое химическое превращение взры­воопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образовани­ем сжатых газов, способных проводить работу. То есть это частный случай горения, протекающего мгновенно с кратковременным выделением значи­тельного количества тепла и света. Особую опасность представляют объем­ные взрывы аэровзвесей, пылегазовых смесей (например, взрывы пыли на сахарных заводах, лесопилках, элеваторах, мукомольных заводах) или газовоздушных смесей (например, при проведении лакокрасочных работ).

Взрыв приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при моментальном расширении оказывает ударное механическое воздействие (давление, разрушение) на окружаю­щие тела. Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроб­лением, в воздушной или водной - вызывает образование воздушной или гидравлической ударных волн, которые и оказывают разрушающее воз­действие на помещенные в них объекты.

Взрывная волна есть движение среды, порожденное взрывом, при кото­ром происходит резкое повышение давления, плотности и температуры среды. Посредством взрывной волны (или разлетающихся продуктов взрыва - в вакууме) взрыв производит механическое воздействие на объекты, находящиеся на различных удалениях от места взрыва.

Фронт (передняя граница) взрывной волны распространяется по среде с большой скоростью, в результате чего область, охваченная движением, быстро расширяется.

Взрыв может быть вызван:

Детонацией конденсированных взрывчатых веществ;

Быстрым сгоранием воспламеняющего облака газа или пыли;

Внезапным разрушением сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью;

Смешиванием перегретых твердых веществ (расплава) с холодными жидкостями и т. д.

7 февраля 2008 года на сахарном заводе, расположенном в пригороде г. Саванна (шт. Джорджия, США), произошел взрыв сахарной пыли, в резуль­тате которого погибли 17 человек, более 100 человек получили травмы различной степени тяжести, а зданиям был причинен значительный ма­териальный ущерб.

показатели пожаро- и взрывоопасности

ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Государственный стандарт ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования» от 1 июля 1992 г. устанавливает общие требования по­жарной безопасности к объектам защиты различного назначения на всех стадиях их жизненного цикла, а ГОСТ 12.1.010-76 «Взрывобезопасность. Общие требования» от 1 января 1978 г. распространяется на производ­ственные процессы, в которых участвуют вещества, способные образовать взрывоопасную среду.

Одним из основных показателей пожароопасности, применяемых при классификации веществ и материалов по способности их к горению, явля­ется группа горючести. По горючести и вещества, и материалы подразде­ляются на три группы:

1) негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожароопасны­ми (например, окислители, а также вещества, выделяющие горючее продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

2) трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способ­ные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

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

Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняю­щиеся вещества и материалы. Легковоспламеняющимися называют горю­чие вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременно­го (до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т. п.). Легковоспламеняющимися называются жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле.

Согласно строительным нормам и правилам «Противопожарные нормы» (СНиП 2.01.02-85) промышленные производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности все подразделяются на пять категорий (табл. 2).

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 -

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.

Пожарная опасность открытого огня, высоконагретых продуктов сгорания, раскаленных поверхностей оборудования.

Пожарная опасность открытого огня, высоконагретых продуктов сгорания, раскаленных поверхностей оборудования заключается в том что они могут являться потенциальными источниками зажигания при наличии горючей среды.

Пламенем и топочными газами нагревают вещества, которые необходимо нагреть до t выше 300ºС. Чаще всего печи работают на жидком или газообразном топливе. Пожароопасность печей:

· высокая t до 1000-1200 ºС;

· высокая температура продуктов (от 600 ºС)

· коррозир. воздействие продуктов и топочных газов.

Взрывы происх. в периоды пуска печей или в моменты внезапного обрыва факелов пламени и послед.возобновлении подачи топлива и его воспламенении.

Меры профилактики:

· Очистка топлива от воды и мех примесей.

· Прим-е сепараторов для отделения воды от газов.

· Чистка форсунок в установл.сроки.

· Автомат.перекрытие топливной линии при обрыве факелов пламени.

· переход на др.вид топлива.

· Причины быстрого распространения пожара в условиях производства и условия, способствующие распространению пожара на производстве. Решения пожарной безопасности для предупреждения крупных пожаров.

Практика эксплуатации различных производств свидетельствует, что в одних случаях начавшийся пожар через некоторое время самолокализуется, а в других - может получить быстрое развитие. Из одного технологического аппарата он может перейти в другой, выйти за пределы технологического оборудования, распространиться в соседнее производственное помещение, перекинуться на строительные конструкции здания и сооружения и таким образом принять большие размеры, причинить значительный материальный ущерб, а иногда привести и к гибели людей.

Причинами быстрого распространения пожара в условиях производства являются:

сосредоточение большого количества горючих веществ и материалов;

наличие технологических систем транспорта, связывающих в единое целое, как технологические установки так и производственные помещения по горизонтали и вертикали здания или сооружения;

внезапное появление факторов, ускоряющих развитие пожара:

растекание ЛВЖ и ГЖ при аварии из оборудования,

разрушение аппаратов при взрыве.

Решения по предотвращению причин распространения пожара:

Снижение при проектировании и эксплуатации производства количества горючих веществ, обращающихся в технологическом процессе производства.

Защита производственных коммуникаций от распространения пламени.

Защита аппаратов от растекания и разрушения при взрыве.

Одной из частых причин быстрого развития пожара и увеличению его продолжительности является:

Наличие в помещениях и на открытых, площадках большого (не обоснованного) количества горючих веществ и материалов;

Размещение резервуаров и аппаратов с ЛВЖ и ГЖ в помещениях, не приспособленных для их хранения (складирования);

Аварии аппаратов и трубопроводов, сопровождающихся разливом ЛВЖ и ГЖ, загазованностью помещений, открытых установок и территорий;

Равномерно распределенная по длине горючая нагрузка в виде отложений различных веществ и материалов на наземных трубопроводах, подземных тоннелях, в траншеях, системах канализации, вентиляционных системах, лотках, каналах и т.д.

Наличие горючих жидкостей и газов, обладающих способностью к взрывному распаду без доступа воздуха под действием нагрева или сжатия;

Использование в качестве упаковки веществ из легкосгораемых материалов (джутовые мешки, рогожа, полиэтиленовые мешки, картон, древесина и т.п.), способствующих быстрому распространению начавшегося пожара;

Отсутствие экстренных средств эвакуации или уменьшения количества огнеопасных жидкостей, паров, твердых горючих материалов при появлении угрозы аварии или в случае возникновения пожара в производственном помещении или на нарушенной технологической установке (аварийный слив горючих жидкостей, выпуск горючих паров или газов из аппаратов в атмосферу);

Наличие слоя горючей жидкости на поверхности воды в системе производственной канализации при их работе неполным сечением;

При повреждении аппаратов, электрооборудования и строительных конструкциях при взрыве горючих смесей в смежных или соседних помещениях, площадках и т.д.

При неисправности предохранительных клапанов и т.п.

Все это подчеркивает значение заранее продуманных решений, обеспечивающих не только предупреждение пожаров, но и создание условий для успешной их локализации.

Огезадерживающие устройства.

Для предотвращения распространения огня по производственным коммуникациям применяют различного типа огнепреградители:

Сухие огнепреградители;

Гидравлические затворы (огнепреградители);

Затворы из измельченных твердых материалов;

Автоматические задвижки, вентили, заслонки;

Водяные и паровые завесы;

Перемычки;

Обвалования, засыпи и т.п.