Общие сведения о процессе горения

Общие сведения о процессе горения

   Пожары на промышленных предприятиях представляют большую опасность для работающих и могут причинить огромный материальный ущерб. Вопросы обеспечения пожарной безопасности производственных зданий и сооружений имеют большое значение и регламентируются специальными государственными постановлениями и решениями.

   Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Понятие пожарной профилактики включает, комплекс мероприятий, необходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьшения его последствий. Под активной пожарной защитой понимаются меры, обеспечивающие успешную борьбу с возникающими пожарами или взрывоопасной ситуацией.

   Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением теплоты и света. Для возникновения горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя (обычно кислород воз духа) и источника загорания (импульса). Окислителем может быть не только кислород, но и хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и т. д.

Реальные  процессы горения  осуществляются, как  правило, по комбинированному цепочно-тепловому  механизму. Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов.

   Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

   Возгорание - возникновение горения под воздействием источника зажигания.

   Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

   Самовозгорание - явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания.

   Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

   Взрыв - чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

 

   Причины пожаров на промышленных предприятиях.

 

   Причины пожаров технического характера, возникающих на промышленных предприятиях, и соответствующая им частота случаев (%) следующие:

Нарушение технологического режима                                                                                                         (33)

Неисправность электрооборудования (короткое замыкание, перегрузки и большие переходные сопротивления)                                                                                                                                                 (16)

Плохая подготовка оборудования к ремонту                                                                                            (13)

Самовозгорание  промасленной ветоши и других материалов, склонных к самовозгоранию           (10)

Несоблюдение  графика планового ремонта, износ  и коррозия оборудования                                     (8)

Неисправность запорной арматуры и отсутствие заглушек на ремонтируемых или законсервированных аппаратах и трубопроводах                                                                                                                             (6)

Искры при электро и газосварочных работах                                                                                              (4)

Конструктивные  недостатки оборудования                                                                                                 (7)

Ремонт оборудования на ходу                                                                                                                        (2)

Реконструкция установок с отклонением от технологических схем.

   Эти данные показывают, что основной причиной пожаров на промышленных предприятиях является нарушение технологического режима. В известной мере это связано с большим разнообразием и сложностью технологических процессов. Они, как правило, помимо операций механической обработки материалов и изделий включают процессы очистки и обезжиривания, сушки и окраски, связанные с использованием веществ, обладающих высокой пожарной опасностью. Анализ зарегистрированных крупных пожаров на промышленных предприятиях показал, что при пожарах на этих предприятиях создается сложная обстановка для пожаротушения, поэтому требуется разработка комплекса мероприятий по противопожарной защите.                Этот комплекс включает мероприятия профилактического характера и устройство систем пожаротушения и взрывозащиты.  

   Основы противопожарной защиты предприятии определены стандартами (ГОСТ 12.1.004-76 «Пожарная безопасность» и ГОСТ 12.1.010-76 «Взрывобезопасность. Общие требования»).

   Мероприятия по пожарной профилактике разделяются на:

1) Организационные  мероприятия, которые предусматривают  правильную эксплуатацию машин  и внутризаводского транспорта, правильное содержание зданий, территории, противопожарный инструктаж рабочих  и служащих, организацию добровольных  пожарных дружин, пожар-но-технических комиссий, издание приказов по вопросам усиления пожарной безопасности и т. д.

2) Технические  мероприятия - соблюдение противопожарных  правил, норм при проектировании  зданий, при устройстве электропроводов  и оборудования, отопления, вентиляции, освещения, правильное размещение  оборудования.

3) Мероприятия  режимного характера - это запрещение  курения в неустановленных местах, производства сварочных и других  огневых работ в пожароопасных  помещениях и т. д.

Эксплуатационными мероприятиями являются своевременные  профилактические осмотры, ремонты  и испытания технологического оборудования.  

Оценка пожарной опасности промышленных предприятий. 

    Для оценки пожарной опасности того или иного технологического процесса необходимо знать, какие огнеопасные вещества или смеси используются или получаются или могут образовываться в процессе производства внутри технологических аппаратов, при каких условиях и по каким причинам они могут оказаться вне их. Более высокую опасность имеют предприятия с наличием веществ, способных образовывать взрывоопасные смеси с воздухом (горючие газы, ЛВЖ, пылевидные горючие материалы).           Предприятия, на которых перерабатываются твердые горючие материалы в монолитном состоянии, представляют меньшую пожарную опасность.

   Проектирование и эксплуатация всех промышленных предприятий (кроме предприятий по изготовлению взрывчатых веществ, имеющих свои особые нормы и правила) регламентируются «Строительными нормами и правилами» (СНиП П-90-81, СНиП Н-2-80), «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ-76), а также «Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий (1975 г.)». В соответствии со СНиП Н-2-80 все производства делят по пожарной, взрывной и взрывопожарной опасности на следующие категории. 

Категория А - взрывопожароопасные: к этой категории относятся производства, в которых применяются горючие газы с нижним пределом воспламенения 10% и ниже, жидкости с температурой вспышки до 28° С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; вещества, которые способны взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; такими производствами являются многие окрасочные цехи, объекты с наличием сжиженных газов и т. д. 

Категория Б - взрывопожароопасные: к этой категории относятся производства, в которых используются горючие газы, нижний предел воспламенения которых выше 10%, а также жидкости с температурой вспышки выше 28 и до 61° С включительно или нагретые до температуры вспышки и выше; горючие пыли или волокна, нижний концентрационный предел воспламенения которых 65 г/м³ и ниже, при условии, что указанные газы, жидкости и пыли могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; например, производства с наличием аммиака, с возможностью образования газовзвесей древесной или другой горючей пыли. 

Категория В - пожароопасные: к этой категории относятся производства, в которых применяются жидкости с температурой вспышки выше 61° С и горючие пыли или волокна, нижний предел воспламенения которых более 65 г/м³, твердые сгораемые вещества и материалы, способные только гореть, но не взрываться при контакте с воздухом, водой или друг с другом. 

Категория Г - к этой категории относятся производства, в которых используются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, а также твердые вещества, жидкости и газы, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. 

Категория Д - это производства, в которых обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии (цехи холодной обработки материалов и т. д.). 

Категория Е - взрывоопасные: к этой категории относятся производства, в которых применяются взрывоопасные вещества (горючие газы без жидкой фазы и взрывоопасные пыли) в таком количестве, при котором могут образовываться взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема воздуха в помещении, и в котором по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения); вещества, способные взрываться (без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом. 

   Категория производства по пожарной опасности в значительной степени определяет требования к зданию, его конструкциям и планировке, организацию пожарной охраны и ее техническую оснащенность, требования к режиму и эксплуатации. Поэтому вопрос отнесения производства к той или иной категории является исключительно важным.

   Для облегчения определения категории промышленных предприятий по пожаровзрывоопасности изданы специальные указания (СН 463-74). Основу этого документа составляет методика определения максимально возможного объема взрывоопасной смеси при аварийном истечении горючих газов и ЛВЖ. Расчетный объем такой смеси (м³) определяют по формуле:

                                                                                В = 1,5 Е/с,

где Е - количество вещества, поступившего в помещение, рассчитываемого по формуле:

                                                                               Е_а + Е_ф + Е_и;

  здесь Е_а - из аппарата, г; Е_ф -из трубопровода, г; Е_и - в результате испарения при проливе, г; с - нижний предел воспламенения, г/м³.

   Если величина В не превышает 5% объема помещения, то производство не является взрывоопасным. В том случае, когда величина В превышает 5% свобод кого объема П помещения, а взрывоопасная среда создается при аварийном проливе ЛВЖ, то дополнительно рассчитывают время Т_и испарения вещества в количестве, достаточном для образования взрывоопасной смеси в 5% объема помещения, по формуле:

                                                                     Т_и= 0,18Пс/(133ИРvМФ),

где И - коэффициент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока на испарение (берется из СН 463-74); Р--давление насыщенных паров жидкости при средней температуре жидкости, Па (мм рт. ст.); М - молярная масса вещества; Ф - поверхность испарения, м². Если Т_и<1 ч, то предприятие относят к взрывопожарным.

   ПУЭ регламентируют устройство электрооборудования в производственных помещениях и для наружных технологических установок. Выбор и установку электрооборудования производят в соответствии с этими правилами на основе классификации взрывоопасных зон и смесей.

 

   Зона класса B-I. К ней относят помещения, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси паров и газов с воздухом при нормальных условиях работы (например, помещения, в которых производится слив ЛВЖ в открытые сосуды).

   Зона класса В-Ia. В эту зону входят помещения, в которых взрывоопасные смеси не образуются при нормальных условиях эксплуатации оборудования, но могут образовываться при авариях или неисправностях.

   Зона класса B-Iб. К этому классу относят:

а) помещения, в  которых могут содержаться горючие  пары и газы с высоким нижним пределом воспла менения (15% и более), обладающие резким запахом (например, помещения аммиачных компрессоров);