Охрана труда

 

 

 

Пределы взрываемости смесей нескольких горючих газов с воздухом могут быть определены экспериментально или вычислены по формулам:

 

 

 

где П_н и П_в – нижний и верхний пределы взрываемости смеси газов с воздухом, %;

С₁, С₂, и С₃ – процентное содержание газа в смеси;

П₁,П₂ и П₃ – нижние пределы, %;

П₁¹, П₂¹, П₃¹ – верхние пределы взрываемости каждого из составляющих смеси газов с воздухом, %.

Колошниковый, коксовый, генераторный, природный газы, используемые в металлургических процессах, представляют смеси горючих и инертных газов. Их пределы взрываемости могут быть вычислены по приведенным выше формулам, но вместо отдельных горючих газов основой для подсчета служит группировка данной смеси на пары: инертный газ + горючий. Для каждой такой пары определяется суммарный состав, а пределы взрываемости определяются из диаграмм по отношению инертного газа к горючему в данной паре.

Пределы взрываемости изменяются в зависимости от ряда факторов: мощности источника воспламенения, примеси инертных газов, начальной температуры газовой смеси, давления смеси и др..

При одной и той  же температуре источника воспламенения  пределы взрываемости тем шире, чем больше поверхность источника.

Примесь инертных газов  изменяет    пределы    взрываемости.

С повышением начальной  температуры смеси пределы взрываемости расширяются.

Изменение начального давления в смесях влияет на пределы взрываемости по-разному. Так, для смесей водорода с воздухом пределы взрываемости не изменяются при давлении до 1,25-10⁶ н/м², в то время как для смеси окиси углерода с воздухом пределы взрываемости резко изменяются: при давлении 2 • 10⁶ н/м² эти смеси невзрывоопасны.

Скорость распространения пламени при прочих равных условиях изменяется в зависимости от состава смеси, примеси инертных газов и их теплоемкости, температуры смеси    и    ее предварительного подогрева, формы сосуда и др. При горении взрывчатых газовых смесей в трубах скорость распространения пламени возрастает с увеличением диаметра (но до некоторого предельного значения); при уменьшении диаметра трубы   скорость распространения пламени уменьшается  при определенном (для данной смеси) критическом диаметре пламя распространяться не может вследствие увеличения тепловых потерь на единицу объема газа (из-за увеличения отношения теплоотдающей поверхности трубы к заключенному в ней объему газа).

Механизм распространения  пламени в пыле-воздушных смесях подобен механизму этого явления в газо-воздушных смесях.

Так же, как и газы, смеси горючих пылей с воздухом имеют верхний и нижний пределы  взрываемости.

Пределы взрываемости пыле-воздушных  смесей также несколько изменяются в зависимости: от дисперсности (расширяющей диапазон взрываемости), содержания летучих (увеличивающих взрывоопасность), зольности (снижающей взрывоопасность), окружающих условий и характера источника воспламенения.

Центральный научно-исследовательский  институт пожарной обороны (ЦНИИПО) разработал следующую классификацию пылей:

А. Взрывоопасные пыли

1-й класс, наиболее  взрывоопасные — с нижним пределом  взрываемости до 15 г/м³ (включительно);

2-й класс, взрывоопасные—с  нижним пределом взрываемости от 15 до 65 г/м³.

Б. Пожароопасные пыли (с нижним пределом взрываемости более 65 г/м³)

3-й класс, наиболее  пожароопасные — с температурой  воспламенения до 250°С;

4-й класс, пожароопасные  — с температурой воспламенения  более 250° С.

Жидкости могут воспламеняться при наличии над поверхностью определенного состава смеси их паров с воздухом.

Так же как газы и пыли, пары горючих жидкостей образуют с воздухом взрывоопасные смеси  с нижним и верхним пределами взрываемости.

Важной характеристикой  является температура вспышки паров  легковоспламеняющейся или горючей  жидкости — определенная стандартным методом, самая низкая температура этой жидкости, при которой посторонний источник зажигания вызывает вспышку ее паров, насыщающих пространство, но не   сопровождающуюся воспламенением самой жидкости.

Другой характеристикой взрывоопасной смеси газов или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости с воздухом является температура самовоспламенения — определенная стандартным методом, самая низкая температура, до которой должна быть равномерно нагрета указанная смесь для того, чтобы она воспламенилась без внесения в нее постороннего источника зажигания.

При достижении определенной температуры нагрева жидкости вспышка не произойдет, если концентрация паров слишком мала (ниже нижнего предела взрываемое™) или слишком высока (выше верхнего предела); произойдет кратковременная вспышка (в течение нескольких секунд), если концентрация паров в смеси достигла нижнего предела взрываемости; произойдет вспышка и затем воспламенение смеси, если концентрация паров над жидкостью превышает нижний предел взрываемости.

Особенно опасны те жидкости, у которых температуры вспышки  и воспламенения близки.

В зависимости от температуры  вспышки жидкости делятся на два  класса:

1) легковоспламеняющиеся  — с температурой вспышки до 45°С (бензин,  керосин, ацетон, бензол и др.);

2) горючие—с температурой вспышки выше 45°С (мазут, минеральные и растительные масла и др.).

Решающее значение для  определения степени огне- и взрывоопасное™ жидкости имеет упругость пара. Воспламенение (в условиях равновесия) не может произойти, если упругость насыщенного пара жидкости выше парциального давления, соответствующего верхнему концентрационному пределу воспламенения, или ниже парциального давления, соответствующего нижнему концентрационному пределу. Воспламенение возможно, если это условие не соблюдено.

8.3 Предотвращение образования взрывоопасных смесей

Рассмотрение причин взрывов газов, пыли, паров, жидкостей  показывает, что для их предупреждения необходимо, во-первых, предотвратить  образование взрывоопасных смесей; во-вторых, не допустить воспламенения этих смесей, т. е. исключить возможность воздействия источников энергии на взрывоопасные смеси, если они образуются; кроме того, нужно принять меры к локализации взрыва при его возникновении.

Для предотвращения образования взрывоопасных смесей необходимо: исключить возможность засоса воздуха в устройства, в которых находится газ; предотвратить возникновение прорывов и скоплений газа; контролировать сжигание топлива.

Предотвращение засосов  воздуха достигается герметизацией газовых устройств. Надежность герметизации обеспечивается соответствующим устройством оборудования, систематическим наблюдением за его состоянием и немедленным устранением нарушений герметичности.

Газопроводы сооружают  из стальных труб. В целях герметичности все соединения на газопроводах и других газовых устройствах делают сварными. Резьбовые и фланцевые соединения допускаются только в местах установки обслуживающих устройств (контрольно-измерительных приборов, отключающих устройств и др.).

Перекрывающие устройства для отключения газа и регулировки его подачи должны быть надежными и обеспечивать возможность быстрого и безопасного управления.

Опыт показывает, что  предохранительные клапаны небезопасны, так как могут быть источником просачивания газа и не всегда срабатывают при взрывах.

Надземные газопроводы  укладывают на опорах и эстакадах  из несгораемых материалов с достаточным  запасом прочности, на определенной высоте.

Засос воздуха в газопроводы  может произойти не только вследствие нарушений герметичности, но и в результате неправильной эксплуатации газопроизводящих или газопотребляющих агрегатов или при их ремонте.

Сеть газопроводов должна всегда находиться под небольшим  положительным давлением. Для каждого  потребителя газа также устанавливают определенное минимальное положительное давление (не ниже 490 н/м²); при падении давления ниже минимального потребитель отключается от сети.

Для надежности отключения газопроводной сети устанавливают автоматические приборы.

На газопроводах, подводящих газ к различным аппаратам, устанавливают регуляторы давления.

Герметизация предотвращает  прорыв газа из газовых устройств наружу, вследствие чего могла бы вне этих устройств образоваться взрывоопасная смесь. Кроме того, необходимо принимать меры против образования скоплений газа («мешков») в случае его просачивания наружу; поэтому все пространство вокруг газопроводов следует хорошо проветривать. Газопроводы прокладывают открыто, в местах, удобных для обслуживания.

Помещения, в которых  находятся газовые устройства и газопроводы, оборудуют вытяжной вентиляцией.

Свечи для продувки газовых  устройств должны содержаться в  исправности. Нельзя соединять в  одну общую свечу свечи от разных газопроводов.

Контроль сжигания газа необходим не только по производственным соображениям, но и в целях безопасности. Перерыв а поступлении воздуха в горелку или падение давления воздуха ниже определенного предела может вызвать неполное сгорание газа и образование взрывоопасных смесей.

Для предотвращения образования взрывоопасных смесей при погасании пламени горелок используют различные устройства, автоматически выключающие подачу горючего.

При газоопасных работах  предварительно разрабатывают четкий порядок проведения подготовительных и основных работ, обеспечивают надежное отключение ремонтируемых объектов от общей сети.

После остановки газовых  агрегатов в целях создания благоприятных  условий для проведения работ  производят продувку воздухом.

По окончании ремонта  агрегата производят продувку его газом через свечи для того, чтобы устранить возможность образования взрывчатых смесей.

Топка перед пуском хорошо разогревается: газ, который должен быть горячим и сухим, пускается  «на огонь» постепенно через последнюю (по ходу газа) горелку, причем скорость выхода горючей смеси должна быть больше, чем скорость горения. При неудаче зажигания вся операция повторяется заново, начиная с продувки.

Предотвращение образования  взрывоопасных паро-воздушных смесей достигается мерами, снижающими упругость  пара над жидкостью ниже нижнего предела взрываемости или созданием над жидкостью инертной среды. Жидкости могут храниться под какими-либо другими инертными и более легкими жидкостями или газами, под паро-воздушной смесью из паров хранимого вещества (с концентрацией выше верхнего предела взрываемости) или под плавучими крышами, не оставляющими над жидкостью воздушного пространства, где могли бы образоваться паро-воздушные смеси.

Радикальным средством  для предотвращения образования  пыле-воздушных смесей является увлажнение при проведении процессов, связанных с образованием пыли.

Другой мерой является поддержание концентрации пыли в  соответствующих агрегатах ниже нижнего предела или выше верхнего предела взрываемости.

 

 

8.4 Предотвращение воспламенения взрывоопасных смесей и локализация взрыва

Предотвращение воспламенения  взрывоопасных смесей сводится к защите от воздействия источников энергии. В этих целях вблизи всех газовых устройств не (разрешается применять открытый огонь, проводить сварочные работы, курить и т. п. Все газопроводы прокладывают на определенном расстоянии от мест выпуска расплавленного металла и шлака железнодорожных путей воздушных электрических сетей, пешеходных путей. В случае отклонения от указанного принимают меры против возможных прожогов или разрушения стенок газопроводов.

Электрические лампы  могут явиться причиной взрывов, если температура нагрева их колб превосходит температуру воспламенения оседающей на них пыли.

Необходимо исключить  появление искр, так как температура  искры может оказаться выше температуры воспламенения данной смеси. Искры трения стали о карборунд и о сталь поджигают воздушные смеси Н₂, СО, С₂Н₂, CS₂. Трение алюминия о ржавое железо в результате реакции Ре₂Оз + Аl приводит к образованию искр, энергия которых достаточна для поджигания газовых смесей.

Чтобы не допустить искрообразования при ремонтных работах, применяют рабочий инструмент из материалов, не дающих искр при ударе (омедненная сталь, бериллиевая бронза и др.), или инструмент смазывают тавотом. Принимают меры против попадания металлических   предметов в дробильные устройства.

Электрические устройства во взрывоопасных помещениях устанавливают  в специальной взрывозащищенной арматуре, например электрические двигатели помещают в специальном продуваемом воздухом кожухе. При этом осуществляется блокировка для запрещения включения двигателей до начала работы вентилятора и 1выключения при падении давления воздуха в кожухе ниже безопасного предела.