Пожарная опасность на промышленных предприятиях


1. Общие сведения о горении. Основные понятия;

2. Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ
(по ГОСТ ССБТ 12.1.044-89);

3. Причины пожаров и взрывов на производстве.

Каждый час на нашей планете вспыхивает более 600 пожаров. Обстановку в Казахстане вполне можно назвать пожароопасной – ежегодно в республике возникает свыше 22 тысяч пожаров, число погибших при этом достигает 600 человек. На каждую тысячу возгораний приходится 29 человеческих жизней. Каждый шестой пожар сопровождается гибелью человека.

1 Общие сведения о горении. Основные понятия

Горением называется быстропротекающая экзотермическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и света (пламя).

В обычных условиях горение представляет собой процесс интенсивного окисления или соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Водород и некоторые металлы могут гореть в атмосфере хлора, медь - в парах серы, магний - в диоксиде углерода и т. д. Сжатый ацетилен, хлористый азот, озон и некоторые другие могут взрываться и без кислорода.

Горение возможно при наличии:

1.     определенного количества вещества, способного гореть;

2.     кислорода воздуха достаточного для поддержания горения (не менее 14 % от объема воздуха);

3.     источника зажигания (пламя, искра электрического или механического происхождения, накаленные тела, солнечные лучи, заряды статического электричества, молнии)

Горение бывает полное и неполное.

Полное горение - протекает при достаточном количестве кислорода и заканчивается образованием веществ, не способных к дальнейшему горению. Если кислорода недостаточно, то происходит неполное горение, сопровождающееся образованием горючих и токсических продуктов - окиси углерода, спиртов, альдегидов и пр.

В зависимости от скорости распространения пламени различают дефлаграционное (нормальное) горение, взрыв и детонацию. При дефлаграционном горении скорость распространения пламени составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду.

 

Когда горение происходит в замкнутом пространстве или выход газа затруднен, последующие слои горючей смеси нагреваются не только путем теплопроводности, но и за счет, повышения давления вследствие их адиабатического сжатия. Это способствует увеличению скорости распространения пламени и может привести к взрыву.

Взрыв - это быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. Скорость пламени при взрыве достигает сотни метров в секунду.

При дальнейшем ускорении распространения пламени весь объем горючей смеси за счет адиабатического сжатия может подвергаться нагреванию до температуры горения. Такое горение называется детонацией. Скорость распространения пламени при этом превышает скорость звука (тысячи метров в секунду).

Если реагирующие вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то горение называют гомогенным, а если в различных и имеется граница раздела фаз в горючей системе, то - гетерогенным.

Пожары обычно характеризуются гетерогенным диффузионным горением, которое ограничивается диффузией кислорода воздуха в очаг горения. При пожарах в замкнутых объемах могут возникать условия, приводящие к взрывам и детонации.

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Он характеризуется: образованием открытого огня и искр; повышенной температурой воздуха, предметов и т. п., токсичных продуктов горения и дыма; пониженной концентрацией кислорода; повреждением зданий, сооружений и установок; возникновением взрывов. Все это относится к опасным и вредным факторам, воздействующим на людей.

2 Показатели пожаро - и взрывоопасности веществ

(по ГОСТ ССБТ 12.1.044-89)

Пожаро- и взрывоопасность веществ, т. е. сравнительная вероятность их горения в равных условиях, определяется  свойствами: горючестью, температурой вспышки, воспламенения и самовоспламенения.

По горючести все вещества подразделяются на:

·                    негорючие,

·                    трудногорючие,

·                    горючие.

Негорючие вещества - это те, которые не способны гореть в воздухе нормального состава при температуре до 200oС.

Трудногорючие вещества могут загораться под действием источника зажигания в воздухе нормального состава, но не способны гореть самостоятельно. Негорючие и трудногорючие вещества представляют опасность лишь как источники токсических и горючих газов. Некоторые из них при разложении могут выделять большое количество теплоты.

Горючие вещества способны загораться от источника зажигания в воздухе нормального состава и продолжать гореть после его удаления. Они, в свою очередь, подразделяются на:

·       легковоспламеняющиеся - способны воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламени спички, искры и т. п.),

·   средней воспламеняемости - от длительного воздействия источника зажигания с низкой энергией,

·   трудновоспламеняющиеся - только под действием мощного источника зажигания.

Горючие жидкости обычно более пожароопасны, чем твердые горючие вещества, так как они легче воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывоопасные паровоздушные смеси и плохо поддаются тушению водой.

Температурой вспышки называется наименьшая температура, при которой образующиеся над поверхностью горючего вещества пары и газы вспыхивают на воздухе от источника зажигания, но не образуют устойчивого горения из-за малой скорости их образования.

      Вспышка - быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением.

Температурой воспламенения называется температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

      Воспламенение - пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления.

Температурой самовоспламенения называется наименьшая температура, при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

      Самовоспламенение - резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций, сопровождающееся пламенным горением и/или взрывом.

Кроме указанных выше важными с точки зрения характеристики пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов являются следующие:

Концентрационные пределы   распространения пламени (воспламенения)

      Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

      Температурные пределы распространения пламени (воспламенения)

      Температурные пределы распространения пламени - такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

       Температура тления

      Температура тления - температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.

      Тление - беспламенное горение твердого вещества (материала) при сравнительно низких температурах (400 - 600°С), часто сопровождающееся выделением дыма.

      Условия теплового самовозгорания

      Условия теплового самовозгорания - экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количествам вещества (материала) и временем до момента его самовозгорания.

      Самовозгорание - резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения.

      Минимальная энергия зажигания

      Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

      Кислородный индекс

      Кислородный индекс - минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний.

        Коэффициент дымообразования

      Коэффициент дымообразования - показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.

       Минимальное взрывоопасное содержание кислорода

      Минимальное взрывоопасное содержание кислорода - такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

       Максимальное давление взрыва

      Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

 

      Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведены в таблице 49.

 


Таблица 49

Показатель

Агрегатное состояние веществ и материалов

газы

жидкости

твердые

пыли

Группа горючести

+

+

+

+

Температура вспышки

+

Температура воспламенения

+

+

+

Температура самовоспламенения

+

+

+

+

Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения)

+

+

+

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения)

+

Температура тления

+

+

Условия теплового самовозгорания

+

+

Минимальная энергия зажигания

+

+

+

Кислородный индекс

+

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами

+

+

+

+

Нормальная скорость  распространения пламени

+

+

Скорость выгорания

+

Коэффициент дымообразования

+

Индекс распространения пламени

+

Показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов

+

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода

+

+

+

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора

+

+

+

Максимальное давление взрыва

+

+

+

Скорость нарастания давления взрыва

+

+

+

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе

+

+







Примечания:

1. Знак “+” обозначает применяемость, знак “—” - неприменяемость показателя.

2. Кроме указанных в табл. 49, допускается использовать другие показатели, более детально характеризующие пожаровзрывоопасность веществ и материалов.


3 Причины пожаров и взрывов на производстве

Если в технологическом процессе применяют горючие вещества и существует возможность их контакта с воздухом, то опасность пожара и взрыва может возникнуть как внутри аппарата, так и вне его, в помещении и на открытых площадках. Так, большую опасность представляют аппараты, емкости и резервуары с горючими жидкостями, так как они не бывают заполнены до предела и в пространстве над уровнем жидкости образуется паровоздушная взрывоопасная смесь. Опасны в пожарном отношении малярные участки и цехи предприятий, где в качестве растворителей используют легковоспламеняющиеся жидкости. Причиной взрыва или пожара может послужить наличие в помещении горючей пыли и волокон.

Различают тепловые, химические и микробиологические источники зажигания - импульсы. Наиболее распространен тепловой импульс, которым обладают: открытое пламя, искра, электрические дуги, нагретые поверхности и др.

Для воспламенения горючей смеси газов и паров с воздухом достаточно нагреть до температуры воспламенения всего 0,5 – 1,0 мм3 этой смеси. От открытого пламени почти всегда зажигается горючая смесь.

Искрой обычно называют точечный источник воспламенения. Искры могут образовываться при трении, ударе или вызываться электрическим разрядом. К источникам их образования относятся операции механической обработки (шлифование), а также заточка инструмента и т. п.

Источники открытого огня - технологические нагреватели печи, аппараты и процессы газовой сварки и резки, установки для сжигания отходов и т. п.

Пожары могут возникнуть от электроустановок, в которых присутствуют нагревающиеся проводники электрического тока и горючее вещество (изоляция этих проводников). При коротких замыканиях электрические проводники быстро разогреваются до высоких температур. Во избежание возникновения пожаров курить разрешается только в специально отведенных местах.

Химический импульс обусловлен тем, что температура повышается за счет экзотермических химических реакций взаимодействия тех или иных веществ, а микробиологический - связан с жизнедеятельностью микроорганизмов, влияющих на увеличение температуры. Их отличительная особенность заключается в том, что процессы, обусловливающие эти импульсы, начинаются при обычных температурах и приводят к самовозгоранию.

Особую опасность представляют промасленные специальная одежда и обтирочные материалы, сложенные в кучи. При условии плохого теплоотвода нагревание, начавшееся при нормальной температуре, через 3 - 4 ч может закончиться самовозгоранием.

Таким образом, на промышленных предприятиях возникновение пожаров чаще всего связано со следующими причинами:

1. неисправность технологического оборудования;

2. нарушение герметичности аппаратов и коммуникаций;

3. неправильное устройство и неисправность вентиляционных систем, промышленных печей, котельных топок, отопительных приборов;

4. перегрузка электрических сетей (особенно токи короткого замыкания способны образовать электрическую дугу с температурой до 4000°С, что приводит к плавлению проводов, воспламенению материалов и веществ);

5. неправильное хранение веществ и материалов;

6. отсутствие или неисправность молниеотводов;

7. курение в неотведенных местах.