БЖД. Тема создание оптимальной
 Скачать 4.58 Mb.
|
|
видов горения: диффузионное горение поверхности твердого тела и кинетическое горение однородной горючей смеси; дефлаграционное горение с малой скоростью перемещения фронта пламени и горение взрывное и детонационное с высокой скоростью перемещения пламени (десятки и тысячи метров в секунду). Горение газов протекает как в диффузионной, так и кинетической области и может носить характер взрывного или детонационного горения. При горении жидкости происходит ее испарение и сгорание паровоздушной смеси над поверхностью жидкости. Определяющим 85 является процесс испарения жидкости, который зависит от ее физико-химических свойств. Процесс горения паров не отличается от горения газов. Горение твердых веществ диффузионное. Как правило, оно сопровождается плавлением, разложением и испарением с выделением газа и парообразных продуктов, образующих с воздухом горючую смесь. Кроме того, различают ламинарное горение, характеризуемое послойным распространением фронта пламени по горючей смеси, и турбулентное, характеризуемое перемешиванием слоев потока и повышенной скоростью выгорания. Равномерное распространение горения устойчиво лишь в том случае, если оно не сопровождается повышением давления. Когда горение происходит в замкнутом пространстве или выход газообразных продуктов затруднителен, то повышение температуры приводит к интенсивному расширению газовых объемов и взрыву. Бывает полное и неполное горение. Полное горение протекает при достаточном количестве кислорода (не менее 14%), в результате чего образуются вещества, неспособные к длительному окислению (диоксид углерода, вода, азот и др.). При недостаточном содержании кислорода происходит неполное беспламенное горение (тление), сопровождающееся образованием токсичных и горючих продуктов (спиртов, кетонов, угарного газа и т.п.). Повышенную пожарную опасность имеет пыль. Причем с увеличением дисперсности пыли возрастает ее химическая активность, снижается температура самовоспламенения, усиливается адсорбционная способность, что повышает ее пожарную опасность. Горение аэровзвесей подчиняется законам горения газовых смесей, но происходит более медленно. Скорость горения высокодисперсной пыли приближается к скорости горения газа. В замкнутом пространстве воспламенение аэровзвеси имеет характер взрыва с образованием большого объема газообразных продуктов и нагреванием их до высоких температур. Вследствие этого в 4-6 раз возрастает давление. Во взрыве участвует осевшая пыль, которая при воспламенении переходит во взвешенное состояние, что приводит к вторичным взрывам. Мероприятия пожарной профилактики зависят от пожарных характеристик веществ, используемых в производстве. Оценка взрывоопасных свойств веществ включает определение основных показателей, приведенных в таблице 26. На основании исследований взрывоопасных характеристик веществ и материалов разработаны рекомендации по пожарной профилактике. Предельно допустимая температура безопасного нагрева поверхностей оборудования не должна превышать 80% температуры самовоспламенения веществ, которые могут попасть на нагретую поверхность. Для большинства газов и жидкостей температура самовоспламенения находится в пределах 350–700ºС, для твердых горючих (торф, уголь) – в пределах 250–450ºС. Температура самонагревания, характеризующая склонность к самовоспламенению, должна учитываться при обеспечении условий безопасного длительного нагрева веществ, хранения, транспортирования. Безопасной температурой постоянного нагрева вещества следует считать температуру, которая не превышает 90% температуры самовоспламенения. Таблица 26 Основные показатели взрывоопасных свойств веществ Наименование показателя Определение Температура вспышки Низшая (в условиях испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания. t в = t k –18, где t k – начальная точка кипения жидкости, °С; k – число атомов, входящих в состав молекулы вещества Температура воспламенения Температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы и возникает устойчивое горение после воспламенения их от источника зажигания 86 Температура самовоспламенения Минимальная температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением. Т с = Т 0 + RT 0 2 / Е, где Т 0 – начальная температура, К; R – газовая постоянная, Дж (моль/К); Е – энергия активации, Дж Минимальная энергия зажигания Наименьшее значение энергии искры электрического разряда (Дж), достаточное для воспламенения горючей смеси Концентрационные пределы Интервал концентрации газов и паров в воздухе, при которых возможно воспламенение смеси и распространение пламени по всему объему. Для нижнего предела П н = 100 / [4,76(N – 1 ) + 4]. Для верхнего предела П в = 4 · 100 /(4,76 N + 4), где N – число атомов кислорода, требуемое для сгорания одной молекулы горючей смеси Безопасными пределами температуры воспламенения принимается температура вещества на 10°С ниже или на 15°С выше верхнего температурного предела воспламенения; если оборудование работает при опасных температурах, то должны приниматься меры обеспечения безопасности (флегматизация, смеси с добавкой инертных газов и т.п.). Допустимая энергия искрового разряда в производственных условиях не должна превышать 0,4 минимальной энергии зажигания, т.е. наименьшей энергии искры электрического разряда, достаточной для воспламенения. Максимальное давление взрыва должно учитываться в расчетах на взрывоустойчивость оборудования, предохранительных устройств. Для большинства газовоздушных смесей максимальное давление превышает начальное в 6–8 раз (но не более чем в 10), а для пылевоздушных в 4–6 раз. Ущерб, наносимый пожарами, определяется разрушением зданий от огня. Разрушения зависят в значительной степени от конструктивных материалов, использованных при строительстве. Производственные здания цехов чаще выполняются из несгораемых материалов (металла, бетона, кирпича, гипсоволокнистых плит), сохраняющих постоянную массу при действии огня. Для небольших производств могут использоваться здания из трудносгораемых и сгораемых материалов. К трудносгораемым материалам относят материалы, которые горят только в присутствии огня: древесина, пропитанная антипиренами, гипсовые и бетонные материалы, содержащие органический заполнитель, и др. Основной пожарной характеристикой здания служит его огнестойкость, т.е. способность здания сохранять эксплуатационные свойства при воздействии огня. Предел огнестойкости конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) – это промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) предельных состояний. Под пределом распространения огня понимается размер повреждении зоны при испытании строительной конструкции размером 2×2 м в огневой печи в течение 15 минут. Степень огнестойкости зданий и сооружений определяется минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и возгораемостью строительных материалов. 87 Несгораемые материалы – этоматериалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (кирпич, асбест, глина, битум и проч.). Трудносгораемые материалы – это материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть при наличии источника огня (асфальтобетон, цементный фибролит, древесина, пропитанная антипиринами, войлок, вымоченный в глиняном растворе, и проч.). Сгораемые материалы– это материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть и тлеть после удаления источника огня (органические материалы, не пропитанные антипиринами, битуминозные и проч.). Легковоспламеняющиеся материалы–это материалы типа ваты, синтетического клея, монтажной пены, синтетических тканей. Огнестойкость конструкций характеризуется пределом огнестойкости, который определяют следующие признаки: образование в конструкции трещин или отверстий, сквозь которые проникают продукты горения или пламя; повышение температуры на обогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С; потеря конструкцией своей несущей способности; переход горения в смежные конструкции или помещения; разрушение узлов крепления конструкции. По степени огнестойкостистроительных конструкций здания и сооружения подразделяются на 5 категорий – I, II, III, IV, V (по мере уменьшения качеств). Наивысшую степень огнестойкости имеют здания I категории, выполненные из камня, бетона с применением листовых негорючих материалов. Низшая категория огнестойкости у зданий V степени, к несущим и ограждающим конструкциям которых не предъявляются требования по огнестойкости. Повышению огнестойкости зданий и сооружений способствуют: облицовка или оштукатуривание металлических конструкций, например, гипсовыми плитами; оштукатуривание деревянных конструкций известково-цементной, асбестово- цементной или гипсовой штукатуркой; огнезащитная пропитка древесины антипиринами – химическими веществами (фосфорнокислый аммоний, сернокислый аммоний), придающими негорючесть; покрытие конструкций огнезащитными красками; замена деревянных конструкций (полов, лестниц, стен) кирпично-бетонными, керамическими и т.п. 88 Для установления требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности при решении вопросов планировки и застройки, этажности, площадей, инженерного оборудования помещения и здания подразделяются на категории. Категории помещений и зданий по взрывопожарной опасности определяют в соответствии с общесоюзными нормами технологического проектирования НПБ 105–03. Категории помещений и зданий устанавливаются в зависимости от количества и пожаровзрывоопасных свойств находящихся в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов. По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г и Д. Признаки категории помещений по взрывопожарной опасности приведены в таблице 27. Определение категории осуществляется путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям, приведенным в таблице. В таблице 28 приведены признаки категорий зданий по взрывоопасной и пожарной опасности. Таблица 27 Признаки категорий помещений по взрывопожарной опасности Категория помещения Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении А Взрыво- пожароопасная Горячие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа Б Взрыво- пожароопасная Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа В1-В4 Пожароопасная Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б Г Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигается или утилизируются в качестве топлива Д Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии 89 Таблица 28 Признаки категорий зданий по взрывопожарной опасности Категория здания Характеристики здания и помещений, находящихся в здании А Взрыво- пожароопасная Суммарная площадь помещений категории А превышает 5% площади всех помещений или 200 м 2 Допускается не относить здание к категории А, если суммарная площадь помещений категории А не превышает 25% суммы площадей всех помещений здания (но не более 1000 м) и эти помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения Б Взрыво- пожароопасная Здание не относится к категории А и одновременно с этим суммарная площадь помещений категории А и Б превышает 5% суммарной площади всех помещений или 200 м 2 Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категории А и Б в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м) и эти помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения В Пожароопасная Здание не относится к категории А или Б и одновременно суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5% (10%, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. Допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 3500 м) и эти помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения Г Здание не относится к категории А, Б и В и одновременно суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений. Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м 2 ) и помещения категорий А, Б и В и оборудованы установками автоматического пожаротушения Д Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В и Г Для обеспечения взрывопожаробезопасности устройства электроустановок (ЭУ) в производственных помещениях и в наружных технических установках введена классификация взрыво- и пожаробезопасных зон. По взрывоопасности определены зоны класса В-1, В-1а, В-1б, В-1г, В-2, В-2а. Наиболее взрывоопасная зона класса В-1 – это помещение, в котором могут образовываться взрывоопасные смеси газов при нормальных условиях работы. Наименее опасная зона класса В-2а – это помещение, в котором образуется взрывоопасная смесь в результате аварии. По пожароопасности помещения и устройства подразделяются на зоны класса П-1, П-2, П-2а, П-3. Наиболее пожароопасная зона класса П-1 – это помещение, в котором содержится горючая жидкость. К зоне класса П-3 относятся наружные установки, в которых используется горючая жидкость с температурой вспышки более 61°С или твердые горючие вещества. Для возникновения пожара необходимым условием является наличие источника загорания и горючей смеси (горючего и окислителя). Предупреждение возникновения пожара означает исключение возможности появления условий для его возникновения. В качестве источников загорания в производственных помещениях могут быть открытое пламя, нагретые поверхности с температурой выше температуры самовоспламенения, искры при ударе или трении и т.п. Импульс воспламенения характеризуется продолжительностью воздействия и мощностью. 90 Открытое пламя всегда вызывает воспламенение горючих газов и паровоздушных смесей. Температура пламени (более 1000°С) значительно превышает температуру самовоспламенения газов и паров. Нагретая поверхность оборудования может быть импульсом воспламенения. Для исключения самовоспламенения необходимо, чтобы температура нагрева оборудования не превышала 80% величины температуры самовоспламенения. При этом следует учитывать снижение температуры самовоспламенения, когда эта температура создается внутри оборудования. Для устранения самовоспламенения от перегрева горючих смесей должна быть разработана система контроля температурного режима. Переход механической энергии в тепловую может быть причиной возникновения теплового импульса: при недостаточной смазке трущихся частей машины, при адиабатическом сжатии газов, при буксовании приводных ремней и транспортных лент относительно шкива, при механической обработке твердых металлов. Исключение такого рода теплового импульса достигается за счет системы контроля смазки, давления сжатия, устройств, исключающих пробуксовку лент, ремней, охлаждения обрабатываемых материалов. Искры, возникающие при ударе и трении, могут быть импульсом воспламенения. Искры – это кусочки металла (до 0,5 мм), нагретые до высоких температур (для нелегированных металлов 1650°С). Такие искры могут поджечь воздушную смесь водорода, ацетилена, этилена, окиси углерода и сероуглерода. Исключение искрообразования достигается использованием омедненного инструмента, искронеобразующих материалов (легированные стали, медь и ее сплавы). Переход электрической энергии в тепловую может быть импульсом воспламенения. Теплота, выделяемая при переходе электрической энергии, определяется зависимостью Q = 0,24 I 2 Rt, где I – сила тока (A); R – сопротивление проводника (Ом); t – время (сек). Максимальная температура нагрева проводника определяется зависимостью t max = I 2 /Spk, где – удельное сопротивление проводника (Ом · см); S – площадь сечения проводника (мм 2 ), p – периметр сечения проводника (мм); k – коэффициент теплопередачи (Вт/м 3 · К). Допустимая температура нагрева изоляции составляет: резиновой – 55°С, хлопчатобумажной – 95°С, асбестовой – 115°С. Исключение нагрева проводников достигается за счет: расчета сечения проводников на соответствие нагрузочному току; устройства контроля силы тока и напряжения в электрической сети; правильного выбора материала изоляции; надежного контакта в местах соединения проводников; предохранительных устройств от перегрузки. |