Учебник Пожарная безопасность технологических процессов Пожарнопрофилактическая подготовка
 Скачать 186.57 Kb.
|
|
6. Факторы, характеризующие взрывопожароопасность техпроцессов 6.1. Горючая среда В условиях производства получаются, подвергаются обработке или участвуют в технологическом процессе как вспомогательные твердые горючие материалы, разнообразные легковоспламеняющиеся и горючие жидкости в холодном и нагретом состоянии, при различном давлении и в различных по устройству аппаратах. Аппараты, резервуары и емкости с горючими жидкостями обычно не бывают заполнены до предела, т. е. имеют определенный свободный объем. Так как жидкости обладают свойством испаряться при любой температуре, то свободное пространство закрытых аппаратов постепенно насыщается парами. При наличии в этом пространстве воздуха (или другого окислителя) пары жидкости, смешиваясь с ним, могут образовать горючие смеси В паровоздушном объеме закрытых аппаратов горючая смесь паров образуется только в определенных температурных интервалах нагрева жидкости, оторые называются температурными пределами распространения пламени. Отсюда вытекает, что обязательными условиями для образования взрывоопасных (горючих) концентраций паров в закрытых аппаратах и емкостях с жидкостями являются: а) наличие паровоздушного пространства в аппарате; б) наличие в аппарате горючей жидкости, рабочая температура которой находится в интервале между нижним и верхним температурными пределами распространения пламени. Обеспечить эксплуатацию аппаратов и емкостей без образования в них взрывоопасных концентраций паров позволяют следующие технические решения. 1. Ликвидация паровоздушного объема. Если в емкостях и резервуарах даже с изменяющимся уровнем жидкостей не будет паровоздушного объема, то не будет условий и для образования пожароопасных концентраций. устройством хранилищ, в которых горючие жидкости находятся под защитным слоем воды или над слоем воды (естественно, что таким способом можно хранить горючие жидкости, практически не смешивающиеся с водой, например сероуглерод, нефтепродукты); применением резервуаров с плавающей крышей и плавающими понтонами. Плавающая на жидкости крыша представляет собой полый диск из стальных листов толщиной 2—5 мм. Чтобы сделать крышу незатопляемой, она разделена, перегородками на ряд отсеков. Диаметр плавающей крыши меньше внутреннего диаметра резервуара. Имеющийся зазор между крышей и стенками резервуара уплотняют специальными затворами, обеспечивающими соответствующую герметичность при перемещениях крыши вверх и вниз. 2. Применение веществ и материалов, способных, не разрушаясь, плавать на поверхности горючей жидкости резервуара, создавая требуемой толщины слой и непроходимую герметизацию с корпусом. 3. Создание температурных условий, исключающих образование взрывоопасных концентраций. При этом должны быть обеспечены постоянные условия работы аппарата с температурным режимом ниже нижнего или выше верхнего температурных пределов распространения пламени. 4. Введение негорючих газов в паровоздушный объем аппаратов или емкостей.Если в аппарате есть условия для образования взрывоопасной концентрации паров и нельзя изменить температурный режим работы, то обеспечить безопасность эксплуатации аппарата можно путем подачи в него какого-либо негорючего газа или водяного пара (если рабочая температура аппарата выше 100°С) В производственных условиях получают или используют в технологическом процессе разнообразные горючие газы при различных температурах и давлении. В качестве химического сырья или топлива широко применяются следующие газы: естественный, нефтяной, коксовый, этилен, ацетилен, бутилен, абгазы, аммиак, водород и др. Неправильная эксплуатация аппаратов с горючими газами может вызвать пожары и взрывы. Такими же свойствами, как газы, обладают и перегретые пары жидкостей, условия образования горючих концентраций газов внутри аппаратов относятся и к перегретым парам. Действительную концентрацию газа определяют анализом или устанавливают по данным технологического регламента. Обеспечить эксплуатацию аппаратов с горючими газами без образования в них взрывоопасных концентраций можно с помощью следующих технических решений: а) при наличии смеси горючего газа с окислителем рабочая концентрация в аппаратах должна устанавливаться выше верхнего или ниже нижнего пределов распространения пламени с учетом запаса надежности; б) нельзя нарушать принятое безопасное соотношение смеси горючее — окислитель, для чего на питающих аппарат линиях устанавливают автоматические регуляторы соотношения и автоматические регуляторы давления газов; в) нарушение автоматического регулирования соотношения компонентов или прекращение подачи одного из них должно сопровождаться автоматическим отключением питающих аппарат линий с одновременным пуском в систему негорючего газа; г) при наличии смеси горючего газа с окислителем, находящейся в пределах воспламенения или близкой к ним, следует применять флегматизирующие добавки. д) для непрерывного контроля за величиной рабочей концентрации смеси газов с окислителем аппараты оборудуют стационарными газоанализаторами, автоматически сигнализирующими об отклонении от нормы. В производственных условиях тонко измельченные твердые горючие вещества могут являться конечным продуктом (пылевидное топливо, древесная мука, сахарная пудра и т. д.) или отходами и побочными продуктами производства (мучная, табачная, древесная пыль и т. д.). Размеры частичек пыли колеблются в весьма широких пределах. В зависимости от размеров частиц и скорости движения воздуха пыль может находиться во взвешенном или осевшем состоянии. При увеличении скорости движения воздушных потоков осевшая пыль (аэрогель) легко переходит во взвешенное состояние (аэрозоль) и наоборот. Многие пыли во взвешенном состоянии способны с воздухом создавать взрывоопасные концентрации. Большое количество взвешенной пыли образуется при работе машин и агрегатов с механизмами ударного действия (дробилки мельницы, разрыхлители, обойки, центробежные классификаторы и т.д.), а также, машин и установок, действия которых сопряжено с использованием воздушных потоков (пневматические системы транспортировки, воздушные классификаторы, сепараторы и т. и.) или с падением измельченной продукции с высоты (самотечные трубы, места пересыпания с одного транспортера на другой, узлы загрузки и выгрузки измельченной продукции и т.п.). Значительную опасность для аппаратов представляет скопление осевшей пыли. Осевшая пыль при взвихрении может создать взрывоопасные смеси; самовозгорающаяся пыль — вызвать очаги самовозгорания. Искры, образующиеся от ударов металлических частиц, попавших в машину, могут вызвать очаги тления, от которых воспламенится и взвешенная пыль. Местная вспышка может вызвать взвихрение пыли в большом объеме и явиться причиной повторного взрыва большой разрушительной силы. Осевшая пыль в машинах и аппаратах скапливается в застойных участках, тупиках, при дефектах поверхности, в местах резкого изменения диаметров и острых сопряжений. Скоплению осевшей пыли способствуют увеличенная влажность воздуха и конденсация влаги на стенках аппаратов и трубопроводов. Уменьшить пожарную опасность аппаратов и трубопроводов с наличием пыли можно следующими способами: а) применением менее «пылящих» процессов измельчения (например, вибрационного помола, измельчения с увлажнением, мокрых процессов обработки твердых и волокнистых веществ); б) ведением негорючих газов внутрь аппаратов в течение всего периода работы или только в наиболее опасные моменты (например, в периоды пуска и остановки мельниц и подобных им машин) или добавлением к огнеопасной пыли минеральных веществ; в) устройством систем отсосов пыли из машин; г) использованием негорючих газов для пневматической транспортировки наиболее опасных пылей, при сушке порошковых материалов распылением и во взвешенном слое; д) установлением оптимальной скорости /воздуха или негорючего газа и систематического контроля за ее величиной при пневматической транспортировке измельченных материалов (чтобы избежать осаждения пыли); е) конструктивными решениями аппаратов и трубопроводов, обеспечивающими минимальное скопление осевшей пыли; ж) использованием вибраторов для предотвращения образования пробок пыли в бункерах и трубопроводах; з) предохранением стенок аппаратов и трубопроводов от увлажнения. Взрывы и пожары возникают часто в периоды остановки технологических аппаратов на профилактический осмотр и ремонт, при пуске их в эксплуатацию. Образование пожароопасных концентраций при остановке аппаратов или трубопроводов происходит в результате неполного удаления горючих веществ, а при пуске в результате недостаточного удаления воздуха. Чтобы избежать образования взрывоопасных концентраций внутри аппаратов и трубопроводов, при их остановке полностью сливают огнеопасные жидкости и стравливают горючие газы, надежно отключают трубопроводы с огнеопасными веществами и продувают внутренний объем аппаратов, чтобы в них не оставалось паров жидкостей и газов. 6.2. Источники зажигания Источники зажигания, встречающиеся в условиях производства, весьма разнообразны по причинам появления, по своей природе, а также по своим параметрам. Большинство источников зажигания образуется в результате нарушения противопожарного режима обслуживающим персоналом, а также ремонтными и монтажными бригадами, из-за нарушения установленных параметров технологического регламента, при неисправностях и авариях производственных аппаратов. Для облегчения процесса выявления и изучения все многообразие источников зажигания исходя из природы их появления (образования), можно разделить на следующие группы: открытый огонь, раскаленные продукты горения и нагретые ими поверхности; тепловое проявление механической энергии; тепловое проявление электрической энергии; тепловое проявление химических реакций (из этой группы в самостоятельную выделен открытый огонь и продукты горения). Пожары, вызванные открытым огнем, — весьма частое явление. Это объясняется не только тем, что открытый огонь широко используют для производственных целей, при аварийных и ремонтных работах и поэтому нередко создаются условия для случайного контакта пламени с горючей средой, но и тем, что температура пламени, а также количество выделяющегося при этом тепла достаточны для воспламенения почти всех горючих веществ. В условиях производства могут быть постоянно или периодически действующие огневые печи, реакторы, факелы для сжигания паров и газов, при производстве ремонтных работ часто используют пламя горелок и паяльных ламп, применяют факелы для отогрева замерзших труб, костры для прогрева грунта или сжигания отходов, наблюдаются случаи курения в тех местах, где оно не допускается, и т. д. Температура горения веществ весьма высока. Так, при сжигании газоообразных веществ действительная температура горения колеблется в пределах 1200—1400°С, жидкостей — 1100—1300°С, пылей и других твердых веществ 1000—1200°С. При такой температуре аппаратов огневого действия всякие повреждения и аварии смежных аппаратов, сопровождающиеся выходом наружу горючих жидкостей, паров или газов и распространением их в сторону печей, неизбежно приведут к возникновению вспышки и пожару. В нефтеперерабатывающей, нефтехимической, и химической промышлкенности до сих пор применяют факельные установки для сжигания газовых выбросов в виде побочных продуктов использование которых нецелесообразно, а также газов, получающихся в период наладки производства, при аварийных остановках аппаратов. Факельные установки могут быть постоянного и периодического действия. Неправильное устройство факельных установок может привести к тепловому воздействию факела пламени на расположенные вблизи здания, сооружения и аппараты с горючими газами и жидкостями, к опасности загорания локальных скоплений паров и газов в воздухе, к возможности искрообразования, а также к загазо-выванию территории при внезапном затухании факела. Конструкция факельной горелки должна обеспечивать непрерывность сжигания подаваемого газа путем устройства постоянно горящей горелки. Значительую пожарную опасность представляют огневые ремонтные и монтажные работы. К огневым работам относятся электрогазосварочные, резательные, паяльные, ремонтные и монтажные работы, связанные с нагреванием деталей, оборудования, конструкций и коммуникаций открытым огнем; огневое напыление на поверхности различных материалов и т. д. Пожарная опасность огневых работ обусловлена не только открытым пламенем, но и наличием раскаленного и расплавленного металла, искр в виде мелких горящих капель металла, разлетающихся во все стороны, раскаленных огарков электродов и разогретых участков аппарата, трубопровода или других конструктивных элементов, обрабатываемых пламенем. При газовой сварке и резке металлов и бензорезательных работах стремятся получить пламя с максимально высокой температурой, для этого топливо сжигают в чистом кислороде. Температура пламени в этом случае достигает 2000—3000°С. Температура пламени дуги при использовании угольных электродов составляет 3200—3900°С, а при использовании стальных электродов 2400—2600°С. Наибольшее количество брызг и искр образуется при газовой или воздушно-дуговой резке металлов. В этом случае значительная часть расплавленной массы металла выдувается из прорезаемой канавки воздушной струей на расстояние 10 ж и более вокруг места производства работ. При сварке металлов искр и брызг выделяется меньше, но и в этом случае около 10% металла электродов и некоторая часть основного металла расходуется на образование искр и брызг. Капли и искры в виде частично расплавленного металла имеют температуру 1700°С и более. Естественно, что, попадая на горючие материалы, они их воспламеняют. Пожарная опасность от искр и раскаленных остатков (огарков) электродов возникает чаще всего при огневых работах на высоте. В этом случае искры и огарки, попадая на перекрытие и леса ниже места сварки, могут вызвать загорание отходов, сгораемых материалов и конструкций. Очаги загорания часто обнаруживаются спустя несколько часов после окончания огневых работ. Нередко искры через незащищенные проемы и отверстия попадают в нижележащие или соседние помещения, вызывая в них пожары. С уеличение высоты места сварки над уовнем пола или площадки, площадь разлета искр возрастает Нередко пожары возникают при нарушении элементарных требований, т. е. при использовании факелов для разогрева застывшего продукта в трубах, освещения при осмотре аппаратов, емкостей, при замере уровня жидкостей, курении и использовании спичек в недозволенных местах, разведении костров на территории объекта, выжигании горючих отложений в аппаратах, трубопроводах и т. п. Грубые нарушения установленных правил пожарной безопасности все еще наблюдаются, несмотря на большую разъяснительную работу и принимаемые административные меры. Воспламенение многих веществ возможно и от таких «малокалорийных» источников, как тлеющий окурок сигареты или папиросы. Факты и исследования показали, что тлеющие сигарета и папироса имеют температуру 350—400°С, а длительность тления доходит до 12 мин и более. Контакт горящего окурка с твердым и волокнистым веществом или пылью вызывает появление очага тления, который при достаточном доступе воздуха и при условиях, способствующих аккумуляции выделяющегося тепла, вызывает пламенное горение вещества. Так, тлеющая папироса или сигарета при наличии оптимальных условий вызывает воспламенение: стружек и древесины через 1—1,5 и 2—3 ч соответственно (пламя появляется при температуре 450—500°С); бумажных отходов, сена и соломы через 0,25—1 ч (в зависимости от их плотности); хлопчатобумажных тканей через 0,5—1 ч (в зависимости от объемного веса ткани). При горении твердых, жидких или газообразных веществ в топках и двигателях внутреннего сгорания образуется большое количество газообразных продуктов горения, имеющих высокую температуру. Температура топочных и выхлопных газов зависит от многих факторов и достигает 800—1200°С и выше. Если даже учесть снижение температуры газов по мере их движения в трубах и каналах (снижение температуры составляет 2—6°С на 1 м кирпичного канала и 15—45°С на 1 ж металлической трубы), то температура газов также будет достаточно высокой. При такой температуре топочных газов наружная поверхность стенок может быть нагрета выше температуры самовоспламенения находящихся в производстве веществ. Особенно это относится к металлическим выхлопным, трубам. Значительную пожарную опасность представляет выход горячих газов через неисправности кладки топок, дымовых каналов и при повреждении выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания. Поэтому при эксплуатации топок и двигателей следят за состоянием кладки дымовых каналов и боровов, не допуская неплотностей и прогара выхлопных труб, а также загрязнения их поверхности горючей пылью или наличия вблизи нагретых поверхностей каких-либо горючих веществ. Высоконагретые поверхности металлических труб защищают теплоизоляцией из несгораемых материалов или продуваемыми кожухами. Предельно допустимая температура поверхности неизолированных металлических труб не должна превышать 80% температуры самовоспламенения находящихся в помещении веществ (за исключением тех случаев, когда горючие вещества способны к тепловому самовозгоранию). Искры также представляют пожарную опасность, как источник зажигания. Искры представляют собой твердые тлеющие частички в газовом потоке, которые образуются в результате процессов неполного сгорания или механического уноса горючих веществ. Температура такой твердой частички достаточно высокая, обычно выше температуры самовоспламенения почти всех горючих веществ, но запас тепловой энергии невелик, так как в подавляющем большинстве случаев масса искры очень мала. Следовательно, искра способна воспламенить только вещества, достаточно подготовленные к горению и имеющие небольшой период индукции. К таким веществам относятся газо- и паровоздушные смеси, особенно при концентрациях, близких к стехиометрическим, а также осевшая пыль и волокнистые материалы. Основными причинами образования искр при работе топок являются: большой механический унос топлива в результате конструктивных недостатков топки, применения не того сорта топлива, на которое печь рассчитана, усиленной шуровки и дутья; неполное сгорание топлива в результате недостаточной подачи воздуха, чрезмерной подачи топлива, недостаточного распыления жидкого топлива; нарушение сроков очистки топок и дымовых труб от сажи. Основные причины образования искр и нагара при работе дизельных и карбюраторных двигателей: неправильная регулировка системы подачи топлива и электрозажигания; загрязнение топлива смазочным маслом и минеральными примесями; длительная работа с перегрузкой двигателя; нарушение сроков очистки выхлопной системы от нагара. Чтобы избежать возникновения пожаров от искр при сжигании топлива, необходимо устранять причины искрообразования, а также улавливать и гасить те искры, которые все же образовались и выбрасываются наружу. Устранение причин искрообразования обеспечивают путем поддержания топок и двигателей в хорошем техническом состоянии, соблюдения установленных режимов сжигания топлива, использования только того вида топлива, на которое рассчитана топка, с помощью регулярной очистки поверхности от сажи и нагара, устройства дымовых труб такой высоты, чтобы искры догорали и гасли, не достигая строений и других мест с горючими веществами. Улавливание и гашение искр при работе топок и двигателей внутреннего сгорания достигается использованием искроулавливателей и искрогасителей. При достаточно сильном ударе некоторых твердых тел друг о друга высекаются искры, которые представляют собой раскаленные до свечения частицы метала или камня. Размеры искр удара или трения зависят от хрупкости материала соударяющихся тел, силы удара и обычно не превышают 0,1-0,5 мм. При ударе металлов в атмосфере, не содержащей кислорода, видимых искр не образуется. Следовательно, высокая температура искр трения определяется не только качеством металла и силой удара, но и окислением его кислородом воздуха. Температура искр нелегированных малоуглеродистых сталей, находится в пределах температуры плавления металла, т. е. около 1550°С. Температура несколько возрастает с увеличением в стали содержания углерода и значительно уменьшается с увеличением легирующих добавок, особенно вольфрама. Температура искры возрастает линейно с увеличением нагрузки и более высокую температуру имеют искры, образующиеся при ударе стали о корунд, чем стали о сталь. Несмотря на высокую температуру, искры удара и трения, охлаждаясь, могут отдать небольшое количество тепла, так как масса их очень мала. Совершая свой полет, искра все время соприкасается с новыми и новыми элементарными объемами горючей среды и отдает им свое тепло. Таким образом, контакт каждого элементарного объема горючей среды с раскаленной искрой исчисляется сотыми, а может быть и тысячными долями секунды, при этом температура искры все время будет изменяться. Бывает так, что искра попадает в горючую среду не сразу после образования, а только после того, как пролетит определенное расстояние и за это время несколько остынет. Следовательно, практический интерес представляет изменения температуры искры во время ее полета. Искры удара и трения способны зажигать только такие смеси, как ацетилен, этилен, водород, окись углерода, сероуглерод. Более опасными являются не летающие, а неподвижные искры, т. е. такие, которые после высечения попали на какую-либо поверхность (препятствие). При этом искра медленнее охлаждается и будет отдавать свое тепло одному и тому же объему окружающей ее горючей среды; таким образом, условия для воспламенения будут более благоприятными. Летящая искра не воспламеняет пылевоздушные смеси, но попав на осевшую пыль или на волокнистые вещества, вызывает появление очагов тления. Этим, видимо, объясняется, что наибольшее количество вспышек и загораний от механических искр возникает в таких машинах, где имеются волокнистые материалы или отложения мелкой горючей пыли. Так, в размольных цехах мельниц и крупозаводов, в сортировочно-разрыхлительных и угарных цехах текстильных фабрик, а также на хлопкоочистительных заводах более 50% всех загораний и пожаров возникает от искр, высекаемых при ударах твердых тел. Воспламеняющая способность искр удара и трения резко падает с уменьшением содержания кислорода в смеси и, наоборот, увеличивается по мере обогащения воздуха кислородом. Весьма опасные искры образуются при ударах алюминиевых тел о стальную окисленную поверхность. В этом случае между разогретой алюминиевой частичкой и окислами железа происходит химическое взаимодействие с выделением значительного количества тепла. Опасные проявления искр удара и трения наблюдаются при использовании стальных инструментов во взрывоопасных цехах, попадании посторонних металлических тел или камней в машины с вращающимися механизмами или механизмами ударного действия, ударах вращающихся механизмов о неподвижные части машины, а также во время аварий, связанных с поломкой быстродвижущихся механизмов или разрывом корпуса аппаратов. Искры, образующиеся при попадании в машины металла или камней. Если машины имеют стальной корпус и быстровращающиеся механизмы в виде барабанов, лопастей, бил, ножей, колес, дисков и т. п., то попадание в них посторонних твердых, предметов в виде кусочков метала или камней может привести к высечению искр. К таким машинам и аппаратам, представляющим пожарную опасность, относятся: аппараты с мешалками для растворения или химической обработки твердых веществ в легковоспламеняющихся растворителях; машины ударно-центробежного действия для измельчения, разрыхления и смешения твердых горючих материалов; аппараты-смесители для перемешивания и составления порошковых композиций; аппараты центробежного действия для перемещения газов, паров и измельченных твердых веществ (например, вентиляторы, газодувки, центробежные компрессоры). Твердые предметы могут попасть в эти машины вместе с обрабатываемыми продуктами или появиться в результате неисправности и поломки машин. Образование искр при работе указанных машин и аппаратов, предупреждают путем очистки веществ от металлических примесей и камней Искры, образующиеся при ударах подвижных механизмов о неподвижные части машин. В практике нередко применяют машины и станки, движущиеся и быстровращающиеся механизмы которых расположены очень близко от неподвижных частей. Так, ротор центробежных вентиляторов почти соприкасается с вертикальными стенками кожуха и менее чем на 1/100 диаметра отстоит от выкидного патрубка. Естественно, что в этом случае создаются условия, при которых подвижные части будут ударяться о неподвижные. Это может, произойти при неправильной регулировке зазоров, при деформации и вибрациях вала, изнашивании подшипников, перекосах, недостаточном креплении на валу режущего инструмента и т. д. Такие случаи приводят к возможности высечения искр, но и к поломкам отдельных частей машин. Поломка узла машины или выкрашивание металла в свою очередь могут сопровождаться образованием искр и попаданием металлических частичек в обрабатываемый продукт. Всякое перемещение соприкасающихся друг с другом тел требует затраты энергии на преодоление работы сил трения. Эта энергия превращается в теплоту. Наибольшее количество тепла выделяется при сухом и полусухом трении Наиболее опасными по возможности перегрева являются подшипники скольжения сильно нагруженных и высокооборотных валов. К увеличению сил трения, а следовательно, и количества выделяющегося тепла могут привести нарушение качества смазки рабочих поверхностей, загрязнение, перекосы, перегрузка машины и чрезмерная затяжка подшипника. Недостаточность смазки подшипника может быть вызвана ее нерегулярностью, малым количеством подачи смазочного масла, засоренностью отверстия или канала для подвода масла к подшипнику, а также применением масла не того сорта, на который данный подшипник рассчитан. Ухудшению условий теплоотдачи от поверхности (подшипника в окружающую среду могут способствовать загрязнение поверхности слоем малотеплопроводных веществ, неисправность системы дополнительного охлаждения подшипника, дополнительная изоляция подшипника или всей машины невентилируемыми кожухами и т. п. Весьма часто наружная поверхность подшипников загрязняется отложениями горючей пыли (древесной, мучной, хлопковой), которая создает условия для его перегрева и в то же время, подвергаясь длительному воздействию тепла, сама начинает окисляться. Принудительное охлаждение подшипников чаще всего обеспечивают циркуляцией масла или холодной воды через охладительную рубашку подшипника. Недостаточное количество подаваемого в систему охлаждения масла или воды, а также сильное загрязнение теплообменной поверхности приводят к повышению температуры подшипника. К перегреву транспортной ленты приводит длительное проскальзывание ремня или ленты относительно шкива. Такое проскальзывание называемое буксованием, возникает в результате не соответствия между передаваемым усилием и натяжением ветвей ремня, ленты. При буксовании вся энергия расходуется на трение ремня о шкив, в результате чего выделяется значительное количество тепла. Буксование часто происходит из-за перегрузки или слабой натяжки ремня. У норий причиной буксования ленты чаще всего является такое состояние, когда ковши нории не могут пройти через толщу транспортируемого вещества. Волокнистые материалы и соломистые продукты нередко наматываются на валы около подшипников. Наматывание сопровождается постепенным уплотнением массы, а затем сильным нагреванием ее при трении о стенки машины, обугливание и, наконец, воспламенением. Пожары от подобного рода причин часто возникают на льнозаводах, пенько-джутовых заводах, прядильных фабриках, сушилках волокна, в комбайнах при уборке зерновых культур. Иногда загорание происходит в результате наматывания волокнистых материалов на валы транспортеров, перемещающих отходы и готовую продукцию. На прядильных .фабриках загорания часто возникают в результате обрыва шнура или тесьмы, с помощью которых приводятся во вращение веретена прядильных машин, с последующим наматыванием их на шейки быстровращающихся ведущих валов. Наматыванию волокнистых материалов на вращающиеся валы машин способствуют: наличие увеличенного зазора между валом и подшипником (попадая в этот зазор, волокно заклинивается, защемляется, начинается процесс наматывания его на вал со все более сильным уплотнением слоев), наличие оголенных участков вала, с которыми соприкасаются волокнистые материалы, пропуск через машины влажного и загрязненного сырья. Перегревы при механической обработке твердых горючих материалов. Механическая обработка (резание, строгание фрезерование, шлифовка) твердых материалов связана с преодолением значительных сил трения и вследствие этого с нагреванием материала, отходов, а также режущего инструмента. При нормальных режимах резания и правильной заточке режущего инструмента развивающиеся температуры не представляют опасности, однако отклонение от нормы может вызвать значительное их повышение. Основными факторами, влияющими на разогрев материала при его механической обработке, являются: скорость резания, подача инструмента (толщина стружки), качество заточки инструмента, механические и теплотехнические качества материала. Чем больше скорость резания, толще стружка и тупее инструмент, тем больше будет выделяться тепла. При нарушении режима механической обработки опасность воспламенения представляют пластмассы, резина, магниевые сплавы и другие подобные им материалы. Нагревание газов при сжатии их в компрессорах. Изменение объема газообразных тел или формы пластических материалов требует затраты механической энергии, при этом выделяется тепло, которое нагревает вещество, а также конструктивные элементы компрессоров и прессов. Процессы сжатия газов и прессования пластических масс широко используются в народном хозяйстве. Компрессорами создают давления, необходимые для транспортировки газов по трубопроводам и для осуществления производственных процессов. Многие производственные операции могут протекать только при повышенном и высоком давлении газа (гидрогенизация жиров требует давления водорода 4—5 атм, наполнение баллонов ацетиленом производится при давлении 25—30 атм, производство этилового спирта из этилена требует давления 100 атм, синтез .аммиака протекает при давлении азотно-водородной смеси до 300 атм, получение полиэтилена высокого давления —до 1500 атм и т. д.). Почти на всех производственных предприятиях имеются воздушные компрессоры, для получения сжатого воздуха (для передавливания, перемешивания, распыления или пневматической транспортировки веществ, привода в действие тормозных или транспортирующих устройств и т. д.). Практика эксплуатации компрессоров показала, что при неисправностях и нарушении нормального режима работы могут возникать вспышки, пожары и взрывы не только при сжатии гппюичу гя.чов. но и при сжатии воздуха. Несмотря на то, что воздушные компрессоры сжимают и подают в трубопроводы не горючий газ, а воздух, в практике имеют место их взрывы с последующими пожарами. Взрывы в воздушных компрессорах происходят в результате образования взрывоопасных концентраций паров и продуктов разложения масла с воздухом при одновременном наличии очагов самовозгорания отложений на поверхности труб. Образование же паров масла и продуктов его разложения вызвано высокой температурой, причина которой — адиабатическое сжатие воздуха. Под воздействием сравнительно высокой температуры (150°С) часть масла испаряется, разлагается и окисляется кислородом сжимаемого воздуха. Испарению и окислению способствует также развитая поверхность масляной пленки и взвеси. Дальнейшее повышение температуры в компрессоре резко увеличивает интенсивность процесса окисления. Исследованиями установлено, что в пределе температур 150°С на каждые последующие 10°С повышения температуры процесс окисления ускоряется в 2—3 раза. Выделяющееся при этом тепло способствует еще более интенсивному испарению, разложению и окислению масла. Продукты разложения, окисления и испарения масла уносятся воздухом из компрессора, и часть из них отлагается на поверхности труб в виде масляного нагара. Таким образом, более благоприятные для взрыва условия образуются в нагнетательном воздуховоде, так как процесс окисления масла продолжается и в слое, отложившемся на стенках труб. В результате окисления температура отложений постепенно повышается. Это приводит не только к дополнительному выделению в сжатый воздух паров масла и продуктов его окисления с образованием взрывоопасных концентраций, но и к образованию очагов самовозгорания отложений на трубах, т. е. к взрыву. Самыми опасными являются участки трубопровода от компрессора до воздухосборника и сам воздухосборник. Взрывы чаще всего происходят при работе компрессоров на повышенных давлениях. Неоднократные случаи взрывов наблюдались при работе кислородных компрессоров. При этом основная причина взрыва заключалась в нарушении установленной системы смазки т е когда применяли не дистиллированную воду, а масло или мыльную эмульсию со значительным содержанием в ней жиров Смазка кислородных компрессоров должна производиться только дистиллированной водой с добавлением не более 10% глицерина. Химические реакции, протекающие на воздухе с выделением значительного количества тепла, таят потенциальную опасность возникновения пожара или взрыва, так как при этом возможен разогрев реагирующих, вновь образующихся или рядом находящихся горючих веществ до температуры их самовоспламенения. 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. Нередко по условиям технологии находящиеся в аппаратах вещества нагреты до температуры, превышающей температуру их самовоспламенения. Так, например, 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—439 °С, при получении бутадиена нагреваются до 550—650 °С и т. д. Естественно, Что появление неплотностей в аппаратах и трубопроводах и соприкосновение с воздухом выходящего наружу продукта, нагретого выше температуры самовоспламенения, сопровождается ; его загоранием. В некоторых случаях используемые в технологии вещества имеют очень низкую температуру самовоспламенения, даже ниже температуры окружающей среды. Загорания подобных веществ можно избежать только путем обеспечения хорошей герметичности аппаратов с исключением взаимоконтакта этих веществ с воздухом. Большая группа веществ, соприкасаясь с воздухом, способна к самовозгоранию. Самовозгорание подобных веществ начинается или при температуре окружающей среды, или после некоторого предварительного их подогрева. К таким веществам относятся 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 и др.), олифа, скипидар, лакоткани, клеенка, гранитоль, сено, силос и т. д. Пожары и взрывы от самовозгорания веществ в процессе хранения, сушки, транспортировки, при остановке аппаратов на чистку и ремонт происходят сравнительно часто. Продолжительность процесса самовозгорания веществ может исчисляться как несколькими минутами, так и многими часами, поскольку скорость окисления горючих веществ зависит от многих факторов и при прочих равных условиях — от количества материала (главным образом, от высоты кучи или штабеля), начальной температуры процесса и условий отвода в окружающую среду выделяющегося при окислении тепла. 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 их имеются самовозгорающиеся отложения, и т. д. Значительное количество химических соединений взаимодействует с водой или влагой воздуха с определенным экзотермическим эффектом. Выделяющееся при этом тепло может вызвать воспламенение образующихся или примыкающих к зоне реакции горючих веществ. К веществам, воспламеняющимся или вызывающим горение при соприкосновении с водой, относятся натрий, калий, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, негашеная известь, рубидий, силаны, фосфористый кальций, фосфористый натрий, сернистый натрий, гидросульфит натрия и т. д. Многие из этих веществ (щелочные металлы, карбиды и т. п.) при взаимодействии с водой образуют горючие газы, которые могут воспламеняться от теплоты реакции. При взаимодействии небольшого количества (3-5 г) калия и натрия с водой развивается температура выше 600—650 °С. Если взаимодействуют более крупные куски, часто 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. 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 могут раскаляться до свечения. Естественно, что в таких условиях образующийся ацетилен на воздухе воспламеняется, так как его температура самовоспламенения равна 335 °С. При большом количестве воды ацетилен не воспламеняется, потому что тепло реакции поглощается водой. Карбиды щелочных металлов (Na2C2 и К2С2) при соприкосновении с водой реагируют со взрывом. Некоторые вещества из данной группы сами являются негорючими (например, негашеная известь), но теплота реакции их с водой может нагреть соприкасающиеся горючие материалы до температуры самовоспламенения. Так, при контакте небольшого количества воды с негашеной известью температура смеси может достичь 600 °С, при этом произойдет воспламенение древесины или мешковины. При производстве и хранении различных химических веществ пожары и взрывы могут возникать в результате их взаимодействия друг с другом. Чаще всего такие случаи происходят при воздействии окислителей на органические вещества. В качестве таких окислителей могут выступать хлор, бром, фтор, окислы азота, азотная кислота, перекиси натрия, бария и водорода, хромовый ангидрид, двуокись свинца, хлорная известь, жидкий кислород, селитры (соли азотной кислоты, например азотнокислый калий, азотнокислый натрий, азотнокислый барий, азотнокислый кальций), 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. Перечисленные окислители в большинстве случаев вызывают воспламенение органических веществ при смешении или соприкосновении с ними. Многие из них (селитры, хлораты, перхлораты, перманганаты, соли хромовой кислоты), кроме того, способны образовывать смеси с другими 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, о которых уже говорилось в предыдущих параграфах, с кислотами, спиртами и щелочами реагируют со взрывом. Невозможность тушения алюминийорганических соединений обычными средствами пожаротушения привела к необходимости разработать специальный огнетушащий порошковый состав. Многие инициаторы, катализаторы и парообразователи из широко используемых в производстве синтетических смол, пластических масс, синтетических волокон и каучука вызывают воспламенение и взрывы при взаимодействии с другими веществами. Реакциям взаимодействия окислителей с горючими веществами способствуют измельченность веществ, качество смешения, повышенная начальная температура, а также наличие инициаторов химического процесса взаимодействия веществ. В некоторых случаях реакции носят характер взрыва. Подобного рода окислители нельзя хранить совместно с другими горючими веществами, нельзя допускать какого-либо контакта между ними, если это не обусловлено характером технологического процесса. Некоторые химические вещества нестойки по своей природе, они способны разлагаться с течением времени или под действием температуры, трения, удара и других факторов. К этой группе веществ относятся, как правило, эндотермические соединения, поэтому процесс их разложения связан с выделением большего или меньшего количества тепла. В эту группу входят взрывчатые вещества, селитры, перекиси, гидроперекиси, карбиды некоторых металлов, ацетилениды, ацетилен, диацетилен, порофоры и многие другие вещества. Нарушение технологического регламента при производстве, использовании или хранении таких веществ, воздействие на них вблизи расположенных источников тепла (например, приборы отопления, горячие продуктопроводы), я особенно теплоты возможного пожара, могут привести к взрывному разложению соединений и инициировать новый или поддержать развившийся пожар. Известны случаи, когда возникший пожар приводил к взрывному разложению продукта, находящегося в аппаратах, вызывая мощные взрывы оборудования с полным разрушением установки и повреждением аппаратов соседних установок. Источники зажигания от теплового проявления электрической энергии могут возникнуть при несоответствии электрооборудования (машин, двигателей, сетей, преобразователей, пускорегулирующих приборов, электрических устройств в технологических аппаратах и т. п.) характеру воздействующей на него среды; в случае несоблюдения правил устройства и эксплуатации электрооборудования; при неисправностях и повреждениях, вызываемых механическими причинами, а также действием химически активных веществ, влаги и т. п. Тепловое действие электрического тока может проявиться в виде электрических искр и дуг (при коротких замыканиях, пробоях слоя изоляции и т. п.), чрезмерного перегрева двигателей, машин, контактов, отдельных участков электрических сетей и электрического оборудования, а также аппаратов при перегрузках и больших переходных сопротивлениях, в виде перегрева в результате теплового проявления токов индукции и самоиндукции, при искровых разрядах статического и атмосферного электричества, в результате нагревания вещества и материалов от диэлектрических потерь энергии. Максимальная температура на колбе электрической лампочки накаливания зависит от мощности: 25 Вт – 100 °С, 40 Вт – 150 °С, 75 Вт – 250 °С, 100 Вт – 300 °С, 150 Вт – 340 °С, 200 Вт – 360 °С, 750 Вт – 370 °С, При коротком замыкании проводников электрического тока или замыкании на землю образуются электрическая дуга, искры и выделяется большое количество тепла. Зона разлета частиц при коротком замыкании при высоте расположения провода 10 м колеблется от 5 (вероятность попадания 92%) до 9 (вероятность попадания 6%) м; при при расположении провода на высоте 3 м – от 4 (96%) до 8 1%); при расположении на высоте 1 м – от 3 (99%) до 6 м (6%). Короткое замыкание может вызвать воспламенение изоляции, расплавление проводников или деталей электрических машин и аппаратов с разбрызгиванием частичек расплавленного металла. Замыкания и искровые пробои между обкладками конденсаторов, между электродами аппаратов и устройств могут привести к повреждениям герметичных аппаратов и воспламенению горючих веществ. Перегрузка электрических сетей и машин вызывается увеличением механической нагрузки на электродвигатели, а также подключением к электрическим сетям дополнительных токоприемников, на которые сети не рассчитаны. Увеличение силы тока в сетях и машинах приводит к выделению большого количества тепла, воспламенению изоляции. Опасные последствия перегрузки наблюдаются при неправильно выбранной или неисправной защите сетей плавкими вставками или автоматами. Переходные сопротивления возникают чаще всего в местах, где провода и кабели некачественно присоединяются к машинам и аппаратам или токопроводящие жилы соединяются друг с другом холодной (.скруткой, а также в местах плохого контакта металлических предметов, по которым протекают токи утечки. В местах переходных сопротивлений выделяется значительное количество тепла. От нагрева мест переходных сопротивлений может загореться электроизоляция, а также рядом находящиеся горючие вещества. Разряды статического электричества могут образоваться при перемещении жидкостей, газов и пылей, при ударах, измельчении, распылении и подобных процессах механического воздействия на материалы и вещества, являющиеся диэлектриками. Искровые разряды статического электричества могут воспламенить паро-, газо- и пылевоздушные смеси. Накапливанию высоких потенциалов статического электричества и формированию искровых разрядов способствуют отсутствие или неэффективность специальных мер защиты от статического электричества, неэффективность или неисправность заземляющих устройств, образование электроизоляционного слоя отложений на заземленных поверхностях, нарушение режимов работы аппаратов (увеличение скорости движения веществ, падение струи с высоты, загрязненность движущихся жидкостей или наличие на их поверхности каких-либо плавающих тел и т. п.). Искры статического электричества, образующегося при работе с движущимися диэлектрическими материалами, достигают величин от 2,5 до 7,5 мДж. Молнии и искровые разряды от воздействия атмосферного электричества. Отсутствие, неисправность или неправильная эксплуатация систем молниезащиты зданий, сооружений и наружных установок в зонах активного проявления грозовой деятельности могут вызвать поражение их прямыми ударами молнии, особенно при наличии массивных высоких металлических конструкций или аппаратов со стравливающими линиями и воздушками. Температура разряда молнии – 30000 °С при силе тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. Энергия искрового разряда вторичного воздействия молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих материалов с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. Энергия искровых разрядов при заносе высокого потенциала в здание по металлическим коммуникациям достигает – значений 100 Дж и более, что достаточно для воспламенения всех горючих материалов. Индукционное и электромагнитное воздействие атмосферного электричества способствует появлению значительных электрических потенциалов на производственном оборудовании, трубопроводах, строительных конструкциях. Отсутствие или неисправность систем заземления аппаратов и конструкций, отсутствие перемычек между трубопроводами могут привести к образованию опасных искровых разрядов. В некоторых случаях воспламенение горючих веществ происходит в результате индукционного и диэлектрического нагрева. Так, при воздействии переменных магнитных полей происходит нагрев до высокой температуры металлических частиц, оказавшихся, например, в древесине при сушке ее токами высокой частоты. Кроме того, могут быть местные перегревы диэлектриков, попавших под воздействие переменного электрического поля (например, наличие сильно сучковатых, смолистых досок при сушке древесины токами высокой частоты). |