Характеристика пожарной опасности производств

Цель работы: изучить основные показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов, виды горения, методы оценки взрыво- и пожароопасности объектов и методику определения температур вспышки и воспламенения жидкого топлива.

Основные понятия и определения

 

Промышленные предприятия часто характеризуются повышенной взрыво- и пожароопасностью, так как их отличает сложность производственных установок, значительное количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твердых сгораемых материалов, большое количество емкостей и аппаратов, в которых находятся пожароопасные продукты под давлением, разветвленная сеть трубопроводов с регулировочной аппаратурой, большая оснащенность электроустановками.

Пожар – это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника зажигания. Кроме того, необходимо, чтобы горючее вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с окислителем, а источник загорания имел бы определенную энергию. Окислителями являются также хлор, фтор, оксиды азота и другие вещества.

Согласно ГОСТ 12.1.004–91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования» пожарная безопасность – это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей. С учетом этого определения разрабатывают профилактические мероприятия и систему пожарной защиты. Нормативная вероятность возникновения пожара принимается равной не более 10^-6 в год на отдельный пожароопасный элемент рассматриваемого объекта. Такая же вероятность воздействия опасных факторов пожара в расчете на отдельного человека (риск) принимается при разработке системы пожарной защиты.

Опасными факторами пожара являются: повышенная температура воздуха и предметов, открытый огонь и искры, токсичные продукты горения и дым, пониженная концентрация кислорода, взрывы, повреждение и разрушение зданий и сооружений.

 

Вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, называются горючими, в отличие от веществ, которые на воздухе не горят и называются негорючими. Промежуточное положение занимают трудногорючие вещества, которые возгораются при действии источника зажигания, но прекращают горение после удаления последнего.

Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов определяется показателями (свойствами), характеризующими предельные условия возникновения процесса горения. Если горючее вещество является газом, то его основные показатели следующие:

1) концентрационные пределы распространения пламени (КП) или пределы воспламенения;

2) скорость распространения пламени U_н;

3) минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК);

4) температура самовоспламенения T_с;

5) давление взрыва Р_maх;

6) скорость его нарастания dP/dt;

7) минимальная энергия зажигания (МЭЗ).

Применяют также показатели: нижний концентрационный предел распространения пламени (НКП) и верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКП). При оценке пожароопасности жидкостей перечисленные выше показатели дополняются следующими: температура вспышки Т_всп; температура воспламенения Т_в; температурные пределы распространения пламени (ТП); нижний предел (НТП) и верхний предел (ВТП) – это температуры жидкости, при которых давление насыщенных паров создает над жидкостью концентрации, соответствующие концентрационным пределам распространения пламени.

Пожарная опасность твердых веществ и материалов характеризуется их склонностью к возгоранию и самовозгоранию.

Различают следующие виды горения:

а) вспышка – быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов;

б) возгорание – возникновение горения от источника зажигания;

в) воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени;

г) самовозгорание – горение, возникающее при отсутствии внешнего источника зажигания;

д) самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени;

е) взрыв – чрезвычайно быстрое горение, при котором происходит выделение энергии и образование сжатых газов, способных производить механические разрушения.

Температурой вспышки называется самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные давать вспышку в воздухе от источника зажигания, но скорость образования паров и газов недостаточна для устойчивого горения. Значения температуры вспышки применяют при классификации жидкостей по степени пожароопасности, при определении категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями СНиП; классов взрывоопасных и пожароопасных зон в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ), а также при разработке мероприятий для обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.004–85 и ГОСТ 12.1.010–76.

По температуре вспышки горючие вещества делятся на два класса:

1) Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ). К ним относятся жидкости с температурой вспышки, не превышающей 61°С (или 66°С в открытом тигле) – бензин, этиловый спирт, ацетон, нитроэмали и др.

2) Горючие жидкости (ГЖ). Жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61°С (или 66°С в открытом тигле), относятся к классу ГЖ (масла, мазут, формалин и др.).

Температура воспламенения – наименьшая температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при поднесении источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температурой самовоспламенения называют самую низкую температуру вещества, при которой оно загорается в процессе нагревания без непосредственного контакта с огнем.

Самовоспламенение возможно только при определенных соотношениях горючего вещества и окислителей. Существуют понятия: нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения. Интервал между ними называется диапазоном или областью воспламенения. Различают и температурные пределы воспламенения.

Процессы самовозгорания в зависимости от внутреннего импульса бывают:

1. Химические. Химическое самовозгорание возникает от воздействия на вещество кислорода, воздуха, воды или от взаимодействия веществ (самовозгорание промасленных тряпок, спецодежды, ваты и даже металлических стружек).

2. Микробиологические. Микробиологическое самовозгорание происходит при соответствующих влажности и температуре в растительных продуктах (от грибка).

3. Тепловые. Тепловое самовозгорание происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла, при этом

 

 

вещества разлагаются, адсорбируются и в результате действия окислительных процессов самонагреваются (опилки, ДВП, паркет при температуре 100 °С).

Существуют и другие показатели для оценки пожарной опасности веществ, определяемые по стандартным методикам.

Пожарная и взрывная опасность веществ и материалов – близкие характеристики, поясняемые в основном одними и теми же показателями. Различие между этими характеристиками заключается в скорости распространения пламени, которая для взрывных процессов существенно выше, чем при пожаре. Знание скорости распространения пламени необходимо для оценки возможной взрывной нагрузки на взрывоопасные здания и сооружения, а также для расчета и проектирования предохранительных (легкосбрасываемых) конструкций, предназначенных для сброса избыточного давления.

 

Определение температур вспышки и воспламенения жидкого

Топлива

К повышению температуры вспышки приводит и повышение давления. Зависимость между температурой вспышки при нормальном давлении t₇₆₀ и температурой вспышки t_p при ином барометрическом давлении ρ (мм рт. ст.) выражается эмпирической формулой

 

t₇₆₀= t_р+0, 00012(760 – ρ )(273+ t_р). (9.1)

 

Температуру вспышки определяют по стандартным методикам в открытых и закрытых тиглях. Различие между температурой вспышки, определяемой в открытом и закрытом тиглях, составляет 20...60 °С. В закрытых тиглях пары, образующиеся при нагревании жидкого топлива, не удаляются в окружающее пространство. Концентрация паров топлива в смеси с воздухом, при котором происходит вспышка, достигается при нагреве более низкой температуры, чем в открытых тиглях. При низкой температуре вспышки жидкого топлива ее определяют обычно в закрытых, а при высокой – в открытых тиглях. Температура вспышки мазута различных марок должна быть не ниже 80…140 °С.

Описание установки

 

Температуру вспышки и воспламенения определяют в открытом приборе. Прибор открытого типа состоит из металлического тигля диаметром 64±1 мм, высотой 47±1 мм, помещенного в металлическую песчаную баню 2 с электроподогревом (рис. 9.1).

 

 

Рис. 9.1. Установка для определения температуры вспышки и воспламенения жидкого топлива:

1 – металлический тигель; 2 – металлическая песчаная баня с электроподогревом;

3 – термометр; 4 – передвижная лапка

 

Для измерения температуры жидкого топлива служит термометр 3, верхний конец которого закрепляют на штативе при помощи передвижной лапки 4. Нижний конец термометра погружают в жидкое топливо. Подогрев песчаной бани 2 осуществляется вмонтированным электронагревателем, включение которого производится двумя кнопками на панели прибора. Мощность электронагрева подбирается включением соответствующей кнопки - 150 или 250 Вт.

 

Порядок выполнения работы

Предварительно промытый бензином и подогретый тигель 1 помещают в песчаную баню 2 так, чтобы уровень песка был на одной высоте с уровнем топлива в тигле. Затем укрепляют лапку 4 штатива с термометром 3 на такой высоте, чтобы ртутный шарик термометра помещался посредине между дном тигля и уровнем жидкости. При испытании жидкого топлива вспышки до 210 °С уровень жидкости должен находиться на расстоянии 12 мм от края тигля.

Включают электроподогрев песчаной бани. Вначале скорость повышения температуры продукта составляет 10 град/мин, а затем за 40 °С до ожидаемой температуры вспышки - 4 град/мин. За 10°С до ожидаемой температура вспышки начинают через каждые 2 с испытания на вспышку, проводя по краю тигля параллельно поверхности топлива пламенем зажигательного устройства. При этом делают два оборота: один по часовой стрелке, другой – против. Длительность испытания должна быть не более 2-3 с. Моментом вспышки считается появление над жидким топливом синего пламени, сопровождаемое обычно легким взрывом, при котором отмечается появление перебегающего и быстро исчезающего синего пламени. За температуру вспышки принимают показание термометра в момент вспышки. Допускаемое расхождение между двумя параллельными определениями для жидкого топлива с температурой вспышки выше 150 °С находится в пределах 6 °С.

Температуру воспламенения жидкого топлива определяют после установления температуры вспышки. Для этого продолжают нагревать жидкое топливо со скоростью 4 град/мин. Через каждые 2 °С повышения температуры пламенем зажигательного устройства проводят горизонтально над поверхностью тигля. Температура, при которой жидкое топливо воспламенилось и продолжает гореть не менее 5 с, является температурой воспламенения. После воспламенения топлива ослабляют лапку штатива и вынимают из тигля термометр. Тигель накрывают крышкой для прекращения доступа воздуха.

Допускаемое расхождение между двумя определениями температуры воспламенения равно 6 °С. После определения температуры воспламенения прекращают обогрев песчаной бани. При снижении температуры жидкого топлива на 40 °С возобновляют нагрев песчаной бани и испытания проводят второй раз.

Обработка результатов

Температуру вспышки и воспламенения жидкого топлива определяют с точностью 1 °С при помощи термометра. По барометру измеряют давление воздуха в условиях опыта.

Рассчитывают температуру вспышки при нормальном давлении t₇₆₀ по эмпирической формуле (9.1). Данные заносятся в таблицу (табл. 9.1).

 

Таблица 9.1

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: