Охрана Труда

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Пожарная безопасность Процессы горения и способы ликвидации горения Условия, определяющие концентрацию горючих паров в емкостях и пылевзрывных смесей в воздухе

Условия, определяющие концентрацию горючих паров в емкостях и пылевзрывных смесей в воздухе

Смесь паров нефтепродуктов с воздухом при определенных условиях способна к химической реакции, т. е. к взаимодействию молекул нефтепродуктов с молекулами кислорода воздуха.

Химические реакции, которые протекают со скоростями, достигающими свыше тысячи метров в секунду, сопровождаются выделением большого количества тепла и газообразных продуктов, называются взрывными.

Взрыв отличается от горения мгновенной скоростью реакции. Смесь газов и паров с воздухом взрывается при наличии источника огня и только при определенном количественном соотноношении (объемной концентрации) их.

Рассмотрим пределы взрыва туймазинской нефти. На рис. 2 графически изображены области взрывов, вспышек и невоспламенения (отказов вспышек) паров нефти с воздухом в замкнутом объеме при температуре 20° С. Из рисунка видно, что об­ласть взрывов ограничивается снизу и сверху определенным про­центным содержанием паров нефти в воздухе. Нижний предел взрыва для данной нефти равен 1,56%, верхний 5,2%'. При пе­реходе границы верхнего предела взрыва появляется узкая об­ласть вспышек паров без взрывов. Дальнейшее увеличение про­центного содержания паров нефти в воздухе (7% и выше) исключает возможность воспламенения и взрывов. Такие смеси способны гореть при выходе через неплотности.

Пары нефтепродуктов могут гореть только над грузовыми танками и другими емкостями, в которых они скапливаются.

Перенасыщенная паровоздушная смесь внутри танков не вос­пламенится, так как для ее горения недостаточно кислорода воздуха. Она горит только на воздухе либо при дополнитель­ном притоке последнего в резервуар.

При прямом контакте пламени огня или искры с потоками паров нефтепродуктов, выходящими наружу из грузового танка, взрывных концентраций не возникает, происходит воспла­менение и пламенное горение их.

Характер горения газов и паров зависит от того, смешиваются ли они с воздухом до воспламенения или в процессе го­рения. При предварительном смешении их с воздухом горение происходит в форме взры­ва, при смешении в процес­се горения наблюдается медленное горение.

Смесь горючих паров и газов с воздухом имеет вполне определенные, присущие данной жидкости, концентрационные пределы воспламеняемости или взрываемости (табл. 1). Эти пре­делы обычно даются в про­центах, реже в миллиграммлитрах воздуха.

Степень пожарной опасности жидкости, находящей­ся в закрытой емкости, оп­ределяется также темпера­турными пределами взрываемости насыщенных паров. Зная температурные пределы данной жидкости, можно установить степень пожарной опасности или предусмотреть наступление ее при изменении температуры.

Например, температурные пределы взрываемости бензола (табл. 1) от —14 до +12° С. Это значит, что в указанном температурном интервале возможны взрывы его паров, находящихся  над поверхностью жидкости  в закрытой емкости (резервуаре, танке, цистерне и т. п.), если есть источник воспламене­нии (искра, нагретое тело, открытое пламя, разряд статического электричества или грозовой разряд).

Защита закрытых емкостей с жидкими горючими вещества   ми взрывов сводится к тому, чтобы создать такие условия

внутри них, которые даже при случайных источниках зажигания исключали бы воспламенение горючих паров.

При перевозке нефтепродуктов в речных судах наливом процентное содержание горючих паров в воздушном пространстве может колебаться в весьма широких пределах для одного и итого же нефтепродукта, имеющего определенную температуру вспышки.

Это зависит не только от вида нефтепродукта, но и от уровня его налива, т. е. соотношения объема емкости, занятой нефтепродуктом, и объема емкости, не заполненной им, от температуры окружающего воздуха, степени герметичности емкости и других условий.

В процессе налива нефтепродукта и выгрузки его изменяются соотношения объемов заполненного и свободного прост­ранства в грузовых танках. При этом концентрация паров в сво­бодном пространстве емкости удаляется от пределов взрываемости или приближается к ним. График зависимости концент­рации паров различных нефтепродуктов в свободном прост­ранстве емкости от уровня их налива приведен на рис. 3.

При нормальном заполнении танков нефтепродуктом, когда от груза свободно лишь незначительное подпалубпое пространство, опасность взрыва исключена, так как концентрация паров нефти в нем значительно превышает пределы взрываемости.

Если в грузовых танках остается небольшое количество неф­тепродукта, концентрация его паров является взрывоопасной, особенно при низких температурах наружного воздуха.

Не менее важным фактором, определяющим концентрацию паров в свободном пространстве емкости, является температура. С повышением ее испарение нефти и нефтепродуктов ста­новится более интенсивным и содержание паров в объеме воз­душного подпалубного пространства при прочих равных усло­виях возрастает.

При понижении же температуры процентное содержание паров в подпа лубном пространстве значительно снижается и прибли­жается к пределам взрываемости.

На рис. 4 приведено экспериментально установленное изменение процентного содержания горючих паров зольненской и туймазинской сырой нефти в подпалубном пространстве в зависимости от изменения температуры в пределах от +40 до —10°С.

Из рисунка видно, что при температуре около —10° С процентное содержание горючих паров в воздушном пространстве су ша, заполненном сырой нефтью, соответствует пределам взрываемости. Следовательно, при низких температурах опасность взрыва такой нефти резко возрастает.

Большое влияние на изменение процентного содержания па­рой нефтепродуктов в свободных пространствах емкостей оказывает герметичность последних. Недостаточная герметичность емкостей, особенно не заполненных нефтепродуктом, может спо­собствовать интенсивному выходу их паров из емкостей. В связи с этим процентное содержание паров понизится и может до­спи муть взрывоопасного предела.

При хранении и транспортировке необходимо иметь в виду, что допускаемое смешение нефтепродуктов различных классов также значительно изменяет интенсивность их испарения, а сле­довательно, и концентрацию паров в свободном пространстве емкости. Смесь мазута прямой перегонки с остатками сырой нефти и другими продуктами 1-го класса взрывоопасна.

Концентрация паров смеси в воздушном подпалубном пространстве при нормальном заполнении грузовых танков судна при смешении мазута с сырой нефтью или другими продуктами 1-го класса лежит в области пределов взрываемости.

При тщательном смешении мазута прямой перегонки с бензином или с другими грузами 1-го класса могут образоваться взрывоопасные смеси паров с воздухом, если содержание нефти пли бензинов в мазуте будет свыше 5%.

В коффердамах и сухих отсеках груженых судов пары нефтепродуктов могут достигать взрывных концентраций в летний период. Такие нефтепродукты, как тракторный керосин 1-го класса, топлива Т-1, Т-4, образуют взрывные концентрации в подпалубном пространстве груженых судов как в летний, так п в весенне-осенний периоды.

Чтобы исключить возможность взрыва даже при взрывной концентрации паров, в воздушное пространство вводят охлажденные дымовые газы, содержащие не менее 7,5% углекислого газа и не более 4,0—5,0% кислорода. К этому на речном тран­спорте прибегают только при перевозке темных нефтепродуктов. При транспортировке светлых нефтепродуктов (бензина и др.) задымление дымовыми газами подпалубного пространства неф­теналивных судов не производится, так как примеси, содержа­щиеся в составе дымовых газов, резко снижают качество неф­тепродукта.

Взрывобезопасной средой ВНИИПО считает концентрацию газа или пара в воздухе внутри технологического аппарата, не превышающую 50% величины нижнего предела воспламенения.

Обеспечение взрывобезопасности среды внутри аппаратуры при нормальном технологическом режиме, по «включению ВНИИПО, еще не свидетельствует о том, что данное оборудование взрывобезопасно. Предельно допустимой взрывобезопасной концент­рацией паров и газов при работах с огнем и искрящим инстру­ментом ВНИИПО считает концентрацию, котора не превышает

5% величины нижнего предела воспламенеиян данного пара или газа в воздухе.

Температура взрыва для большинства газов находится в пре­делах 1500—3000°С; давление при обычном взрыве газов и

паров не превышает 11 кгс/см2. При  увеличении концентрации

кислорода (выше 21%) давление во время взрыва резко возрас­тает и может достигнуть 20 кгс/см²

Скорость распространения пламени при нормальном горении газовоздушных смесей в трубач для большинства газов

равна 30—270 см/сек. При сгорании газовоздушных смесей

(водорода, метана) в сосудах сравнительно небольших размеров

(до 1 м²) она составляет 650 1000 см/сек и более. Пламя при

взрыве газов и паров может paпспpoстраняться скоростью, равной десяткам и сотням метров в  секунду.


 

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или авторизируйтесь пожалуйста на сайте.

Помощь специалисту