Образование горючей среды

На промышленных, сельскохозяйственных и других предприятиях хранятся и перерабатываются разные по своим физико-химическим и пожаровзрывоопасным свойствам жидкие, твердые и газообразные вещества. Например, жидкости могут находиться и в герметично закрытых, и в открытых емкостях, а газы, в том числе и сжиженные, - только в герметично закрытых аппаратах. Упругость паров жидкости над ее зеркалом в аппарате приближается или равняется давлению насыщенных паров при данной температуре, в то время как концентрация газов в аппаратах от температурного режима не зависит.

Твердые вещества и материалы в большинстве случаев хранятся и перерабатываются открыто, то есть без специальных укрытий и изоляции. В этих случаях, когда вещества способны к самовозгоранию в воздухе или процесс их обработки сопровождается образованием пыли и продуктов разложения, обработку твердых веществ осуществляют без доступа воздуха или в закрытых аппаратах с местной системой улавливания пыли. При этом условия образования опасных концентраций в аппаратах с пылью несколько отличается от условий в аппаратах с жидкостями и газами.

Опасные концентрации горючих веществ и материалов в технологических процессах производства могут образовываться как при нормальной эксплуатации технологического оборудования, так и при его повреждениях и разрушениях.

При нормальной работе оборудования опасность представляет образование горючей среды (смесь горючего вещества с окислителем в определенном соотношении) в средине аппаратов с горючими веществами.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 в технологическом оборудовании и производственных помещениях с наличием горючих газов и жидкостей горючая среда образуется при выполнении следующего условия:

, (1)

где - рабочая (действительная) концентрация газа или паров жидкости в аппарате, помещении, или 0% об;

, - соответственно нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени, или 0% об (справочные данные).

Для технологического оборудования и производственных помещений с наличием горючей пыли условие пожаровзрывоопасности имеет следующий вид:

(2)

где - рабочая (действительная) концентрация пыли во взвешенном и осевшем состоянии в аппарате или в помещении, ;

- нижний концентрационный предел распространения пламени, (справочные данные).

Таким образом, оценку возможности образования горючей среды в технологическом оборудовании можно произвести из выше приведенных условий, определив при этом действительную рабочую концентрацию горючих веществ в аппаратах или производственных помещениях.

Рабочая концентрация горючего газа в технологическом оборудовании определяется расчетом или экспериментально, а также исходя из данных технологического регламента. При этом необходимо учитывать, что нормальные работающие аппараты с газами чаще всего связаны с избыточным давлением, т.е. полностью заполнены, следовательно, рабочая концентрация газа в них составляет 100%.

В отличие от аппарата с газами, аппараты с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями в целях безопасности никогда не заполняются полностью. Это связано со свойствами жидкостей испаряться в зависимости от температуры. В связи с этим аппараты, резервуары, емкости с горючими жидкостями над зеркалом жидкости имеют определенное свободное пространство, которое постепенно насыщается парами горючей жидкости при ее испарении. При наличии в этом пространстве воздуха пары жидкости смешиваются с ним и могут образовываться взрывоопасные смеси. При повышении температуры концентрация паров жидкости в свободном пространстве увеличивается и равномерно распределяется по высоте аппарата. При длительном хранении горючих жидкостей концентрация ее паров над зеркалом жидкости становится насыщенной, то есть

Оценить возможность образования горючей среды в аппаратах с горючими жидкостями можно из условия (1).

Концентрация насыщенных паров жидкости определяется величиной давления насыщенных паров и рабочего давления в объме паровоздушного пространства аппарата:

, (3)

Давление насыщенных паров жидкости зависит от ее температуры и определяется по уравнению Антуана:

, (4)

где - давление насыщенных паров при рабочей температуре жидкости, Па;

- рабочая температура жидкости, ;

- константы Антуана, зависящие от свойств жидкости, справочные данные.

Таким образом, условиями образования горючей среды в технологическом оборудовании с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями являются:

- наличие свободного пространства в аппарате;

- наличие окислителя;

- выполнение условия пожаровзрывоопасности (1).

В аппаратах с горючими газами горючая среда образуется, если выполняются следующие условия:

- наличие окислителя;

- выполнение условия пожаровзрывоопасности (1).

В технологическом оборудовании с горючими пылями пожаровзрывоопасной будет среда при:

- наличии окислителя;

- выполнении условия пожаровзрывоопасности (2).

Основными причинами образования горючей среды внутри и вне технологического оборудования есть: разгерметизация и разрушение аппаратов, нарушение безопасных режимов ведения технологических процессов, а также применение незавершенных технологических процессов (открытая обработка и транспортирование веществ и материалов и т.п.).

Пример: г. Сумгаит, ПО „Оргсинтез”, 1998 г. Во время слива сжиженного газа с шаровых емкостей - 600 куб.м - произошел взрыв. Взрывной волной был переброшен соседний резервуар. С пробитого осколками корпуса мощной струей било пламя. Еще 8 резервуаров были охвачены пламенем, горела сливо-наливная эстакада. Площадь пожара составляла 6000 кв.м. Непосредственной причиной взрыва и пожара стало нарушение технологии хранения бутадиена. От длительного хранения продукта на днище емкости образовался пласт перекисных соединений и началась неуправляемая реакция полимеризации с повышением температуры и давления, что и привело к взрыву.

Наибольшую опасность для производства представляют повреждения и аварии технологического оборудования, в результате которых значительное количество горючих веществ выходит наружу и приводит к опасным накоплениям горючих паров, пылей и газов в помещениях. Аварии при этом сопровождаются высокой загазованностью помещений, территорий, разливом жидкостей на большие площади.

Последствия повреждений или аварий будут зависеть от размеров аварии, а также от пожаровзрывоопасных свойств веществ, выходящих наружу из аппаратов, а также от их температуры и давления.